近年来,随着我国城市化进程的加快和高层建筑数量的迅速增长,电梯作为现代建筑中不可或缺的垂直交通工具,其安全性、运行效率与节能环保性能日益受到关注。中国科学院(简称“中科院”)作为国家科技创新的核心力量,在电梯新技术领域持续投入研发资源,取得了一系列具有国际先进水平的重要进展,为我国电梯产业的转型升级提供了强有力的技术支撑。
在智能化控制方面,中科院自动化研究所联合多家高校与企业,开发出基于人工智能的电梯群控系统。该系统通过深度学习算法对楼宇内乘客的出行规律进行实时分析,能够精准预测人流高峰时段与方向,动态调整电梯调度策略,显著缩短候梯时间,提升运行效率。实验数据显示,在典型办公大楼场景下,新系统的平均等待时间较传统控制系统降低30%以上,节能效果达到18%。此外,系统还具备自学习能力,可随使用时间延长不断优化调度模型,适应不同季节、节假日及突发事件下的交通需求变化。
在驱动技术革新方面,中科院电工研究所聚焦高效永磁同步电机的研发,成功研制出适用于高层电梯的超高效低噪音永磁曳引机。该设备采用新型稀土永磁材料与优化电磁设计,不仅体积更小、重量更轻,而且能效等级达到IE5国际最高标准。相比传统异步电机驱动系统,能耗降低约25%,同时运行噪声控制在45分贝以下,极大提升了乘坐舒适性。目前,该技术已进入中试阶段,并与国内主流电梯制造商开展合作试点,有望在未来三年内实现规模化应用。
安全是电梯技术发展的核心议题。为此,中科院沈阳自动化研究所牵头攻关电梯智能监测与故障预警系统。该系统集成多源传感器网络,包括振动、温度、电流、位移等模块,结合边缘计算与云计算平台,实现对电梯关键部件的全天候健康状态监测。一旦检测到异常信号,如钢丝绳磨损加剧、导轨偏移或制动器响应延迟,系统将立即发出预警并推送至维保单位,实现从“被动维修”向“主动预防”的转变。实际部署结果表明,该系统可使重大故障发生率下降40%,大幅提高电梯运行的安全可靠性。
值得一提的是,中科院还在探索电梯能源回收与绿色运行的新路径。由中科院工程热物理研究所主导的“电梯势能回馈系统”项目,利用电梯下行时产生的重力势能,通过逆变装置将其转化为电能并回馈至电网或本地储能设备。该技术已在多个试点楼宇中投入使用,单台电梯年均节电量可达3000千瓦时以上,相当于减少碳排放约2.5吨。研究人员正进一步优化能量转换效率,并尝试将其与建筑微电网系统融合,推动电梯从“耗能单元”向“能源节点”转变。
与此同时,面向未来智慧城市的发展需求,中科院深圳先进技术研究院正在布局“立体交通一体化”研究,探索电梯与自动扶梯、无人驾驶载人舱、空中连廊等设施的智能协同运行模式。通过构建统一的楼宇交通数字孪生平台,实现人流、物流在三维空间中的最优配置。例如,在大型交通枢纽或综合商业体中,乘客可通过手机APP提前预约电梯服务,系统自动规划最佳路径并联动其他交通设施,真正实现“无感通行”。
总体来看,中科院在电梯新技术领域的研究呈现出多学科交叉、全链条创新的特点。从核心部件到系统集成,从单一功能优化到整体智慧化升级,一系列成果不仅填补了国内技术空白,也逐步缩小了与欧美领先企业的差距。更为重要的是,这些技术突破正加速向产业转化,助力我国电梯制造业由“制造大国”向“智造强国”迈进。
展望未来,随着5G、物联网、大数据和人工智能技术的深度融合,电梯将不再仅仅是简单的运输工具,而将成为智慧建筑乃至智慧城市的重要感知终端与服务载体。中科院将继续发挥国家战略科技力量的作用,加强基础研究与应用示范,推动电梯技术向更安全、更高效、更绿色的方向持续演进,为人民群众提供更加便捷舒适的出行体验,也为全球电梯行业的可持续发展贡献中国智慧与中国方案。
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