CN101723208A - 面向商住多用途楼的电梯优化配置方法及其系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种面向商住多用途楼的电梯优化配置方法及其系统。首先根据楼层的分布、用途以及交通流量，进行电梯群的分区配置，指定与该状态配套的电梯服务方式；然后根据办公和住宅楼层电梯交通流的周期规律统计特性，按节假日的运行、空闲交通模式，工作日的上行高峰、下行高峰、随机层间和空闲交通模式，指定相应的电梯服务方式，并通过电梯群控器进行电梯群的第二次配置；最后针对电梯交通流的不确定随机特性，借助商住多用途楼配置的安防监控系统，采用基于计算机视觉的人数统计技术，经电梯群控器进行电梯群的第三次配置，并指定相应的电梯服务方式。本发明有效提升了运输效率和乘客满意度，降低了能耗和长时间候梯率。
Description
技术领域
本发明涉及电梯群的配置技术范畴，尤其涉及一种面向商住多用途楼的电梯优化配置方法及其系统。具体是指面向商住多用途楼，按楼层分布、用途进行电梯群的分区配置，基于办公和住宅楼层电梯交通流的周期规律统计特性实施电梯群的第二次配置，针对电梯交通流不确定随机特性开展第三次配置的电梯优化配置技术。
背景技术
随着技术的进步和城市化进程的推进，高层建筑不断涌现，其中集商贸、办公、公寓于一体的综合大楼发展尤为迅速，电梯已经成为高层建筑中不可或缺的垂直交通工具。在大型建筑中往往需要安装多部电梯，为提高电梯的运输效率和服务质量，需采用电梯群控器对电梯进行控制。目前，电梯垂直交通领域的研究重点是交通流预测方法和群控器算法，针对的是单一用途的高层建筑。
电梯交通流具有二重性，即：规律性和随机性。其规律性是因为大楼内人群的工作和生活存在周期性，例如每天上班时，办公楼层的员工几乎在同一时间段内到达工作地点开始工作，因此不同时段的交通流量必然存在统计意义下的规律性，文献[1]应用统计学理论得出，90％的电梯交通流变化可解释为周期变化，这一结论得到了众多学者研究成果的验证；其随机性是因为乘客到达的时间、起始楼层和目的楼层是随机性的，特别是突发的不确定交通流是无法预知的。在电梯交通流预测研究中，提出了单指数平滑法，统计力学、非线性动力学等方法。上述研究成果一定程度上解决了电梯交通流的预测问题，但存在两大缺陷：其一，不能处理突发的不确定交通流，因而无法降低长时间候梯率，提升乘客满意度；其二，基于电梯交通流预测的电梯配置和服务方式的变更会导致乘客的困惑、无所适从，因为这种变更是动态的，而且频率过高。总之，电梯交通流预测迄今尚未形成系统的理论性研究成果，工程实用化方面还有很长的路要走。
上世纪60年代，发达国家的电梯厂家投入巨资开发电梯群控器，典型产品及群控算法参见表1。
表1国外群控电梯产品
| 公司名 | 产品名 | 引用算法 |
| Mitsubishi | Sigma-AI2200 | 模糊逻辑及神经网络技术 |
| Schindler | AITP | 同上 |
| Schindler | Miconic10 | 神经网络技术 |
| Fujitcc | Flex8820/8830 | 模糊推理，自适应技术 |
| 公司名 | 产品名 | 引用算法 |
| Kone | TMS9000 | 模糊逻辑智能控制技术 |
| Toshiba | EJ-1000 | 模糊逻辑，人工神经网络 |
| Otis | Elevonic Class | 奖惩算法 |
| Hitachi | F1-340G | 遗传算法 |
| Hitachi | CIP/IC | 即时预约等周期控制 |
| Hitachi | CIP-3800 | 等待时间预测控制 |
| Hitachi | CIP-5200 | 自学习节能控制 |
| Hitachi | FI-320 | 楼层个性化专家系统 |
因此，电梯群控技术已进入工程实用化阶段。其中Schindler公司的Miconic 10群控器提出了一种革命性登记方法——乘客在呼叫按钮上登记人数和目的楼层的方法，一定程度上解决了电梯群控算法面临的交通流不确定性和信息不完备难题，在欧洲取得成功应用。遗憾的是，国内引入的只有失败案例，因为不符合国人乘梯习惯。
