一種基于物聯(lián)網(wǎng)動(dòng)態(tài)調(diào)度的電梯智慧維保救援路徑規(guī)劃系統(tǒng)研究

摘 要：針對(duì)我國(guó)當(dāng)前電梯維保和救援調(diào)度現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，并結(jié)合國(guó)內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的研究成果，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有電梯維保和救援調(diào)度技術(shù)普遍存在依賴人工判斷、缺乏物聯(lián)網(wǎng)等信息化技術(shù)的支撐等問(wèn)題，難以滿足大規(guī)模、多樣化的維保和救援需求?；诖?，開(kāi)展了基于物聯(lián)網(wǎng)動(dòng)態(tài)調(diào)度的電梯智慧維保救援路徑規(guī)劃系統(tǒng)的研究設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)了基于物聯(lián)網(wǎng)動(dòng)態(tài)調(diào)度的電梯智慧維保救援路徑規(guī)劃方法，通過(guò)獲取故障點(diǎn)的位置信息、維保人員的實(shí)時(shí)位置、日定額工作時(shí)長(zhǎng)等數(shù)據(jù)，并調(diào)用Web Service API來(lái)實(shí)現(xiàn)日常維保路徑的規(guī)劃；設(shè)計(jì)了電梯智慧維保路徑更新模型，可以根據(jù)維保人員的實(shí)時(shí)工況變更維保路徑規(guī)劃，確保各項(xiàng)維保任務(wù)能夠靈活、高效且高質(zhì)量地完成；設(shè)計(jì)了納入突發(fā)應(yīng)急救援任務(wù)的維保路徑規(guī)劃模型，以突發(fā)應(yīng)急或救援任務(wù)為起始點(diǎn)，合理調(diào)度相關(guān)維保人員，確保及時(shí)的故障救援響應(yīng)。該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)維保和救援路徑的合理分配和智慧優(yōu)化，為電梯的安全監(jiān)管和智慧運(yùn)維提供有力的技術(shù)支撐。

關(guān)鍵詞：電梯維保；物聯(lián)網(wǎng)；動(dòng)態(tài)調(diào)度；智慧運(yùn)維；應(yīng)急救援；路徑規(guī)劃

中圖分類號(hào)：TP277 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-1302（2025）01-00-03

0 引 言

目前，電梯的日常維保工作模式通常為“劃片區(qū)”式，即由維保公司指定固定的維保人員負(fù)責(zé)特定區(qū)域內(nèi)電梯的定期（法律規(guī)定頻率：15天/次）維保工作[1]。維保人員通常還兼顧著該區(qū)域內(nèi)電梯的故障維修和應(yīng)急救援任務(wù)。但由于維保行業(yè)人才短缺，維保企業(yè)人力資源緊張，常出現(xiàn)一個(gè)維保人員負(fù)責(zé)較大區(qū)域的電梯維保工作。若不能科學(xué)、合理地規(guī)劃維保路徑和應(yīng)急救援任務(wù)，便可能出現(xiàn)“打卡式”維保（即到地打卡，并未認(rèn)真維護(hù)保養(yǎng)）和應(yīng)急救援響應(yīng)遲緩等情況[2]。

為解決上述問(wèn)題，亟需開(kāi)展研究一種動(dòng)態(tài)調(diào)度的電梯維保救援路徑規(guī)劃方法，構(gòu)建基于物聯(lián)網(wǎng)的路徑規(guī)劃模型[3]。該模型需實(shí)時(shí)采集故障點(diǎn)位置、維保人員的實(shí)時(shí)位置、工作時(shí)長(zhǎng)等關(guān)鍵信息，據(jù)此進(jìn)行精準(zhǔn)的路徑規(guī)劃，并及時(shí)發(fā)送路徑信息至維保人員。以此實(shí)現(xiàn)維保救援路徑的合理分配和智慧優(yōu)化，避免維保人力資源的浪費(fèi)和救援響應(yīng)滯后等問(wèn)題。

