智能自動(dòng)扶梯的應(yīng)用研究與發(fā)展思考
自動(dòng)扶梯被廣泛用于商場(chǎng)、酒店、醫(yī)院、機(jī)場(chǎng)、車站、地鐵站點(diǎn)等公共場(chǎng)所，已成為現(xiàn)代建筑不可或缺的組成部分。截至2019年底，國內(nèi)在用電梯(含自動(dòng)扶梯類產(chǎn)品)總量達(dá)到709萬臺(tái)，自動(dòng)扶梯類產(chǎn)品的臺(tái)數(shù)約占其中的10%～20%左右，數(shù)量巨大。在日常運(yùn)營中，自動(dòng)扶梯并非始終保持滿負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，尤其是商場(chǎng)、酒店等諸多場(chǎng)所的自動(dòng)扶梯大多數(shù)時(shí)間是處于空載狀態(tài)。為節(jié)約能源、延長機(jī)械部件的壽命，主流制造商都陸續(xù)開發(fā)了變頻自動(dòng)扶梯，目前已得到廣泛應(yīng)用。但這類自動(dòng)扶梯除了具有一定的節(jié)能效果外，并不具備智能交互功能，因此筆者將這類自動(dòng)扶梯統(tǒng)稱為“傳統(tǒng)自動(dòng)扶梯”。隨著科技和社會(huì)的不斷發(fā)展，越來越多的新技術(shù)、新模式應(yīng)用到傳統(tǒng)行業(yè)的產(chǎn)品中來。本文中筆者結(jié)合上海三菱電梯有限公司最新推出的“SmartK-II智能自動(dòng)扶梯”，對(duì)智能自動(dòng)扶梯的應(yīng)用研究及發(fā)展進(jìn)行探討。
1 智能自動(dòng)扶梯的特點(diǎn)
相比傳統(tǒng)自動(dòng)扶梯，智能自動(dòng)扶梯通過智能傳感、智能控制、智能交互及智能物聯(lián)技術(shù)(見圖1)，使自動(dòng)扶梯在運(yùn)行過程中對(duì)外界環(huán)境及乘客行為的變化進(jìn)行智能感知、決策判斷，并進(jìn)行適應(yīng)性調(diào)整；以產(chǎn)品、監(jiān)控、維保3個(gè)維度的智能化應(yīng)用，提升自動(dòng)扶梯的安全性。
1.1 產(chǎn)品智能化
上海三菱電梯最新推出的SmartK-II智能自動(dòng)扶梯，在自動(dòng)扶梯的扶手入口處安裝了集成多種功能的智能終端(見圖2)，該終端配置有攝像頭、光照度傳感器、雨量傳感器等多種監(jiān)測(cè)設(shè)備，通過后臺(tái)數(shù)據(jù)處理可實(shí)現(xiàn)危險(xiǎn)行為識(shí)別、智能語音播報(bào)、智能照明控制、智能潤滑等多種智能功能；并且同時(shí)具備傳統(tǒng)變頻自動(dòng)扶梯的運(yùn)行方向和狀態(tài)顯示功能；還可通過LCD 屏可實(shí)時(shí)顯示多種警示圖標(biāo)(見圖3)，配合語音播報(bào)裝置的聲音提示，使各個(gè)年齡段的乘客輕松了解自動(dòng)扶梯智能終端傳遞的各類信息。
1.1.1 危險(xiǎn)行為識(shí)別及警示
大量事故案例顯示，乘客的危險(xiǎn)行為如逆向行走、攜帶嬰兒車乘坐、孩童在扶手入口區(qū)域玩耍是導(dǎo)致自動(dòng)扶梯事故的主要危險(xiǎn)源。目前傳統(tǒng)自動(dòng)扶梯所采取的在自動(dòng)扶梯出入口附近設(shè)置“小孩必須拉住”“禁止使用手推車”等安全標(biāo)志雖然有一定的警示作用，但效果有限。
通過深度學(xué)習(xí)圖像識(shí)別技術(shù)、TOF(Time-of-Flight)技術(shù)的應(yīng)用，將上述這些危險(xiǎn)行為進(jìn)行有效識(shí)別，通過持續(xù)的語音播報(bào)和在終端上顯示警示圖標(biāo)(見圖3)提醒乘客注意、取消危險(xiǎn)行為，可以大幅減少此類事故的發(fā)生。
1.1.2 智能語音播報(bào)裝置
