CN101244784A - 一种电梯群控器及其群控方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电梯群控器，包括ARM微处理器及其外围器件，CAN总线通讯模块，以太网通讯模块，其中，ARM微处理器负责以多线程的方式进行实时的进行电梯群控网络外呼序列的动态分配，并将电梯群控网络中的各个单梯的状态信息传送给远程监控服务器；CAN总线通讯模块用于接收状态信息和呼梯信息，并发送实时的群控结果给单梯控制器，以实现对电梯的群控；以太网通讯模块用于将群控器和外部的监视工作站相连，把群控状态下的各部电梯的运行状态信息以及故障信息发送到监视工作站。本发明同时提供一种电梯群控方法。本发明可以保证电梯群控调度算法的运行连续性与稳定，电梯群控的响应时间短，运行的稳定性更好，既节约能源又能节省开支。
Description
技术领域
本发明涉及电梯领域，尤其涉及一种电梯群控器。
背景技术
电梯群控器主要负责采集群控模式下运行的各部电梯的运行状态信息以及呼梯信息，根据一定的电梯群控调度算法进行实时的派梯。随着楼宇运输中服务电梯部数的增加，有效的实现电梯群组整体运行的性能优化，提高乘客满意度，降低能耗已经越来越受到重视。
有关于电梯群控方面的研究，目前主要集中在电梯群控算法上，用于电梯群控方面研究的装置基本上都是基于PC机的仿真程序。现有常见的电梯群控装置的性能不能满足未来实际电梯群组的群控要求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种专用型更强、集成度更高、器件成本更低、运行更稳定，并且大大提高了实时性和可靠性的电梯群控器，在实现电梯群控数据交换的同时，还实现与外部的监视工作站相连，继而可以实现语音报警和远程维护的功能。
为此，本发明采用如下的技术方案：
一种电梯群控器，包括ARM微处理器及其外围器件，CAN总线通讯模块，以太网通讯模块，其中，
ARM分别与CAN总线通讯模块和以太网通讯模块相连，负责以多线程的方式进行实时的进行电梯群控网络外呼序列的动态分配，并将电梯群控网络中的各个单梯的状态信息传送给远程监控服务器；
CAN总线通讯模块用于将ARM微处理器与群控状态下各个单梯控制器相连，接收状态信息和呼梯信息，并发送实时的群控结果给单梯控制器，以实现对电梯的群控；
以太网通讯模块用于将群控器和外部的监视工作站相连，把群控状态下的各部电梯的运行状态信息以及故障信息发送到监视工作站。
上述的电梯群控器，ARM微处理器可以采用CAN通讯线程、以太网通讯线程以及群控逻辑线程并行运行方式，其中，
CAN通讯线程，首先对各个单梯控制器进行启动与群控模式的配置，然后进入正常的数据交互过程，在每次将上次派梯信息依次从过CAN总线下发到各部电梯，还要依次的把各部电梯的运行状态和新的呼梯信息收集起来以便据此用于群控逻辑的计算，使能其他两个线程；
以太网通讯线程，初始化阶段对发送端和接收端的ip地址以及端口号进行绑定设置；在每次和监控站进行群控多部电梯的运行状态传送过程中，依次将处于群控态的多部电梯状态进行数据打包，然后发送数据包至监控站并接收确认数据包；
群控逻辑线程，根据所采集的群控下的各个单梯的运行状态，剔除故障电梯，同时根据对新呼梯的需求，实现实时电梯群控的决策。
在群控逻辑线程中，可以采用最小等待时间算法或采用分区算法实现实时电梯群控的决策。
在群控逻辑线程中，最好首先能检测是否出现故障电梯及故障电梯号，并根据当前正常运行的电梯数，进行输出映射，剔除故障电梯。
本发明同时提供一种采用该种电梯群控器实现的电梯群控方法，该种群控算法能够动态切除故障电梯，响应时间短，运行的稳定性更好。
