CN108313844A - 一种动态电梯群分区方法 - Google Patents

Abstract

一种动态电梯群分区方法，包括以下步骤：检测用户是否根据实际建筑输入新的楼层数、分区数量；客流量监测；对电梯群进行参考编码；计算区域信号中心、最低最高层选层信号、停靠次数、补偿参数；计算出每个区域所需分配的电梯总数Q_ak；计算评价函数值，结合Q_ak数据，分别作比较的值，通过最优电梯梯度分配算法，做电梯群区域分配；重新调整已分配给区域有改动的电梯的呼梯信号，将这些呼梯信号在信号所在区域重新计算分配。本发明根据电梯群控系统所服务的建筑在当前时段的总客流量及每个楼层的客流量，确定了与客流量相匹配的各区应分配的电梯数量，实现了电梯群资源的优化分配。

Description

一种动态电梯群分区方法

技术领域

本发明涉及电梯群控分区策略技术领域，具体涉及一种动态电梯群分区方法，应用于综合商业大厦及高层建筑。

背景技术

目前，综合型服务的高层建筑逐渐增多，综合型即在一栋高层建筑中会同时存在办公、酒店、公寓、商业等类型服务，然而目前的单部、并联运行方式已经无法满足高层建筑的客流量以及人们对电梯运行效率的高要求，所以电梯分区方法的研究对电梯群控系统的多目标参数：乘客侯梯时间、乘梯时间、能源消耗，都有着深刻的意义。

PLC在电梯行业的引进，使得电梯运行的稳定性、抗干扰性大大增加，又因为PLC控制器功能的逐渐强化，其输入输出能力及点数、通信、数值计算、程序设计等都得到很大改善，算法的实现可能性增大，系统设计更加灵活。

静态分区法：是指将建筑竖向楼层总体区域划分为固定子区域，分配某台电梯固定服务某一个子区域。综合型服务的高层建筑内具有办公、酒店、公寓、商业等功能。则现有的具有静态分区的电梯群根据建筑楼层的功能特征进行划分区域，然后根据预测不同区域的客流量来提前设置为该区服务的电梯台数。然而，由于该方法未考虑区内和区之间客流量的时变特性，从而导致电梯台数分配不均，客流量大的区域电梯的任务量很重，而客流量少的区域内，电梯任务量较低，使得电梯资源配置不均匀，运行效率变低，能耗变大。

动态分区方法：是静态分区方法的改进，动态分区方法根据事先制定好的规则，产生新的分区，动态地把这些分区分配给各台电梯。因为动态分区考虑了客流量和空间上的时变特性，虽说理论上较静态分区是有很好的动态性能，但是其分区的变化是寻求均匀分区，主要体现了单梯任务量的均衡，有时会对多目标参数：乘客侯梯时间、乘梯时间、能源消耗，造成不好的影响。

另外，现有的其他的分区方法，有些由于对处理器计算能力要求较高而无法实现，只停留在理论层面。或者有些方法实现后会使得系统分区更加合理，单梯任务量更均衡，但由于脱离实际。

另外，现有的其他的分区方法，没有考虑到电梯群中各电梯状态、呼梯信号、选层信号的存在对电梯运行效率的影响。如：根据每台电梯当前时段应承担的平均客流量与各楼层当前时段的客流量的比较，来为每台电梯分配由连续楼层构成的工作楼层区间的方法，它是将连续的单个或多个楼层分配给单部电梯，这使得系统的分区系统没有考虑电梯选层信号和呼梯信号，会出现最优目标函数计算不准确的情况，还会出现呼梯信号分配的极为混乱的情况，长时间候梯率会增大，降低运行效率。

发明内容

针对上述分区方法存在的问题：资源分配不均导致的能耗过大、运行效率低；考虑因素变量较少，分区混乱。本发明提供一种动态电梯群分区方法，根据电梯群控系统所服务的建筑在当前时段的总客流量及每个楼层的客流量，确定了与客流量相匹配的各区应分配的电梯数量，实现了电梯群资源的优化分配。其次本发明在求取各电梯在各区的评价值时，采用了一种考虑多变量的评价函数，该函数可近实时得到各电梯评价值；最后利用根据工程发现的电梯群梯级分配算法进行合理电梯群分区。具备良好的可行性和实用价值。

本发明采取的技术方案为：

一种动态电梯群分区方法，包括以下步骤：

步骤一：首先运行静态分区单元，进行静态分区，将电梯平均分配于各区，并将电梯停靠在各自的区域内，此为初始化单元，例如，一栋12层综合大厦，1楼到3楼为超市、4楼到6楼为购物中心、7楼到12楼为办公区，则可将其分为四个区域A_k，其中k为第k区。分区根据工程人员的调试优化进行改变，设所分区数为n，第k区的楼层数为F_k，第k区最高层和最底层分别为Fmax_ak和Fmin_ak，总楼层数为N_f,总电梯数为N_e，第k区的电梯数量为N_ak。

