CN103287936B - 电梯疏散系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电梯疏散系统，该电梯疏散系统包括：Zigbee无线探测器，分布设置于各个火灾探测节点探测火灾信息；电梯无线终端通过Zigbee电梯无线网络与Zigbee无线探测器通信相连，协调各Zigbee无线探测器和电梯控制器的数据通信；电梯控制器与电梯无线终端通信相连，根据电梯疏散系统通信协议控制电梯按照疏散模式运行；消防控制中心通过无线网络与电梯无线终端通信相连，实时查看电梯的工作状态或干预指挥电梯的运行。本发明基于现代消防技术的空白点、根据高层建筑利用电梯疏散逃生的特性，实现了电梯在火灾环境下按照疏散策略进入消防运行模式，达到预警、报警、疏散救人的目的。

Description

电梯疏散系统

技术领域

本发明属于电子通信技术领域，涉及一种电梯系统，具体涉及一种电梯疏散系统。

背景技术

在传统的高层建筑火灾监控系统中，现行的探测器大都采用有线方式、以总线制形式进行信号传输。一旦发生火灾，总线及探测器极容易被焚毁，使得火灾场景及后续的探测数据无从继续获取。从某种意义上说，传统的火灾监控系统仅起到报警作用，极大地限制了指挥中心及消防人员对火灾等级及火灾趋势蔓延的科学判断。至于火灾状态下利用电梯逃生，则更因为长期以来的法规限制而滞后。现有的相关救火法规并没有根据现代城市建筑技术的高度发展而相应匹配和及时更新，导致火灾情况下最符合疏散逃生的电梯运载工具没有起到应有的作用。

传统的高层建筑火灾监控系统中的烟温探测系统、有毒气体探测系统大都采用有线方式报警，没有采用有线无线融合方式，也未融入楼宇内电梯运载设备系统，因此具有相当的局限性。其缺陷在于：有线布线方式工程量大、总线繁琐、冗余不足，缺乏机动性，且不能对建筑内移动设备进行动态监测，而且扩展性较差；比如：探测器数量被限制在1024范围以内，已不能适应高层建筑火灾状况下利用电梯疏散逃生系统的构建。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种电梯疏散系统，该系统填补了现代消防技术的空白，达到了高层火灾预警、报警、疏散救人的目的。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种电梯疏散系统。

一种电梯疏散系统，所述电梯疏散系统包括Zigbee无线探测器、用以控制电梯运行的电梯无线终端、电梯控制器、消防控制中心；所述Zigbee无线探测器分布设置于各个火灾探测节点，用以探测火灾信息；所述电梯无线终端通过Zigbee电梯无线网络与所述Zigbee无线探测器通信相连，用以协调各Zigbee无线探测器以及电梯控制器的数据通信；所述电梯控制器与所述电梯无线终端通信相连，用以根据电梯疏散系统通信协议控制电梯按照疏散模式运行；所述消防控制中心通过无线网络与所述电梯无线终端通信相连，用以实时查看电梯的工作状态或遵循电梯疏散通信协议干预指挥电梯的运行。

作为本发明的一种优选方案，所述Zigbee无线探测器设置于各个电梯机房、楼层、井道、电梯前室及电梯轿厢。

作为本发明的另一种优选方案，所述设置于楼层、电梯机房和电梯轿厢处的Zigbee无线探测器通过Zigbee无线网络与所述消防控制中心通信相连。

作为本发明的再一种优选方案，所述Zigbee无线探测器包括传感探测器、Zigbee模块、电源模块；所述传感探测器与Zigbee模块通信相连；所述电源模块分别与所述传感探测器和Zigbee模块相连；所述传感探测器包括温感探测器和烟感探测器。

作为本发明的再一种优选方案，所述电梯无线终端包括CPU、以太网接口、电梯控制器接口、RS485接口、Zigbee模块；所述CPU通过RS485接口和Zigbee模块与所述Zigbee无线探测器通信相连；所述CPU通过电梯控制器接口与所述电梯控制器通信相连；所述CPU通过以太网接口与所述消防控制中心通信相连。

作为本发明的再一种优选方案，所述电梯疏散系统通信协议是基于通讯包文，并以一应一答作为基本通讯单位实现通讯的方式；所述通讯包文包括通讯方式、包文结构；所述包文结构包括包文头标志、包文流水号、包文类型、数据长度、包文数据、校验位；所述包文头标志用以标明通讯包文的发送方；所述包文流水号由发送方维护，依次递增，且在一个基本通讯单位中接收方的应答包文的包文流水号与发送方的通讯包文的包文流水号相同；所述包文类型用以标明是应答包文还是指令包文；所述包文数据用以表明该通讯包文的具体内容；所述数据长度用以标明包文数据和校验位一共占有的字节长度。

作为本发明的再一种优选方案，所述疏散模式的具体内容为：利用Zigbee无线探测器的阈值设定安全等级；不同的安全等级设有不同的安全疏散程序；所述安全疏散程序包括上行和下行两种疏散方式；上行疏散方式为：电梯由安全起始疏散层采用由低层到高层返回到上行疏散基站进行疏散；下行疏散方式为：电梯由安全起始疏散层采用由高层到低层返回到下行疏散基站进行疏散；在疏散过程中，电梯不停靠着火层和相邻着火层的电梯禁停层，也不响应来自其他楼层的内外呼信号。