本发明的电梯群控方法，采用CAN通讯线程、以太网通讯线程以及群控逻辑线程并行运行方式，其中，
CAN通讯线程，首先对各个单梯控制器进行启动与群控模式的配置，然后进入正常的数据交互过程，在每次将上次派梯信息依次从过CAN总线下发到各部电梯，还要依次的把各部电梯的运行状态和新的呼梯信息收集起来以便据此用于群控逻辑的计算，使能其他两个线程；
以太网通讯线程，初始化阶段对发送端和接收端的ip地址以及端口号进行绑定设置；在每次和监控站进行群控多部电梯的运行状态传送过程中，依次将处于群控态的多部电梯状态进行数据打包，然后发送数据包至监控站并接收确认数据包；
群控逻辑线程，根据所采集的群控下的各个单梯的运行状态，剔除故障电梯，同时根据对新呼梯的需求，实现实时电梯群控的决策。
在群控逻辑线程中，可以采用最小等待时间算法或采用分区算法实现实时电梯群控的决策；最好能首先检测是否出现故障电梯及故障电梯号，并根据当前正常运行的电梯数，进行输出映射，剔除故障电梯。
本发明充分发挥了ARM处理器外设接口丰富、网络功能强大的优势，在实现电梯群控数据交换的同时，还实现与外部的监视工作站相连，继而可以实现语音报警和远程维护的功能。在电梯群控方法中，采用在自制的嵌入式Linux操作系统的基础上利用Linux多线程技术开发电梯群控应用程序，利用同步与互斥技术协调CAN总线通讯，可以实现对于任意故障的动态电梯群控算法的实时切换，从而可以保证电梯群控调度算法的运行连续性与稳定，以太网通讯以及电梯群控逻辑运算等任务从而完成整个电梯群控器的业务功能。嵌入式Linux操作系统与多线程编程技术的应用，使电梯群控的响应时间短，运行的稳定性更好，开源软件资源的应用降低了产业应用的成本，本发明的电梯群控器和群控方法，既节约能源又可以节省开支。
附图说明
图1电梯群控系统示意图。
图2电梯群控器的硬件结构。
图3CAN模块硬件结构图。
图4以太网模块硬件结构图。
图5电梯群控器应用软件总体结构图。
图6CAN通讯线程Thread_can流程图。
图7以太网通讯线程Thread_ethernet流程图。
图8群控逻辑线程Thread_algorithm流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详述。
图1所示的电梯群控网络中，主要包括3个部分：群控状态下运行的多部电梯，电梯群控器以及监控工作站及其附加服务单元。
电梯群控器完成的主要功能：
1.电梯群控器与多部电梯所构成的电梯群控网络中，群控模式下运行时，在各部电梯自主逻辑运行的基础上，群控器通过CAN总线，根据一定的电梯群控算法实时的进行电梯群组外呼序列的动态分配，从而实现电梯群组整体运行的性能优化。
2.电梯群控器实时的将电梯群控网络中的多部电梯的状态信息通过以太网传送给远程监控服务器，使其能够实时的监控整个电梯群组的整体运行情况，并进行一系列的服务(比如：无线报警，故障电梯的远程维修，电梯群组整体运行性能分析，运行历史数据库服务等等)。
参见图2，本发明的电梯群控器为保证硬件资源的模块化和可重用性，采用核心板加外围板的设计层次。核心板上由CPU、SDRAM、FLASH、电源晶振等组成ARM最小系统，将CPU的所有可用信号管脚和电源管脚通过并行总线接口引出，外围板的设计参照核心板预留的接口标准进行，将有用的信号线引到外围板，然后在外围板中进行CAN总线通讯模块以及以太网通讯模块的设计。采用这样的设计方式最小系统的电源可以由外围板提供，而且CPU的可用信号都可以引到总线接口中，外围板可以根据实际需要进行针对性模块化设计，当外围板的需求发生变化时，只需改动外围板，核心板并不需要改动，有效地节省了硬件资源。