步骤二：计算每一楼层的当前的客流量h为t时间内某一楼层的人数，t可根据工程需要来改变，Pf_i为动态更新数据，称之为客流量计算单元，进而得到各个区域客流量，i∈A_k，f_k为第k区的楼层数量；全区域总客流量Pf_i为第i楼层客流量，Pf_ak为第k区客流量。

步骤三：对初始化单元完成后的电梯群系统进行初始编码，对电梯分区单元做重新分区后电梯所在区域数、楼层数进行储存，称之为参考编码；电梯分区单元每ΔT对电梯群做一次分区处理，若系统T时间做最新分区处理并同步做当前状态参考编码C_T，记T-ΔT的参考编码为次状态参考编码C′_T，称它们为电梯群编码单元；由系统捕获并储存且实时更新的各电梯运行状态：

上行状态：up、

下行状态：变量down，数据类型bool；

空闲状态：变量free，数据类型bool；

开门状态:变量open door，数据类型bool；

关门状态：变量close door，数据类型bool；

当前楼层状态：变量floor，数据类型uint；

第i电梯的选层信号状态：变量choosefloor，数据类型word；

第j电梯的上呼梯信号状态：变量UPcall，数据类型word；

第j电梯的下呼梯信号状态：变量DOWNcall，数据类型word；

上述称之为电梯运行状态获取及更新单元；

系统实时监测电梯运行一个楼层所花费的时间：变量名称T_onefloor，数据类型time；

和电梯开关门所花费时间：变量名称T_door，数据类型time。

步骤四：利用电梯运行状态获取及更新单元处理后，系统储存的第i电梯的上呼梯信号状态：变量UPcall，数据类型word；

第j电梯的下呼梯信号状态：变量DOWNcall，数据类型word；

可知门厅总呼梯信号CALL：数据类型word；以及区域内CALLak：数据类型word；CALLak为第k区的呼梯信号；

将其输入信号最终层寻找函数BandL_find函数[F_低ak,F_高ak]＝BandL_find(call_ak),计算计算第k区呼梯信号中心楼层数若第k区域内无呼梯信号，则称之为区域信号中心寻找单元；

将第j电梯的选层信号状态：变量choosefloor，数据类型word；输入到信号最终层寻找函数，返回第j电梯的选层信号最低层Bj和最高层Lj，称之为最低最高层选层信号查询单元；

将第j电梯的选层信号、起始楼层、终止楼层，输入到停靠次数计算函数中，返回停靠次数；变量STOP_n，数据类型uint；STOP_n＝STOP(start_floor,final_floor,choosefloor)以及停靠点所在的区域与C_ak相比较得到的补偿参数值：变量数据类型uint；称之为停靠位置和次数计算单元和补偿参数计算单元。

步骤五：计算出每个区域所需分配的电梯总数Q_ak，为了避免一些分配数量错误，采用了一种特殊的计算方式，通过该算法可得Q_a1+Q_a2+Q_a3+Q_a4＝N_e，均Q_a1、Q_a2、Q_a3、Q_a4被储存在存储单元。

步骤六：根据当前状态即Q_ak、电梯运行状态获取及更新单元所更新的电梯运行状态，建立评价函数k是1-n区域，j是1-N_e部电梯，结合电梯群数量分配单元所输出的Q_ak，通过最优电梯梯度分配算法做分配处理，建立新分区，评价值计算公式(1)：

步骤七：重新调整区域内电梯有调动的呼梯信号。

步骤八：电梯群系统实时检测当前时段楼层功能结构、楼层客流量、区域客流量以及总客流量，实时根据用户或检修人员输入调整分区。根据电梯运行状态计算评价函数结合客流量变化分配电梯台数Q_ak，调整电梯分区。达到静态与电梯所分配区域动态变化的新型动态分区方法。

上述步骤一中提及的根据功能特征进行静态分区，是通过将楼层数以及分区数输入面板，然后软件系统会自动进行静态分区。并将电梯先平均的分配给各分区。并利用初始化单元将电梯群停至被分配区域。

上述步骤二中提及的各楼层客流量Pf_i，是通过红外感应器、摄像装置再结合选层设备来检测当前一段时间内的客流，再经过客流量计算单元处理，则可得到各客流量。

上述步骤三中提及的电梯群编码单元，编码即确定并储存第i部电梯所在楼层和区域。系统在ΔT时间更新一次电梯群分区和参考编码，系统储存单元将储存次状态参考编码C′_T和当前状态参考编码C_T。当T时间时电梯分区单元更新一次，电梯群编码单元更新C′_T产生当前状态参考编码C_T，该编码反映了每部电梯当前所在楼层和区域。而T-ΔT时间的参考编码为次当前编码。

上述步骤四中提及的最低最高层选层信号查询单元，该单元通过输入第j部电梯的选层信号(变量choosefloor数据类型word)，将输出选层信号的最高选层Tj和最低选层Bj，若电梯无选层信号则输出LandB为0。

