CN102328859B - 节能派梯方法及其验证装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电梯领域。为提供一种能够降低能耗，提高电梯运行效率的派梯方法，本发明采取的技术方案是，节能派梯方法，包括下列步骤：通过设置于楼道内与轿厢内的摄像头，实时获取各候梯楼层的实际候梯乘客人数与各轿厢内的当前乘梯人数，用以在精确获取乘客交通流人数信息的条件下，实现在确定性交通流条件下进行群控节能最优调度；将乘客的外呼请求区分为上行与下行外呼，并根据相应的上下行规则分别进行调度。本发明主要应用于电梯调度、控制场合。

Description

节能派梯方法及其验证装置

技术领域

本发明涉及电梯领域，尤其涉及一种节能派梯方法及其验证装置。

背景技术

在现今的很多高层楼宇中，单台电梯已经不足以服务于全部客流，需要设置几台或多台电梯构成的电梯群组来满足需要。电梯群需要通过群控器来调度控制群组中各部电梯，以实现整个电梯群的高效运行。

目前使用的电梯群控系统大多以减小乘客乘候梯时间，减小轿厢拥挤度等作为群控调度的目标，而往往忽视了有效减少系统能耗。事实上，绿色节能群控电梯是当今及未来发展的重要趋势。影响群控系统节能调度的根本原因是乘客交通流的不确定性，主要包括各层候梯乘客人数未知，各电梯轿厢内乘客人数未知等，系统在这些不确定条件下进行优化调度时，往往会由于缺少精确的乘客交通流信息，而使系统很难得到最节能的调度策略，从而浪费大量不必要的能耗。如能有效处理这些不确定，系统就可在时间、拥挤度指标容许的情况下，最大限度地节约系统能耗，实现电梯群控系统的绿色运行。

发明内容

为克服现有技术的不足，提供一种能够降低能耗，提高电梯运行效率的派梯方法，本发明采取的技术方案是，节能派梯方法，包括下列步骤：

通过设置于楼道内与轿厢内的摄像头，实时获取各候梯楼层的实际候梯乘客人数与各轿厢内的当前乘梯人数，用以在精确获取乘客交通流人数信息的条件下，实现在确定性交通流条件下进行群控节能最优调度；

将乘客的外呼请求区分为上行与下行外呼，并根据相应的上下行规则分别进行调度。

上行规则是：对于某层的上行外呼请求，首先判断有无上行电梯且位置低于外呼楼层，或电梯静止待命的电梯，如果存在再判断存在几部这样的电梯，并选择距离呼梯楼层最近的电梯去服务；如果不存在，再优先选择距离底层较近的下行电梯去接送；如果不存在下行电梯，系统再优先选择距离顶层较近的上行电梯进行接送；如果派某部梯进行接送后，仍有剩余下行候梯乘客，群控系统仍将按照上述流程，逐步筛选更有利于系统节能的电梯进行接送。

下行规则是：首先判断有无下行电梯且位置高于外呼楼层，或电梯静止待命，如果存在再判断存在几部这样的电梯，并选择距离呼梯楼层最近的电梯去服务；如果不存在，再优先选择距离顶层较近的上行电梯去接送；如果不存在上行电梯，系统再优先选择距离底层较近的上行电梯进行接送；如果派某部梯进行接送后，仍有剩余下行候梯乘客，群控系统仍将按照上述流程，逐步筛选更有利于系统节能的电梯进行接送。

节能派梯方法验证装置，由虚拟群控器，虚拟电梯系统及摄像头人数识别系统三部分构成，其中：

虚拟群控器，用于在精确获取乘客交通流人数信息的条件下，根据上下行规则分别进行电梯虚拟调度；

虚拟电梯系统，接受虚拟群控器控制，模拟电梯运行；

摄像头人数识别系统，收集摄像头获取各候梯楼层的实际候梯乘客人数与各轿厢内的当前乘梯人数，并将获取的乘客交通流人数信息传送给虚拟群控器。

本发明具有如下技术效果：

本发明采用摄像头准确测知乘梯信息，按照上、下行规则派梯，因而能实现节能降耗，使电梯处于绿色运行状态；

本发明具有简便易行的特点：在实际应用中，只需对现有群控电梯进行简单改造升级，包括在楼道与轿厢内加装摄像头，并将本发明群控算法嵌入到控制楼宇多部电梯运行的中央控制器中，就可实现电梯群系统的节能绿色运行。

