نمذجة اكتشاف أعطال أبواب المصاعد من خلال دمج المستشعرات

تعمل التقنيات الناشئة على تحسين الدقة الشاملة وموثوقية اكتشاف الأعطال المحتملة.

بقلم دان سمانس

: الكلمات المفتاحية الأبواب، تأثير المضاعف، دمج المستشعرات، التعلم الآلي، إنترنت الأشياء (IoT)

الملخص

على الرغم من أن الفولاذ والخرسانة يُمكّنان من بناء مباني شاهقة الارتفاع، وأن الزجاج وأنظمة التحكم البيئي تُسهّل العيش في المباني الشاهقة، إلا أن المصاعد هي التي تجعلها صالحة للاستخدام. ومن غير المُستغرب أن تُشكّل المصاعد بشكل متزايد جوهر المباني.

تعتمد القيمة المُدركة للمصعد بشكل كبير على أدائه الفعلي، والذي يُعبَّر عنه عادةً بمدى "التوافر" أو "التشغيل". إن تعويض وقت التوقف عن العمل بإضافة مصاعد إضافية إلى قلب المبنى ليس حلاً عمليًا. فالمساحة الممتدة لعمود (أعمدة) المصعد تُقلل من المساحة الأرضية المتاحة الصالحة للاستخدام في المبنى، مما يُقلل من جدواه الاقتصادية. لذا، يجب التخفيف من وقت التوقف عن العمل بطريقة مختلفة.

عند دراسة هيكل المصعد كنظام، يتضح أن المتغير الأهم في تصميمه هو عدد الأبواب اللازمة. بنسبة ≥ 1 لكل طابق، يكون نظام الأبواب هو المضاعف للجهد والمواد. كما تُعد أنظمة الأبواب من أكثر أجزاء المصعد ازدحامًا، حيث تُفتح وتُغلق عادةً مع كل رحلة محملة، إن لم يكن بوتيرة أكبر. وبالتالي، تُمثل أنظمة الأبواب المعيبة عادةً غالبية حالات توقف المصعد غير المخطط لها.

تجمع التقنيات الناشئة، مثل دمج المستشعرات، بيانات من مجموعة واسعة من المستشعرات - مثل المستشعرات البصرية، ومقاييس التسارع، والجيروسكوبات، ودرجة الحرارة، والرطوبة، والضغط الجوي، وغيرها - مما يُحسّن الدقة والموثوقية العامة للكشف عن الأعطال المحتملة. ويتيح هذا، من بين أمور أخرى، مراقبة الحالة الفنية لكل باب على حدة لكل طابق. وبجمع هذه الكمية الهائلة من البيانات بمرور الوقت، يُمكّن التعلم الآلي (ML) من تحديد أماكن حدوث المشكلات المحتملة وتوقيت معالجتها. ويُمكّن إنترنت الأشياء (IoT)، الذي يُمثل البنية التحتية الأساسية، هذه التقنيات من التوسع بطريقة اقتصادية متزايدة.

1. مقدمة

من منظور صيانة المصاعد، تُعدّ الأبواب عادةً العامل الرئيسي في تقييم إجمالي جهد الصيانة اللازم لصيانة المعدات بشكل سليم. وعلى عكس أنظمة المصاعد الفرعية الأخرى، يتضاعف عدد أبواب المصعد مع كل طابق من المبنى، خاصةً عند تصميم المصعد بمدخل أمامي وآخر خلفي للكابينة. 

لكي يتمكن ركاب المصعد من استخدام المصعد، يجب أن تُفتح الأبواب وتُغلق بشكل دوري في كلٍّ من طابقي الصعود والنزول للسماح للركاب بالدخول أو الخروج. لذلك، عادةً ما تُعد الأبواب من أكثر أجزاء المصعد ازدحامًا. المعيار المُستخدم في هذا المجال هو الأبواب المنزلقة التي تعمل تلقائيًا، لأنها تزيد من كفاءة تدفق الركاب وراحتهم. الأجزاء المتحركة اللازمة لهذه العملية عرضة للتآكل والتلف الذي يتراكم مع مرور الوقت نتيجة الاستخدام المُعتاد للمصعد. 

إن التآكل والتلف، بالإضافة إلى تأثير المضاعف المذكور سابقًا - أي نسبة ≥ باب واحد لكل طابق - يجعلان نظام أبواب المصعد محور الاهتمام الرئيسي في جهود صيانة المصاعد الشاملة. علاوة على ذلك، تحدث معظم أعطال المصاعد في أنظمة أبوابها.^[1] لكن: كيف يُمكن تحديد الحاجة الفعلية للصيانة لكل باب على حدة؟ من خلال دمج البيانات الحسية من المستشعرات المثبتة مباشرةً على الأبواب وحولها، يُمكن لتحليلات البيانات القائمة على دمج المستشعرات أن تُساعد موظفي الصيانة على اتخاذ قرارات أكثر استنارة بشأن نوع الصيانة المطلوبة، وأين ومتى. 