上述步骤五中提及的补偿参数计算单元，补偿值的值跟第j部电梯的选层信号的分布有关，即选层信号所在楼层与信号中心的距离。公式(2)：

例：当计算(第1部电梯相对第k区域的评价值)时，第1部电梯在第C_ak楼层的下方向上运行，若第1部电梯的选层信号都分布在第k区域，则若第1部电梯的选层信号不只是在k区且存在两个选层信号，一个信号为另一个信号为则上述步骤四中提及的电梯运行状态获取及更新单元，其状态包括上行状态、下行状态、空闲状态、开门状态、关门状态、当前楼层状态、第j电梯的选层信号状态、第j电梯的上呼梯信号状态、第j电梯的下呼梯信号状态等等，这些状态为系统运行的基本功能单元提供信息支持。例如，当第j部电梯free＝1，电梯处于空闲状态，则系统可判断该电梯无响应任何选层和呼梯信号的调度。

上述步骤五中提及的区域信号中心寻找单元，该单元通过输入第k区域内CALL_ak(数据类型word)信号，确定第k区域的信号中心C_ak。然而如果第j部电梯无历史响应的呼梯信号，则C_ak为第k区域的中间位置。

上述步骤五中提及的计算出每个区域所需分配的电梯总数Q_ak是通过电梯群数量分配单元计算出来，利用了各客流量(楼层客流量、区域客流量、总客流量)，根据区域客流量占总客流量的比重与N_e的乘积所求取。其需要一种特殊的处理算法(以12层建筑分为4个区域的系统为例)：

上述步骤六中提及的评价函数该评价函数考虑了电梯到达第k区域的信号中心C_ak所经历的楼层数、停靠次数、电梯运行一层楼所需时间与电梯停靠在楼层所花时间的比值(T_onefloor:T_door＝2:7，可调)和根据电梯状态所计算的补偿参数其计算为公式(1)。

上述步骤七提及的最优电梯梯级分配算法，该分配方法步骤如下：

①、确定中的最小值以及最小值对应的单部电梯编号j′(或多部电梯)以及区域k′(或多个区域)值；

②、结合Q_ak′(或多个区域)将j′(或多部电梯)电梯按照顺序分配给k′(或多个区域)区，如数量在分配j′电梯时，此时k′以分配电梯已达到Q_ak′(或多个区域)的数量，则比较该j′电梯的其他区域评价值，找到最小值，将j′分配给该最小值对应的区域；

③、确定中的排除了后的最小值以及最小值对应的电梯编号j″(或多部电梯)以及区域k″(或多个区域)值；④按照②进行分配；以此下去，直至分配完成。

上述步骤八中提及的重新调整区域内电梯有调动的呼梯信号，根据步骤四、步骤六的次状态参考编码C′_T和当前状态参考编码C_T相比较，可知区域内的电梯是否有调动，若有调动，则将该区域内已调走电梯的呼梯信号做重新分配。

本发明一种动态电梯群分区方法，优点在于：

本发明中电梯群实时动态分配是依据分配电梯台数、参考编码、评价函数以及各功能单元。主要是电梯群实时计算各区对应的最优梯，达到将电梯实时动态分配给各个分区，使得电梯群模型实时做最优调整，达到实时最优。实时动态调整电梯有改动的区域的历史呼梯信号。这种方法间接又巧妙地实现了动态分区。该发明不仅能实现电梯群系统优化，而且，算法易于理解、实现，控制装置可靠稳定、简单实用，能很方便的实现，具有很高的应用价值。

该方法及系统拓扑可根据工程实际电梯台数来进行拓展。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1为根据本发明的动态电梯分区的群控方法的实施例流程图。

图2a为：t时刻的次当前状态参考编码即t-ΔT时刻参考编码图；

注：图2a中↓、↑、○分别代表电梯的下行、上行、空闲状态；

Pf_a1＝2(人/ΔT)Pf_a2＝3(人/ΔT)Pf_a3＝0(人/ΔT)Pf_a4＝3(人/ΔT)。

图2b为：t时刻当前状态参考编码图(客流均衡时)。

注：

图2b中Pf_a1＝3(人/ΔT)Pf_a2＝4(人/ΔT)Pf_a3＝3(人/ΔT)Pf_a4＝5(人/ΔT)。

图2c为：t时刻当前状态参考编码图(客流繁忙时)；

注：

图2c中Pf_a1＝14(人/ΔT)Pf_a2＝16(人/ΔT)Pf_a3＝18(人/ΔT)Pf_a4＝15(人/ΔT)。

图3为：根据本发明的电梯群控制系统的实施例的示意图。

表4为：t-ΔT时刻电梯群状态及分配情况分析表。

表5为：t时刻客流均衡时电梯群状态及分配情况分析表。

表6为：t时刻繁忙时电梯群状态及分配情况分析表。

具体实施方式

一种动态电梯群分区方法，包括以下步骤：

步骤一：首先运行静态分区单元，进行静态分区，将电梯平均分配于各区，并将电梯停靠在各自的区域内，此为初始化单元，分区根据工程人员的调试优化进行改变，设所分区数为n，第k区的楼层数为F_k，第k区最高层和最底层分别为Fmax_ak和Fmin_ak，总楼层数为N_f,总电梯数为N_e，第k区的电梯数量为N_ak。