附图说明

图1电梯客流人数识别示意图。

图2节能调度算法流程图。

图3派梯环示意图。

图4上行外呼派梯流程图。

图5下行外呼派梯流程图。

图6群控验证平台总体结构图。

图7群控仿真结构图。

具体实施方式

如何使电梯群控系统有效降低能耗是当今群控调度的研究热点。影响群控系统节能调度的关键因素是电梯交通流的不确定性。针对此问题，本发明借助于摄像头人数识别技术，实时监控楼宇中各楼层的候梯人数与各轿厢内的乘梯人数，将不确定的群控调度问题转化为确定优化问题，在精确已知乘客交通流信息的基础上，提出一种基于规则的节能调度方法，并建立了由软硬件构成的群控验证平台进行了仿真验证。在实际应用中，只需对现有群控电梯进行简单改造升级，包括在楼道与轿厢内加装摄像头，并将本发明群控算法嵌入到控制楼宇多部电梯运行的中央控制器中，就可实现电梯群系统的节能绿色运行，具有很好的应用前景与经济价值。

此外，为了验证本节能群控方法的有效性，本发明还设计了由软硬件组成的电梯群控验证平台。该平台可模拟群控电梯系统在此调度方法下的实际运行情况，经过模拟仿真测试，证明了本调度方法具有很好的节能效果，可有效降低电梯群控系统的能耗。

本发明借助于摄像头人数识别技术，提出一种面向节能的电梯群控调度方法，并建立了基于ARM与PC机的群控测试平台，对所提节能方法进行了实际验证。

电梯交通流的不确定性是影响群控节能调度的关键所在，系统在不确定条件下进行派梯往往会浪费不必要的系统能耗。本发明通过设置于楼道内与轿厢内的摄像头，实时获取各候梯楼层的实际候梯乘客人数与各轿厢内的当前乘梯人数，在精确获取乘客交通流人数信息的条件下，设计了节能派梯调度规则，实现了在确定性交通流条件下进行群控节能最优调度。

此外，在节能调度原则的设计中，考虑到乘客上行呼梯与下行呼梯具有不同的特点，为了实现节能最大化，需在派梯时对这两种情况进行分别处理，故本发明对于乘客的上行外呼与下行外呼提出了两种不同的派梯规则。在实际调度中，系统将乘客的外呼请求区分为上行与下行外呼，并根据上下行规则分别进行调度。本节能算法的总体设计思想为，尽量减小电梯群接送每一个外呼楼层所导致的能耗，则从整体上而言，系统能耗就可有效减少。

为了验证本节能派梯算法的有效性，本发明还设计了基于软硬件的群控验证平台。该平台由虚拟群控器，虚拟电梯系统及摄像头人数识别系统三部分构成，可实时模拟群控系统在此算法下的运行情况。经过虚拟仿真，证明了本算法可有效节约电梯群控系统的能耗，实现系统的节能绿色运行。

本发明提出的电梯群控节能调度方法，在建立的电梯群控验证平台上完成了仿真实验。仿真参数设置如下：

大楼及电梯环境参数：楼层数：24层；楼层高度：门厅高度4米，其余楼层3米；电梯配置：4台带有节能回馈功能的电梯；电梯额定速度：2.5米/秒；电梯加速度：1米/秒²；电梯开关门时间：1秒；电梯额定容量：12人。

选用如下的几种典型的交通流模式进行仿真实验，并将本算法与最小等待时间算法、静态分区调度算法做比较。

交通流1：上高峰交通模式，在10分钟内到达200人；

交通流2：下高峰交通模式，在10分钟内到达200人；

交通流3：随机层间交通模式，在10分钟内到达200人。

算法1：最小等待时间算法；

算法2：静态分区算法；

算法3：节能调度算法。

各算法仿真结果对比如下：

从实验数据可见：在电梯群控最常见的三种交通流模式的调度中，本发明提出的节能调度算法的能耗指标始终优于其他调度方法，同时由于本算法使用了乘候梯人数的实时监控技术，很好地处理了电梯交通流的不确定性，使本算法的平均乘梯时间与候梯时间指标也要由于其他算法。总之，基于人数监控的节能群控调度方法不仅有效降低了群控系统的能耗，还在一定程度上减少了乘客乘候梯的时间，真正实现了电梯群控系统的绿色节能最优调度。