大多數(shù)傳統(tǒng)自動(dòng)扶梯語音播報(bào)音量不能自動(dòng)調(diào)整，乘坐自動(dòng)扶梯時(shí)常常會(huì)發(fā)現(xiàn)如環(huán)境安靜語音播報(bào)的音量讓人感到異常響亮，但在環(huán)境嘈雜時(shí)又模糊不清、聽不清楚，這樣的語音播報(bào)效果不太理想。采取實(shí)時(shí)監(jiān)視環(huán)境音量，結(jié)合智能濾波控制算法，根據(jù)環(huán)境噪聲自適應(yīng)調(diào)整播報(bào)音量，可達(dá)到在環(huán)境嘈雜時(shí)聲音洪亮、環(huán)境安靜時(shí)舒適靜謐的理想播報(bào)效果。經(jīng)驗(yàn)證，當(dāng)保持語音播報(bào)音量比實(shí)測(cè)環(huán)境噪聲高8～12dB(A)的自適應(yīng)調(diào)整設(shè)定，可以妥善解決環(huán)境噪聲和播報(bào)音量不匹配的問題。
1.1.3 智能照明控制
智能照明控制是對(duì)環(huán)境的光照度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并結(jié)合自動(dòng)扶梯的使用環(huán)境、營運(yùn)時(shí)間設(shè)置及環(huán)境光照度對(duì)自動(dòng)扶梯的裝潢類照明系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)開啟或關(guān)閉。該功能既能使自動(dòng)扶梯根據(jù)需要提供恰當(dāng)照明，又可以根據(jù)預(yù)先設(shè)置的時(shí)間自動(dòng)關(guān)閉非營運(yùn)時(shí)間段的照明，減少了能源消耗；由于不需要人工開啟或關(guān)閉，節(jié)省了管理的人工支出，提高了乘客乘行安全。
1.1.4 智能潤滑系統(tǒng)和智能運(yùn)行狀態(tài)控制(適用于室外自動(dòng)扶梯)
自動(dòng)扶梯上使用的多種鏈條需要有效的潤滑才能保證良好的性能，達(dá)到預(yù)期使用壽命。智能潤滑系統(tǒng)的工作原理是應(yīng)用雨量傳感器對(duì)室外自動(dòng)扶梯所處環(huán)境的降雨情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，降雨時(shí)不進(jìn)行自動(dòng)加油操作，停止下雨后自動(dòng)扶梯各種鏈條自動(dòng)加油潤滑；并重新自動(dòng)計(jì)算下次自動(dòng)加油的開啟時(shí)間，可保證對(duì)自動(dòng)扶梯鏈條的始終有效潤滑。
另外，因降雨會(huì)造成自動(dòng)扶梯梯級(jí)踏面、樓層板表面及周圍地面濕滑，容易造成人員摔倒，借助雨量傳感器對(duì)降雨情況的監(jiān)控，通過語音播報(bào)提醒乘客注意地面的濕滑，或者采用控制、調(diào)整自動(dòng)扶梯的運(yùn)行狀態(tài)以減少乘客因降雨地面濕滑而摔倒的事故發(fā)生。
1.1.5 扶手帶智能殺菌消毒
乘客在乘坐自動(dòng)扶梯時(shí)需要緊握扶手帶以達(dá)到安全乘梯的目的，扶手帶因此也非常容易沾染各種細(xì)菌或病毒。2018年香港媒體曾在香港地鐵沙田站自動(dòng)扶梯進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果表明：當(dāng)乘客觸摸扶手帶后，其總菌落的數(shù)量達(dá)到了740CFU，為觸摸前的70倍。
扶手帶智能殺菌裝置(見圖4)利用適當(dāng)波長紫外線照射扶手帶表面后，可破壞細(xì)菌、病毒等病原體微生物機(jī)體細(xì)胞中的DNA(脫氧核糖核酸)或RNA(核糖核酸)分子結(jié)構(gòu)以使其死亡或不能復(fù)制繁衍的原理，起到殺菌消毒的功能。將智能殺菌消毒裝置安裝在自動(dòng)扶梯的內(nèi)部，與乘客接觸到的扶手欄桿區(qū)域隔離，不會(huì)造成乘客手指夾入殺菌消毒裝置的傷害事故發(fā)生；結(jié)合智能控制方式，根據(jù)自動(dòng)扶梯實(shí)際運(yùn)營情況制訂相應(yīng)的定時(shí)殺菌消毒策略，可保證自動(dòng)扶梯扶手帶的衛(wèi)生，讓乘客乘行自動(dòng)扶梯更加放心、安全。