老旧小区加装电梯的旁路式控制异常记录器

1 · 创新命题

中 面向老旧小区加装电梯维保人员的只读旁路记录器，用隔离采样读取门锁、平层、运行方向与急停等低压状态，按白名单状态机标记不可能的控制序列，在不改 PLC、不接管制动的前提下，把“住户口述—师傅到场—故障已消失”的排查流程变成带时间戳的可复核证据。 EN A read-only sidecar recorder for maintenance teams of retrofitted elevators in aging Chinese communities, using an isolated state-machine monitor to capture impossible control sequences without modifying the PLC or taking control of any safety function.

2 · 背景与空白

老旧小区加装电梯常由不同门机、控制柜和传感器拼成，间歇故障到场后难复现。整机厂物联网网关强调云监控，旧柜接入常要换控制器或取得私有协议；维保仍靠故障码和住户描述。新时达/默纳克等已有联网方案，工业异常检测也不新；它们没有解决“异厂牌旧柜、只读、临时夹装”的窄场景。空白在：用隔离离散采样建立本机正常状态图并给出故障前后证据包。中国优势来自加梯密度、维保可达和深圳隔离板/外壳快速迭代。

3 · 可检验假设

H1 在获许可的电梯教学台或维保测试柜上，记录器对预置的门锁抖动、平层信号冲突和运行方向矛盾事件达到召回率 ≥ 0.90、每运行小时误报 ≤ 1 次，且接入后原控制输入电压变化 ≤ 1%。 H2 维保人员阅读状态序列后，对盲置故障的定位时间中位数比只看原控制器故障码缩短 ≥ 30%；若不成立，产品价值应降级为合规留痕而非诊断。

4 · 量化验收标准

1. 【方法学校验 · 硬门槛】 用自建采集管线复现教学台厂家公开时序图或 IEC 公开示例中的 ≥ 20 段正常/故障控制序列，事件边沿时间偏差 ≤ 20 ms、状态识别一致率 ≥ 95%。此条不过，后续全部结论无效。
2. 在完全断开执行输出的条件下做 ≥ 100 次盲置事件测试，预先冻结三类故障、窗口长度和告警规则；这是不平衡事件检测，报 PR-AUC、召回、精确率与每小时误报，不报 accuracy，因为长时间正常状态会制造虚高。
3. 按完整运行日划分开发/测试，并补做“随机片段 vs 按日划分”对照，量化同日波形泄漏造成的高估；至少两种控制柜或一台教学台加一套继电器仿真柜。
4. 电气安全记录隔离耐压、输入阻抗与失效模式；原型不得接入门锁回路、制动回路或任何执行端。最容易犯的致命错误是把只读记录器接成能影响安全回路的控制器。
5. 由 ≥ 3 名具备相关经验的维保人员做盲测，定位时间报中位数与四分位距，不报均值；原始序列去除楼层与住户可识别信息后开源。

5 · 数据与工具

用途	来源 / 工具
测试对象	电梯教学台或经产权方、维保方书面许可的停运测试柜；真实载客运行接入范围需核实
采集硬件	ESP32-S3 开发板、PC817/高速数字隔离器、保险丝、隔离 DC-DC、工业端子、阻燃外壳；具体型号与单价按采购日留票，价格需核实
时序实现	自建有限状态机与环形缓冲；ESP-IDF 只提供驱动和存储，不内置电梯安全逻辑
标定与仿真	逻辑分析仪、函数发生器或继电器仿真板；厂家时序图/教学台手册仅用于校验与对比，不计入本项目数据贡献
用户证据	本地电梯维保公司、加梯社区物业访谈；须书面同意且不得采集住户身份

能力边界：离散状态不能证明机械磨损根因或替代法定检验；不同控制柜信号定义不一，首版只承诺具名柜型。

6 · 赛季执行路径

1. 第 1–2 周：锁定教学台与维保顾问，完成只读安全评审。
2. 第 3–4 周：搭继电器仿真柜，完成 20 段公开时序的方法学校验。
3. 第 5–6 周：冻结三类故障，做 100 次盲测。
4. 第 7 周：按日/随机切分对照，测误报和时钟漂移。
5. 第 8–9 周：在获许可停运柜夹装，不进入执行回路。
6. 第 10 周：维保盲测，比较两种定位时间。
7. 第 11–13 周：BOM、隐私影响与失效模式文档；12 月报名决策。
8. 第 14 周起：做透明外壳线下演示台、答辩故障注入与 3 月决赛预演，具体日期需核实。

7 · 新颖性边界

已有工作：新时达、默纳克等已有电梯控制器/物联网平台；开源项目 Node-RED 可编排设备事件；工业领域已有基于状态机的异常检测论文。不声称发明电梯物联网、异常检测或法定安全装置，也不声称能预测事故。项目贡献限定为“异厂牌加装电梯的只读临时夹装 + 本机白名单序列 + 隐私最小化证据包”。护城河是存量改造（C）与极端具体场景（G）：兼容线束、柜型映射和维保标注随部署积累；但硬件易复制，必须诚实说明认证与渠道才是长期壁垒。

8 · go/no-go

第 6 周末：若 20 段时序一致率 < 95% 或接入使输入电压变化 > 1%，停止真实柜计划，具名降级为“继电器电梯教学台离线故障记录器”，仍检验只读状态证据能否缩短定位时间。第 9 周末：若拿不到物业与维保双书面许可，则降级到职业院校电梯实训台；若每小时误报 > 3 次，则降级为“人工按键保存故障前 60 秒环形记录”，取消自动告警，主结论仍是证据包替代口述排障。