电梯优化配置的难题之一是电梯交通流的不确定性和信息不完备，尤其是突发的不确定交通流。发明专利[2]提出采集轿厢内乘客、候梯乘客图像，获取电梯交通流完备信息进行群控的方法。专利有效解决了电梯交通流的不确定性难题，但存在诸多缺陷：轿厢无一例外均安装重量传感器，通过重量传感器不难获取轿厢内乘客数，而且重量传感器的测量数据已与电梯控制器和群控器的控制算法集成；专利采用图像识别和无线传输技术获取轿厢乘客数，不仅增加了技术复杂度，而且无法融入主流垂直交通系统，因为电梯与电梯控制器、群控器是成套销售的。其次，专利的计算量太大，以15台电梯服务30层大楼为例，仅派梯策略数就高达3015。最后，乘客面对大量的电梯，众多的动态变化服务方式将无所适从，即系统至关重要的易用性受到严重的影响。
参考资料
[1]G.C.Barney，S.M.Dos，Elevator Traffic Analysis，Design and Control，IEEE，PeterPeregrinus，London，1985
[2]汤一平，基于图像识别技术的群控电梯智能调度装置，发明专利ZL200610053699.3
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种面向商住多用途楼的电梯优化配置方法及其系统。
面向商住多用途楼的电梯优化配置方法及其系统包括如下步骤：
1)根据楼层的分布、用途以及交通流量，进行电梯群的分区配置，指定与此状态配套的电梯服务方式；
2)根据办公和住宅楼层电梯交通流的周期规律统计特性，按节假日的运行、空闲交通模式，工作日的上行高峰、下行高峰、随机层间和空闲交通模式，指定与该状态配套的电梯服务方式，并通过电梯群控器进行电梯群的第二次配置，在相关电梯呼梯按钮旁增设电梯配置情报板；
3)针对电梯交通流的不确定随机特性，借助商住多用途楼的安防监控系统，增设数字视频卡采集候梯者图像，采用基于计算机视觉的人数统计技术，经电梯群控器进行电梯群的第三次配置，并指定与第三次配置相应的电梯服务方式；
4)监控摄像头的视频信号发送给数字视频卡进行数字化处理，并将处理后的图像发送给PC机，PC的输出控制情报板显示内容，并通过群控器配置电梯、指定电梯服务方式。
所述的根据楼层的分布、用途以及交通流量，进行电梯群的分区配置，指定与此状态配套的电梯服务方式步骤：垂直交通系统的电梯群分成若干组，各组电梯分别服务于相邻办公楼层、相邻住宅楼层的乘客；如电梯服务于低层相邻楼层，则指定电梯的服务方式为“各层服务方式”，反之则指定“往返区间快行服务方式”。
所述的根据办公和住宅楼层电梯交通流的周期规律统计特性，按节假日的运行、空闲交通模式，工作日的上行高峰、下行高峰、随机层间和空闲交通模式，指定与该状态配套的电梯服务方式，并通过电梯群控器进行电梯群的第二次配置步骤：
节假日服务办公楼层的电梯组8:00-19:00为运行交通模式，其余时段为空闲交通模式；空闲交通模式时，配置单台电梯运行，其余待机；运行交通模式时，根据历史统计数据配置部分电梯运行，其余待机；采用电梯分区配置时指定的电梯服务方式；
节假日服务住宅楼层的电梯组6:00-24:00为运行交通模式，其余时段为空闲交通模式；空闲交通模式时，配置单台电梯运行，其余待机；运行交通模式时，住宅楼层所属电梯全部投运；采用电梯分区配置时指定的电梯服务方式；
工作日服务办公楼层的电梯组8:00-9:00、17:00-18:00、19:00-次日7:00分别为上行高峰、下行高峰、空闲交通模式，其它时段则为随机层间交通模式；工作日空闲交通模式的电梯配置和服务方式与节假日空闲交通模式一致，随机层间交通模式则采用电梯分区配置和电梯分区配置时指定的电梯服务方式；上行高峰交通模式时，将住宅楼层的部分电梯配置成服务于办公楼层，或与办公楼层合用，并把服务办公楼层的部分电梯服务方式调整为“单程快行服务方式”或“单程区间快行服务方式”，同时相关电梯呼梯按钮旁增设的电梯配置情报板实时显示电梯配置、服务方式变更信息；下行高峰交通模式的处理策略类似与上行高峰交通模式；
工作日服务住宅楼层的电梯组除办公楼层的上/下行高峰时段外，其配置与服务方式沿用住宅楼层节假日的电梯配置与服务方式。