作为本发明的再一种优选方案，无论电梯采用何种疏散运行模式或在何层，都接受来自消防控制中心的人工干预指令，并按照指令进行相关的运行。

作为本发明的再一种优选方案，所述电梯无线终端与电梯控制器的通讯方式为全双工通讯。

作为本发明的再一种优选方案，所述消防控制中心通过互联网与外部联网设备通信相连。

如上所述，本发明所述的电梯疏散系统，具有以下有益效果：

本发明实现了电梯无线终端与电梯控制器的疏散协议通讯，并由电梯无线终端向消防控制中心实时传输电梯的各种运行状态，以满足高层建筑火灾状态下消防控制中心向电梯发布相关疏散指令；本发明是基于现代消防技术的空白点、根据高层建筑利用电梯疏散逃生的特性，对电梯控制系统及运行方式进行若干协议规定和命令设置，使电梯在火灾环境下按照疏散策略进入消防运行模式，达到预警、报警、疏散救人的目的。

附图说明

图1为本发明所述的电梯疏散系统的结构示意图。

图2为本发明所述的电梯无线终端的内部结构示意图。

图3为本发明所述的电梯无线终端的接口示意图。

图4为电梯无线终端在疏散模式下的运行流程示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅附图。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

实施例

本实施例提供一种电梯疏散系统，如图1所示，所述电梯疏散系统包括Zigbee无线探测器、用以控制电梯运行的电梯无线终端、电梯控制器、消防控制中心；所述Zigbee无线探测器分布设置于各个火灾探测节点，用以探测火灾信息；所述电梯无线终端通过Zigbee电梯无线网络与所述Zigbee无线探测器通信相连，用以协调各Zigbee无线探测器以及电梯控制器的数据通信；所述电梯控制器与所述电梯无线终端通信相连，用以根据电梯疏散系统通信协议控制电梯按照疏散模式运行；所述消防控制中心通过有线/无线网络与所述电梯无线终端通信相连，用以实时查看预警、报警电梯的工作状态或遵循电梯疏散通信协议干预指挥电梯的运行。

下面对电梯疏散系统的各个部分分别进行详细描述。

【Zigbee无线探测器】

所述Zigbee无线探测器包括传感探测器、Zigbee模块、电源模块；所述传感探测器与Zigbee模块通信相连；所述电源模块分别与所述传感探测器和Zigbee模块相连。所述Zigbee模块负责采集相关数据和通讯；电源模块包括电池、电池充电电路和电源，平常由外接电源工作并向电池充电，一旦外接电源失效则切换到电池工作。

Zigbee无线探测器通过有线方式采集各个传感器数据，检测有线通讯是否异常，并在有线通讯或传感器异常时自动切换到无线方式，并通过无线方式继续执行、采集各个传感器数据；Zigbee无线探测器还将采集到的各个传感器数据以及各个传感器工作状态传送到消防控制中心；Zigbee无线探测器还根据工作参数配置监视各个传感器数据，将超过最大阀值产生楼层异常情况的信息发送到电梯控制器。目前ZigBee工控技术的应用，大都利用射频芯片与嵌入式单片机来实现基于ZigBee的无线数据采集。在本发明中，因为ZigBee的通讯接口板与探测器通讯协议的对接，得以实现硬件之间的联调，使ZigBee的无线数据采集技术得到更为自由的应用。

所述Zigbee模块是基于ZigBee2007/PRO协议框架下的Zigbee模块，也是专门针对IEEE802.15.4和Zigbee应用的单芯片解决方案。ZigBee2007/PRO协议框架下的Zigbee模块经济而且低功耗，能够提供101dB的链路质量，具有优秀的接收器灵敏度和超强的抗干扰性，同时支持Zigbee/Zigbee PRO、Zigbee RF4CE、6LoWPAN、WirelessHART及其他所有基于IEEE802.15.4标准的解决方案，因此具有良好的兼容性和可扩展性。

在实际应用中，Zigbee无线探测器作为信息采集节点，可以进行如下设置：

1)将Zigbee无线探测器布置在楼层中的各个火灾探测点；

楼层中的全部Zigbee无线探测器可以组成一个采集网络系统，该采集网络系统可以对Zigbee无线探测器节点的加入和退出进行数据管理。新建传输网络时，系统能够对网络中各个节点的类型和地址进行记录，并对各个节点进行具体的火灾探测点关联，以便系统对单一节点进行操作、或网络出现异常时准确判断异常节点所处的地理位置。

本发明所述的电梯疏散系统能实时监视网络中各节点的工作状态。身处该系统的任一节点出现网络故障问题或是异常状态时，系统都能及时发现并进行修复，保证了网络的可靠性。

2)所述传感探测器可以包括温感探测器和烟感探测器，还可以包括其他需要类型的感应探测器。无线烟温探测器节点是温感或烟感的布置节点，分布在建筑内的各个电梯机房、井道、楼道、电梯前室，电梯轿厢(轿厢是一个独立的空间，关系到疏散乘客，故需加装Zigbee无线探测器，对温度和烟雾进行实时监测)等处，形成局域互联网络，以探测环境的温度或烟雾浓度参数。

因为无线烟温探测器节点位置所部属Zigbee无线探测器包括Zigbee模块和电源模块，所以各Zigbee无线探测器组成Zigbee无线网络，形成数据采集系统。所述数据采集系统将各种火警、火灾信息实时反馈到消防控制中心。根据探测器节点的布设位置，可以形成电梯竖井内ZigBee无线采集系统、电梯前室ZigBee无线采集系统、各楼层ZigBee无线采集系统以及楼道间桥接系统。

对布置在建筑体内不同位置的Zigbee无线探测器设定相关的阈值，可以便于各探测器通过无线网络将火警、报警信息(如温度值、温度阈值；烟雾折光率、烟雾折光阈值、或CO浓度、有毒气体浓度等)及时发送到消防控制中心，适时启动相应的疏散策略、疏散等级以及电梯疏散模式等。