下面再对算法的能耗性能指标进行定量分析：

在交通流1(上高峰模式)下，本节能算法比最小等待时间算法少耗电28.6％，比静态分区算法少耗电17.9％。

在交通流2(下高峰模式)下，本节能算法比最小等待时间算法少耗电30.4％，比静态分区算法少耗电22.7％。

在交通流3(随机层间模式)下，本节能算法比最小等待时间算法少耗电39.5％，比静态分区算法少耗电49.1％。

结合附图对本发明作进一步详述。

本发明的核心是通对过不确定的电梯客流进行监控识别，将群控调度这一不确定优化问题转化为确定问题，在此基础上设计了一种面向节能的群控派梯方法，从而实现电梯群系统的节能最优运行。此外，在群控调度中，考虑到电梯在处理乘客的上外呼与下外呼请求时具有不同的特点，为了最大限度地达到电梯系统能耗最小化，需要对两种外呼采用不同的派梯策略，故本发明提出了不同的上下行外呼派梯算法进行群控调度。在每次群控派梯时，系统将判断此外呼请求为上外呼或下外呼，并根据不同的节能调度策略进行派梯。

最后，本发明还设计了基于软硬件的电梯群控调度验证平台，对算法性能进行了分析验证。

参见图1，为了有效处理电梯交通流的不确定性，以达在确定性条件下的节能最优调度，本发明采用摄像头系统对乘客交通流进行人数识别，具体而言，安装在各楼层内的摄像头实时监测各呼梯楼层的呼梯人数，安装在各电梯轿厢内的摄像头监控各电梯内实际乘梯乘客人数。

参见图2，实际派梯时在每个派梯周期，电梯群控器将首先读取各电梯当前位置及运行方向，通过摄像头得到各电梯轿厢内的乘客数，读取各呼梯楼层的信号，通过摄像头读取各外呼楼层的当前候梯人数，在得到以上信息后，群控系统将以此为调度依据进行最优派梯。

本节能算法根据按层派梯原则进行群控调度，即依次指派不同电梯去服务各个外呼楼层的候梯乘客，直至系统对所有外呼楼层完成派梯，即接送了所有外呼乘客。

对于每一个外呼楼层的派梯，系统将首先计算各轿厢当前剩余载客量，然后判断此外呼为上行外呼还是下行外呼，并根据不同的上下行外呼派梯算法进行调度，派梯决策后，还要虚拟更新各轿厢内的乘客数。“虚拟”是指对于各楼层的候梯乘客，虽然当前仍在候梯，但稍后就将进入不同的电梯轿厢，各轿厢应对此进行预留，以避免出现满载轿厢开门接客或空载轿厢不能充分发挥运载能力等不利于群控节能的问题出现，这也是在确定性交通流下实现调度节能的重要原因。

参见图3，该图为派梯环示意图，黑色箭头代表候梯乘客发出的外呼信号，白色箭头代表电梯的当前运行方向。根据电梯控制的顺向截车原理(已载客运行的电梯将优先接送与其运行方向相同的外呼候梯乘客，从而避免电梯反向对电梯内已有乘客造成影响的不合理情况)，对于P层的上行外呼请求，对于图中不同位置的8部电梯，不考虑其他情况下，最优派梯策略是指派处于C层的3号电梯去接送，不仅因为3号梯运行方向与外呼方向相同，而且3号电梯的位置低于外呼楼层位置。根据派梯环形逻辑，对于P层的上外呼，派梯能耗从少至多所对应的电梯序号依次为#3，#4，#8，#7，#6，#5，#1，#2。