所述的针对电梯交通流的不确定随机特性，借助商住多用途楼的安防监控系统，增设数字视频卡采集候梯者图像，采用基于计算机视觉的人数统计技术，经电梯群控器进行电梯群的第三次配置步骤：借助商住多用途楼的安防监控系统，增设数字视频卡采集候梯者图像，实施基于计算机视觉的候梯人数统计；人数统计和电梯优化配置应用软件运行在增设的PC平台上；PC的输出控制情报板显示内容，并通过群控器配置电梯、指定电梯服务方式；一旦出现某分区候梯人数大于指定阀值，配置空闲分区电梯服务于该分区，或与该分区合用；候梯人数回落小于阀值，则回复原配置，工作日上/下行高峰交通模式时段需屏蔽电梯群的第三次配置功能。
所述的监控摄像头的视频信号发送给数字视频卡进行数字化处理，并将处理后的图像发送给PC机步骤：借助商住多用途楼已有的安防监控系统，CCD监控摄像头安装在候梯厅正上方采集候梯者图像，经彩色图像灰度变换及图像滤波后，采用固定背景差分法提取候梯者头部图像，统计低灰度值像素，估算候梯者人数。
面向商住多用途楼的电梯优化配置系统中的基于计算机视觉的人数统计模块与电梯优化配置平台相连接，电梯优化配置平台分别与情报板、A1电梯控制柜、B厅群控器、C厅群控器相连接，A1电梯控制柜依次与A2电梯控制柜、A3电梯控制柜、A4电梯控制柜相连接；电梯优化配置平台的内部模块连接关系为：Intel Core2Duo处理器分别与数字视频卡、定时模块、电梯群控器、情报板串口模块相连接，CCD摄像头与数字视频卡、Intel Core2Duo处理器依次连接，多个数字视频卡直接插在工控机主板的插槽上，情报板串口模块与情报板控制器、情报板驱动模块、情报板依次连接。
所述的基于计算机视觉的人数统计模块的内部模块连接关系为：CCD摄像头依次与数字视频卡DVMB-554E、AIMB-763工控机相连接，CCD摄像头分别与多个数字视频卡DVMB-554E的四通道PCIe接口相连接，数字视频卡DVMB-554E直接插在工控机主板的插槽上。
目前，电梯配置和群控方面的研究仅涉及单一用途高层建筑物，多用途高层建筑物方面的研究尚处在空白状况，缺少量身定制的完整解决方案。电梯分区配置结合相应的服务方式，减少了平均候梯时间、平均行程时间和能耗，有效提升了运输效率和乘客满意度。电梯群第二次配置基于办公和住宅楼层的电梯交通流周期规律统计特性，一方面通过服务方式变更可有效缓解高峰交通流压力；另一方面，通过不同分区电梯之间的配置，可进一步减轻高峰交通流压力。电梯群第三次配置应用计算机视觉统计候梯人数的技术，针对的是电梯交通流不确定性和信息不完备难题，降低了长时间候梯率。本发明立足现有垂直交通系统的主流体系结构，注重可实现性；电梯配置和服务方式变更充分考虑不同类型乘客的素质和需求，注重易用性。
附图说明
图1是面向商住多用途楼的电梯优化配置系统结构图；
图2是面向商住多用途楼的电梯优化配置上层调度系统结构图；
图3是常用的6种电梯服务方式；
图4是办公楼层工作日电梯交通流；
图5是基于计算机视觉的人数统计硬件平台；
图6是电梯优化配置硬件平台；
图7是基于计算机视觉的人数统计流程图；
图8是面向商住多用途楼的电梯优化配置流程图。
具体实施方式
电梯优化配置系统采用以垂直交通系统的电梯、电梯控制器、群控器为低层控制，以基于计算机视觉的人数统计和电梯交通流统计特性为上层优化配置的两级优化策略。上层优化根据楼层的分布、用途，电梯交通流的统计特性，实时候梯人数确定各分区电梯群控器的电梯配置和服务方式；电梯群控器在指定的电梯配置和服务方式基础上，按电梯群控器中固化的控制算法控制电梯运行。
面向商住多用途楼的电梯优化配置方法及其系统包括如下步骤：
1)根据楼层的分布、用途以及交通流量，进行电梯群的分区配置，指定与此状态配套的电梯服务方式；
2)根据办公和住宅楼层电梯交通流的周期规律统计特性，按节假日的运行、空闲交通模式，工作日的上行高峰、下行高峰、随机层间和空闲交通模式，指定与该状态配套的电梯服务方式，并通过电梯群控器进行电梯群的第二次配置，在相关电梯呼梯按钮旁增设电梯配置情报板；
3)针对电梯交通流的不确定随机特性，借助商住多用途楼的安防监控系统，增设数字视频卡采集候梯者图像，采用基于计算机视觉的人数统计技术，经电梯群控器进行电梯群的第三次配置，并指定与第三次配置相应的电梯服务方式；