ودعماً للاستنتاج المذكور (القسم الخامس)، ستغطي هذه الورقة المجالات التالية: 

• تشريح الأبواب المنزلقة التي تعمل تلقائيًا للمصاعد (الأساسية)
• النهج التقليدي لصيانة أبواب المصاعد (السياق ذو الصلة)
• تطبيق مفهوم دمج المستشعرات على أبواب المصاعد (تطبيق عملي)

2. تشريح الأبواب المنزلقة التي تعمل تلقائيًا للمصاعد

يهدف هذا القسم إلى توفير معلومات أساسية حول آلية عمل الأبواب المنزلقة الآلية للمصاعد، وهي المعيار السائد في هذا المجال. يهدف هذا إلى تسهيل قراءة هذه الورقة البحثية كقراءة مستقلة لغير المتخصصين في تكنولوجيا المصاعد، ولكنها ليست شاملة بأي حال من الأحوال. لمزيد من المعلومات حول تكنولوجيا أبواب المصاعد، يُنصح بقراءة العمل القياسي "مصاعد 101" لزاك ماكين.

على مدار التاريخ الممتد على مدار 172 عامًا منذ أن اخترع إليشا أوتيس الرافعة الآمنة التي جعلت المصعد الحديث كما نعرفه اليوم ممكنًا،^[2] تميزت أبواب المصاعد بتصاميم متنوعة، غالبًا ما كانت مدفوعةً بحاجتها إلى مزيد من الأمان. كانت آليات أبواب المصاعد المبكرة تتكون من أبواب بسيطة بمفصلات تُفتح وتُغلق يدويًا أو بمساعدة أنظمة ميكانيكية. 

إن تطور باب المصعد الحديث هو في المقام الأول قصة القرن العشرين.^[3] مع تطور التكنولوجيا، ظهرت تصاميم أكثر تطورًا. المعيار الصناعي اليوم هو الأبواب المنزلقة التي تعمل تلقائيًا. تفتح هذه الأنواع من الأبواب وتُغلق تلقائيًا من خلال ألواح متعددة تنزلق فوق بعضها البعض لتوفير المساحة. يوضح الشكل 1 لمحة عامة تخطيطية عن تكوينات الأبواب المنزلقة النموذجية. 

صُممت آليات أبواب المصاعد لضمان تحميل وتفريغ الركاب والبضائع بأمان وكفاءة، حسب الاقتضاء. وتتمثل الوظيفة الأساسية لأبواب المصاعد في فتحها وإغلاقها لتسهيل دخول وخروج الركاب. ولتشغيل أبواب المصاعد تلقائيًا بطريقة آمنة ومريحة، تُستخدم أجهزة استشعار وأنظمة تحكم ترصد حركة الركاب، مما يضمن تشغيلًا آمنًا وفي الوقت المناسب.

تستخدم المصاعد مجموعتين مختلفتين من الأبواب، وهما أبواب تفتح على كابينة المصعد (أي "أبواب الكابينة") وأبواب تفتح على بئر المصعد عند كل هبوط سهل الوصول إليه في المبنى (أي "أبواب الهبوط"). من المتطلبات الأساسية لتصميم أبواب المصعد ألا يُسمح بتشغيلها إلا إذا كانت أرضية كابينة المصعد - ضمن الحدود المسموح بها - محاذية لأرضية الهبوط داخل المبنى. ويُشار إلى ذلك بمنطقة هبوط كابينة المصعد. 

لذلك، لا يلزم سوى وجود مُشغِّل باب واحد في كابينة المصعد. ولتمكين فتح وإغلاق أبواب الهبوط بأمان وسلاسة، تستخدم أبواب الكابينة آلية قابض تفتح باب الهبوط المعني، مما يسمح لباب الكابينة بسحبهما معًا لفتحهما أو إغلاقهما. تُشغَّل الأبواب بواسطة محرك كهربائي، يتم التحكم فيه إما بواسطة وحدة تحكم مخصصة للباب أو بواسطة نظام التحكم الرئيسي للمصعد. هناك نوعان شائعان من إعدادات مُشغِّل الباب:

1) مشغل الباب التوافقي: محرك توافقي - أي محرك كهربائي يحتوي على جهاز ميكانيكي لتغيير السرعة يقلل من نسبة التروس في آلة دوارة لزيادة عزم الدوران - يدير عجلة متصلة بمجموعة من الأذرع المعدنية التي تسحب أو تدفع ألواح الباب لفتحها أو إغلاقها.