参见图3，对于CAN模块，本发明通过ARM的SPI总线连接CAN总线控制器来实现。SPI总线经电压转化单元连接独立的满足CAN2.0B标准的CAN控制器MCP2515，CAN驱动器在连接到CAN网络之前还需要和CAN控制器进行光电耦合器的隔离。
参见图4，对于以太网通信模块，利用ARM的EMAC单元及RMII总线来扩展；独立的以太网控制器DM9161具有10M/100M速率的自适应网口，经网络变压器接到以太网。
参见图5，本发明在上述的电梯群控器硬件基础上，采用嵌入式Linux操作系统平台上的多线程编程技术来实现整个电梯群控器的设计功能。所采用的嵌入式Linux操作系统，是根据嵌入式开发的需要，在标准内核版本的基础上，根据处理器架构打上相应的补丁并通过裁剪一定的功能来配置实现的。在驱动层，由于Linux对于以太网通讯的良好支持，只需针对电梯群控器的CAN通讯模块的实际需要，结合CAN控制器的技术手册进行CAN驱动程序的开发。对于应用层的程序设计，通过对于电梯群控器功能的分析，任务的分解与内聚，主要分为3个线程，Thread_can线程、Thread_ethernet线程、Thread_algorithm线程；同时建立几个信号量sem_can、sem_ethernet、sem_algorithm用于各个线程的同步与互斥。
参见图6，在CAN通讯线程Thread_can中，首先要对群控的多部电梯进行启动与具体群控模式的配置，完成上述步骤以后，进入正常的数据交互过程，获取sem_can信号量以后，在每次将上次派梯信息依次从过CAN总线下发到各部电梯以后，还要依次的把各部电梯的运行状态和新的呼梯信息收集起来以便据此用于群控逻辑的计算，然后激发sem_ethernet，sem_algorithm信号量，使能其他两个线程，完成一个轮回的CAN通讯，并将自身进程挂起。对于出现的群控下的电梯出现故障的行为，我们通过设定一定的电梯状态标志位进行标识，对于故障的电梯，进行一定方式的判断，如果确实出现故障，或已经需要脱离群控状态，则将其状态标识为故障。在进行每次在针对某部电梯进行CAN信息收发之前，先判断其标志位是否有效。如果无效则认为此部电梯已经故障，不再进行CAN信息的收发。这样可以针对变化的群控电梯部数采用不同的电梯群控算法，从而随时满足群控的要求，而不至于影响群控的整体效果，从而具有一定自适应性的群控性能。
参见图7，在以太网通讯线程Thread_ethernet中，利用了以太网socket网络编程技术，初始化阶段需要对发送端和接收端的ip地址以及端口号进行绑定设置。每次和监控站进行群控多部电梯的运行状态传送过程中，在获得sem_ethernet信号量以后，需要依次将处于群控态的多部电梯状态依次进行一定通讯协议下的数据打包，然后发送数据包至监控站并接收确认数据包，如果出现丢包则进入超时处理程序进行处理。完成一回合的数据传送后，将本身线程挂起。
参见图8，在群控逻辑线程Thread_algorithm中，需要针对收集来的群控下的多部电梯的运行状态，针对新呼梯的需求，调用具体的电梯群控算法进行计算来最终得出派梯结果，群控算法的应用可以采用最小等待时间算法和静态分区算法来兼顾交通流较小与较大的不同应用范围，由于需要对于故障电梯切除功能的算法支持，故在算法中加入了针对电梯总部数不同，以及电梯号组合不同情况下的群控运行的多种组合形式的派梯子算法，这些需要在根据具体电梯群组的故障状态标志位进行选择。在具体的最小等待时间算法中加入根据电梯标志位对于故障电梯运行时间成本的极大化设置，这样可以很方便的实现对于出现选中故障电梯进行派梯情况的剔除。比如可正常运行的电梯为三台的算法：如果可正常运行的是1，2，3号梯，那麽就直接依次派，如果是2，3，4号则2映射为1，3映射为2，4映射为3，剔除故障电梯1。在分区算法中，由于故障电梯出现的不确定性，需要对于针对可群控电梯的部数以及具体哪几部电梯在进行运行这两个层次设计具体的分区表，对于后者采用统一映射的方法，即先不考虑是几号电梯，只是针对有几部来派梯，最后再根据具体是哪几部电梯进行具体的输出映射。本发明可以实现对于任意故障的动态电梯群控算法的实时切换，从而可以保证电梯群控调度算法的运行连续性与稳定。