1 國(guó)內(nèi)外相關(guān)技術(shù)研究

目前大部分在用的電梯維保和救援調(diào)度技術(shù)嚴(yán)重依賴于人工判斷，無(wú)法獲得科學(xué)統(tǒng)籌的規(guī)劃安排。而隨著我國(guó)按需維保理念的推行，電梯的維保和救援工作向著更加靈活機(jī)動(dòng)、復(fù)雜多樣的方向發(fā)展，傳統(tǒng)的基于人工經(jīng)驗(yàn)的調(diào)度方式已難以滿足大規(guī)模、多樣化的維保和救援需求[4-8]，亟需構(gòu)建一個(gè)科學(xué)、智慧、高效的維保和救援調(diào)度決策系統(tǒng)[9-10]。

目前，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電梯領(lǐng)域的應(yīng)用主要集中在早期識(shí)別事故隱患并提供高效的維護(hù)方案[8-11]。如美國(guó)奧的斯公司、日本的日立和三菱公司的電梯遠(yuǎn)程防控管理系統(tǒng)已實(shí)現(xiàn)了電梯運(yùn)行狀態(tài)的持續(xù)在線監(jiān)測(cè)、故障預(yù)測(cè)預(yù)警以及數(shù)據(jù)管理等功能[12]。在國(guó)內(nèi)，北京、南京、杭州、成都等城市也已經(jīng)啟動(dòng)電梯物聯(lián)網(wǎng)示范項(xiàng)目的建設(shè)，跨維保、檢驗(yàn)和管理等部門(mén)實(shí)現(xiàn)了電梯智慧聯(lián)合監(jiān)管[13-14]。但目前物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用主要集中在電梯數(shù)據(jù)的信息化處理方面，尚未用于電梯維保和救援調(diào)度優(yōu)化方面[15]。

2 基于物聯(lián)網(wǎng)動(dòng)態(tài)調(diào)度的路徑規(guī)劃模型

本文旨在設(shè)計(jì)一種基于物聯(lián)網(wǎng)動(dòng)態(tài)調(diào)度的電梯智慧維保救援路徑規(guī)劃系統(tǒng)，整合包括監(jiān)測(cè)模塊、存儲(chǔ)器、遠(yuǎn)程傳輸和處理器等物聯(lián)網(wǎng)核心組件。首先構(gòu)建基于物聯(lián)網(wǎng)動(dòng)態(tài)調(diào)度的路徑規(guī)劃模型。此模型在收集故障點(diǎn)位置信息、維保人員實(shí)時(shí)位置、日定額工作時(shí)長(zhǎng)等信息后進(jìn)行路徑規(guī)劃，并發(fā)送路徑信息至維保人員的移動(dòng)終端。此處調(diào)用高德地圖所提供的Web Service API中的路徑規(guī)劃接口實(shí)現(xiàn)路徑規(guī)劃。Web Service API是一套以HTTP形式提供的步行、公交、駕車(chē)查詢及行駛距離計(jì)算接口，能夠返回JSON 或 XML格式的查詢數(shù)據(jù)，用于實(shí)現(xiàn)路徑規(guī)劃功能的開(kāi)發(fā)（如圖1所示）。

輸入待維保電梯位置信息后，系統(tǒng)會(huì)統(tǒng)計(jì)單個(gè)維保人員所管轄區(qū)域內(nèi)當(dāng)月的維保任務(wù)量，并自動(dòng)抽取當(dāng)月任務(wù)中位置相近的j個(gè)小區(qū)/樓宇，基于維保點(diǎn)位置信息的路線用時(shí)和維保人員日額定工作時(shí)長(zhǎng)展開(kāi)計(jì)算。其中，路徑規(guī)劃用時(shí)的具體計(jì)算公式見(jiàn)式（1）：

， T≤Te " （1）

式中：T為路徑規(guī)劃總用時(shí)；Te為維保人員的日定額工作時(shí)長(zhǎng)；由高度地圖路徑規(guī)劃API生成耗時(shí)最短的路線L，其耗時(shí)表示為T(mén)L。根據(jù)維保任務(wù)的基本情況計(jì)算維保人員當(dāng)日維保任務(wù)的總耗時(shí)Tm，Tm的具體計(jì)算公式見(jiàn)式（2）：

...... （2）

式中：Tj為第j個(gè)維保點(diǎn)所需的維保時(shí)長(zhǎng)，j∈（1， 2， ...， n）；t為單臺(tái)電梯日常維保所需的時(shí)長(zhǎng)；d1， d2， ...， dj分別表示單個(gè)維保員的維保路線中第1， 2， ...， j個(gè)維保任務(wù)中所包含的電梯數(shù)量。