由于ZigBee网络是多点接入，在没有使能信标的网络中，只要存在信道空置，任何时候都允许其它节点参与发送或数据接力发送，这就凸显了火灾环境下ZigBee网络的优势。本发明采用的各种ZigBee无线采集系统实际上共同组成了高层建筑物内一个大型的ZigBee无线采集系统。在组网设计上，根据建筑体构造和ZigBee网络的自身特性，通常可以设计为星形网络或点对点网络，也可依据疏散策略设计针对性的网络结构。因为在每一个ZigBee组成的无线网络中，64bit长地址码具有较大的网络容量，这就满足点对点(30～70米)无线数据传输及更好的星形网络数据传输。在每一个节点，本发明除了可以依据ZigBee特性获悉每个采集节点的网络地址外，还可通过电梯无线终端向电梯传达各种消防预警疏散命令。

所述Zigbee无线探测器的数据采集，包含各探测器的阈值、环境动态数据、场景设置参数、历史记录等各种主要参数的采集。当火警发生以后，通过ZigBee无线网络动态地将这些参数数据上传给电梯无线终端，再由电梯无线终端通过无线网络上传给消防控制中心。

基于电梯疏散动态预警中的信息传输要求，本发明将每个Zigbee接口板通过RS485接口与Zigbee无线探测器相连；电梯无线终端与Zigbee接口板同时通过ZIGBEE网络互联，这样电梯无线终端与Zigbee无线探测器就同时具备畅通的无线通讯能力。由于IEEE802.15.4访问层数据包最大长度为127字节，每个数据都由头字节和16位CRC的值组成，前述电梯无线终端在收到Zigbee无线探测器的网络地址后，可建立地址表存储待查，方便火灾场景的设置和检索，并依据地址表来采集每个Zigbee无线探测器的数据及获知更多关于探测器、探测器环境动态数据、探测器网络场景参数等信息。

【电梯无线终端】

如图2和图3所示，所述电梯无线终端包括：CPU(ARM处理器)、内存、FLASH、Zigbee模块、RS485接口、电梯语音系统、电梯控制器接口、GPRS模块、无线网模块、电源模块等；所述无线网络模块可采用无线局域网模块，其接口为以太网接口；所述CPU通过RS485接口和Zigbee模块与所述Zigbee无线探测器通信相连；所述CPU通过电梯控制器接口与所述电梯控制器通信相连；所述CPU通过以太网接口与所述消防控制中心通信相连。所述电源模块包括电池、电池充电电路和电源，平常由外接电源工作并向电池充电，一旦外接电源失效则切换到电池工作。

所述电梯无线终端是基于无线移动技术以及计算机网络、数据库、WEB服务器等技术集成的智能型通讯终端。通过协议交换，电梯无线终端可与电梯控制器、Zigbee无线探测器以及其它系统互联。为实现与温烟探测器互联，电梯无线终端在外围接口处理上，通过RS485接口与Zigbee无线探测器的Zigbee接口板的有线和无线接口互联；通过RS232接口，电梯无线终端与电梯控制器互联。电梯无线终端硬件可以采用ARM处理器、8M字节SDRAM、2M字节NOR FLASH模块；配备了CAN总线、RS422/RS485/RS232等接口，用于连接各类电梯控制器、探测器以及其它工业级控制系统。在具体设计上配备了7路A/D接口，用于连接各种探测器，同时配备了后备电池充电电路和自动切换电路。扩展开发时，可配备摄像头接口和大容量NAND FLASH(电子硬盘)等，其硬件结构可参见图2。

一个电梯无线终端，多个Zigbee无线探测器节点，以及电梯控制器和消防控制中心构成无线传输系统。电梯无线终端负责协调各探测器节点及电梯控制器的数据通讯，实现基于Zigbee通讯协议下的无线通讯以及与电梯控制器的疏散协议通讯。作为整个系统信息的中转站，电梯无线终端要传输各Zigbee无线探测器节点的温度和烟感参数，实现与消防控制中心的信息通讯，并接收来自消防控制中心的电梯调度指令并反馈给电梯控制器。另外，电梯无线终端接受来自电梯控制器的电梯运行数据，并实现与消防控制中心的信息通讯管理。

在实际应用中，电梯无线终端放在电梯机房内，与电梯控制器相连。一旦进入消防疏散预警阶段，电梯控制器即启动《电梯疏散系统通讯协议》程序，使电梯按照疏散模式运行；电梯在疏散模式下的运行流程可参考图4所示的流程图，但不限于该流程。

电梯无线终端具有以下作用：

1、电梯无线终端接受来自Zigbee电梯无线网络及Zigbee网络中各Zigbee无线探测器的数据传输，并依据各阈值设定，自动判断、指挥电梯依据《电梯疏散系统通讯协议》的规则运行，达到预警、报警、疏散的目的。

2、电梯无线终端接受来自消防控制中心的各种人工干预命令，指挥电梯返基、疏散救人、到达指定楼层等等消防紧急需求；

3、本发明所述的电梯疏散系统突破了传统探测器总线传输方式，基于无线探测技术实现了有线/无线融合，使得系统除了具备有线常态工作方式外，一旦电缆被焚毁，即以无线方式替代工作，实现安全冗余价值。

电梯无线终端与Zigbee无线探测器节点之间的通信包括节点登录、状态汇报、数据汇报和联动节点唤醒等。由于电梯无线终端与无线探测器节点之间的通信基于无线通信方式，为了保证数据的可靠传输，电梯无线终端或节点每收到对方的一条有用消息后都会立即回复一条确认消息。电梯无线终端或Zigbee无线探测器节点若在规定的时间内没有收到对方请求的消息，则将上次发送的消息重发，重发次数最多为三次。若三次后仍未收到确认消息，对于电梯无线终端而言，则会报节点故障，而节点则判断自己掉网，从而重新扫描网络并加入网络。具体通信过程包括以下步骤：

S1、节点登录

Zigbee无线探测器节点(以下简称节点)一旦加入Zigbee电梯无线网络就会向电梯无线终端发送登录消息，发送的登录消息中包含节点的类型和MAC地址等信息。电梯无线终端收到节点登录消息后记录下节点的类型和地址，并向节点发送确认消息，确认消息中包含分配给节点的网络地址。

