編者按：在5G通訊、AI及人機(jī)交互技術(shù)下，不僅能滿足電梯群落高可靠、高效率地安全運(yùn)營；而始終電梯處于使用受控、運(yùn)行受控、維修受控、專用受控及遠(yuǎn)程受控狀態(tài)；并適用于任何人群都能操縱它，使之操作便捷。

一、前言

電梯操縱箱，又稱之為操作盤。其操縱箱可設(shè)在轎廂或侯梯廳內(nèi)。設(shè)在轎廂內(nèi)的稱轎廂操縱箱;設(shè)在侯梯廳內(nèi)的稱為侯梯廳登記箱(或預(yù)選層站裝置)。用指令開關(guān)、按鈕、觸摸屏或刷卡等操縱轎廂運(yùn)行，僅在層間操作方式中方可把侯梯廳內(nèi)操縱轎廂運(yùn)行的稱為層站操縱箱。通常操縱箱面板設(shè)計分有外凸式、橫置式和直通式(從壁板頂直通到壁板底)、凸肚波浪式等，并增大按鈕文字尺寸以提高可操作性。

二、問題的提及

對于電梯操縱箱大多數(shù)人都使用過它，但并不熟悉其眾多功能。其功能在于操縱其轎廂載人（或物品）上下運(yùn)行至所需達(dá)到的樓層，以及其它裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)控制?，F(xiàn)在，隨著人們生活與需求的不斷提升，可見，對于電梯的正確使用及安全性要求越來越高，則原設(shè)計的操縱裝置及系統(tǒng)也顯得力不從心，老百姓也不滿意。而且，有的地方不符合人類功效學(xué)原理。它主要凸顯處乘客或維修人員，在使用或操作過程中存在不盡人意的地方。具體表現(xiàn)如下：

1） 當(dāng)轎廂進(jìn)入的乘客較多時，且轎廂較大人員又擁擠，至部分乘客夠不到所需樓層按鈕，只得請人幫忙，比較尷尬。

2） 有時候乘客手中均提拉物件，一個人又不便于放下手中東西，去撳按樓層按鈕，只得用手中什物去觸碰按鈕，使其按鈕易損壞。

3） 一般來說，上了年紀(jì)的乘客，進(jìn)了轎廂易將所到樓層不小心按鈕按錯，想更正沒辦法，則會增加電梯一?？繕菍?，影響電梯運(yùn)行效率。

4） 當(dāng)樓層較高時，人多又擁擠，到站門開了，卻沒有相關(guān)提示，不知道電梯停哪一層啦！對急于到站的乘客心里很焦慮。

5） 電梯因故而突然停梯困人，在操縱箱上沒有故障顯示或語音提示?；虿僮骶彆r鈴響而無人應(yīng)答，手機(jī)卻又不在身邊。長時間等待，人想死的心情都有啦！

6） 當(dāng)轎廂停在大廳時，已進(jìn)入轎廂人員擁擠，有人還站在廳門與轎廂門之間想進(jìn)入，此時，轎廂內(nèi)沒有語音提示或警鈴聲響，使門口乘客進(jìn)退兩難，不知所措。

7） 乘客進(jìn)入轎廂按下按鈕后，電梯不運(yùn)行，或重新關(guān)門也不行。這時，操縱箱窗口不顯示故障或警鈴聲響，使乘客感到很焦急，不知如何是好。

8） 對于普通乘客電梯而言，當(dāng)有殘障人員或行動不便的人，使用其操縱箱時，則顯得無從下手、或操作不便，需要求助別人。

9） 有些大型寫字樓有多排電梯，且有一處或多處人流量出入較多的樓層。候梯時許多人不知道需要乘坐那臺電梯，而左顧右盼。還不清楚電梯要等多久，心中茫然。

10）對于困人救援時，存在諸多不確定因素。尤其電梯管理員需要與被困人員的聯(lián)系，如何快速確認(rèn)轎廂所處樓層和內(nèi)部狀況，以及被困人員的狀態(tài)等。

11）當(dāng)乘客被困轎廂時，擔(dān)心的是有危險嗎？或還要關(guān)多久；最關(guān)鍵地是能否一個人操作轎廂內(nèi)的裝置盡快逃生嗎？！

12）在城市人群密集區(qū)，當(dāng)電梯管理員需要遠(yuǎn)程調(diào)控或監(jiān)管電梯時，在運(yùn)作過程中稍不注意時，易與乘客發(fā)生矛盾及場地的擁擠，有時誘發(fā)相應(yīng)安全事故。并且，能如何通過設(shè)備終端，掌控及了解電梯群落的運(yùn)行動態(tài)及人群的流量狀態(tài)。

