CN109368460B - 一种正态速度曲线电梯门控制的电梯系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种正态速度曲线电梯门控制的电梯系统，门机控制器主要包括通信模块、开关、DSP处理器、整流模块、IPM逆变器、保护电路、驱动电路以及电流检测模块，DSP处理器使用正态速度曲线控制方式对电梯门的开关进行控制，实现电梯门在开关运行到终点时不发生碰撞，通过对距离和速度的检测该来控制电机使电梯门平稳的运行和开关，正态速度曲线是指在关门速度的变化是呈现正态分布的曲线形状。

Description

一种正态速度曲线电梯门控制的电梯系统

技术领域

本发明涉及电梯系统领域，具体涉及一种正态速度曲线电梯门控制的电梯系统。

背景技术

电梯门电机是电梯系统的关键部分，然而近些年来由于电梯门机的原因而引起的电梯安全事故越来越多。根据相关数据表明，大约80％的电梯系统故障是由电梯门电机造成的，更重要的是电梯门电机还造成了70％的电梯安全事故。而电梯门机出现事故很大一部分原因是因为电梯门机的控制系统出现问题而引起的。电梯门电机控制系统是对电梯门的开关进行控制，其性能的好坏直接影响电梯门机运行的安全和稳定。电梯门电机是乘客接触和操作的设备，所以其控制系统应该做到控制门机安全、快速、平稳的运行。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种正态速度曲线电梯门控制的电梯系统，详见下文阐述。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：一种正态速度曲线电梯门控制的电梯系统，其包括井道部分、机房部分、门厅部分以及云平台，井道部分包括平衡配重、轿厢、内招控制板、传感器、图像识别装置、导向机构、安全防护设备、缓冲器，机房部分包括牵引机、限速器、总控制台、电源、牵引机编码器、牵引机驱动系统，门厅部分包括电梯门装置、外招控制板，牵引机通过缆绳牵引平衡配重和轿厢，轿厢通过随行电缆与总控制台连接，电梯门装置、外招控制板通过通讯总线与总控制台连接，总控制台通过驱动系统对牵引机实现控制，传感器和图像识别装置安装在轿厢内，云平台通过通信装置与总控制台连接，云平台制定运行策略，通过总控台实现对电梯的运行控制，

门机控制器主要包括通信模块、开关、DSP处理器、整流模块、IPM逆变器、保护电路、驱动电路以及电流检测模块，

DSP处理器使用正态速度曲线控制方式对电梯门的开关进行控制，实现电梯门在开关运行到终点时不发生碰撞，通过对距离和速度的检测该来控制电机使电梯门平稳的运行和开关，正态速度曲线是指在关门速度的变化是呈现正态分布的曲线形状，正态速度曲线有利于电梯门在快速关门的同时不会对处于电梯门的人产生伤害；

正态速度曲线的控制方式：以当前电梯门所在位置、速度和加速度，计算当前速度对应加速段还需距离和减速段运行所需的距离，与当前位置的剩余距离比较。当剩余距离大于所需距离，就以规划的正态速度曲线继续进行；当剩余距离小于所需距离，则转成减加速度段或进入减速段。由此可以得出，需要实时对所需距离和所剩距离相比较，以此来判断下一步正态速度曲线的运行方式。

有益效果在于：

1、电梯门电机的曲线运行的开关门方式，使电梯门开关既高效又安全稳定，电梯门电机可以在任何不同门宽的情况下调整门宽数据，为电梯门机的曲线运行提供参数保证，并且避免了对人体的伤害；

2、对电梯群控系统进行综合优化，减少其不合理的派梯次数，能够大幅度地降低电梯能源消耗；

3、具有门宽和电梯电机转子角度的测定，使对电梯门的控制更加精确。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的立体结构示意图；

图2是本发明的电梯门电机系统简化图；

图3是本发明的门机控制器的硬件结构图；

图4是本发明的正态速度曲线示意图；

图5是本发明的电梯门工作流程图；

图6是本发明的开关门工作流程图；

图7是本发明的正态速度曲线的运行方式流程图；

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

一种正态速度曲线电梯门控制的电梯系统，其包括井道部分、机房部分、门厅部分以及云平台，井道部分包括平衡配重、轿厢、内招控制板、传感器、图像识别装置、导向机构、安全防护设备、缓冲器，机房部分包括牵引机、限速器、总控制台、电源、牵引机编码器、牵引机驱动系统，门厅部分包括电梯门装置、外招控制板，牵引机通过缆绳牵引平衡配重和轿厢，轿厢通过随行电缆与总控制台连接，电梯门装置、外招控制板通过通讯总线与总控制台连接，总控制台通过驱动系统对牵引机实现控制，传感器和图像识别装置安装在轿厢内，云平台通过通信装置与总控制台连接，云平台制定运行策略，通过总控台实现对电梯的运行控制，