步骤二：计算每一楼层的当前的客流量h为t时间内某一楼层的人数，t可根据工程需要来改变，Pf_i为动态更新数据，称之为客流量计算单元，进而得到各个区域客流量，i∈A_k，f_k为第k区的楼层数量；全区域总客流量Pf_i为第i楼层客流量，Pf_ak为第k区客流量。

步骤三：对初始化单元完成后的电梯群系统进行初始编码，对电梯分区单元做重新分区后电梯所在区域数、楼层数进行储存，称之为参考编码；电梯分区单元每ΔT对电梯群做一次分区处理，若系统T时间做最新分区处理并同步做当前状态参考编码C_T，记T-ΔT的参考编码为次状态参考编码C′_T，称它们为电梯群编码单元；由系统捕获并储存且实时更新的各电梯运行状态：

上行状态：变量up，数据类型bool；

下行状态：变量down，数据类型bool；

注：轿厢载着乘客向上或向下执行接送任务

空闲状态：变量free，数据类型bool；

注：轿厢未响应任何呼梯、未接送任何乘客处于待命状态

开门状态:变量open door，数据类型bool；

关门状态：变量close door，数据类型bool；

当前楼层状态：变量floor，数据类型uint；

第j电梯的选层信号状态：变量choosefloor，数据类型word；

第j电梯的上呼梯信号状态：变量UPcall，数据类型word；

第j电梯的下呼梯信号状态：变量DOWNcall，数据类型word；

上述称之为电梯运行状态获取及更新单元；

系统实时监测电梯运行一个楼层所花费的时间：变量名称T_onefloor，数据类型time；

和电梯开关门所花费时间：变量名称T_door，数据类型time。

步骤四：利用电梯运行状态获取及更新单元处理后，系统储存的第i电梯的上呼梯信号状态：变量UPcall，数据类型word；

第j电梯的下呼梯信号状态：变量DOWNcall，数据类型word；

可知门厅总呼梯信号CALL：数据类型word；以及区域内CALLak：数据类型word；CALLak为第k区的呼梯信号；

将其输入信号最终层寻找函数BandL_find函数[F_低ak,F_高ak]＝BandL_find(call_ak),计算第k区呼梯信号中心楼层数若第k区域内无呼梯信号，则称之为区域信号中心寻找单元；

将第j电梯的选层信号状态：变量choosefloor_j，数据类型word；输入到信号最终层寻找函数，返回第j电梯的选层信号最低层Bj和最高层Tj，称之为最低最高层选层信号查询单元；

将第j电梯的选层信号、起始楼层、终止楼层，输入到停靠次数计算函数中，返回停靠次数；变量STOP_n，数据类型uint；STOP_n＝STOP(start_floor,final_floor,choosefloor)以及停靠点所在的区域与C_ak相比较得到的补偿参数值：变量数据类型uint；称之为停靠位置和次数计算单元和补偿参数计算单元。

将第j电梯的选层信号:变量choosefloor_j，数据类型word；各楼层数:变量Nfloor,数据类型int，输入到x＝choose_is_exit(choosefloor_j,Nfloor)，变量x，数据类型int，若第j电梯仅存在第i层选层信号，在求取时，该函数在输入floor不等于i时，此时函数输出x＝C_ak；该函数在输入floor等于i时，此时函数输出x＝i。该函数可判断第j部电梯是否存在数值等于Nfloor的选层信号。

步骤五：计算出每个区域所需分配的电梯总数Q_ak，为了避免一些分配数量错误，采用了一种特殊的计算方式，通过该算法可得Q_a1+Q_a2+Q_a3+Q_a4＝N_e，均Q_a1、Q_a2、Q_a3、Q_a4被储存在存储单元。

步骤六：根据当前状态即Q_ak、电梯运行状态获取及更新单元所更新的电梯运行状态，建立评价函数k是1-n区域，j是1-N_e部电梯，结合电梯群数量分配单元所输出的Q_ak，通过最优电梯梯度分配算法做分配处理，建立新分区，评价值计算公式(1)：

注：C_ak为第k区域的呼梯信号中心；floor_j为第j部电梯的轿厢当前楼层；B_j和T_j分别为第j电梯的选层信号最低层和最高层；up_j、down_j、free_j分别为轿厢的运行状态上行、下行、空闲状态；choosefloor_j是储存第j部电梯的轿厢选层器的目的层信息；T_onefloor_j和T_door_j为第j部电梯轿厢运行一个楼层和开门加关门时间，也可按照T_onefloor_j和T_door_j的比值来设置值得大小；STOP函数输出电梯的停靠次数。

步骤七：重新调整区域内电梯有调动的呼梯信号；

步骤八：电梯群系统实时检测当前时段楼层功能结构、楼层客流量、区域客流量以及总客流量，实时根据用户或检修人员输入调整分区。根据电梯运行状态计算评价函数结合客流量变化分配电梯台数Q_ak，调整电梯分区。达到静态与电梯所分配区域动态变化的新型动态分区方法。

上述步骤一中提及的根据功能特征进行静态分区，是通过将楼层数以及分区数输入面板，然后软件系统会自动进行静态分区。并将电梯先平均的分配给各分区。并利用初始化单元将电梯群停至被分配区域。