當(dāng)Tgt;Te時(shí)，加派備用維保人員或重新分配維保單位的維保任務(wù)，確保規(guī)劃路徑所用時(shí)間不超過(guò)任一維保人員的工作日額定時(shí)長(zhǎng)。

3 基于實(shí)際工況的路徑更新模型

維保人員基于上述日常維保規(guī)劃路徑進(jìn)行維保，系統(tǒng)實(shí)時(shí)顯示維保人員的位置信息，并且在維保人員完成一個(gè)維保任務(wù)后，向下一任務(wù)點(diǎn)出發(fā)前需打卡，確認(rèn)此處任務(wù)已完成；系統(tǒng)接到維保人員任務(wù)完成打卡后，計(jì)算當(dāng)前人員剩余維保任務(wù)規(guī)劃用時(shí)。要注意的是，若剩余維保任務(wù)規(guī)劃用時(shí)大于日定額工作時(shí)長(zhǎng)與已完成維保任務(wù)所耗時(shí)長(zhǎng)的差值，則加派備用維保人員或重新分配維保單位的維保任務(wù)，然后重新進(jìn)行維保路徑規(guī)劃。

當(dāng)前人員剩余維保任務(wù)規(guī)劃用時(shí)的計(jì)算公式見(jiàn)式（3）：

（3）

式中：Tsy為剩余的維保任務(wù)規(guī)劃用時(shí)；TLy為根據(jù)剩余維保任務(wù)由高德地圖路徑規(guī)劃接口API實(shí)時(shí)生成的耗時(shí)最短路線的用時(shí)；Tmy為根據(jù)剩余維保任務(wù)的基本情況計(jì)算維保人員完成任務(wù)總耗時(shí)，Tmy的計(jì)算公式見(jiàn)式（4）：

......" " "（4）

式中：Tyj為第j個(gè)剩余維保點(diǎn)所需維保時(shí)長(zhǎng)，j∈（1， 2， ...， n）；T為單臺(tái)電梯日常維保所需的時(shí)長(zhǎng)；dy1， dy2， ...， dyj分別表示單個(gè)維保員的維保路線中剩余的第1， 2， ...， j個(gè)維保任務(wù)中所包含的電梯數(shù)量。

判斷計(jì)算的剩余維保任務(wù)規(guī)劃用時(shí)是否滿足Tsygt;Te-T：若滿足，則加派備用維保人員或重新分配維保單位的維保任務(wù)，由系統(tǒng)調(diào)用高德地圖重新規(guī)劃剩余任務(wù)的維保路徑，系統(tǒng)自動(dòng)減少當(dāng)前維保人員的當(dāng)日日常維保工作任務(wù)，確保規(guī)劃路徑所用時(shí)間不超過(guò)任一維保人員的工作日額定時(shí)長(zhǎng)；若不滿足，則繼續(xù)完成原計(jì)劃的日常維保路徑規(guī)劃。系統(tǒng)可根據(jù)維保人員的實(shí)時(shí)工作情況調(diào)整路徑規(guī)劃策略，避免設(shè)備、交通、人員等內(nèi)外因素對(duì)維保工作時(shí)長(zhǎng)的干擾，影響當(dāng)日任務(wù)的完成。

4 應(yīng)急救援在路徑規(guī)劃模型中的實(shí)現(xiàn)

電梯智慧維保救援路徑規(guī)劃系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示。當(dāng)電梯物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)接到突發(fā)電梯故障或事故報(bào)警后，系統(tǒng)需合理調(diào)度維保人員開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)故障排除或救援。系統(tǒng)需立即重新調(diào)用路徑規(guī)劃接口展開(kāi)路徑規(guī)劃；該路徑規(guī)劃由突發(fā)故障處理任務(wù)作為起始點(diǎn)（以故障排除和救援任務(wù)為重），加上剩余日常維保任務(wù)，開(kāi)展新的路徑規(guī)劃。接到突發(fā)事故報(bào)警后剩余的維保任務(wù)規(guī)劃用時(shí)的計(jì)算公式見(jiàn)式（5）：