4)监控摄像头的视频信号发送给数字视频卡进行数字化处理，并将处理后的图像发送给PC机，PC的输出控制情报板显示内容，并通过群控器配置电梯、指定电梯服务方式。
所述的根据楼层的分布、用途以及交通流量，进行电梯群的分区配置，指定与此状态配套的电梯服务方式步骤：垂直交通系统的电梯群分成若干组，各组电梯分别服务于相邻办公楼层、相邻住宅楼层的乘客；如电梯服务于低层相邻楼层，则指定电梯的服务方式为“各层服务方式”，反之则指定“往返区间快行服务方式”。
所述的根据办公和住宅楼层电梯交通流的周期规律统计特性，按节假日的运行、空闲交通模式，工作日的上行高峰、下行高峰、随机层间和空闲交通模式，指定与该状态配套的电梯服务方式，并通过电梯群控器进行电梯群的第二次配置步骤：
节假日服务办公楼层的电梯组8:00-19:00为运行交通模式，其余时段为空闲交通模式；空闲交通模式时，配置单台电梯运行，其余待机；运行交通模式时，根据历史统计数据配置部分电梯运行，其余待机；采用电梯分区配置时指定的电梯服务方式；
节假日服务住宅楼层的电梯组6:00-24:00为运行交通模式，其余时段为空闲交通模式；空闲交通模式时，配置单台电梯运行，其余待机；运行交通模式时，住宅楼层所属电梯全部投运；采用电梯分区配置时指定的电梯服务方式；
工作日服务办公楼层的电梯组8:00-9:00、17:00-18:00、19:00-次日7:00分别为上行高峰、下行高峰、空闲交通模式，其它时段则为随机层间交通模式；工作日空闲交通模式的电梯配置和服务方式与节假日空闲交通模式一致，随机层间交通模式则采用电梯分区配置和电梯分区配置时指定的电梯服务方式；上行高峰交通模式时，将住宅楼层的部分电梯配置成服务于办公楼层，或与办公楼层合用，并把服务办公楼层的部分电梯服务方式调整为“单程快行服务方式”或“单程区间快行服务方式”，同时相关电梯呼梯按钮旁增设的电梯配置情报板实时显示电梯配置、服务方式变更信息；下行高峰交通模式的处理策略类似与上行高峰交通模式；
工作日服务住宅楼层的电梯组除办公楼层的上/下行高峰时段外，其配置与服务方式沿用住宅楼层节假日的电梯配置与服务方式。
所述的针对电梯交通流的不确定随机特性，借助商住多用途楼的安防监控系统，增设数字视频卡采集候梯者图像，采用基于计算机视觉的人数统计技术，经电梯群控器进行电梯群的第三次配置步骤：借助商住多用途楼的安防监控系统，增设数字视频卡采集候梯者图像，实施基于计算机视觉的候梯人数统计；人数统计和电梯优化配置应用软件运行在增设的PC平台上；PC的输出控制情报板显示内容，并通过群控器配置电梯、指定电梯服务方式；一旦出现某分区候梯人数大于指定阀值，配置空闲分区电梯服务于该分区，或与该分区合用；候梯人数回落小于阀值，则回复原配置，工作日上/下行高峰交通模式时段需屏蔽电梯群的第三次配置功能。
所述的监控摄像头的视频信号发送给数字视频卡进行数字化处理，并将处理后的图像发送给PC机步骤：借助商住多用途楼已有的安防监控系统，CCD监控摄像头安装在候梯厅正上方采集候梯者图像，经彩色图像灰度变换及图像滤波后，采用固定背景差分法提取候梯者头部图像，统计低灰度值像素，估算候梯者人数。
面向商住多用途楼的电梯优化配置系统中的基于计算机视觉的人数统计模块与电梯优化配置平台相连接，电梯优化配置平台分别与情报板、A1电梯控制柜、B厅群控器、C厅群控器相连接，A1电梯控制柜依次与A2电梯控制柜、A3电梯控制柜、A4电梯控制柜相连接；电梯优化配置平台的内部模块连接关系为：Intel Core2 Duo处理器分别与数字视频卡、定时模块、电梯群控器、情报板串口模块相连接，CCD摄像头与数字视频卡、Intel Core2 Duo处理器依次连接，多个数字视频卡直接插在工控机主板的插槽上，情报板串口模块与情报板控制器、情报板驱动模块、情报板依次连接。
所述的基于计算机视觉的人数统计模块的内部模块连接关系为：CCD摄像头依次与数字视频卡DVMB-554E、AIMB-763工控机相连接，CCD摄像头分别与多个数字视频卡DVMB-554E的四通道PCIe接口相连接，数字视频卡DVMB-554E直接插在工控机主板的插槽上。
实施例
现以某市高档商住多用途T楼为例，结合附图详细说明本发明的技术路线。
