并非处处如此——只在关键之处如此

人工智能在电梯/自动扶梯安全中的应用

拉克什马南·拉贾

近年来，人工智能（AI）已成为热门词汇。然而，所有控制应用都需要人工智能吗？答案是否定的。当系统具有清晰、可预测且基于规则的条件时，人工智能并非必要。许多安全关键任务可以通过简单的硬编码逻辑或预编程的确定性设备有效处理，而无需依赖自学习人工智能系统。

例如：监控层门联锁状态。这是一个明确的定义问题，只有两种可能的状态，结果分别为：锁定——允许电梯轿厢移动；解锁——不允许电梯轿厢移动。

分析人类行为或预测部件故障等任务可以极大地受益于人工智能技术，尤其是在实时处理复杂动态数据时。本文将探讨一些已应用人工智能技术的电梯和自动扶梯控制系统，以及人工智能可能提供宝贵帮助的潜在领域。

我们先来定义一下人工智能。简单来说，它指的是让机器像人类一样思考和行动。那么，人类智能又是什么呢？

多元智能

美国发展心理学家霍华德·加德纳认为，人类拥有多种类型的智能。^[1] 这些智能的构成因人而异。有些人可能在音乐方面表现出色，而另一些人则可能擅长逻辑思维或语言。

目前已有针对各种智能类型的AI工具，我在图1中列出了一些。虽然智能有八种类型，但它们都涉及某种形式的认知处理。那么，认知处理究竟是什么呢？

认知加工指的是思维的内在运作，而智力则代表整体表现。人生本质上是一个学习的过程，这就是我运用布鲁姆分类法的原因。^[2] 框架以及一些额外的技能，用于在图 2 中对我们的智能系统进行建模。

布卢姆的分类法

当我们面临挑战或置身于陌生环境时，首先会运用感官观察周围环境。然后，我们会回忆起过去类似情境的经验。如果我们掌握了相关的知识，就能理解并运用这些知识达成预期目标。如果遇到完全陌生、没有任何经验的情况，我们会依靠记忆中最相关的经验或信息来把握形势，并将这些知识应用于实现目标。如果结果不尽如人意，我们可以运用次相关的经验，或者调整一些行动参数，看看能否取得理想的结果。在更复杂的情况下，我们通常会与朋友或导师交流，以获得专家的意见。

我们分析并评估所有尝试的结果，并根据最佳结果制定我们自己的规则。这些新建立的规则和经验随后会被存储在我们的记忆中，以备将来参考。伦理必须是贯穿整个过程的指导原则。以上描述了我们学习的过程。现在，让我们运用同样的框架来探索人工智能系统。

人工智能系统

在人工智能系统中，^[3] 如图3所示，人类感官被人工传感器所取代，人造存储器用于存储从这些传感器收集的数据以及过往经验信息。认知过程通过强大的处理器上的机器学习算法持续进行，这些处理器分析来自传感器的数据以及先前建立的规则知识。

针对新挑战的最优解决方案的确定方式与人类推理类似，并由执行器执行相应操作。必要时，来自不同地理位置的多个人工智能系统可以协作，快速识别最佳解决方案。重要的是，必须在机器学习阶段强化伦理准则，并定期审查，以解决可能出现的任何偏差。

是什么因素促成了人工智能技术的近期蓬勃发展？

推动这一增长的几个关键因素是：

• 传感设备和存储器的成本大幅降低
• 语音和图像处理技术以及数据通信的进步
• 计算机处理速度呈指数级增长
• 大数据、云计算和机器学习的兴起

总而言之，推动人工智能系统应用的两个最重要因素是众多传感器产生的大量大数据以及需要分析的数据模式的复杂性。

人工智能在电梯和自动扶梯中的应用

现有解决方案

1）交通分析及远程监控诊断系统

人工智能在电梯系统中的初步应用主要集中在优化大型电梯群的运行流量（见图 4）。鉴于需要监控的因素众多且人类行为难以预测，采用遗传算法、模糊逻辑和神经网络等人工智能技术可以获得更优的解决方案。这些系统的有效性通常以其处理流量的能力和等待时间来衡量，而这两项指标也是电梯行业的标准性能指标。

远程监控和诊断解决方案^[4,5] 随着行业面临人力短缺，人工智能技术正日益受到重视。人工智能的出现使得对电梯和自动扶梯部件进行状态监测变得更加高效便捷。远程监测和诊断必须处理从各种传感器收集的大量真实数据，而人工智能技术在其中发挥着至关重要的作用（见图 5）。

2）用户安全——基于人工智能的电梯紧急呼叫服务克服了语言障碍

在国外被困电梯可能是一件令人沮丧的事情，尤其是在按下紧急呼叫按钮时，如果当地语言不通，更是如此。好在，现在推出了多语种电梯紧急呼叫服务来解决这个问题。^[6] 这项服务采用人工智能语音机器人，能够实时翻译对话，从而帮助被困电梯的人员与紧急救援中心进行有效沟通。这项创新方案不仅提高了安全性，也让身处陌生环境的用户倍感安心。

3）用户安全——通过视频分析检测跌倒和不安全行为

这种情况可能发生在任何人身上。你赶时间，在机场里匆匆忙忙，生怕错过航班。你做了件明知不该做的事：你没有坐电梯，而是拖着超大的行李箱冲上扶梯。突然，你的巨型行李箱卡在了台阶之间，你摔了下来。在某些情况下，这次摔倒会引发连锁反应，导致附近的人受伤。

大多数公共建筑都安装了监控自动扶梯的摄像头，并设有配备监控面板和多台显示器的控制室，用于显示这些系统的运行状态。然而，由于监控自动扶梯的人员数量有限，一旦发生事故，他们需要时间才能赶到现场并停止自动扶梯。在某些情况下，自动扶梯甚至可能在工作人员到达之前就被旁观者自行停止。