三、方案的抉擇

從上所述情形可知，電梯此類問題或使用不便時有發(fā)生。所以，電梯的使用等不僅牽涉到電梯的正常運(yùn)行和運(yùn)營效率，而且關(guān)系到老百姓生活和工作的便捷。下面我們來了解一下，討論如何正確設(shè)計操縱箱及運(yùn)載功能，如何做到化解乘客心里的焦慮感及人性化的操作。

1. 硬件設(shè)計

操縱箱上設(shè)計要有明確的乘客、維修人員及電梯管理員運(yùn)作空間，最大限度的利用人體視覺、聽覺等器官來便捷操縱電梯運(yùn)行。并相關(guān)零配件的使用及功能應(yīng)符合人類功效學(xué)原則。

2. 軟件設(shè)計

電梯操作智能化是智能電梯設(shè)計的重要組成部分，也是檢驗電梯智能化設(shè)計水平的重要標(biāo)志。從設(shè)計的角度來說，電梯運(yùn)行操作系統(tǒng)應(yīng)充分利用人機(jī)界面嵌入式技術(shù)，結(jié)合人體心理和生理功能特點，以及符合我國國民的日常生活與工作習(xí)慣，在控制系統(tǒng)中，最大限度地采取智能化自動監(jiān)測及操縱電梯。

3.標(biāo)準(zhǔn)要求

本發(fā)明主要依據(jù)下面幾項標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)規(guī)則：

a.在GB/T7588.1-2020標(biāo)準(zhǔn)中與操縱箱相關(guān)聯(lián)要求；

b.在GB/T10058-2023標(biāo)準(zhǔn)中與操縱箱相關(guān)聯(lián)要求；

c.近期，中國電梯協(xié)會起草了一份關(guān)于操縱箱技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

由上可知，本發(fā)明將依據(jù)上述標(biāo)準(zhǔn)中相關(guān)電梯運(yùn)行與使用配置要求，以及開關(guān)門運(yùn)行機(jī)理、乘客乘梯習(xí)慣等，運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)、AI及嵌入式技術(shù)等，利用5G通訊高速傳輸?shù)奶攸c與人機(jī)交互語言芯片等新產(chǎn)品、新技術(shù)，落實諸多人機(jī)界面操作難點，旨在有效提高電梯運(yùn)營效率，以及其操作的安全與便捷性。

 四、方案及架構(gòu)                              

總體方案在電梯智能化總成構(gòu)架下，轎廂內(nèi)裝設(shè)一人機(jī)界面操縱箱及配置人機(jī)交互操縱系統(tǒng)硬件；而運(yùn)行控制以物聯(lián)網(wǎng)分布式布置，采用5G和北斗系統(tǒng)通訊方式進(jìn)行數(shù)字化系統(tǒng)操作；此外，在運(yùn)行系統(tǒng)設(shè)備終端上以智能嵌入式技術(shù)平臺展開交互式管理與監(jiān)控?？梢姡?strong>電梯轎廂人機(jī)界面操縱箱和配置人機(jī)交互操縱系統(tǒng)，以及配套鏈接電梯安全運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)及裝置。即為本發(fā)明的中心思想及要點。

 

圖1 人機(jī)界面操作位置示意圖

下圖1所示為電梯轎廂與之配套人機(jī)界面操縱箱、電梯安全運(yùn)行監(jiān)控裝置及人機(jī)交互操縱系統(tǒng)組成圖，簡稱人機(jī)界面操作構(gòu)成示意圖。具體由電梯轎廂總成7、轎廂安全運(yùn)行監(jiān)控裝置2及人機(jī)界面操縱箱9等組成；而裝置2主要由雙目傳感器、智能傳感器（圖像處理器）、電路板及軟件等構(gòu)成。其安全運(yùn)行監(jiān)控裝置2中探測頭4裝設(shè)在轎廂10頂部，其照射范圍覆蓋轎廂內(nèi)部、廳/轎門出入口及門的全高。其操縱箱3主要由操縱箱面板和箱體、傳感器、各類操作元器件和電控芯片及相關(guān)軟件等構(gòu)成。

關(guān)鍵點在于操縱箱面板上各種操作元器件的布局與組合，及相應(yīng)系統(tǒng)軟件的配置。其功能主要在面板上分為基本區(qū)域、輔助區(qū)域及特定區(qū)域。它既有普通電梯操作功能，兼有電梯特定操作方法。同時，具有困人自動救援的人機(jī)交互輔助與電梯遠(yuǎn)程生態(tài)安全監(jiān)控的特點。具體詳見圖2所示。