S2、状态汇报

状态消息用于保证节点和电梯无线终端之间的网络连接。节点入网后，每隔10s向电梯无线终端发送一次状态消息，汇报自身状态。电梯无线终端将各个节点当前状态信息保存在一个缓冲区内，以供查询。电梯无线终端若在一段时间内未收到节点发送的状态消息，就主动向节点发送状态消息请求，若一段时间后仍未收到节点状态消息，则记录该节点状态为有通信故障。

S3、数据汇报

电梯无线终端需要向消防控制中心(或者消防控制中心)发送数据申请时，先向节点发送数据请求，节点收到请求消息后将其内保存的若干个温度或烟度值逐条发送给电梯无线终端。电梯无线终端接收完成后将节点发送过来的若干个温度或烟度数据逐条发送给消防控制中心，消防控制中心收到全部数据后向电梯无线终端发送停止数据传送指令，电梯无线终端收到后再将其转发给节点。

S4、联动节点唤醒

一旦消防控制中心发出火警，需要将火灾现场正在休眠的联动节点唤醒，进行联动控制。唤醒的过程为：电梯无线终端向节点发送唤醒消息，节点收到后退出休眠模式，直到消防联动控制过程完成，且警情消除后，电梯无线终端再向节点发送休眠消息，节点收到消息后回复确认消息并重新进入休眠状态。

【电梯控制器】

电梯控制器随时接收消防控制中心传来的电梯控制指令以及Zigbee无线探测器采集获得的各个楼层异常情况，同时将电梯的运行状态传送到消防控制中心。

所述电梯控制器根据电梯疏散系统通信协议控制电梯按照疏散模式运行。在实际应用中，可以依据高层建筑火灾场景下的环境温度、烟雾折光率、有毒气体浓度等相关消防规定及标准，对电梯按照疏散模式运行设置阈值。本发明所述的利用电梯进行人员疏散原则在现有的消防参数标准中有些是尚未涉及的，因此需创新发明和建立某些新型参数和释义，并依据系统对火灾趋势三个阶段进行划分。本发明对此增加设定了各类Zigbee无线探测器的预警阈值、报警阈值等，方便系统自动启动电梯相应的疏散运行模式。安全等级色标设定是将高层建筑安全级别预先进行设定，方便遭遇突发火灾事件时，启动相对应的疏散策略进行安全逃生。疏散策略是将系统中探测器阈值来决定有条件参与疏散的电梯进入疏散状态。在本系统中，色标分别由蓝、黄、橙、红四色组成，其中蓝色为安全状态、黄色为预警状态、橙色为报警状态、红色为停用状态。

1、当Zigbee无线探测器采集到的温度阈值达到50℃时，系统即由蓝色进入黄色预警状态，电梯启动疏散程序；或当Zigbee无线探测器采集到的烟雾折光率阈值达到50％时，系统即由蓝色进入黄色预警状态，电梯启动疏散程序；

2、当上述两个参数任意一个达到60℃或60％以上，系统即由黄色预警状态进入橙色报警状态；此时，消防控制中心可随时进行人工干预，命令电梯疏散救援或返基停运；

3、当上述两个参数任意一个达到65℃或65％以上，系统即由橙色报警状态进入红色停用状态，疏散电梯自动返基停运；为安全起见，消防控制中心根据其它参数，也可提前进行人工干预，命令电梯返基停运。

对于电梯疏散运行模式的启用进行阈值设定的方式，可以依据实际情况进行考虑，不限于本发明所述的一种，本发明的保护范围也不局限于上述一种设定方式。

【电梯疏散系统通信协议】

电梯疏散系统通讯协议系高层建筑火灾状态下，利用电梯进行疏散运行的一种通讯协议。基于高层建筑电梯设备在火灾状况下的疏散运行模式，本协议需对疏散系统中的电梯无线终端与电梯控制器进行协议对接，对电梯的运行状况进行若干协议规定和命令设置，使电梯按照疏散策略进入消防运行模式，达到疏散救人的目的。

另外，火灾状态下电梯按照若干协议规定和命令设置运行，整个疏散系统运行环境应符合安全、有条件地利用电梯进行疏散原则。故此，疏散系统架构体系内涉及的探测器及探测器布局、Zigbee系统无线网络及数据采集系统、无线终端信息的处理及判断方法等节点，以此制定电梯疏散系统通讯协议，以更好地利用电梯执行疏散救援工作。

所述电梯疏散系统通信协议是基于通讯包文，并以一应一答作为基本通讯单位实现通讯的方式；所述通讯包文包括通讯方式、包文结构；所述包文结构包括包文头标志、包文流水号、包文类型、数据长度、包文数据、校验位；所述包文头标志用以标明通讯包文的发送方；所述包文流水号由发送方维护，依次递增，且在一个基本通讯单位中接收方的应答包文的包文流水号与发送方的指令包文的包文流水号相同；所述包文类型用以标明是应答包文还是指令包文；所述包文数据用以表明该通讯包文的具体内容；所述数据长度用以标明包文数据和校验位一共占有的字节长度。所述电梯无线终端与电梯控制器的通讯方式为全双工通讯。

所述电梯疏散系统通信协议详细描述如下：

电梯疏散通讯协议含括通讯方式、包文数据结构、包文类型和包文数据、测试方法等。

1)电梯无线电梯无线终端与电梯控制器通过RS232或RS422进行全双工通讯；

2)采用波特率19200，8位，1位停止位，无校验方式；

3)本通讯协议的通讯过程基于通讯包文，以一应一答作为基本单位。也就是说发送方发送一个包文，接收方给出应答作为一个基本的通讯过程；

4)发送方发送一个包文后等待应答的超时时间为3秒。

通讯包文数据结构如表1所示。

表1：电梯疏散系统通讯协议的包文数据结构说明表

包文类型和包文数据如表2所示。

表2：电梯疏散系统通讯协议的包文类型和包文数据说明表

示例：

1)提请电梯进入疏散状态

电梯无线终端发送：A5A5A5A501000000001002007267

包文头标志	包文流水号	包文类型	数据长度	包文数据	CRC16
						0xA5A5A5A5	0x00000001	0x1000	0x0002	(无)	0x7267