上述步骤二中提及的各楼层客流量Pf_i，是通过红外感应器、摄像装置再结合选层设备来检测当前一段时间内的客流，再经过客流量计算单元处理，则可得到各客流量。

上述步骤三中提及的电梯群编码单元，编码即确定并储存第i部电梯所在楼层和区域。系统在ΔT时间更新一次电梯群分区和参考编码，系统储存单元将储存次状态参考编码C′_T和当前状态参考编码C_T。当T时间时电梯分区单元更新一次，电梯群编码单元更新C′_T产生当前状态参考编码C_T，该编码反映了每部电梯当前所在楼层和区域。而T-ΔT时间的参考编码为次当前编码。

上述步骤四中提及的最低最高层选层信号查询单元，该单元通过输入第j部电梯的选层信号(变量choosefloor数据类型word)，将输出选层信号的最高选层Tj和最低选层Bj，若电梯无选层信号则输出Tj and Bj为0。

上述步骤五中提及的补偿参数计算单元，补偿值的值跟第j部电梯的选层信号的分布有关，即选层信号所在楼层与信号中心的距离。公式(2)：

注：C_ak为第k区域的呼梯信号中心；n表示建筑内分区数；Nf表示建筑总层数；x是函数choose_is_exit(choosefloo r_j,Nfloor)的输出量，其可判断和输出第j部电梯含有的数值等于Nfloor的选层信号即x；Bj和Tj分别为第j电梯的选层信号最低层和最高层；up、down、free分别为轿厢的运行状态上行、下行、空闲状态；A_k为第k区域包含的所有层数的集合；Fmax_ak、Fmin_ak为第k区域的最顶层和最底层。

例：当计算(第1部电梯相对第k区域的评价值)时，第1部电梯在第C_ak楼层的下方向上运行，若第1部电梯的选层信号都分布在第k区域，则若第1部电梯的选层信号不只是在k区且存在两个选层信号，一个信号为另一个信号为则注：k为第k区域；floor为第1部电梯的当前楼层；n为分区数量；Nf为建筑楼层数；C_ak为第k区域的呼梯信号中心；x为将选层信号choosefloor_j：和输入以及1，2ΛN_f按顺序依次输入到choose_is_exit(choosefloor_j,Nfloor)后的输出。

上述步骤四中提及的电梯运行状态获取及更新单元，其状态包括上行状态、下行状态、空闲状态、开门状态、关门状态、当前楼层状态、第j电梯的选层信号状态、第j电梯的上呼梯信号状态、第j电梯的下呼梯信号状态等等，这些状态为系统运行的基本功能单元提供信息支持。例如，当第j部电梯free＝1，电梯处于空闲状态，则系统可判断该电梯无响应任何选层和呼梯信号的调度。

上述步骤五中提及的区域信号中心寻找单元，该单元通过输入第k区域内CALL_ak(数据类型word)信号，确定第k区域的信号中心C_ak。然而如果第j部电梯无历史响应的呼梯信号，则C_ak为第k区域的中间位置。

上述步骤五中提及的计算出每个区域所需分配的电梯总数Q_ak是通过电梯群数量分配单元计算出来，利用了各客流量(楼层客流量、区域客流量、总客流量)，根据区域客流量占总客流量的比重与N_e的乘积所求取。其需要一种特殊的处理算法(以12层建筑分为4个区域的系统为例)：

注：以分区数n＝4为例，Pf_a1ΛPf_a4分别为四个区域的客流量；Pf_总为各区客流量之和；Q′、Q″为中间变量，Q′表示1区和2区分配台数之和，Q″表示3区和4区分配台数之和；Q_ak即为各区分配电梯台数；

上述步骤六中提及的评价函数该评价函数考虑了电梯到达第k区域的信号中心C_ak所经历的楼层数、停靠次数、电梯运行一层楼所需时间与电梯停靠在楼层所花时间的比值(T_onefloor:T_door＝2:7，可调)和根据电梯状态所计算的补偿参数其计算为公式(1)。

上述步骤七提及的最优电梯梯级分配算法，该分配方法步骤如下：

①、确定中的最小值以及最小值对应的单部电梯编号j′(或多部电梯)以及区域k′(或多个区域)值；

②、结合Q_ak′(或多个区域)将j′(或多部电梯)电梯按照顺序分配给k′(或多个区域)区，如数量在分配j′电梯时，此时k′以分配电梯已达到Q_ak′(或多个区域)的数量，则比较该j′电梯的其他区域评价值，找到最小值，将j′分配给该最小值对应的区域；

③、确定中的排除了后的最小值以及最小值对应的电梯编号j″(或多部电梯)以及区域k″(或多个区域)值；④按照②进行分配；以此下去，直至分配完成。

上述步骤八中提及的重新调整区域内电梯有调动的呼梯信号，根据步骤四、步骤六的次状态参考编码C′_T和当前状态参考编码C_T相比较，可知区域内的电梯是否有调动，若有调动，则将该区域内已调走电梯的呼梯信号做重新分配。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清晰，以下结合附图以及数据来对本发明做进一步详细的说明。