2) مشغل باب الحزام الخطي: محرك خطي - أي محرك كهربائي يحرك حزامًا مسننًا أفقيًا متصلًا بالأبواب ليتسبب في فتحها وإغلاقها - والذي يستخدم حزامًا لتحريك ألواح الباب لفتحها أو إغلاقها.

تُعلّق ألواح الأبواب في جانبها العلوي على مسارات باستخدام مجموعة من البكرات، وفي جانبها السفلي تُوجّه بواسطة مشابك تنزلق عبر عتبة باب مدمجة في المقصورة، على التوالي، في كل من طابقي الهبوط. عادةً، تحتوي كل لوحة باب على بكرتين للتعليق فوق مسارات الباب أو داخلها، وبكرتين للدفع لأعلى أسفلها لمنع بكرات التعليق من القفز خارج المسار. عادةً ما تكون المشابك أجزاء ثابتة مصنوعة من الفولاذ المغطى بالبلاستيك أو اللباد أو أي مادة متينة وناعمة نسبيًا لضمان انزلاق الأبواب بسلاسة ودون ضوضاء عبر عتبة الباب. 

قد يكون هناك عدد من الأسباب التي قد تؤدي إلى إعادة فتح أبواب المصاعد بشكل مفاجئ. وللتخفيف من خطر الإصابة الجسدية، وإتلاف البضائع، وتلف أبواب المصعد، يجب أن تكون الأبواب المنزلقة ذاتية التشغيل مزودة بآلية فتح (تُعرف أيضًا باسم "حافة الأمان") لإعادة فتح الأبواب عند وجود راكب أو جسم يعيقها. يمكن أن يكون هذا إما تصميمًا ميكانيكيًا (عادةً ما يكون "مصدات الأبواب") أو تصميمًا غير تلامسي (عادةً ما يكون "ستائر ضوئية" أو "عين ضوئية" في طرز أبواب المصاعد القديمة). 

تعمل كلٌّ من العيون الضوئية (شعاع واحد) والستائر الضوئية (أشعة متعددة) باستخدام أشعة تحت الحمراء تُبقي أبواب المصعد مفتوحة طالما أن أيًا من هذه الأشعة مُعاق. يسمح هذا للركاب بالتحرك بحرية داخل المصعد وخارجه دون خطر أي تلامس جسدي مع الأبواب. تكمن فائدة استخدام ستارة ضوئية فوق العين الضوئية في أن الأولى قادرة على رصد كامل مساحة المدخل تقريبًا، بينما لا ترصد الثانية أي عوائق محتملة إلا في نقطة واحدة. 

ستارة ضوئية مصممة بإتقان تتضمن أساليب لتحديد متى تكون "الأشعة" مسدودة لفترة طويلة. هذه الميزة - المعروفة باسم "الدفع" - تُنبه الشخص وتُشير إليه بأنه يسد الأبواب. يؤدي الدفع إلى تشغيل آلية الإغلاق بسرعة وعزم دوران أقل لإغلاق الأبواب برفق وإعادة فتحها عند الحاجة.

بخلاف الستائر الضوئية، تُفعّل مصدات الأبواب (المعروفة أيضًا باسم "مصدات الأبواب" أو "حواف الأمان الميكانيكية") فتح الأبواب فقط عند ملامستها للراكب أو أي جسم. ورغم أن مصدات الأبواب آمنة نسبيًا، إلا أنها قد تتعطل أحيانًا، وبالتالي لا تفتح عند الاصطدام بالراكب. ونتيجةً لذلك، استُبدلت معظم مصدات الأبواب بستائر ضوئية أكثر موثوقية. إلا أن هناك استثناءات في العديد من الدول الآسيوية - مثل اليابان وكوريا الجنوبية وغيرها - حيث تحتوي مصدات الأبواب الحديثة على ستائر ضوئية مدمجة داخلها لمزيد من الحماية. 

يجب إغلاق أبواب الهبوط وقفلها قبل السماح بحركة كابينة المصعد. يُستثنى من ذلك الحركة بما يُسمى "سرعة التسوية" - أي عندما يحتاج المصعد إلى إعادة محاذاة أرضية الكابينة مع أرضية الهبوط - والتي يُسمح بها مع فتح الأبواب. يُعدّ القفل المتشابك (المعروف أيضًا باسم "قفل الباب") آلية أمان تضمن ما يلي:

• لا يمكن تحريك الكابينة إلا إذا تم إغلاق جميع الأبواب بشكل آمن؛
• يتم منع فتح أبواب الهبوط إلا في حالة وجود المقصورة؛
• يتم قفل أبواب المصعد بشكل آمن عندما تكون الكابينة في حالة حركة.