高档商住多用途T楼占地面积10600m2，总建筑面积84237m2，于2006年交付使用。大楼总共二十八层，其中地下一、二层为汽车库，自行车库与设备房用房；一层为商场与办公、住宅入口大堂；二层至十六层为办公楼；十七层、二十六层为设备层；十八层至二十五层为住宅楼，T楼人员统计数见表2。
表2T大楼人员统计表
| 楼层 | 使用人员数 | 楼层 | 使用人员数 |
| 1(商铺) | 228 | 14(办公楼) | 75 |
| 2(办公楼) | 38 | 15(办公楼) | 空 |
| 楼层 | 使用人员数 | 楼层 | 使用人员数 |
| 3(办公楼) | 350 | 16(办公楼) | 49 |
| 4(办公楼) | 481 | 17(设备层) | 无常驻人员 |
| 5(办公楼) | 133 | 18(住宅) | 26 |
| 6(办公楼) | 263 | 19(住宅) | 39 |
| 7(办公楼) | 215 | 20(住宅) | 31 |
| 8(办公楼) | 164 | 21(住宅) | 29 |
| 9(办公楼) | 45 | 22(住宅) | 28 |
| 10(办公楼) | 83 | 23(住宅) | 35 |
| 11(办公楼) | 90 | 24(住宅) | 31 |
| 12(办公楼) | 117 | 25(住宅) | 31 |
| 13(办公楼) | 90 | 26(设备层) | 无常驻人员 |
其中一楼商铺合计长驻使用人数228人，二至十六楼办公楼合计长驻使用人数2193人，十七至二十六层住宅，合计使用人数250人。
大楼共设三个候梯大厅，其中A厅设置4台无机房电梯，服务于二层至八层；B厅设4台高速电梯，服务于九至十六层。C厅设4台高速电梯，服务于十七至二十六层，电梯技术参数见表3。
表3T大楼电梯技术参数表
| 侯梯厅 | 台数 | 电梯品牌 | 型号 | 电机形式 | 额定载重量 | 额定速度 |
| a厅 | 4台 | 西子OTIS | GEN2 | 无齿 | 1000kg | 1.75m/s |
| b厅 | 4台 | 广州日立 | NPH | 有齿 | 1000kg | 2.5m/s |
| c厅 | 4台 | 广州日立 | NPH | 有齿 | 1000kg | 2.5m/s |
西子奥的斯Gen2电梯采用Gen2控制柜，控制柜包含群控功能，控制柜与控制柜之间采用串行通信交换信息，所以Gen2电梯群控无需群控器，控制柜通信接口RS485。日立NPH电梯采用日立公司FI系列群控器(型号GMS-3/GMS-4)，通信接口RS485。
如图1、2所示，A厅4台Gen2电梯与4台Gen2控制柜一一对应相连，4台Gen2控制柜的OCSS模块通过RS485互连兼作A厅群控器；B厅4台NPH电梯内置电梯控制器，电梯控制器按厂家安装指导书技术规范与FI系列群控器(型号GMS-3/GMS-4)相连；C厅复制B厅；这就是传统意义下的群控系统，即电梯优化配置系统的低层控制系统。基于计算机视觉的人数统计子系统、群控器、情报板经RS485接口与电梯优化配置PC平台相连，构成优化配置系统的上层调度系统；电梯优化配置平台依据楼层用途、电梯交通流规律周期统计特性和实时候梯人数优化电梯配置，指定电梯服务方式。本案例仅在A1、A2、B1、B2、C1、C2呼梯按钮旁增设情报板，换言之，其余6台电梯的服务方式不变——保持分区配置时指定的服务方式。上述策略是提高运输效率，确保易用性，满足多种需求的折衷结果。
如图3所示，单程快行、单程区间快行、各层或隔层、往返区间快行、单层高层、单程低层服务是常见的6种电梯服务方式。分区配置电梯时，分别指定A、B、C厅的电梯服务方式为各层、往返区间快行、往返区间快行服务。
如图4所示，办公楼层工作日电梯交通流已作归一化处理。办公时间或为8:30-17:00，或为9:00-17:30，因此上行高峰始于8:00，终于9:00；下行高峰始于17:00，终于18:00。上行高峰交通模式时段，A1、A2电梯服务方式从“各层”变更为“单程快行”服务方式，A1、A2情报板显示上行高峰及服务方式变更信息；C1电梯配置成A、C共用。B厅复制A厅策略，C2电梯配置成B、C共用；C1、C2情报板上分别显示A、C共用，B、C共用。下行高峰交通模式的处理策略类似与上行高峰交通模式。