利用人工智能系统进行实时视频分析来监控自动扶梯，可以实现更快的响应速度，从而有可能降低事故的严重程度。^[7]

可能的解决方案

1）用户安全——避免轮椅/婴儿车使用者等待时间过长

我们经常在拥挤的购物中心看到，坐轮椅的人或推婴儿车的母亲在试图使用适合他们空间需求的电梯时会遇到困难，因为停靠在他们所在楼层的每部电梯都可能很拥挤，无法容纳轮椅或婴儿车。

一种可能的解决方案是利用安装在电梯大厅和电梯轿厢内的摄像头进行视频监控和分析。该系统可以识别需要更大空间的乘客，并为其安排合适的电梯轿厢。此外，调整乘客上下电梯时的门停留时间也有助于改善这些乘客的乘车体验（见图 8）。

2）用户安全——避免狗绳被电梯门夹住的危险情况

如今，我们可以看到，使用手机会分散人们的注意力，并可能导致电梯事故。当乘客携带宠物狗时，尤其令人担忧。如果宠物主人不小心，狗绳可能会被电梯门夹住，从而引发严重事故，造成宠物和主人重伤甚至死亡。由于电梯内的光幕存在盲区，可能无法始终检测到细小的狗绳。然而，借助人工智能视频分析技术，我们可以通过以下方式预防此类事故：

• 当检测到有乘客携带犬只时，启动相关安全信息的语音播报。
• 分析视频画面，在事故即将发生时停止电梯，触发紧急警报并启动紧急通讯设备。

同样的视频分析可以防止被困乘客在试图强行打开电梯轿厢门时做出不安全的行为（见图 9）。

3) 工人安全——矿坑/车顶的进出通道

在电梯的检查、维护、维修和现代化改造过程中，电梯工人执行的轿厢顶部和井道进出等安全操作至关重要。大多数电梯公司都制定了标准操作规程以确保工人的安全。然而，由于工作压力或过度自信，电梯工人有时可能会忽略某些步骤，从而导致严重事故。

为确保遵守这些规程，人工智能专家系统可利用摄像头或智能眼镜监控电梯操作人员在执行这些关键任务时的活动。如果检测到任何违规行为，该系统可通过视觉或听觉警报发出警告。收集到的数据可用于开展进一步的培训和辅导，帮助识别违规的根本原因，并最终改善整体安全文化（见图 10）。

4) 工人及用户安全——面向维护/检查专业人员的电子导师

人工智能系统可以作为电梯维护和检查专业人员的电子导师，从而提高工作人员和乘客的安全。这些系统通过增强现实（AR）智能眼镜等可穿戴设备，整合组件图像、语音命令和手势控制等输入信息。^[8] 这项技术使工人能够在进行机械操作的同时获得分步指导，解放双手。人工智能专家系统会指导必要的调整程序、特定部件的相关法规要求，并提供有关该部件故障历史事故数据的访问权限。这些信息有助于防止错误再次发生（见图 11）。

例如，当维护或检查人员佩戴智能眼镜对电梯制动器进行例行检查时，眼镜可以识别出该部件是制动器。然后，他们可以通过语音命令或手势控制与人工智能专家系统通信，检索相关的法规要求或维护指南。此外，系统还可以突出显示与该特定制动器类型相关的事故统计数据，并强调其维护或检查的重要性。专家系统的知识库由来自世界各地的电梯行业专家持续更新，确保提供的指导准确无误，并符合最新的安全标准。凭借实时支持、持续学习和增强的任务执行能力，人工智能增强型维护系统可以减少人为错误，提高合规性，并显著提升电梯工作人员和用户的整体安全。

结语

如前所述，当存在明确、可预测且基于规则的条件，需要在相同输入下保持系统行为一致时，人工智能并非必要。然而，在预测性维护中，当众多传感器产生大量数据，且数据模式复杂（例如分析人类行为）时，人工智能系统则能发挥重要作用。为了获得最优解，控制系统可以采用混合方法，结合传统方法和人工智能的优势。这包括使用传统方法。

本文探讨了多种现有和潜在的基于人工智能的解决方案，旨在提高电梯和自动扶梯用户的安全。这些解决方案融合了人工智能技术，以增强其适应性和辅助决策能力，并用于实现关键的安全功能。更多信息，请参阅文中提供的参考文献。

案例

[1] 多元智能理论—— pz.harvard.edu/resources/the-theory-of-multiple-intelligences

[2] Heller, RF (2022). 新布鲁姆——在布鲁姆分类法中添加“协作”。高等教育学习发展杂志，第 24 期。 doi.org/10.47408/jldhe.vi24.906

[3] 人工智能流程 — electronicsforu.com/technology-trends/tech-focus/ ai-ml-shifting-focus-back-hardware

[4] 三菱电梯 M 桥： mitsubishielevator.com/products/ms-bridge

[5] 新加坡电梯远程监控与诊断 —bca.gov.sg/regulatory-info/lifts-escalators/remote-monitoring-diagnosticsfor-lifts-in-singapore

[6] 博世 - 多语言电梯紧急呼叫服务 — bosch-elevatorcloud.com/en/multilingual-elevator-emergencyservice/

[7] 借助通力人工智能视频解决方案，出行更安全 — kone.com/en/news-and-insights/stories/how-ai-makes-escalators-safer-withvideo-monitoring.aspx

[8] 美国职业安全与健康管理局部署 Vuzix M400 AR 智能眼镜 — xrtoday.com/augmented-reality/osha-deploys-vuzix-m400-ar-smart-glasses/