خلال السبعينيات والثمانينيات من القرن العشرين، وقعت عدة حوادث شملت ركاب المصاعد الذين حاولوا فتح أبواب المقصورة يدويًا أثناء محاولتهم فتح أبواب الهبوط عن طريق تحرير قفلها يدويًا كوسيلة لإخلاء أنفسهم من مصعد متوقف بين الطوابق.^[4] ولتخفيف مخاطر السلامة هذه، تم إدخال مقيدة للأبواب لمنع فتح أبواب المقصورة إلى ما هو أبعد من فجوة ضيقة عندما لا تكون المقصورة ضمن منطقة هبوطها.

على الرغم مما سبق، توجد آلية فتح ميكانيكية يدوية على كل باب هبوط، تُمكّن الموظفين المُصرّح لهم - أي فنيي المصاعد - من الوصول إلى عمود المصعد باستخدام مفتاح فتح باب مُخصص يُعرف باسم "مفتاح الإسقاط". يمكن فتح باب الهبوط يدويًا سواءً كانت كابينة المصعد تقع ضمن منطقة الهبوط أم لا. عادةً ما يتم فتح أبواب هبوط المصعد يدويًا أثناء صيانتها أو في حالات الطوارئ، مثل احتجاز الركاب.

لكل ما سبق: أي جزء متحرك من نظام باب المصعد معرض للتلف بمرور الوقت نتيجة التآكل والتلف الناتج عن الاستخدام العادي. ومع ذلك، وبناءً على عدد من العوامل - مثل الوظيفة المحددة، وكثافة الاستخدام، والمواد المستخدمة، والظروف المناخية، إلخ - تتلف بعض الأجزاء أسرع من غيرها. سيتناول القسم التالي تدهور أبواب المصعد نتيجة التآكل والتلف، بالإضافة إلى الممارسات التقليدية لصيانة أبواب المصعد.

3. النهج التقليدي لصيانة أبواب المصاعد 

نظراً للعواقب الوخيمة المحتملة للمصاعد غير الآمنة على مستخدميها، فرضت الجهات التنظيمية في جميع أنحاء العالم إجراء صيانة وقائية دورية للمصاعد. وتختلف مدة الصيانة الوقائية باختلاف السوق، وذلك وفقاً للمتطلبات التنظيمية التي تضعها وتطبقها السلطة المختصة المعنية. على سبيل المثال، في بعض الأسواق، يُمكن تحديد مدة الصيانة الوقائية بشكل كبير بين مالك المصعد ومقاول صيانته (مع إلزامية زيارة واحدة على الأقل سنوياً)، بينما في أسواق أخرى، تُحدد مدة الصيانة وفقاً للقواعد التنظيمية. 

يمكن تقسيم المبادئ الأساسية للطرق التقليدية لصيانة أي معدات كهروميكانيكية إلى فئتين:

٣) تهدف الصيانة الوقائية إلى معالجة تدهور المعدات الناتج عن التآكل والتلف الناتج عن الاستخدام العادي والمنتظم. عادةً ما يؤدي التآكل والتلف إلى تلف النظام، حيث لا يعمل في حالته المثالية، ولكنه لا يزال قادرًا على العمل بكفاءة.^[5] 

4) تسعى الصيانة التصحيحية إلى معالجة أعطال المعدات حيث أدى التآكل والتلف إلى خلل لم يعد النظام قادرًا على العمل بشكل مرضٍ (وهو تغيير ينتج عنه انخفاض غير مقبول في الجودة).^[5] يمكن أن يكون سبب آخر لتعطل المعدات هو الاستخدام الخاطئ للمصعد من قبل الركاب (سواء كان غير مقصود / عرضي وكذلك مقصود / تخريبي). 

ينطبق ما سبق على صيانة المصاعد بشكل عام، وعلى أبواب المصاعد بشكل خاص أيضًا. وفي محاولةٍ لتنسيق أنشطة الصيانة وتوجيهها والتحكم فيها، وُضعت قواعدٌ متفق عليها على نطاق واسع. على سبيل المثال، أدرجت الجمعية الأمريكية للمهندسين الميكانيكيين (ASME) قسمًا مخصصًا للصيانة عند نشرها أول قانون لها عام ١٩٢١.^[6] وبعد ذلك، قامت الشركات المتخصصة في صيانة المصاعد بتأسيس ما يسمى ببرامج التحكم في الصيانة (MCPs) على أساس هذه الرموز.

الصيانة الوقائية للمصاعد هي في جوهرها عملية فحص روتينية، وتزييت، وتنظيف، وضبط للأجزاء والمكونات والأنظمة الفرعية، وذلك لضمان توافق أداء المصعد مع متطلبات الكود المعمول بها. تُوجه خطط الصيانة الوقائية هذه العملية بتحديد بنود العمل اللازمة، وتوفير مكان لتسجيل الأعمال المنجزة، واحتواء سجلات الإنجاز. ومن المتعارف عليه أن الالتزام بهذه الإجراءات بدقة واستمرارية، يُقلل من خطر توقف المصعد المفاجئ، ويزيد في الوقت نفسه من عمره الافتراضي المتبقي، إذ يُمنع التدهور المفرط.