住宅楼层电梯交通流远较办公楼层平缓，下行高峰出现在6:00-7:30；上行高峰16:30-18:30，持续时间长、特征不明显。鉴于住宅楼层乘客属优质客户，经济实力上乘，需提供一流的交通服务，因此大楼设计时已作优先考虑，留有充分余量。办公、住宅楼层交通流量呈现的错时统计特性，在办公楼层交通高峰时将C厅部分电梯配置成共用是可行的，也是必要的。因为住宅楼层乘客包括老人、小孩，不能苛求这类乘客记住电梯配置变更，共用不会影响目的楼层的到达，仅仅损失一些时间而已。效率与易用性发生冲突，易用性是第一位的。
如图5所示，基于计算机视觉的人数统计模块的内部模块连接关系为：CCD摄像头依次与数字视频卡DVMB-554E、AIMB-763工控机相连接，CCD摄像头分别与多个数字视频卡DVMB-554E的四通道PCIe接口相连接，数字视频卡直接插在工控机主板的插槽上。数字视频平台主要由视频卡驱动模块、四通道PCIe接口、视频捕捉芯片和图形处理芯片组成，视频信号经过数字视频平台内的视频捕捉芯片和图形处理芯片进行数字化处理整合后通过串口模块发送至增设工控机。
CCD摄像头选用日本松下WV-CP230，技术参数如下：
拾取范围：752(H)*582(V)像素，行间转移CCD
扫描范围：4.89(H)*3.67(V)毫米(等效于1/3摄像管)
扫描方式：2:1隔行
光圈校正：可选择柔和或锐利。
数字视频卡选用研华科技DVMB-554E，技术参数如下：
支持Intel Core duo，Core solo和Celeron M处理器
四通道PCIe，120/100fps(NTSC/PAL)视频输入
支持DDR2双通道内存
双显示输出，DVI+VGA，或LVDS+VGA
支持Windows 2000/XP驱动和MPEG4编码器SDK。
工控机采用研华AIMB-763工控机主板，支持intel core2 duo处理器。
如图6所示，电梯优化配置平台的内部模块连接关系为：Intel Core2 Duo处理器分别与数字视频卡、定时模块、电梯群控器、情报板串口模块相连接，CCD摄像头与数字视频卡、Intel Core2 Duo处理器依次连接，多个数字视频卡直接插在工控机主板的插槽上，情报板串口模块与情报板控制器、情报板驱动模块、情报板依次连接。电梯优化配置硬件平台采用研华工控机主板AIMB-763，具有Intel Core2 Duo处理器。处理后的视频信号经过串口模块进入主板处理器模块，运行处理器内部人数统计和电梯优化配置应用软件，通过定时模块提供定时中断，处理器选择不同的服务方式参数和运行模式参数；通过工控机I/O模块传递服务方式和运行模式参数至电梯群控器，设定电梯的服务方式和运行模式；处理器同时将情报显示信息发送至情报板控制器，控制情报板显示实时电梯服务方式。处理器对视频卡驱动模块实施使能选择，当上/下行高峰模式时，断开该模块，不需要进行图像采集；反之使能该模块，进行图像采集。
如图7所示，CCD摄像头采集候梯乘客图像，经数字视频卡数字化后进行基于计算机视觉的人数统计。摄像头安装在候梯厅正上方，避免候梯乘客头部图像发生重叠，消除了造成人数统计主要偏差的遮挡因素。人头部是一个类似不规则圆的图像，灰度较均匀；头发的灰度通常远低于背景物灰度(更黑)，若将灰度值定义为[0，255]，则黑色头发的灰度值在40以下；统计低灰度像素数值，估算候梯人数。鉴于商住多用途楼候梯厅6:00-22:00开启全部照明，其余时段为减半照明的事实，因此A、B、C厅各保留两幅固定背景图像，消除光照变化对人数统计的影响。
人数统计程序的流程如下：
第一步，对输入的候梯乘客彩色图像按式(1)进行灰度转换。
S(x，y)＝0.299R(x，y)+0.587G(x，y)+0.114B(x，y) (1)
式中，x、y为图像坐标，R、G、B为红、绿、蓝单色光，S(x，y)为坐标x、y处的图像灰度值。
第二步，图像滤波。
图像滤波的目的是消除图像噪声，改进图像质量；本发明采用最简单的线性滤波，线性滤波计算量小，虽然会使图像边缘模糊，但人数统计基于低灰度像素数，所以对结果无实质性影响。
第三步，选择背景图像。
6:00-22:00，选择全照明图像；其余时段，选择半照明图像。
第四步，固定背景差分按式(2)处理。