圖2所示操縱箱面板區(qū)域功能分為三大塊。          

由基本區(qū)域、輔助區(qū)域及特定區(qū)域組成。基本區(qū)域組成有銘牌區(qū)、樓層按鈕、開關(guān)門按鈕等，具體可參見圖6所示。輔助區(qū)域由故障顯示、視頻對話、投放播報、顯示屏和應(yīng)急燈區(qū)、運(yùn)行顯示、語音通話及專用操作等組成。而特定區(qū)域組成有界面啟動鍵、檢修對講鍵、獨立運(yùn)行鍵、遠(yuǎn)程操控鍵、檢修操作區(qū)。詳見圖2、圖3、圖4及圖5所示。

從圖6可見，基本區(qū)域及功能總體基本與現(xiàn)在電梯轎廂操縱箱配置大致相同，不同之處增加了輔助區(qū)域和特定區(qū)域相關(guān)功能及要求。且特定區(qū)域安置在操縱箱盒體內(nèi)，配有專用三角鑰匙開啟。下面逐一介紹其輔助區(qū)域和特定區(qū)域兩部分功能：

圖2 操縱箱面板區(qū)域功能示意圖

 圖3 輔助區(qū)域功能示意圖

 

 圖4 基本區(qū)域功能示意圖

 圖5 特定區(qū)域功能示意圖

1. 輔助區(qū)域分別介紹其功能如下。

1）故障顯示：當(dāng)電梯電氣安全回路上一旦出現(xiàn)故障點，均在顯示屏上顯示。同時，故障在基本區(qū)域（見圖3）語音播報處以語音方式播放。

2）視頻對話：當(dāng)電梯發(fā)生轎廂困人或特殊情況時，如電梯無法自動識別就近平層開門放人時間數(shù)秒后，則自啟動電梯遠(yuǎn)程自動救援監(jiān)控系統(tǒng)，通過轎廂雙目傳感器，在其顯示屏上與救援人員展開互動視頻對話。

3）投放播報：當(dāng)電梯在正常運(yùn)營時，用戶可在其顯示屏上投放廣告、小區(qū)會議信息及通知等內(nèi)容。

4）顯示屏和應(yīng)急燈區(qū)：顯示屏正如手機(jī)顯示屏，圖像與文字即為數(shù)字化。而應(yīng)急燈在電梯停電時，則自動點燃顯示屏，時間保持至少1小時，確保轎廂地面照度不低于50lx。

5）運(yùn)行顯示：在電梯正常運(yùn)行過程中，乘客能清晰通過顯示屏，看到轎廂實時運(yùn)行信息；同時，能聽到到站、報站及運(yùn)行時間等相關(guān)語音提示或注意事項。

6）語音通話：通過此區(qū)點擊，能啟動電梯遠(yuǎn)程自動救援監(jiān)控系統(tǒng)中的呼叫裝置，在語音播報處與救援人員展開互動對話。

7）專用操作：該區(qū)為特殊裝置，如替代IC卡，當(dāng)點擊打開此窗口時，轎廂雙目探測頭展開人臉識別掃描乘客的頭部，則乘客可登記所到樓層，不用IC卡刷卡，因在服務(wù)臺入住登記時已錄像。

圖6 操縱箱基本區(qū)域配置

2. 特定區(qū)域分別介紹其功能如下：

1）運(yùn)行啟動鍵：本鍵啟動時，將輔助區(qū)域各功能開啟運(yùn)行，使電梯操縱箱操控進(jìn)入智數(shù)化場景。否則，輔助區(qū)域暫停運(yùn)行，只有顯示屏和應(yīng)急燈區(qū)正常運(yùn)行。

2）維修對講鍵：啟動本鍵，展開維修人員在維修現(xiàn)場不同地方的通話及救助等功能。

3）獨立運(yùn)行鍵：此鍵開通，則電梯進(jìn)入專職人員（或大樓管理員）操縱電梯運(yùn)行及各樓層?？渴褂谩２⒆詣舆M(jìn)入電梯遠(yuǎn)程自動救援監(jiān)控系統(tǒng)（平臺）。