فيما يتعلق بأنظمة أبواب المصعد، يوضح الجدول 1 ما تغطيه خطط الصيانة الوقائية والتصحيحية عادةً - على الرغم من أنها لا تقتصر على ذلك.

على الرغم من الفوائد العديدة التي توفرها صيانة المصاعد (MCPs)، إلا أن ظهور التقنيات الجديدة سلّط الضوء أيضًا على محدودية صيانة المصاعد التقليدية. أبرزها أن صيانة المصاعد التقليدية لا تأخذ في الاعتبار متغيرات رئيسية مثل كثافة الاستخدام مع مرور الوقت، وجودة المواد المستخدمة، والظروف المناخية داخل عمود المصعد وغرفة الماكينة، وغيرها. يُمكّن التقدم في التقنيات الرقمية بشكل متزايد من تطوير القدرات اللازمة لمراعاة هذه الديناميكيات. وقد أدى ذلك بدوره إلى ظهور استراتيجيات صيانة قائمة على الحالة وأخرى تنبؤية. ^[7,8] 

سيتناول القسم التالي تاريخًا موجزًا ​​لتقديم أول أنظمة المراقبة عن بعد في صناعة المصاعد، وأغراضها، وكيف تطورت بمرور الوقت، وفي النهاية، كيف أدى هذا إلى أحدث التطورات على أساس مفهوم دمج المستشعرات.

معدات باب المصعد	النوع
مشغل الباب والوصلات والحزام	أنا، أ، ر
مفتاح البوابة والأقفال	أنا، أ، ر
بكرات باب المقصورة والهبوط	أنا ، ر
سرعات الأبواب والأوقات	أنا، أ
مقيدات الأبواب	أنا، أ، ر
أجهزة إغلاق الأبواب والأجهزة ذات الصلة	أنا، أ، ر
مسارات الأبواب والحظائر	أنا، ج، ل
قابض الباب وآليات التشغيل	أنا، أ، ل
ضغط الباب	أنا، أ
إغلاق القوة، الدفع	أنا، أ
حواجز الأبواب وحراس الموقع والأستراجالات	أنا، أ، ر

4. تطبيق مفهوم دمج المستشعرات على أبواب المصاعد

طوّرت العديد من شركات المصاعد الرائدة عالميًا وقدّمت إصداراتها الأولى من أنظمة المراقبة عن بُعد (RMS) قبل ما يقرب من أربعة عقود. اعتمدت هذه الأنظمة من الجيل الأول بشكل أساسي على بيانات مُعالَجة مسبقًا من نظام التحكم في المصعد باستخدام تحليلات بدائية وبعض أجهزة الاستشعار. طُوّرت هذه الأنظمة قبل ظهور الإنترنت، وبالتالي كانت تُخزّن البيانات عادةً في قواعد بيانات محلية. رحلة قصيرة إلى الماضي:

• قامت شركة هيتاشي للمصاعد بتطوير أول نظام RMS لها في عام 1987. 
• قدمت شركة أوتيس "مراقبة المصعد عن بعد" (REM) في عام 1988، ويتم تسويقها حاليًا باسم "OTIS – ONE".
• قدمت شركة شندلر نظام المراقبة عن بعد "Servitel" في تسعينيات القرن العشرين، والذي يتم تسويقه حاليًا باسم "Schindler Ahead".
• قدمت شركة KONE خدمة "KoneXion" في تسعينيات القرن العشرين، والتي يتم تسويقها حاليًا باسم "خدمات KONE المتصلة على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع". 
• قدمت شركة TK Elevator (TKE) لأول مرة نظام المراقبة عن بعد "TeleService" في أوروبا أيضًا في التسعينيات، وفي وقت لاحق كانت محاولتها الأولى لمنتج الجيل التالي المسمى "VISTA" في الولايات المتحدة في عام 1990. ويتم تسويق حلها المنسق عالميًا والذي تم تقديمه في عام 2002 باسم "MAX". 

جلبت هذه الأنظمة من الجيل الأول ابتكارًا جديدًا إلى قطاع المصاعد، مما جعلها من أوائل من تبنوا تقنية المراقبة عن بُعد. ومع ذلك، فإن محدودية التكنولوجيا أدت أيضًا إلى محدودية تكامل سير العمل في هذه الأنظمة الأصلية، وبالتالي إلى عدم اتساق تحقيق فوائدها في أحسن الأحوال. أدى الانتشار السريع للإنترنت وانتشاره الواسع في تسعينيات القرن الماضي إلى ظهور الجيل التالي من تقنية المراقبة عن بُعد القائمة على إنترنت الأشياء.