电梯控制器应答：A6A6A6A601000000040000007C79

包文头标志	包文流水号	包文类型	数据长度	包文数据	CRC16
						0xA6A6A6A6	0x00000001	0x1000	0x0004	0x0000	0x7C79

2)提请电梯进入停用状态

电梯无线终端发送：A5A5A5A50200000001100200CCA6

包文头标志	包文流水号	包文类型	数据长度	包文数据	CRC16
						0xA5A5A5A5	0x00000002	0x1001	0x0002	(无)	0xCCA6

电梯控制器应答：A6A6A6A6020000000110040000009EEF

包文头标志	包文流水号	包文类型	数据长度	包文数据	CRC16
						0xA6A6A6A6	0x00000002	0x1001	0x0004	0x0000	0x9EEF

3)提请电梯进入正常状态

电梯无线终端发送：A5A5A5A5030000000210020010A9

包文头标志	包文流水号	包文类型	数据长度	包文数据	CRC16
						0xA5A5A5A5	0x00000003	0x1002	0x0002	(无)	0x10A9

电梯控制器应答：A6A6A6A6030000000210040000003F4A

包文头标志	包文流水号	包文类型	数据长度	包文数据	CRC16
						0xA6A6A6A6	0x00000003	0x1002	0x0004	0x0000	0x3F4A

4)提请电梯运行到5楼

电梯无线终端发送：A5A5A5A504000000001104000500C237

包文头标志	包文流水号	包文类型	数据长度	包文数据	CRC16
						0xA5A5A5A5	0x00000004	0x1100	0x0004	0x0005	0xC237

电梯控制器应答：A6A6A6A60400000000110400000002A1

包文头标志	包文流水号	包文类型	数据长度	包文数据	CRC16
						0xA6A6A6A6	0x00000004	0x1100	0x0004	0x0000	0x02A1

5)告知电梯禁止停靠第6层

电梯无线终端发送：A5A5A5A505000000011104000600BD81

包文头标志	包文流水号	包文类型	数据长度	包文数据	CRC16
						0xA5A5A5A5	0x00000005	0x1101	0x0004	0x0006	0xBD81

电梯控制器应答：A6A6A6A6050000000111040000002844

包文头标志	包文流水号	包文类型	数据长度	包文数据	CRC16
						0xA6A6A6A6	0x00000005	0x1101	0x0004	0x0000	0x2844

6)告知电梯运行状态

电梯控制器发送：

A6A6A6A6010000000020180000010200000000000103010000010200010003000001940E

本发明所述的电梯疏散系统通信协议与传统的通信协议不同，其通信包文结构简单，但完全满足电梯疏散运行的需要，没有多余的信令开销，直接且简洁地实现了电梯控制器、消防控制中心以及外部控制终端对电梯无线终端的控制；即电梯控制器、消防控制中心以及外部控制终端对电梯无线终端的控制都遵循本发明所述的电梯疏散系统通信协议。

【消防控制中心】

消防控制中心负责处理数据采集以及电梯无线终端反馈的各种数据，并依据这些数据采取不同策略通过执行系统安全有效地合理利用电梯进行疏散。消防控制中心除前述控制任务外，其传统的电梯疏散模式中，楼宇广播系统功能将得到增强和使用。此外，通过监控界面，火灾场景和电梯运行情况可动态显示。在此前提下，消防控制中心可实现远程监控并随时进行人工干预、向疏散电梯发布各种指令。消防控制中心是整个电梯疏散逃生系统的指挥中心，控制主机设在消防控制室，便于中心人员通过控制软件界面对楼宇火灾场景进行实时监控。其控制软件依据疏散策略及相应的软件算法，根据不同的火灾条件，提供相应的疏散交通模式。

所述消防控制中心随时通过无线网络获取Zigbee无线探测器采集获得的传感器数据、传感器工作状态、电梯控制终端的工作状态、以及电梯运行状态；同时消防控制中心可以随时发送电梯控制指令给电梯控制器，实现消防控制中心对电梯无线终端的工作参数配置、软件升级等。

电梯无线终端与消防控制中心的通讯过程中，电梯无线终端是以被动的方式工作，即电梯无线终端只有在收到消防控制中心的消息请求命令后才能向消防控制中心发送相应的消息。此外，为了保证数据的可靠传输，除了消防控制中心发送的本地远程帧不需要回复确认消息外，电梯无线终端每收到一条命令则回发一条确认消息，然后再向消防控制中心发送其请求的信息。若消防控制中心在10s内未收到电梯无线终端的确认消息，则重发请求消息。电梯无线终端通过ZigBee2007/Pro协议栈与ZigBee温烟探测器组网互联，并将涉及各ZigBee温烟探测器采集的数据、包括温度、折光率、阈值等实时上传到消防控制中心。电梯无线终端还接受来自控制中心的人工干预指令，包括对电梯实施迫降、停用、正常、设置任意楼层到达指令、设置禁止停靠楼层指令以及时间记录等命令。电梯无线终端与消防控制中心的通讯过程包括：

1、登记过程

消防控制中心开启后首先依次向电梯无线终端发送复位消息，电梯无线终端收到后从复位消息中提取端口地址并保存，同时向消防控制中心发送确认消息。之后消防控制中心向电梯无线终端发送登记请求命令，电梯无线终端收到并回复确认消息后向消防控制中心依次发送无线网络中各个节点的地址，类型和状态信息。登记结束后，电梯无线终端开始进入正常工作，即开始对无线网络中的节点进行巡检。