以拥有8部电梯、楼层数为12层的建筑物为例：

请参阅图1，为根据本发明的动态电梯分区的群控方法的实施例流程图。如图1所示，该实施例提供的电梯群动态分区方法包括以下步骤：

首先，在步骤S1中，系统检测用户是否根据实际建筑输入新的楼层数、分区数量，对于楼层数为12层的建筑物，可键入楼层数：12和分区数：4，此时电梯的区域为1区：1、2、3，2区：4、5、6，3区：7、8、9，4区：10、11、12。

随后，在步骤S2中，系统利用感应器检测到的一段时间内楼层门厅内乘客人数作为客流量Pf_i，从而可以计算出区域客流量Pf_ak以及总客流量Pf_总，客流量的动态变化周期为ΔT，ΔT根据工程实际可调。

在步骤S3中，对电梯群进行参考编码，储存单元储存当前状态参考编码CT和次状态参考编码C’T。如图2c为t时刻当前状态参考编码，上面显示1号梯的编号为12即1号梯分配给了2区。接下来是2号梯分配给了1区、3号梯分配给了4区、4号梯分配给了1区等等。对于次状态参考编码C’T，如图2a为t时刻的次当前状态参考编码即t-ΔT时刻参考编码，1号梯分配给了1区、2号梯分配给了1区、3号梯分配给了2区、4号梯分配给了2区等等。

在步骤S4中，首先计算区域信号中心，该计算单元利用了门厅的呼梯信号分布，求取区域信号中心C_ak。以图2c为例，在1区，其呼梯信号仅有2楼呼梯信号，区域信号中心计算单元将计算出其信号中心C_a1＝2。

步骤五里所提及的最低最高层选层信号的计算。以图2c为例，将3号梯的内选信号：10层和11层，输入到最低最高层选层信号的计算单元，该单元将输出B₃＝10 L₃＝11，其他电梯以其实际为准。

步骤五里所提及的停靠次数的计算。是根据向停靠次数计算单元里输入初始楼层、终止楼层以及内选信号，该单元将输出停靠次数STOP_n。以图2c中的1号电梯为例，1号电梯的内选信号又5层和6层，当前楼层为floor＝3。如果要计算(1号梯相对于4区的评价值)，此时在计算停靠次数STOP_n时，将要以当前楼层floor为初始楼层，把区域信号中心C_a4作为终止楼层，把1号梯的内选信号赋值给函数的内选信号输入变量，通过处理，将输出停靠次数等于2。

在S4中，补偿参数的计算，以表6t时刻客流高峰时电梯群状态及分配情况分析中2号梯为例。2号梯的选层信号为2、3层两个，因为i＝2,3在1区的内部，则i＝2,3离2区信号中心C_a2＝5的距离为3、2，离3区信号中心C_a2＝8的距离为6、5，离4区信号中心C_a2＝10.5的距离为7.5、8.5。根据公式(2)，可计算：

在S5中，求取第i区所分配的电梯台数。以图2c为例，该时刻Pf_a1＝14(人/ΔT)Pf_a2＝16(人/ΔT)Pf_a3＝18(人/ΔT)Pf_a4＝15(人/ΔT)，则

在S6中，首先系统作评价值的计算，根据公式(1)，以图2c中2号梯并参照表6信息为例：

1区：

2区：

3区：

4区：

最后一步就是对电梯群的分区(以图2c并结合表6为例)：

①比较求取其中的最小值，可得

②结合Q_ak′，将5号梯分配给3区，3区域所分配电梯的当前值为1；

③比较除以外的所有评价值，求取最小值

④结合Q_ak″，将7号梯分配给4区，4区域所分配电梯的当前值为1；

⑤再除去以外的所有评价值，求取最小值先处理1号梯，将1号梯分配给2区，2区域所分配电梯的当前值为1；再处理2号梯，将2号梯分配给1区，1区域所分配电梯的当前值为1；

以此下去，最终其分配情况为：

1区：2、4电梯；2区：1、8电梯；3区：5、6电梯；4区：7、3电梯。

按照相同流程可得图2a结合表4的电梯群分配情况为：

1区：2、4电梯；2区：1、5、8电梯；3区：无电梯；4区：7、6、3电梯。

图2b结合表4的电梯群分配情况为：

1区：2、8电梯；2区：1、6电梯；3区：5电梯；4区：7、4、3电梯。

在S7中，重新调整已分配给区域有改动的电梯的呼梯信号，将这些呼梯信号在其所在区域重新计算分配。如S6中依据图2和表6所得到的最终电梯群分区情况与图2a结合表4的电梯群分配情况相比较即T与T-ΔT的参考编码相比较得出3区域从2和4区调进5、6电梯，则2、3、4区内的呼梯信号要做重新分配。