تم صياغة مصطلح "إنترنت الأشياء" لأول مرة من قبل رائد التكنولوجيا البريطاني كيفن أشتون في عام 1999.^[9] في الأساس، يشير إنترنت الأشياء إلى شبكة من العناصر المادية أو "الأشياء" - في سياق هذه الورقة، "الأشياء" هي المصاعد - المضمنة بأجهزة استشعار وبرامج وتقنيات أخرى بغرض توصيل البيانات ومشاركتها مع الأجهزة والأنظمة الأخرى عبر الإنترنت. 

أصبحت شركات المصاعد الرائدة المذكورة آنفًا من أوائل الشركات التي اعتمدت هذه التقنية؛ فقد وفّر إنترنت الأشياء بنية تحتية أساسية حلّ العديد من قيود التكنولوجيا السابقة. على سبيل المثال، أتاحت تقنية الحوسبة السحابية إمكانية الوصول من أي مكان وبأي جهاز، وأمانًا مركزيًا للبيانات، وأداءً وتوافرًا أعلى، وسرعةً في تطوير التطبيقات، وسعة تخزين غير محدودة. وفي السحابة، أتاحت تقنيات التعلم الآلي معالجة كميات هائلة من البيانات والتكيف معها؛ فباستخدام الخوارزميات الإحصائية، يمكن للتعلم الآلي التعلّم من البيانات، وتعميم البيانات غير المرئية، وبالتالي تنفيذ المهام دون الحاجة إلى تعليمات بشرية صريحة. 

مع ذلك، لم يُعاد تقييم النهج المُتبع في تحديد نوع بيانات الإدخال المُستخدمة. اعتُبر جهاز التحكم في المصعد، باعتباره "العقل والجهاز العصبي المركزي" للمصعد، قادرًا على توفير جميع البيانات اللازمة للارتقاء بصيانة المصاعد إلى مستوى أعلى. كان الافتراض السائد هو أن فنيي المصاعد استخدموا بالفعل قدرات التشخيص الخاصة بجهاز التحكم كمصدر رئيسي للمعلومات. كان التركيز آنذاك على مواءمة سير العمل وتركيز أدوات التشخيص. هذا يعني أن البيانات المُعالجة مسبقًا من أنظمة التحكم في المصاعد ظلت سائدة. 

سرعان ما أثبتت حلول إنترنت الأشياء التي تركز على وحدة تحكم المصاعد أنها تفرض قيودًا خاصة بها من حيث التوافق عبر مختلف الماركات والنماذج والأجيال من معدات المصاعد، بالإضافة إلى القيود المتعلقة بجودة البيانات وسهولة الاستخدام. كانت قيود التوافق نتيجة للتنوع الكبير في موصلات الأجهزة المختلفة المستخدمة للتفاعل مع وحدة تحكم المصعد، على التوالي كيف يتفاعل برنامج جهاز حافة إنترنت الأشياء مع وحدة تحكم المصعد. كما أن العديد من وحدات تحكم المصاعد من الجيل القديم لم توفر القدرة على التفاعل على الإطلاق وستتطلب تحديثًا أولاً. من منظور البيانات، من أجل نمذجة اكتشاف الأعطال، يحتاج التعلم الآلي إلى أن يكون قادرًا على التأكد من كيفية عمل المصعد ضمن معلمات التشغيل العادية، وكيف تتغير هذه المعلمات في الفترة التي تسبق العطل، وأخيرًا، كيف يبدو العطل فعليًا. يوفر وحدة تحكم المصعد رموز الخطأ وتغييرات وضع الحالة فقط، مما يحد بشكل كبير من قدرات التعلم الآلي التنبؤية. 

مع مطلع العقد الأول من القرن الحادي والعشرين، بدأت أولى حلول إنترنت الأشياء التي تستخدم البيانات مباشرةً من حافة المستشعر بالظهور في هذا المجال. في ذلك الوقت، ظهر مفهوم دمج المستشعرات، حيث كانت هناك حاجة إلى معالجة المدخلات الحسية من مستشعرات متعددة في وقت واحد وتفسيرها بشكل شامل. عند تركيبها بشكل صحيح، تساعد دمج المستشعرات على تقليل عدم اليقين في إدراك الآلة، حيث يتميز كل مستشعر بمزاياه وعيوبه الفريدة. إن استخدام مستشعر واحد فقط لتحديد البيئة المحيطة ليس موثوقًا بما فيه الكفاية، مما يؤدي إلى أخطاء في النتيجة المُنتجة. في المقابل، تعالج خوارزميات دمج المستشعرات جميع المدخلات، ومن ثم تُنتج نتائج بدقة وموثوقية أعلى - حتى عندما لا تكون القياسات الفردية دائمًا موثوقة بما يكفي.