2、巡检过程

消防控制中心每隔10s对各无线通讯网络进行一次巡检。电梯无线终端正常工作时，会对各个烟温探测器节点的信息(包括其连接状态，火警，联动返回，故障报告，故障恢复等)进行记录，在收到巡检消息时向消防控制中心发送各无线节点的状态消息；电梯无线终端依次查询节点状态表中保存的各个节点的状态信息，若节点正常工作，则向消防控制中心报正常；若节点出现网络故障，或者有火警信息，则上报故障。消防控制中心收完所有无线节点的状态消息后向电梯无线终端发送确认消息。若收到无线节点火警消息，则回复报警确认消息。

3、申请数据过程

申请数据包括ZigBee温烟探测器采集的数据，如温度、折光率、阈值等，以及电梯控制器传输的电梯运行参数等。当消防控制中心需要申请单个探测节点的温度或烟度值时，先向电梯无线终端发送带有该探测节点地址的数据请求消息。电梯无线终端收到消息后先向节点发送数据请求，直到电梯无线终端收满了节点发送过来的十个温度或烟度数据之后，再将其逐条发送给消防控制中心。当消防控制中心需要申请电梯运行参数时，先向电梯无线终端发送数据请求消息，电梯无线终端收到消息后通过串口连接，根据“电梯疏散系统通讯协议”接收来自电梯控制器发出的电梯各项运行数据，将涉及电梯的①上行或下行；②运行或平层停靠；③停靠或正在通过的楼层；④轿厢门状态，开启或关闭；⑤厅门状态，开启或关闭；⑥外呼状态；⑦电梯工作状态或错误代码等数据，通过局域网实时上传到消防控制中心。

4、ZigBee无线探测器复位

当需要让单个探测节点复位时，消防控制中心发送带有探测节点地址的复位消息给电梯无线终端，电梯无线终端根据探测节点地址给相应的探测节点发送复位控制消息。探测节点收到后自动进行复位。

【疏散策略】

本实施例提供一种电梯疏散系统中，疏散通讯协议与疏散策略(即疏散模式)的关系，本发明所述的电梯疏散系统不限于本实施例所述的疏散策略。

火灾情况下电梯运行总策略，除了电梯无线终端与电梯的疏散通讯外，还要制定相应的疏散软件算法。该算法涉及前述电梯疏散运行模式及相关定义。在此处，由于软件编制的需要，故需对相关算法公式、符号进行归纳和定义。

(一)电梯疏散软件算法公式、符号设置

1、涉及的所有符号；

2、电梯运行模式：由低层/(高层)到高层/(低层)进行返基疏散；

3、电梯禁停区：JTQ＝(H±1)；符号JTQ表示禁停区；H表示着火层；±1表示与着火层上下相邻的楼层；符号JTQ＝(H±1)表示电梯禁停区，取禁停区头拼音字母；禁停区指与着火层上下相邻的楼层。当有两个以上着火层H时，则根据疏散策略规定，也相应有两个以上禁停区；当上下相邻的两个楼层同时着火、H＝2时，则禁停区为4层。在电梯进行疏散时，禁停区都被视作电梯禁停区域。

4、电梯安全起始疏散层：[(H±1)±1]；(与禁停区上下相邻的楼层)；

5、电梯疏散公式：SS＝[(H±1)±1]+[(H±1)±2]+[(H±1)±3]+…(SS表示疏散；电梯疏散以逐层累加或逐层递减运行)；

6、电梯分区疏散公式：SS上区＝[(H+1)±1]+[(H+1)±2]+[(H+1)+3]+…(在有疏散层时，取上行疏散方式)；

7、电梯分区疏散公式：SS下区＝[(H-1)-1]+[(H-1)-2]+[(H-1)-3]+…(在有疏散层时，取下行疏散方式)；

8、探测器编制格式可参见表3和表4；

表3：机房、轿厢、井道探测器编制格式

表4：楼道探测器编制格式

9、探测器计算公式：TC＝∑(JTX+LTY-n)＝TC₁+TC₂；符号TC表示探测器，等于电梯数×[(机房探测器+轿厢探测器+井道探测器)+(楼层数×各楼层探测器)]，TC₁表示1号探测器，TC₂表示2号探测器；符号∑表示电梯号；符号JT表示位于机房、轿厢、井道内的各探测器；X表示这些探测器的位置号；符号LT表示位于楼道内的各探测器；符号Y表示探测器所在楼层数；n表示该楼层探测器序号；

10、H≤3或(N-H)≤3规定的条件；N表示建筑体总楼层数，N为自然整数；当楼层数N为负数时，表示建筑体有地下楼层；当N＝-1时，表示地下1层，也可用B₁表示；当N＝-2时，表示地下2层，也可用B₂表示；以此类推。

11、涉及色标管理的四级疏散等级；

12、探测器阈值设定及位置规定；

13、电梯系统疏散通讯协议的包文数据结构、包文类型和包文数据的规定。

(二)、一种疏散策略软件算法规则

疏散策略软件算法规则可依据疏散系统探测器阈值来决定，即那些有条件参与疏散的电梯才能进入疏散状态；同时，系统设定了对处于不同状态的电梯设定相应的疏散等级管理。本实施例中，设定了四个安全等级，即电梯正常状态为蓝1级；进入预警状态为黄2级；进入报警状态为橙3级；进入停用状态为红4级。

1、处于蓝1级正常运行状态中的电梯，在接到疏散系统中来自探测器(指系统内布置的所有来自TC＝∑(JTX+LTY-n)式中机房、轿厢、井道、楼道区域内的探测器)的预警阈值时，无论探测器温度阈值达到50℃还是烟雾折光率阈值达到50％，系统即由蓝1级进入黄2级预警状态，电梯自动启动疏散程序；消防监控中心的软件界面中参与疏散的电梯颜色此时也由蓝色变为黄色；