本发明还提供了一种电梯群控制系统，其包括：控制中心：主机、各从机、通信模块、IO扩展模块、控制对象：电梯。该控制系统根据建筑规模的增大、电梯群的数量提高，控制系统所需控制资源应成正比的增多，所以增加通讯模块，拓展控制器台数，提高其适应性。参阅图3为根据本发明的电梯群控制系统的实施例的示意图。如图3所示，该系统采用总线控制模式，实现控制中心(主机)对各从机的通信与控制，主机主要担负了电梯群分区算法实现、呼梯信号调度算法实现、呼梯信号重新分配实现等等，各从机为主机解决了控制端口的缺乏、内存不够的问题。

本发明的电梯群控制系统，各站控制的电梯个数可以根据工程实际和控制器控制能力来改动，主机和从机都有一定的模块扩展能力，但是其能力是有限的。以S7-1200设备(CPU 1214C)为例，该CPU可通过信号板(SB,Signal Board)可以给CPU增加I/O；最多可扩展数字信号(IO)模块8个、通信模块8个等等。为了适应电梯数量，通过拓展主机资源，加大从机数量，逐步使得控制能力提升至工程需要规模。

软件单元中电梯群分区单元是其核心软件部分。它利用了用户输入信息、客流量、电梯群状态、参考编码、各电梯选层信号、各门厅、区域呼梯信号等。首先根据用户输入信息建立分区；系统接收红外感应器信号，计算客流量；利用新的算法求取Q_ak；计算区域信号中心、最低最高层选层信号、停靠次数、补偿参数，为评价函数值的求取做准备；最后，计算评价函数值结合Qak数据，分别作比较E的值，通过最优电梯梯度分配算法，做电梯群区域分配。

硬件拓扑主要包括：控制中心(主机)、各从机、通信模块、IO扩展模块、红外感应器、控制对象(电梯)。该拓扑结构适应性强，可根据工程项目的规模来合理配置。

软件系统中求取客流量时，本发明在客流量监测时，提出了一种利用两个红外感应器的触发顺序来确定触发是否有效的方法。

所述的硬件拓扑是一种总线模式的结构，其结构的灵活性较大，工程师可根据具体项目配置PLC控制器的扩展模块，可很好的满足并适应建筑的规模。

表4：t-ΔT时刻电梯群状态及分配情况分析表

表5：t时刻客流均衡时电梯群状态及分配情况分析表

表6：t时刻繁忙时电梯群状态及分配情况分析表

Claims (10)

1.一种动态电梯群分区方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一：首先运行静态分区单元，进行静态分区，将电梯平均分配于各区，并将电梯停靠在各自的区域内，此为初始化单元，分区根据工程人员的调试优化进行改变，设所分区数为n，第k区的楼层数为F_k，第k区最高层和最底层分别为Fmax_ak和Fmin_ak，总楼层数为N_f,总电梯数为N_e，第k区的电梯数量为N_ak；

步骤二：计算每一楼层的当前的客流量h为t时间内某一楼层的人数，t可根据工程需要来改变，Pf_i为动态更新数据，称之为客流量计算单元，进而得到各个区域客流量i∈A_k，f_k为第k区的楼层数量；全区域总客流量Pf_i为第i楼层客流量，Pf_ak为第k区客流量；

步骤三：对初始化单元完成后的电梯群系统进行初始编码，对电梯分区单元做重新分区后电梯所在区域数、楼层数进行储存，称之为参考编码；电梯分区单元每△T对电梯群做一次分区处理，若系统T时间做最新分区处理并同步做当前状态参考编码C_T，记T-△T的参考编码为次状态参考编码C′_T，称它们为电梯群编码单元；由系统捕获并储存且实时更新的各电梯运行状态：

上行状态：变量up，数据类型bool；

下行状态：变量down，数据类型bool；

空闲状态：变量free，数据类型bool；

开门状态:变量open door，数据类型bool；

关门状态：变量close door，数据类型bool；

当前楼层状态：变量floor，数据类型uint；

第i电梯的选层信号状态：变量choosefloor，数据类型word；

第j电梯的上呼梯信号状态：变量UPcall，数据类型word；

第j电梯的下呼梯信号状态：变量DOWNcall，数据类型word；

上述称之为电梯运行状态获取及更新单元；

系统实时监测各电梯运行一个楼层所花费的时间：变量名称T_onefloor，数据类型time；

和各电梯开关门所花费时间：变量名称T_door，数据类型time；第j部电梯运行一个楼层所花费的时间为T_onefloor_j，开关门所花费时间为T_door_j；

步骤四：利用电梯运行状态获取及更新单元处理后，系统储存的第j电梯的上呼梯信号状态：变量UPcall，数据类型word；

第j电梯的下呼梯信号状态：变量DOWNcall，数据类型word；

可知门厅总呼梯信号CALL：数据类型word；以及区域内CALLak：数据类型word；CALLak为第k区的呼梯信号；

将其输入信号最终层寻找函数BandL_find函数[F_低ak,F_高ak]＝BandL_find(call_ak),计算第k区呼梯信号中心楼层数若第k区域内无呼梯信号，则称之为区域信号中心寻找单元；

将第j电梯的选层信号状态：变量choosefloor_j，数据类型word；输入到信号最终层寻找函数，返回第j电梯的选层信号最低层Bj和最高层Lj，称之为最低最高层选层信号查询单元；

