城市軌道交通扶梯智能監控系統應用

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摘要：本文通過對青島地鐵自動扶梯智能安全監控系統的研究及工程試用，系統分析了扶梯智能監控系統的功能需求、實現方式與試用效果，為今后自動扶梯智能安全監控系統的研發和推廣提供參考。

關鍵詞：自動扶梯；監控系統；示范應用

1研究背景

隨著城市軌道交通的不斷發展，自動扶梯數量不斷增加。目前，青島地鐵已擁有超過1000部自動扶梯，它們每天輸送著超過1000萬人次客流。多數自動扶梯上的危險狀態是由于人員的滑倒和跌倒導致。據統計，發生在自動扶梯上的客傷占到青島地鐵客傷總數的70%，平均每年約130起。如何有效避免客傷，提高運營效率成為人們競相研究的重要課題。調研現階段地鐵自動扶梯運營管理主要存在以下幾方面的問題：（1）大量視頻數據需要人工監視，效率低、效果差、應急響應慢；（2）自動扶梯日常巡視消耗人工多；（3）自動扶梯無法對異常的人流狀態進行檢測并調整；（4）扶梯語音播報舒適性不好；（5）監控信息不能有效地指示、指導站務管理人員的處理。針對以上問題，期望通過在地鐵車站內安裝自動扶梯智能安全監控系統，利用先進的智能分析、圖像識別技術，幫助地鐵運營單位實現自動扶梯的運營管理從“信息化”向“智能化”躍升、達到提高管理能級、提升管控能力的目標。

2系統功能

2.1乘客摔倒、逆行檢測及遠程緊急停止控制

通過安裝在自動扶梯下方的高清數字攝像頭與圖像分析服務器，實時判斷自動扶梯上是否存在乘客摔倒或逆行等危險行為。如判斷發生乘客摔倒或逆行等危險行為，將實時視頻在監控終端界面上顯示，提醒該自動扶梯可能存在乘客摔倒或逆行等危險行為，由運營管理人員通過車控室內的遠程急停按鈕停梯，或通知運營巡視人員人工停梯。其中，系統定義的正常模型信息如下：（1）乘客摔倒：乘客發生突發、不自主的、非故意的體位改變，倒在運行的自動扶梯梯級上。當乘客身體背部或頭部接觸梯級時，則被認定為乘客摔倒事件。（2）乘客逆行：乘客在以名義速度運行的自動扶梯上，以超過1m/s的速度步行，且步行方向與自動扶梯運行方向相反，步行距離超過3個梯級，則被認定為乘客逆行事件。

2.2出口擁堵檢測及遠程緊急停止控制

通過安裝在自動扶梯出口處的擁堵檢測雙目攝像頭檢測是否在自動扶梯的出口處發生了擁堵現象。如判斷發生擁堵現象，將該擁堵自動扶梯的實時視頻在監控終端界面上顯示，提醒該自動扶梯可能存在擁堵造成危險，由運營管理人員通過車控室內的遠程急停按鈕停梯，或通知運營巡視人員人工停梯。自動扶梯出口擁堵定義：因自動扶梯出口暢通區域受阻塞，而使自動扶梯無法實現所需要的輸送能力的狀態，則被認定為自動扶梯出口擁堵事件。

2.3自動扶梯智能語音播報功能

運用智能控制優化技術，自動扶梯可根據運行異常情況智能調整語音播報內容。例如，當發生出口擁堵時，語音播報裝置發出“扶梯發生擁堵，請注意安全”提示音；當發生乘客摔倒事件時，語音播報裝置發出“乘客跌倒，請注意安全，可按紅色急停按鈕停梯”提示音；當發生乘客逆行事件時，語音播報裝置發出“逆行危險，請注意安全”提示音。根據自動扶梯周圍實時變化的環境背景噪聲自動調節語音播報音量，解決環境嘈雜時語音播報不清晰、環境安靜時語音播報過于嘈雜的問題。當環境噪聲在60～75dB范圍內時，其自動扶梯出入口處聲壓級應高于背景噪聲8～12dB，最大播報音量不超過90dB；語音播報音量大小可由車站管理人員根據舒適性現場調節；語音播報內容可現場更新。

2.4智能早晚安全自動啟停功能

根據地鐵運營時間要求，在結束運營時，語音提示2min后切換至停止待機；開始運營前1小時，語音提示2min后切換至名義速度。若準備啟動運行時自動扶梯處于正常停止狀態（正常時應為停止待機狀態），通過在監控終端界面上發出提醒該自動扶梯需人工啟動。晚間處于停止待機狀態下的自動扶梯，若檢測到有人進入，將轉為正常停止狀態。該自動扶梯在開始運營前1小時將無法轉為高速待機，需人工啟動。監控終端接收到自動扶梯發送的正常停止，界面彈出對應自動扶梯的提示，操作人員確認后跳出實時視頻，確認后跳轉至監控主界面。監控終端定期向自動扶梯發起時鐘校準。