يُعالج مفهوم دمج المستشعرات القيودَ الكامنة في استخدام بيانات تشخيص وحدة تحكم المصعد، مثل رموز الأخطاء وتغييرات وضع الحالة. يُمكن تطبيق المستشعرات عالميًا، بغض النظر عن الماركة أو الطراز أو عمر الجهاز. باستخدام البيانات المأخوذة مباشرةً من حافة المستشعر، تُلغى قيود جودة البيانات وسهولة استخدامها من خلال القدرة على استخدام قوانين الفيزياء العالمية. ولتجسيد مفهوم دمج المستشعرات، سيتم تقديم مثال عملي على تطبيقه العملي في مجال اكتشاف أعطال أبواب المصاعد.

من بين المشاكل الأكثر شيوعًا المتعلقة بالأبواب المنزلقة، هناك ما يلي: 

• انسداد أجزاء من ألواح الباب بسبب تراكم الحطام في عتبة الباب
• عدم محاذاة جهات الاتصال الكهربائية للقفل، وبالتالي عدم القدرة على إغلاق دائرة الأمان
• تصبح جهات الاتصال الكهربائية في القفل لزجة - أي أن الشرارات الصغيرة المعروفة باسم "الأقواس" يمكن أن تؤدي إلى تآكل المعدن الملامس - مما يؤدي إلى دوائر معيبة. 
• تآكل بكرات الباب وبالتالي لم تعد قادرة على فتح الباب أو إغلاقه بشكل صحيح

القاسم المشترك بين الأسباب الأربعة المذكورة أعلاه هو أن أبواب المصعد عادةً ما تحتاج إلى محاولات متعددة للإغلاق الكامل قبل إقلاع الطائرة. تُعرف هذه الظاهرة عادةً باسم "دورة الأبواب".

باستخدام مستشعرات بصرية، مثل تلك الموجودة في ستائر الضوء، يُمكن تحديد وقتي الفتح والإغلاق بناءً على شدة الضوء المرسل والمستقبل بين ستائر الضوء المنفردة. كما تتميز ستائر الضوء بقدرتها على تصفية انعكاسات فتح الأبواب المتعمدة - والتي يُمكن اعتبارها دورة فتح باب أعلى من المتوسط ​​عند عدم القدرة على التحقق - مقارنةً بانعكاسات فتح الأبواب غير المتعمدة. 

عند إضافة مقياس تسارع إلى كل ستارة ضوء فردية، يمكن ملاحظة اهتزاز ألواح الأبواب؛ على الرغم من أن الستائر الضوئية مثبتة على أبواب المقصورة، بسبب آلية القابض الميكانيكية التي تربط باب المقصورة وباب القاعة معًا، فإن اهتزاز أبواب القاعة ينتقل إلى أبواب المقصورة أيضًا، وبالتالي يتم ملاحظته. 

بإضافة مستشعر ضغط جوي، يُمكن تحديد موقع الكابينة بالنسبة لطوابق المبنى. ولأنه مستشعر مستقل، يزداد خطر عدم الدقة؛ لذلك، يجب تركيب مقياس تسارع إضافي على الكابينة لقياس التسارع والسرعة، وبالتالي تحديد المسافة المقطوعة من آخر موقع معروف لها.  

عند دمج جميع المدخلات الحسية المذكورة أعلاه، يُمكن مُلاحظة أداء الباب لكل طابق على حدة. كما تُحسّن دقة وضعية الكابينة من خلال كون بصمة اهتزاز الباب "بصمة" فريدة لكل طابق على حدة. وبالمثل، يُوفر التمييز بين الطوابق أفضل مراجع مُقارنة لتحديد معايير الأداء المثالية لكل مصعد. تُعزز البيانات التاريخية بمرور الوقت من دقة تقييم أداء الباب.

أخيرًا، لا يمكن لعلم البيانات وخبراء المجال الاستفادة من مفهوم دمج المستشعرات بشكل فردي. يفهم علماء البيانات نمذجة البيانات ويمكنهم إنتاج خوارزميات، لكنهم عادةً لا يفهمون مجال الرفع. في المقابل، يستطيع خبراء المجال قراءة الرفع بسهولة، لكنهم عادةً ما يفتقرون إلى المعرفة والمهارات اللازمة لنمذجة البيانات وإنتاج الخوارزميات. يحتاج علماء البيانات وخبراء المجال إلى العمل معًا لتحقيق النجاح مع دمج المستشعرات. 