2、进入疏散状态后，电梯根据疏散策略遵循疏散层为大的原则，电梯首先对疏散层进行疏散；此时，除非消防控制中心根据需要，改变电梯运行方式或命令电梯执行新的指令；在此过程中，电梯不停靠(H±1)楼层，也不响应来自其它楼层特别是(H±1)楼层的内外呼信号；

3、电梯到达疏散层后，按照疏散策略采用上行或下行疏散方式将人员疏散到指定的上行疏散基站J↑或下行疏散基站J↓；

4、随后电梯按照运行模式，对涵括着火层H、电梯禁停区(H±1)层的电梯安全起始疏散层[(H±1)±1]采用由低层/(高层)到高层/(低层)进行返基疏散，具体返基疏散情况如下：

1)电梯起始疏散或先采用SS上区＝[(H+1)±1]+[(H+1)±2]+[(H+1)+3]+…运行方式，然后采用SS下区疏散模式；将人员疏散到指定的上行疏散基站J↑或下行疏散基站J↓；在此过程中，电梯不停靠(H±1)楼层，也不响应来自其它楼层特别是(H±1)楼层的内外呼信号；

符号S，表示建筑体设置的疏散层，取疏字头拼音字母；SS_上表示电梯选择在着火层H上位层起始疏散；SS_下表示电梯选择在着火层H下位层起始疏散；符号[(H±1)±1]表示电梯疏散起始层复合公式，含有两个起始疏散方式；符号[(H+1)+1]表示电梯在着火层H上位层疏散起始；符号[(H-1)-1]表示电梯在着火层H下位层疏散起始；符号J↓表示电梯下行疏散的放人基站(简称下行基站J↓)；下行基站通常设在1层，若下行基站有火警异常时，电梯视情况到其它楼层，在本疏散策略里，若无特殊支持条件，则电梯一律上行到顶层基站；符号J↑表示电梯上行疏散的放人基站(简称上行基站J↑)；上行基站设在顶层；若上行基站有火警异常时，则电梯视情况到疏散层S；

2)电梯起始疏散或先采用采用SS下区＝[(H-1)-1]+[(H-1)-2]+[(H-1)-3]+…运行方式，然后采用SS上区疏散模式；将人员疏散到指定的下行疏散基站J↓或上行疏散基站J↑；在此过程中，电梯不停靠(H±1)楼层，也不响应来自其它楼层特别是(H±1)楼层的内外呼信号；

当H≤3时，则规定底层不能作为疏散放人基站；当(N-H)≤3时，则规定顶层不能作为疏散放人基站；电梯疏散运行公式：SS＝{[(H±1)±1]、[(H+1)+2]、[(H+1)+3]…}；符号SS表示电梯疏散运行公式，取疏散头拼音字母；由前式得到：电梯上位层起始疏散公式SS_上＝[(H+1)+1]；由前式得到：电梯下位层起始疏散公式SS_下＝[(H-1)-1]；无论电梯采用SS_上或SS_下起始疏散，并不表示电梯采用了上行或下行疏散运行方式，而是仅表示该电梯先从该层进行疏散，运行方式由疏散放人的下行基站J↓或上行基站J↑决定；

3)无论电梯采用何种疏散运行模式或在何层，都接受来自消防控制中心的人工干预指令，并按照指令进行相关的运行。

5、疏散软件算法应充分考虑H≤3或(N-H)≤3规定的疏散条件：

1)基于安全考虑，当H≤3时，下行疏散基站J↓将被设为禁止放人基站；

2)当(N-H)≤3时，上行疏散基站J↑将被设为禁止放人基站；

3)疏散软件算法规则同时考虑上行放人基站或下行放人基站，若H≥3，同时(N-H)≥3时，则电梯依据人员行为惯例选择下行疏散基站J↓放人；

4)尽管策略软件算法规则同时考虑上行放人基站或下行放人基站，若H≤3，同时(N-H)≤3时，则电梯运行到疏散层避难；此时消防控制中心根据场景环境参数的改变适时进行人工干预；

6、处于黄2级疏散状态的电梯接到疏散系统中探测器(指系统内布置的所有来自TC＝∑(JTX+LTY-n)式中机房、轿厢、井道、楼道区域内的探测器)的报警阈值时，无论探测器温度阈值达到60℃还是烟雾折光率阈值达到60％，系统都由黄2级进入橙3级报警状态，电梯自动启动报警程序；消防监控中心的软件界面中参与疏散的电梯颜色此时也由黄色变为橙色；

7、进入报警状态的疏散电梯，在环境参数没有变化的前提下，可继续执行疏散任务。在此过程中，电梯不停靠(H±1)楼层，也不响应来自其它楼层特别是(H±1)楼层的内外呼信号；除非现场环境参数变化恶劣，或消防控制中心根据场景环境参数的改变而进行必要的人工干预；

8、处于橙3级疏散状态的电梯接到疏散系统中探测器(指系统内布置的所有来自TC＝∑(JTX+LTY-n)式中机房、轿厢、井道、楼道区域内的探测器)的停用阈值时，无论探测器温度阈值达到65℃还是烟雾折光率阈值达到65％，系统即由橙色进入红4级停用状态，电梯自动启动停用程序；消防监控中心的软件界面中参与疏散的电梯颜色此时也由橙色变为红色；