Claims (7)
1. 一种电梯群控器，包括ARM微处理器及其外围器件，CAN总线通讯模块，以太网通讯模块，其中，
ARM微处理器分别与CAN总线通讯模块和以太网通讯模块相连，负责以多线程的方式进行实时的进行电梯群控网络外呼序列的动态分配，并将电梯群控网络中的各个单梯的状态信息传送给远程监控服务器；
CAN总线通讯模块用于将ARM微处理器与群控状态下各个单梯控制器相连，接收状态信息和呼梯信息，并发送实时的群控结果给单梯控制器，以实现对电梯的群控；
以太网通讯模块用于将群控器和外部的监视工作站相连，把群控状态下的各部电梯的运行状态信息以及故障信息发送到监视工作站。
2. 根据权利要求1所述的电梯群控器，其特点在于，所述电梯群控器的ARM微处理器采用CAN通讯线程、以太网通讯线程以及群控逻辑线程并行运行方式，其中，CAN通讯线程，首先对各个单梯控制器进行启动与群控模式的配置，然后进入正常的数据交互过程，在每次将上次派梯信息依次从过CAN总线下发到各部电梯，还要依次的把各部电梯的运行状态和新的呼梯信息收集起来以便据此用于群控逻辑的计算，使能其他两个线程；
以太网通讯线程，初始化阶段对发送端和接收端的ip地址以及端口号进行绑定设置；在每次和监控站进行群控多部电梯的运行状态传送过程中，依次将处于群控态的多部电梯状态进行数据打包，然后发送数据包至监控站并接收确认数据包；
群控逻辑线程，根据所采集的群控下的各个单梯的运行状态，剔除故障电梯，同时根据对新呼梯的需求，实现实时电梯群控的决策。
3. 根据权利要求2所述的电梯群控器，其特点在于，在群控逻辑线程中，采用最小等待时间算法或采用分区算法实现实时电梯群控的决策。
4. 根据权利要求2或3所述的电梯群控器，其特点在于，在群控逻辑线程中，首先检测是否出现故障电梯及故障电梯号，并根据当前正常运行的电梯数，进行输出映射，剔除故障电梯。
5. 一种权利要求1所述的电梯群控器所采用的电梯群控方法，其特点在于，采用CAN通讯线程、以太网通讯线程以及群控逻辑线程并行运行方式，其中，
CAN通讯线程，首先对各个单梯控制器进行启动与群控模式的配置，然后进入正常的数据交互过程，在每次将上次派梯信息依次从过CAN总线下发到各部电梯，还要依次的把各部电梯的运行状态和新的呼梯信息收集起来以便据此用于群控逻辑的计算，使能其他两个线程；
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群控逻辑线程，根据所采集的群控下的各个单梯的运行状态，剔除故障电梯，同时根据对新呼梯的需求，实现实时电梯群控的决策。
6. 根据权利要求5所述的电梯群控方法，其特点在于，在群控逻辑线程中，采用最小等待时间算法或采用分区算法实现实时电梯群控的决策。
7. 根据权利要求5或6所述的电梯群控方法，其特点在于，在群控逻辑线程中，首先检测是否出现故障电梯及故障电梯号，并根据当前正常运行的电梯数，进行输出映射，剔除故障电梯。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20100602 Termination date: 20210327 |