4）輔助控制鍵：電梯管理員操縱，將電梯分別置于單梯、并聯(lián)或群梯控制狀態(tài)運(yùn)營。

5) 檢修操作區(qū)：即為維修人員專用檢修安全操作裝置。即對電梯維修過程中的檢修操作，可操縱電梯以檢修速度運(yùn)行到井道中任意位置或?？?。

3. 圖4基本區(qū)域功能中具有幾點與現(xiàn)結(jié)構(gòu)不同之處。

1）警鈴：本按鈕除了五方通訊報警外，此警鈴還直通電梯遠(yuǎn)程安全監(jiān)控設(shè)備終端（如維修人員手機(jī)鳴叫等），以及在各樓層召喚盒處鳴叫。

2）語音播報：不但具備5方通話功能，而當(dāng)乘客進(jìn)入轎廂不便于使用樓層按鈕登記時，可采用此語音播報選層站方式；也用于語音通話或視頻對話。

3）樓層按鈕：各樓層按鈕復(fù)按后，即可取消該層站。另外，對于不方便的乘客可采取在語音播報處呼叫所到樓層，則其按鈕自動點燃登記。

下面就展開電梯轎廂人機(jī)界面交互操縱系統(tǒng)的硬件和軟件地設(shè)計及布局。

1）系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)框圖

本發(fā)明為操縱箱嵌入式系統(tǒng)硬件總體布局結(jié)構(gòu)圖。它運(yùn)用人機(jī)交互技術(shù)，基于語音、肢體、視線跟蹤、面部等輸入手段的多通道交互特點，其目的是使人能以聲音、動作、表情、頭像等自然方式在轎廂與操縱箱位置進(jìn)行人機(jī)界面交互操作。即以網(wǎng)關(guān)方式配置諸多功能模塊構(gòu)成，具體詳見圖7所示。其硬件組成有微處理器、傳感器、語音等操作芯片。

圖7 系統(tǒng)硬件總體布局結(jié)構(gòu)圖

2）系統(tǒng)軟件程序流程圖，如圖8所示。整個系統(tǒng)軟件采用模塊化設(shè)計方法，也稱結(jié)構(gòu)化程序流程圖。對于系統(tǒng)的軟件設(shè)計，包括系統(tǒng)軟件的總體設(shè)計方案、人機(jī)界面系統(tǒng)功能模塊、人機(jī)界面區(qū)域模式運(yùn)行程序流程以及軟件中的抗干擾技術(shù)。而圖9為人機(jī)界面交互系統(tǒng)區(qū)域模式運(yùn)行流程圖。

 圖8  系統(tǒng)軟件程序流程圖

由此，依據(jù)圖9中系統(tǒng)區(qū)域模式運(yùn)行流程圖，我們來梳理幾種區(qū)域模式方案的實施。

1）基本區(qū)域模式：當(dāng)電梯進(jìn)入該模式后，按照如今電梯運(yùn)行模式，詳見圖6各功能區(qū)。

圖9 界面交互系統(tǒng)區(qū)域模式運(yùn)行流程圖

即電梯隨著乘客進(jìn)入轎廂手動登記樓層后，自啟動正常運(yùn)行到登記樓層，開門放人后自動關(guān)門。一是等候數(shù)秒后，如無人呼梯則自行下到基站候梯；二是若其他樓層有人呼梯，則啟動運(yùn)行至所呼樓層開門等候。

2）輔助區(qū)域模式：當(dāng)電梯啟動進(jìn)入該模式時，即自動進(jìn)入輔助區(qū)域各功能區(qū)，詳見圖3所示。在正常運(yùn)營時，電梯進(jìn)入運(yùn)行顯示功能，則顯示屏上動態(tài)顯示實時電梯運(yùn)行狀態(tài)等數(shù)據(jù)與文字。同時，在圖4基本區(qū)域的語音播報窗口，聽到到站、報站及運(yùn)行時間等相關(guān)語音提示或注意事項。其它功能可實時酌情顯現(xiàn)，并配有相關(guān)語音提示或警鈴鳴叫。

3）特定區(qū)域模式：圖5區(qū)域為電梯管理員和維修人員專用操作。通常操控運(yùn)行啟動鍵與輔助控制鍵。一是啟動電梯進(jìn)入輔助區(qū)域各功能；二是對電梯是否自動聯(lián)入單梯、并聯(lián)或群梯控制方式，即為進(jìn)入輔助介入模式。