3試點應用情況

青島地鐵選取一較繁忙地鐵車站，進行了為期12個月的自動扶梯智能安全監控系統的試點應用。通過對本車站共計26臺自動扶梯進行設備改造來實現智能安全監控功能。系統主要由遠程控制操作裝置、擁堵檢測攝像機、固定攝像機、圖像分析服務器、遠程控制裝置組件、自動扶梯接口裝置、語音播報裝置、網絡交換機等軟硬件組成。通過試點應用，得到以下結論：（1）自動扶梯上人員摔倒、逆行檢測及遠程緊急停止控制功能對于上行自動扶梯、下部梳齒與梯級相交線以上1～10梯級上的人員各種方式跌落進行識別，無漏報情況發生；并且對于人員反向逆行的事件進行了有效識別，系統響應時延均在2s以內，并且能夠有效地響應和處置運營中出現的類似乘客摔倒等的突發狀況。（2）自動扶梯出口擁堵檢測及遠程緊急停止控制功能對于擁堵事件（即超過判別擁堵人數的人員滯留在判別擁堵區域超過判別擁堵時間）進行有效識別，無漏報情況發生，系統響應時延均在2s以內，并且能夠有效地響應和處置運營中出現的自動扶梯出口擁堵的狀況。（3）自動扶梯智能語音播報功能可有效地在扶梯上對緊急事件進行有效提醒，阻止乘客不當行為發生，避免事故影響擴大化；并且能夠根據環境噪音實時調整語音播報音量，保持語音播報音量比實時環境噪音高8～12dB，有效地解決環境噪音和播報音量不匹配的問題，進一步提高了乘客的舒適感。（4）自動扶梯智能早晚安全自動啟停功能可根據車站需要，分工作日、休息日以及分車站區域調整扶梯早晚自動啟停時間，在進行自動啟停時，可確保扶梯上無人，并且在自動啟停前語音播報提醒乘梯人員盡快離開。由于該功能需要在滿足標準和規范的前提下進行，對于自動啟停失敗的自動扶梯彈窗提醒車站管理人工干預，可以大大減少其開、關梯工作量，減輕車站站務人員工作強度。

4系統創新

系統采用融合PESSRAE可編程電子安全控制技術和AI人工智能圖像分析技術，實現自動扶梯遠程緊急控制。通常的遠程控制采用安全觸點方式，一梯一按鈕一畫面。以試點車站為例，需要26個操作按鈕及相應的監控視頻畫面，不具備實際可操作性。本系統通過融合PESSRAE可編程電子安全控制技術和AI人工智能圖像分析技術，研制符合《TSGT7007-2016附錄R含有電子元件的安全電路和可編程電子安全相關系統型式試驗要求》的1套遠程控制系統，實現緊急情況下的一鍵精準控制，危險失效概率指標低至PFH＜10-8(1/h)，該指標達到SIL4的要求。基于光流法和深度學習的自動扶梯上乘客摔倒圖像識別技術。采用模式識別與深度學習相結合的方式準確判斷自動扶梯上是否有乘客摔倒。相比常規的深度學習技術，本系統識別準確率提高了25倍，達到業內領先水平。基于差異化待機模式的自動扶梯早晚智能安全自動啟停技術。通過應用差異化待機模式技術，使自動扶梯的早晚自動啟停控制不依賴常規的視頻監控，使其遠程控制符合自動扶梯法規和安全標準標準的要求滿足的。

5建議

系統優化：現階段，扶梯智能監控系統還處在試用、學習階段。而針對地鐵運營管理單位的需求要進一步提高系統穩定性，避免各種內部或外部因素造成的死機、掉線事件；進一步優化系統參數和算法，減少系統誤報率，進一步減少人工干預程度。系統融合：將扶梯的監控系統納入智慧車站設備管理體系內，扶梯專業應開放接口，實現集中的監控平臺應用，提高監控設備利用率；同時，實現數據的互通，為地鐵智慧車站的打造提供有力支持。深度拓展：由車站級的自動扶梯智能安全監控系統向中央級擴展，構建滿足運營線路級/線網級等各層級需求的自動扶梯智能安全監控平臺系統，實現電扶梯全網的在線監測，納入運營線網安監平臺體系內。智慧挖掘：繼續挖掘自動扶梯智能運維管理中的重點問題，例如，構建基于“端-管-云”架構和大數據分析的智能維護平臺，逐步形成“數據采集-智能分析-故障預判-形成工單閉環”的智能維護體系，實現預防性維護和智能維保。

參考文獻：

[1]GB16899-2011,自動扶梯和人行道的制造與安裝安全規范[S].[2]TSGT7007-2016電梯型式試驗規則[S].

[3]何成，史熙，歐陽惠卿．基于AI圖像識別與功能安全的自動扶梯智能監控系統及相關安全標準要求[J]．中國電梯，2019(15).

[4]楊帥，王超，朱靜.電梯安全監控管理一體化平臺的搭建[J].裝備制造技術，2016(01).

[5]彭秋萍，萬莉莉，孫夢圓，田勇.基于機器視覺的扶梯自動急停系統[J]．計算機系統應用，2020(03).

[6]田聯房，吳啟超，杜啟亮，黃理廣，李淼，張大明.基于支持向量機的手扶電梯視頻監控方法[J].計算機工程與設計，2019(07).

[7]李中興.我國自動扶梯功能安全應用存在的問題與對策[J].安全與環境工程,2019(01).

[8]孫文濤,閆莉麗.自動扶梯安全事故技術分析[J]．中國電梯，2019(01).

[9]湯一平,楊冠寶,胡飛虎,朱藝華.基于計算機視覺的自動扶梯節能系統[J]．計算機測量與控制,2011(07).

[10]馮秋軼.基于計算機視覺的自動扶梯輔助管理系統的設計[J].科技風，2012(16).

作者：羅情平 房斌 唐連波 單位：青島地鐵集團有限公司