与之类似，对于P层的下外呼，派梯能耗从少至多所对应的电梯序号依次为#6，#5，#1，#2，#3，#4，#8，#7。

图3所示的派梯环为下述的上行及下行外呼派梯算法的设计提供了依据，在每次派梯时，如能尽量选择消耗派梯能耗较少的电梯，则整个群控系统就会体现很好的节能特性。

参见图4，对于某层的上行外呼请求，系统将首先判断有无符合条件1的电梯(条件1：上行电梯且位置低于外呼楼层，或电梯静止待命)，如果存在再判断存在几部这样的电梯，并选择距离呼梯楼层最近的电梯去服务。如果不存在，再优先选择距离底层较近的下行电梯去接送，因为该梯在执行完当前的下行任务后，会反向开始接送上行外呼乘客，而距离底层较近的电梯可更快地到达上行外呼楼层，并且更节能。如果不存在下行电梯，系统再优先选择距离顶层较近的上行电梯进行接送。

此外，如果派某部梯进行接送后，仍有剩余上行候梯乘客，群控系统仍将按照上述流程，逐步筛选更有利于系统节能的电梯进行接送。

参见图5，与上外呼派梯策略相对，对于某层的下行外呼请求，系统将首先判断有无符合条件2的电梯(条件1：下行电梯且位置高于外呼楼层，或电梯静止待命)，如果存在再判断存在几部这样的电梯，并选择距离呼梯楼层最近的电梯去服务。如果不存在，再优先选择距离顶层较近的上行电梯去接送，因为该梯在执行完当前的上行任务后，会反向开始接送下行外呼乘客，而距离顶层较近的电梯可更快地到达下行外呼楼层，并且更节能。如果不存在上行电梯，系统再优先选择距离底层较近的上行电梯进行接送。

如果派某部梯进行接送后，仍有剩余下行候梯乘客，群控系统仍将按照上述流程，逐步筛选更有利于系统节能的电梯进行接送。

参见图6，为了验证本节能调度方法的有效性，本发明还建立了相应的群控验证平台。该平台由三部分构成，虚拟群控器，虚拟电梯系统及摄像头人数识别系统。虚拟群控器内嵌入本发明节能算法，实时采集各电梯运行方向、位置以及乘客候梯、乘梯信息，并基于此进行面向节能的最优派梯决策。虚拟电梯系统由ARM与PC机构成，用以模拟各台电梯的起停、运行、开关门等，并能提供动画显示。摄像头系统安装于轿箱内外，轿厢内的摄像头实时采集当前各轿厢内的实际乘梯人数，而楼道内的摄像头实时监控各楼层的呼梯乘客人数。

参见图7，在仿真中首先要初始化楼宇及电梯配置信息，电梯交通流模式，然后导入基于乘客人数实时监控的节能派梯算法，则虚拟电梯逻辑模块就能实时地模拟各部电梯在该算法调度下的运行情况，仿真结束后，可输出派梯结果文件，同时输出系统能耗等调度性能指标供分析使用。

Claims (1)

1.一种节能派梯方法，其特征是，包括如下步骤：

通过设置于楼道内与轿厢内的摄像头，实时获取各候梯楼层的实际候梯乘客人数与各轿厢内的当前乘梯人数，用以在精确获取乘客交通流人数信息的条件下，实现在确定性交通流条件下进行群控节能最优调度；

将乘客的外呼请求区分为上行与下行外呼，并根据相应的上下行规则分别进行调度；

上行规则是：对于某层的上行外呼请求，首先判断有无上行电梯且位置低于外呼楼层，或电梯静止待命的电梯，如果存在再判断存在几部这样的电梯，并选择距离呼梯楼层最近的电梯去服务；如果不存在，再优先选择距离底层较近的下行电梯去接送；如果不存在下行电梯，系统再优先选择距离顶层较近的上行电梯进行接送；如果派某部梯进行接送后，仍有剩余下行候梯乘客，群控系统仍将按照上述流程，逐步筛选更有利于系统节能的电梯进行接送；

下行规则是：首先判断有无下行电梯且位置高于外呼楼层，或电梯静止待命，如果存在再判断存在几部这样的电梯，并选择距离呼梯楼层最近的电梯去服务；如果不存在，再优先选择距离顶层较近的上行电梯去接送；如果不存在上行电梯，系统再优先选择距离底层较近的上行电梯进行接送；如果派某部梯进行接送后，仍有剩余下行候梯乘客，群控系统仍将按照上述流程，逐步筛选更有利于系统节能的电梯进行接送。

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