4）遠(yuǎn)程介入模式：對電梯啟動進(jìn)入各區(qū)域模式時，在電梯運(yùn)營過程中，一旦發(fā)生相關(guān)安全故障或問題時，一是其系統(tǒng)自動聯(lián)入電梯遠(yuǎn)程安全監(jiān)控終端，可與電梯管理員或維修人員進(jìn)行管控、調(diào)度及聯(lián)系；二是電梯發(fā)生困人時，不能就近平層放人狀態(tài)數(shù)秒后，則系統(tǒng)自啟動進(jìn)入電梯人工《電梯困人應(yīng)急救援預(yù)案》模式，具體參見本企業(yè)申報的發(fā)明專利號：2023118096544。

綜上所述，本發(fā)明專利內(nèi)容包含執(zhí)行上述各結(jié)構(gòu)、電子元器件（如GPU芯片）及智能傳感器，以及在電梯運(yùn)行過程中相關(guān)功能的應(yīng)用等軟件程序。同時，其運(yùn)行程序運(yùn)用當(dāng)今5G（含地基增強(qiáng)型系統(tǒng)）通訊、人工智能及嵌入式等技術(shù)，并將電梯運(yùn)行時相關(guān)數(shù)據(jù)鏈接進(jìn)入集群式物聯(lián)網(wǎng)交互運(yùn)行及生態(tài)監(jiān)控管理系統(tǒng)（平臺）。

五、方案優(yōu)勢與說明

由上所知，本發(fā)明旨在通過以上電梯轎廂人機(jī)界面操作系統(tǒng)展開一系列裝置的配套設(shè)計，以及相應(yīng)運(yùn)行程序的模式識別與控制算法，使電梯人機(jī)交互操作系統(tǒng)，其構(gòu)成的各子系統(tǒng)始終處于受控狀態(tài)下運(yùn)行，能及時運(yùn)算和可靠地監(jiān)管，避免出現(xiàn)“爆梯”或“爬窩”等現(xiàn)象，以確保乘客放心地使用。

本系統(tǒng)地發(fā)明，使電梯在實際應(yīng)用中，除了進(jìn)一步完善了在電梯群落各類人群的使用及方便外，而在于以智能數(shù)字化的形式，系統(tǒng)性解決了目前電梯行業(yè)所面臨亟待解決了電梯操作不易的窘境。關(guān)鍵在兩個方面佐證：可見，其優(yōu)勢及特點主要有如下幾點：

1）對于轎廂乘客監(jiān)控裝置而言，它不是僅在候梯大廳設(shè)置，而是將攝像頭放置在轎廂內(nèi)，可以檢測到候梯廳乘客人流量大體信息，對其人多擁擠的底層或其他層實行優(yōu)先調(diào)度服務(wù)，盡快解決乘客擁擠紛雜的狀況。

2）在5G通訊、人工智能技術(shù)及人機(jī)交互技術(shù)下，不僅能滿足電梯群落高可靠、高效率地安全運(yùn)營；并將電梯處于使用受控、運(yùn)行受控、維修受控、專用受控及遠(yuǎn)程受控狀態(tài)，而適用于如何人群都能操縱它。

3）采用數(shù)字電路技術(shù)，電梯群控系統(tǒng)中待時與音響預(yù)報子系統(tǒng)，既能在層站指示燈上及時預(yù)報待時數(shù)字式動態(tài)顯示功能。也能在候梯廳顯示器與轎廂顯示器上，顯示電梯運(yùn)營信息、大樓電梯信息及其他信息等。同時，在候梯廳的登記箱、層站召喚箱以及轎廂內(nèi)配置音響，其聲音信息有運(yùn)行方向信息、到站信息及指導(dǎo)信息等。

4）由于對其系統(tǒng)選用了專家規(guī)則與模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制作為變量分析，針對電梯運(yùn)行過程中的人流量進(jìn)行動態(tài)特性量化評定，則有效控制了轎廂內(nèi)擠滿乘客的狀況。即在合適的轎內(nèi)擁擠度下，提高了乘客的乘坐舒適感。

5）利用人機(jī)界面嵌入式技術(shù)，在大樓管理員室備有“電梯運(yùn)營監(jiān)控子系統(tǒng)”，該系統(tǒng)CRT顯示電梯運(yùn)行情況的同時，還可對運(yùn)行方式的轉(zhuǎn)換、電梯故障的查詢與處置，以及服務(wù)層的停放等進(jìn)行及時調(diào)度；轎廂內(nèi)結(jié)合人機(jī)界面操作裝置，可輸出幫助乘客應(yīng)用及操作電梯的指導(dǎo)信息，防范于未然。

六、產(chǎn)品專利說明

本發(fā)明專利于2024年12月申請，現(xiàn)已獲得國家發(fā)明專利申請?zhí)枺?strong>202411955531.6。

                                          

2025年1月18日于佛山整理