5. اختتام

تُعدّ الأبواب من أكثر أجزاء المصعد استخدامًا نظرًا لطبيعة وظيفتها. فوجودها عند كل هبوط يُضاعف الجهد المبذول في صيانة المصعد. كما أن أعطال الأبواب تُعدّ من أكثر أسباب تعطل المصعد شيوعًا، كما أظهرت دراسات سابقة.^[1]

لتحسين صيانة أبواب المصاعد، يجب تمكين فنيي المصاعد من اتخاذ قرارات مدروسة، مع مراعاة المتغيرات الفريدة لكل مصعد، وأبواب كل طابق. ولا يمكن تحقيق ذلك إلا بمساعدة تقنيات مثل إنترنت الأشياء والتعلم الآلي، مع الاستفادة من مفهوم دمج المستشعرات. 

يشمل مفهوم دمج المستشعرات المعالجة المتزامنة والتفسير الشامل للمدخلات الحسية التي تُولّدها مستشعرات متعددة بالتوازي. وبالتالي، يُعالج دمج المستشعرات القيود التقنية السابقة المرتبطة باستخدام بيانات تشخيص وحدة تحكم المصعد، والتي تقتصر على رموز الأخطاء وتغييرات وضع الحالة. يمكن تطبيق المستشعرات عالميًا بغض النظر عن ماركة المصعد أو طرازه أو عمره. باستخدام البيانات المأخوذة مباشرةً من حافة المستشعر، تُلغى قيود جودة البيانات وسهولة استخدامها من خلال القدرة على استخدام قوانين الفيزياء العالمية.

عند دمج علم البيانات مع الخبرة في هذا المجال، يُمكن استخلاص رؤى عملية من البيانات. تُساعد هذه الرؤى العملية فنيي المصاعد على اتخاذ قرارات مدروسة بشأن احتياجات الصيانة الفعلية لأبواب المصاعد لكل طابق. وبالنظر إلى تأثير المضاعف المذكور، يُمكن تحقيق تحسين كبير في الوقت المُستغرق في الموقع دون المساس بجودة الخدمة المُقدمة.

---

مراجع حسابات

[1] أ. توريس بيريز، س. كاتسمارسيك، و ر. سميث، "الكشف التلقائي عن الأعطال وتصنيفها في أنظمة أبواب المصاعد باستخدام خصائص إشارة الاهتزاز"، ورشة العمل الأوروبية العاشرة حول مراقبة صحة الهياكل، EWSHM 10 - محاضرات في الهندسة المدنية، المجلد 2020، سبرينغر، ص 128-765 (775).

[2] س. فريمان، "من اخترع المصعد"، كيف تعمل الأشياء، تم التحديث آخر مرة في 12 مارس 2024، يمكن الوصول إليه من خلال science.howstuffworks.com/innovation/inventions/who-invented-the-elevator.htm، تم الوصول إليه آخر مرة في 18 يوليو 2024. 

[3] ل. جراي، "تاريخ أبواب المصعد"، ELEVATOR WORLD، نُشر في 1 ديسمبر 2016، ويمكن الوصول إليه من خلال elevatorworld.com/article/a-history-of-elevator-doors/، آخر وصول في 18 يوليو 2024.

[4] ب. جوستين، "مقيدات أبواب المصاعد الميكانيكية: ما يحتاج رجال الإطفاء إلى معرفته"، هندسة الحرائق، نُشر في 1 أغسطس 2003، ويمكن الوصول إليه من خلال fireengineering.com/leadership/mechanical-elevator-door-restrictors-what-firefighters-need-to-know/، آخر وصول في 19 يوليو 2024.

[5] ك. وردن، ج. م. دوليو-بارتون، نظرة عامة على الكشف الذكي عن الأخطاء في الأنظمة والهياكل. مجلة الهندسة الميكانيكية، 2004، المجلد 3(1)، ص. 85-98.

[6] مدونة معايير السلامة لبناء وتشغيل وصيانة المصاعد ومصاعد الطعام والسلالم المتحركة - 1921. تهدف هذه المدونة إلى أن تكون دليلاً لبناء وصيانة وتشغيل المصاعد ومصاعد الطعام والسلالم المتحركة ومصاعدها، باستثناء ما ورد في الفقرة التالية. القاعدة 702: الصيانة. الجمعية الأمريكية للمهندسين الميكانيكيين، 1921.

[7] ST Park, BS Yang, "تطبيق التفتيش القائم على المخاطر لصيانة المصاعد"، مجلة العلوم والتكنولوجيا الميكانيكية، المجلد 24، العدد 12، ص 2367-2376 (2010).

[8] جيه إكس يانغ، وآخرون، "مراقبة وتشخيص المصاعد الذكية في الوقت الفعلي: دراسات حالة وحلول مع تطبيقات باستخدام الذكاء الاصطناعي". مجلة الحاسبات والهندسة الكهربائية، المجلد 100، المقالة 107965 (2022).

[9] أ. باسي وآخرون، "تمكين الأشياء من التحدث"، سبرينغر، DOI 10.1007/978-3-642-40403-0، ص. 1 (2013)