d(x，y)＝|S(x，y)-b(x，y)| (2)
式中，b(x，y)为坐标x，y处的背景图像像素灰度值，d(x，y)为坐标x，y处的差分图像像素灰度值。
第五步，差分图像按式(3)进行二值化处理。
式中，e(x，y)为坐标x，y处的二值图像值，T为阀值，采用最大方差法计算。第六步，按式(4)统计差分二值化图像中的目标像素，估算候梯者人数。
式中，G为差分二值图像平面，g为目标像素面积，单位是像素。
如图8(a)所示，电梯分区配置的依据是楼层的分布、用途及交通流量。A厅配置4台Gen2电梯，指定各层服务方式；B、C厅各配置4台NPH电梯，指定往返区间快行服务方式，B厅的快行区间为1-9层，C厅的快行区间为1-17层。然后，根据节假日/工作日分别进入节假日配置和工作日配置。
如图8(b)所示，节假日服务办公楼层的A厅电梯组8:00-19:00为运行模式：2台运行，2台待机；其余时段为空闲模式：1台运行，3台待机。优化配置系统读入A厅候梯人数，当候梯人数超过预定阀值，则启用待机，既保证了服务质量，又兼顾了节能。B厅情况与A厅类似。
节假日服务住宅楼层的C厅电梯组6:00-24:00为运行模式：4台运行；其余时段为空闲模式：1台运行，3台待机。优化配置系统读入C厅候梯人数，当候梯人数超过预定值，则启用待机；或配置A(B)厅待机电梯供C厅合用，相关情报显示电梯配置信息。
如图8(c)所示，工作日服务办公楼层的A厅电梯组8:00-9:00、17:00-18:00、19:00-次日7:00分别为上行高峰、下行高峰、空闲交通模式，其余时段为随机层间交通模式；工作日空闲交通模式的电梯配置和服务方式沿用节假日A厅的空闲交通模式；随机层间交通模式则采用电梯分区配置和电梯分区配置时指定的电梯服务方式。上行高峰交通模式时，A1、A2电梯的服务方式从“各层服务方式”调整为“单程快行服务方式”，相关情报板显示服务方式变更信息；配置C1电梯为A、C厅共用，相关情报板显示配置变更信息。下行高峰交通模式与上行高峰交通模式的配置策略类似。上/下行高峰交通模式时屏蔽基于计算机视觉的人数统计功能，因为一方面已充分挖掘设备运输能力，另一方面过于复杂的优化配置策略必然会导致乘客无所适从。随机层间交通模式时，读入A厅候梯人数，一旦人数超过预定阀值，首先考虑B厅电梯配置成A、B共用；B厅繁忙状态下，再考虑将C1电梯配置成A、C共用，因为C厅的服务对象包括老人、小孩，提高效率要服从乘客的接受能力。B厅的工作日电梯优化配置策略与A厅类似。
工作日服务住宅楼层的C层电梯组，除办公楼层的上/下行高峰时段外，沿用住宅楼层节假日运行交通模式的电梯配置与服务方式。
Claims (7)
1.一种面向商住多用途楼的电梯优化配置方法及其系统，其特征在于包括如下步骤：
1)根据楼层的分布、用途以及交通流量，进行电梯群的分区配置，指定与此状态配套的电梯服务方式；
2)根据办公和住宅楼层电梯交通流的周期规律统计特性，按节假日的运行、空闲交通模式，工作日的上行高峰、下行高峰、随机层间和空闲交通模式，指定与该状态配套的电梯服务方式，并通过电梯群控器进行电梯群的第二次配置，在相关电梯呼梯按钮旁增设电梯配置情报板；
3)针对电梯交通流的不确定随机特性，借助商住多用途楼的安防监控系统，增设数字视频卡采集候梯者图像，采用基于计算机视觉的人数统计技术，经电梯群控器进行电梯群的第三次配置，并指定与第三次配置相应的电梯服务方式；
4)监控摄像头的视频信号发送给数字视频卡进行数字化处理，并将处理后的图像发送给PC机，PC的输出控制情报板显示内容，并通过群控器配置电梯、指定电梯服务方式。
2.根据权利要求1所述的一种面向商住多用途楼的电梯优化配置方法，其特征在于所述的根据楼层的分布、用途以及交通流量，进行电梯群的分区配置，指定与此状态配套的电梯服务方式步骤：垂直交通系统的电梯群分成若干组，各组电梯分别服务于相邻办公楼层、相邻住宅楼层的乘客；如电梯服务于低层相邻楼层，则指定电梯的服务方式为“各层服务方式”，反之则指定“往返区间快行服务方式”。
3.根据权利要求1所述的一种面向商住多用途楼的电梯优化配置方法，其特征在于所述的根据办公和住宅楼层电梯交通流的周期规律统计特性，按节假日的运行、空闲交通模式，工作日的上行高峰、下行高峰、随机层间和空闲交通模式，指定与该状态配套的电梯服务方式，并通过电梯群控器进行电梯群的第二次配置步骤：