将第j电梯的选层信号、起始楼层、终止楼层，输入到停靠次数计算函数中，返回第j电梯的停靠次数；变量STOP_n_j，数据类型uint；

STOP_n＝STOP(start_floor,final_floor,choosefloor)以及停靠点所在的区域与C_ak相比较得到的补偿参数值：变量数据类型uint；

称之为停靠位置和次数计算单元和补偿参数计算单元；

步骤五：计算出每个区域所需分配的电梯总数Q_ak，为了避免一些分配数量错误，采用了一种算法，通过该算法可得Q_a1+Q_a2+Q_a3+Q_a4+ΛQ_an＝N_e，Q_a1、Q_a2、Q_a3、Q_a4ΛQ_an均被储存在存储单元；

步骤六：根据当前状态即Q_ak、电梯运行状态获取及更新单元所更新的电梯运行状态，建立评价函数k是1-n区域，j是1-N_e部电梯，结合电梯群数量分配单元所输出的Q_ak，通过最优电梯梯度分配算法做分配处理，建立新分区，评价值计算公式(1)：

步骤七：重新调整区域内电梯有调动的呼梯信号；

步骤八：电梯群系统实时检测当前时段楼层功能结构、楼层客流量、区域客流量以及总客流量，实时根据用户或检修人员输入调整分区；根据电梯运行状态计算评价函数结合客流量变化分配电梯台数Q_ak，调整电梯分区；达到静态与电梯所分配区域动态变化的动态分区。

2.根据权利要求1所述一种动态电梯群分区方法，其特征在于：

上述步骤一中提及的根据功能特征进行静态分区，是通过将楼层数以及分区数输入面板，然后软件系统会自动进行静态分区；并将电梯先平均的分配给各分区；并利用初始化单元将电梯群停至被分配区域。

3.根据权利要求1所述一种动态电梯群分区方法，其特征在于：

上述步骤二中提及的各楼层客流量Pf_i，是通过红外感应器、摄像装置再结合选层设备来检测当前一段时间内的客流，再经过客流量计算单元处理，则可得到各客流量。

4.根据权利要求1所述一种动态电梯群分区方法，其特征在于：

上述步骤三中提及的电梯群编码单元，编码即确定并储存第i部电梯所在楼层和区域；系统在△T时间更新一次电梯群分区和参考编码，系统储存单元将储存次状态参考编码C′_T和当前状态参考编码C_T；当T时间时电梯分区单元更新一次，电梯群编码单元更新C′_T产生当前状态参考编码C_T，该编码反映了每部电梯当前所在楼层和区域；而T-△T时间的参考编码为次当前编码。

5.根据权利要求1所述一种动态电梯群分区方法，其特征在于：

上述步骤四中提及的最低最高层选层信号查询单元，该单元通过输入第j部电梯的选层信号：变量choosefloor，数据类型word；将输出选层信号的最高选层Tj和最低选层Bj，若电梯无选层信号则输出LandB为0。

6.根据权利要求1所述一种动态电梯群分区方法，其特征在于：

上述步骤五中提及的补偿参数计算单元，补偿值的值跟第j部电梯的选层信号的分布有关，即选层信号所在楼层与信号中心的距离；公式(2)：

7.根据权利要求1所述一种动态电梯群分区方法，其特征在于：

上述步骤五中提及的区域信号中心寻找单元，该单元通过输入第k区域内CALL_ak，数据类型word信号，确定第k区域的信号中心C_ak；然而如果第j部电梯无历史响应的呼梯信号，则C_ak为第k区域的中间位置。

8.根据权利要求1所述一种动态电梯群分区方法，其特征在于：

上述步骤五中提及的计算出每个区域所需分配的电梯总数Q_ak是通过电梯群数量分配单元计算出来，利用了各客流量：楼层客流量、区域客流量、总客流量，根据区域客流量占总客流量的比重与N_e的乘积所求取，其需要一种特殊的处理算法，以12层建筑分为4个区域的系统为例：

9.根据权利要求1所述一种动态电梯群分区方法，其特征在于：

上述步骤七提及的最优电梯梯级分配算法，该分配方法步骤如下：

①、确定中的最小值以及最小值对应的单部电梯编号j′(或多部电梯)以及区域k′(或多个区域)值；

②、结合Q_ak′(或多个区域)将j′(或多部电梯)电梯按照顺序分配给k′(或多个区域)区，如数量在分配j′电梯时，此时k′以分配电梯已达到Q_ak′(或多个区域)的数量，则比较该j′电梯的其他区域评价值，找到最小值，将j′分配给该最小值对应的区域；

③、确定中的排除了后的最小值以及最小值对应的电梯编号j″(或多部电梯)以及区域k″(或多个区域)值；④按照②进行分配；以此下去，直至分配完成。

10.根据权利要求1所述一种动态电梯群分区方法，其特征在于：

上述步骤八中提及的重新调整区域内电梯有调动的呼梯信号，根据步骤四、步骤六的次状态参考编码C′_T和当前状态参考编码C_T相比较，可知区域内的电梯是否有调动，若有调动，则将该区域内已调走电梯的呼梯信号做重新分配。