9、除上述算法规则中对疏散电梯进行疏散等级四级管理外，软件算法还包括对已识别的故障电梯进行安全管理：

1)根据电梯疏散系统通讯协议的规定，故障电梯可由消防控制中心及时发布命令停运返基；

2)被停运的故障电梯将被严格禁止重新参加疏散序列；

3)启动停用程序的电梯此时被视为有外围环境故障的电梯，并规定不得重新参加疏散序列，除非消防控制中心视情况对其实施恢复命令。

基于高层建筑利用电梯进行人员疏散的要求，电梯疏散策略涉及电梯的三种工作状态、相关疏散符号规定、电梯疏散阶段的划分、电梯疏散流程以及事后的回放评估制度这几部分。根据疏散策略规定，电梯疏散不仅要体现便捷、迅速的优势，还需更系统、更全面地制定符合消防疏散逃生策略的电梯运行模式；除此之外，系统还需从疏散安全角度出发，设定相关规则和条件，以保障救援过程疏散电梯和人员的安全。疏散策略中一个重要规定，就是设定凡是参与疏散的电梯一旦进入疏散运行模式，则所有来自各楼层的内外呼信号都不作响应的命令，特别是来自禁停区及与禁停区近邻楼层的内外呼信号，以保证电梯实施高效的安全运行与停靠。

本实施所述的疏散策略不但满足上述要求，还对来自高温、烟雾颗粒、水等因素对电梯系统及轿内乘客可能造成的影响进行了研究。研究认为，火灾场景下，唯有电梯厅门暴露在外，其余都安装在井道或机房里，相对安全。因此，火灾高温是对电梯厅门产生直接危险的主要因素。但通常情况下，电梯厅门的耐受温度与人体的耐受温度相距甚远。故在本疏散策略中，要求在电梯前室及附近加装相应的探测器，以监测高温对电梯厅门的危险影响。研究还认为，烟雾颗粒、水对电梯厅门不会产生故障影响；只有当水漫入井道才可能对电梯运行产生影响，此种缺陷(或电梯防水等级设计)只需在今后的电梯设计中予以改进即可得到解决。

基于此，本发明所述的电梯疏散系统及方法主要实现了电梯无线终端与电梯控制器的疏散协议通讯，并由电梯无线终端向消防控制中心实时传输电梯的各种运行状态，以满足高层建筑火灾状态下消防控制中心向电梯发布相关疏散指令。

本发明是基于现代消防技术的空白点、根据高层建筑利用电梯疏散逃生的特性，对电梯控制系统及运行方式进行若干协议规定和命令设置，使电梯在火灾环境下按照疏散策略进入消防运行模式，达到预警、报警、疏散救人的目的。

所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种电梯疏散系统，其特征在于，所述电梯疏散系统包括：

Zigbee无线探测器，分布设置于各个火灾探测节点，用以探测火灾信息；

用以控制电梯运行的电梯无线终端，通过Zigbee电梯无线网络与所述Zigbee无线探测器通信相连，用以协调各Zigbee无线探测器以及电梯控制器的数据通信；

电梯控制器，与所述电梯无线终端通信相连，用以根据电梯疏散系统通信协议控制电梯按照疏散模式运行；所述电梯疏散系统通信协议是基于通讯包文，并以一应一答作为基本通讯单位实现通讯的方式；所述通讯包文包括通讯方式、包文结构；所述包文结构包括包文头标志、包文流水号、包文类型、数据长度、包文数据、校验位；所述包文头标志用以标明通讯包文的发送方；所述包文流水号由发送方维护，依次递增，且在一个基本通讯单位中接收方的应答包文的包文流水号与发送方的通讯包文的包文流水号相同；所述包文类型用以标明是应答包文还是指令包文；所述包文数据用以表明该通讯包文的具体内容；所述数据长度用以标明包文数据和校验位一共占有的字节长度；

消防控制中心，通过无线网络与所述电梯无线终端通信相连，用以实时查看电梯的工作状态或遵循电梯疏散系统通信协议干预指挥电梯的运行。

2.根据权利要求1所述的电梯疏散系统，其特征在于：所述Zigbee无线探测器设置于各个电梯机房、楼层、井道、电梯前室及电梯轿厢。

3.根据权利要求2所述的电梯疏散系统，其特征在于：所述设置于楼层、电梯机房和电梯轿厢处的Zigbee无线探测器通过Zigbee无线网络与所述消防控制中心通信相连。

4.根据权利要求1所述的电梯疏散系统，其特征在于：所述Zigbee无线探测器包括传感探测器、Zigbee模块、电源模块；所述传感探测器与Zigbee模块通信相连；所述电源模块分别与所述传感探测器和Zigbee模块相连；所述传感探测器包括温感探测器和烟感探测器。

5.根据权利要求1所述的电梯疏散系统，其特征在于：所述电梯无线终端包括CPU、以太网接口、电梯控制器接口、RS485接口、Zigbee模块；所述CPU通过RS485接口和Zigbee模块与所述Zigbee无线探测器通信相连；所述CPU通过电梯控制器接口与所述电梯控制器通信相连；所述CPU通过以太网接口与所述消防控制中心通信相连。

6.根据权利要求1所述的电梯疏散系统，其特征在于，所述疏散模式的具体内容为：利用Zigbee无线探测器的阈值设定安全等级；不同的安全等级设有不同的安全疏散程序；所述安全疏散程序包括上行和下行两种疏散方式；上行疏散方式为：电梯由安全起始疏散层采用由低层到高层返回到上行疏散基站进行疏散；下行疏散方式为：电梯由安全起始疏散层采用由高层到低层返回到下行疏散基站进行疏散；在疏散过程中，电梯不停靠着火层和相邻着火层的电梯禁停层，也不响应来自其他楼层的内外呼信号。

7.根据权利要求6所述的电梯疏散系统，其特征在于：无论电梯采用何种疏散运行模式或在何层，都接受来自消防控制中心的人工干预指令，并按照指令进行相关的运行。

8.根据权利要求1所述的电梯疏散系统，其特征在于：所述电梯无线终端与电梯控制器的通讯方式为全双工通讯。

9.根据权利要求1所述的电梯疏散系统，其特征在于：所述消防控制中心通过互联网与外部联网设备通信相连。