" （5）

式中：Tgy為接到突發(fā)事故報(bào)警后剩余的維保任務(wù)規(guī)劃用時(shí)；Tgz為突發(fā)報(bào)警事故處理所需用時(shí)；Tsy為接到突發(fā)事故報(bào)警后剩余的日常維保任務(wù)規(guī)劃用時(shí)。

" （6）

式中：TgL為由高德地圖路徑規(guī)劃API實(shí)時(shí)生成的維保人員從實(shí)時(shí)所在位置到順序事故報(bào)警地點(diǎn)耗時(shí)最短的路線用時(shí)；Tgm為維保人員完成維保故障排查/事故處理總耗時(shí)；Tg為維保人員一般完成維保故障排查/事故所需時(shí)長(zhǎng)；n為當(dāng)前維保人員收到的故障排查/事故處理任務(wù)數(shù)。

若接到突發(fā)報(bào)警后剩余維保任務(wù)規(guī)劃用時(shí)大于日定額工作時(shí)長(zhǎng)與已完成維保任務(wù)所耗時(shí)長(zhǎng)的差值，Tgygt;Te-Tw時(shí)，加派備用維保人員趕往事故/故障報(bào)警地點(diǎn)，原維保人員繼續(xù)完成原計(jì)劃的維保任務(wù)；若當(dāng)前維保人員的Tgy ≤T e-Tw時(shí)，則將當(dāng)前任務(wù)加入當(dāng)前維保人員的剩余任務(wù)；若所選人員依然存在Tgygt;Te-Tw，則重復(fù)本步驟直到某維保人員的Tgy ≤ Te-Tw，并選擇當(dāng)前人員作為當(dāng)前事故/故障處理人員。Tw為已完成的維保任務(wù)所耗時(shí)長(zhǎng)，由系統(tǒng)根據(jù)維保人員的定位和打卡時(shí)間自動(dòng)記錄。

若任何維保人員當(dāng)日工作量均不滿足Tgy ≤ Te-Tw，系統(tǒng)則自動(dòng)減少原維保人員即第一位接到突發(fā)事故任務(wù)的人員的當(dāng)日日常維保工作任務(wù)，確保故障/事故排除時(shí)間，被減少的日常維保任務(wù)自動(dòng)排入當(dāng)月剩余維保日內(nèi)，并按照日常維保路徑規(guī)劃重新計(jì)算維保路徑。電梯智慧維保救援路徑規(guī)劃具體流程如圖3所示。

5 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)對(duì)我國(guó)在用的電梯維保和救援調(diào)度現(xiàn)狀的分析，開(kāi)展基于物聯(lián)網(wǎng)動(dòng)態(tài)調(diào)度的電梯智慧維保救援路徑規(guī)劃系統(tǒng)研究，并得出以下結(jié)論：

（1）我國(guó)在用的電梯維保和救援調(diào)度技術(shù)嚴(yán)重依賴人工判斷，難以支撐大規(guī)模、多樣化的維保和救援需求，亟需建立一個(gè)科學(xué)、智慧、高效的維修調(diào)度決策系統(tǒng)。

（2）設(shè)計(jì)了一種基于物聯(lián)網(wǎng)動(dòng)態(tài)調(diào)度的電梯智慧維保救援路徑規(guī)劃方法，通過(guò)模型獲取故障點(diǎn)位置信息、維保人員實(shí)時(shí)位置、日定額工作時(shí)長(zhǎng)，并調(diào)用Web Service API進(jìn)行路徑規(guī)劃，最后將路徑信息發(fā)送至維保人員移動(dòng)終端。

（3）設(shè)計(jì)了基于實(shí)際工況的電梯智慧維保路徑更新模型，根據(jù)系統(tǒng)接收維保人員任務(wù)打卡數(shù)據(jù)并結(jié)合實(shí)時(shí)工況變更維保路徑規(guī)劃，確保高質(zhì)量完成各項(xiàng)任務(wù)。

（4）設(shè)計(jì)了納入突發(fā)應(yīng)急救援任務(wù)的維保路徑規(guī)劃模型，模型以突發(fā)應(yīng)急或救援任務(wù)作為起始點(diǎn)，合理調(diào)度相關(guān)維保人員，確保故障救援響應(yīng)及時(shí)。

注：本文通訊作者為王兵。

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