节假日服务办公楼层的电梯组8:00-19:00为运行交通模式，其余时段为空闲交通模式；空闲交通模式时，配置单台电梯运行，其余待机；运行交通模式时，根据历史统计数据配置部分电梯运行，其余待机；采用电梯分区配置时指定的电梯服务方式；
节假日服务住宅楼层的电梯组6:00-24:00为运行交通模式，其余时段为空闲交通模式；空闲交通模式时，配置单台电梯运行，其余待机；运行交通模式时，住宅楼层所属电梯全部投运；采用电梯分区配置时指定的电梯服务方式；
工作日服务办公楼层的电梯组8:00-9:00、17:00-18:00、19:00-次日7:00分别为上行高峰、下行高峰、空闲交通模式，其它时段则为随机层间交通模式；工作日空闲交通模式的电梯配置和服务方式与节假日空闲交通模式一致，随机层间交通模式则采用电梯分区配置和电梯分区配置时指定的电梯服务方式；上行高峰交通模式时，将住宅楼层的部分电梯配置成服务于办公楼层，或与办公楼层合用，并把服务办公楼层的部分电梯服务方式调整为“单程快行服务方式”或“单程区间快行服务方式”，同时相关电梯呼梯按钮旁增设的电梯配置情报板实时显示电梯配置、服务方式变更信息；下行高峰交通模式的处理策略类似与上行高峰交通模式；
工作日服务住宅楼层的电梯组除办公楼层的上/下行高峰时段外，其配置与服务方式沿用住宅楼层节假日的电梯配置与服务方式。
4.根据权利要求1所述的一种面向商住多用途楼的电梯优化配置方法，其特征在于所述的针对电梯交通流的不确定随机特性，借助商住多用途楼的安防监控系统，增设数字视频卡采集候梯者图像，采用基于计算机视觉的人数统计技术，经电梯群控器进行电梯群的第三次配置步骤：借助商住多用途楼的安防监控系统，增设数字视频卡采集候梯者图像，实施基于计算机视觉的候梯人数统计；人数统计和电梯优化配置应用软件运行在增设的PC平台上；PC的输出控制情报板显示内容，并通过群控器配置电梯、指定电梯服务方式；一旦出现某分区候梯人数大于指定阀值，配置空闲分区电梯服务于该分区，或与该分区合用；候梯人数回落小于阀值，则回复原配置，工作日上/下行高峰交通模式时段需屏蔽电梯群的第三次配置功能。
5.根据权利要求1所述的一种面向商住多用途楼的电梯优化配置方法，其特征在于所述的监控摄像头的视频信号发送给数字视频卡进行数字化处理，并将处理后的图像发送给PC机步骤：借助商住多用途楼已有的安防监控系统，CCD监控摄像头安装在候梯厅正上方采集候梯者图像，经彩色图像灰度变换及图像滤波后，采用固定背景差分法提取候梯者头部图像，统计低灰度值像素，估算候梯者人数。
6.一种面向商住多用途楼的电梯优化配置系统，其特征在于，基于计算机视觉的人数统计模块与电梯优化配置平台相连接，电梯优化配置平台分别与情报板、A1电梯控制柜、B厅群控器、C厅群控器相连接，A1电梯控制柜依次与A2电梯控制柜、A3电梯控制柜、A4电梯控制柜相连接；电梯优化配置平台的内部模块连接关系为：Intel Core2 Duo处理器分别与数字视频卡、定时模块、电梯群控器、情报板串口模块相连接，CCD摄像头与数字视频卡、Intel Core2 Duo处理器依次连接，多个数字视频卡直接插在工控机主板的插槽上，情报板串口模块与情报板控制器、情报板驱动模块、情报板依次连接。
7.根据权利要求6所述的一种面向商住多用途楼的电梯优化配置系统，其特征在于所述的基于计算机视觉的人数统计模块的内部模块连接关系为：CCD摄像头依次与数字视频卡DVMB-554E、AIMB-763工控机相连接，CCD摄像头分别与多个数字视频卡DVMB-554E的四通道PCIe接口相连接，数字视频卡DVMB-554E直接插在工控机主板的插槽上。
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
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Granted publication date: 20120808 Termination date: 20150402 |
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