其中，电梯门装置包括电梯门、主动轮、从动轮、传送带、电梯门电机、门机控制器、电源、速度开关、极限开关、上坎、支架、减速机构、门导轨、滑轮，两扇电梯门分别连接到传送带的上下两侧，电梯门电机连接传送带从而带动电梯门运动，电梯门上安装有滑轮，滑轮沿门导轨滑动，主动轮安装在支架下的上坎上，当门机控制器接收到总控制台的开门信号，控制电梯门电机做逆时针旋转并且对电机速度进行控制，当检测到开门完全到位就停止开门；当门机控制器接收到总控制台的关门信号，门机控制器控制电梯门电机顺时针旋转并控制其关门速度，若关门过程中检测到有障碍物的信号时就停止关门转而开门，当电梯门关门完全到位时会给控制发出信号，总控制台会做出相应的判断并将门锁死不让门随意打开。

在电梯门开关的过程中，门机编码器对电梯门电机的速度以及位置进行检测，总控制台获取门机编码器的数据并对电梯门电机的转矩进行监控，通过对输出转矩的检测判断开关门到位情况和对障碍物进行安全保护。

直驱模式中电机通过传送带直接带动轿门水平运动，与间接驱动模式相比，减少了齿轮减速机构，使整个系统的结构得到简化，提高门机系统的效率和减小减速机构中的能量损耗，直接驱动已经逐渐取代间接驱动模式成为主要驱动模式。

门机控制器采用闭环控制结构，从内环到外环分别为电流环、速度环和位置环，

电流环在门机控制器的内环，其同步电梯门电机定子电流经电流采样之后得到电流反馈，通过坐标变换得到电流矢量的分量，与预先给定的电流相减得到电流偏差，经电流环调节器输出电压给定值，通过SVPWM模块的算法调制将控制信号输入到逆变器来控制电梯门电机，实现电流环控制；

速度环是门机控制器中间的控制环，速度环通过检测得到速度值，与速度设定值比较得到的差值，经过速度环调节器得到输出电流给定，完成速度环的调节，速度环的响应速度要低于电流环；

位置环作为门机控制器的最外环，其响应速度比速度环更低，位置环检测得到位置反馈，与预先给定的位置相减得到位置差值，再然后经过位置环调节器输出期望的电流值。

门机控制器主要包括通信模块、开关、DSP处理器、整流模块、IPM逆变器、保护电路、驱动电路以及电流检测模块，

交流电源经过整流后提供给IPM逆变器为电梯门电机提供稳定的电力，电流检测模块检测电梯门电机的电流变化并提供给DSP处理器，门机编码器检测电梯门电机位置变化并提供给DSP处理器，DSP处理器结合保护电路反馈的来自整流模块、IPM逆变器之间的电流，控制驱动电路向IPM逆变器提供驱动，DSP处理器通过通信模块的串口与总控制台通讯。

采用DSP作为门机控制器的核心，DSP强大的数字处理能力能有效完成精确的速度控制。

其中，DSP处理器使用正态速度曲线控制方式对电梯门的开关进行控制，实现电梯门在开关运行到终点时不发生碰撞，通过对距离和速度的检测该来控制电机使电梯门平稳的运行和开关，正态速度曲线是指在关门速度的变化是呈现正态分布的曲线形状，正态速度曲线有利于电梯门在快速关门的同时不会对处于电梯门的人产生伤害。

正态速度曲线的控制方式：以当前电梯门所在位置、速度和加速度，计算当前速度对应加速段还需距离和减速段运行所需的距离，与当前位置的剩余距离比较。当剩余距离大于所需距离，就以规划的正态速度曲线继续进行；当剩余距离小于所需距离，则转成减加速度段或进入减速段。由此可以得出，需要实时对所需距离和所剩距离相比较，以此来判断下一步正态速度曲线的运行方式。

门机控制器的速度环给定速度更新周期时间为T(1ms)，以这个时间周期来离散化速度控制曲线。在实际运用中，加速度不是每个周期都需要变化的，为使得正态速度曲线变得更加平滑，电梯门电机运行得更加平稳，在速度每个周期(T)更新一次的基础上设定加速度每K步(即KT)改变一次。

其中，电梯门工作流程如下：

步骤1，门机控制器上电，系统初始化；

步骤2，初始化完成后，故障检测；

步骤3，门机控制器与总控制台进行信息交互；

步骤4，门机控制器监测是否有命令输入，有则进入步骤5，无则进入步骤2；

步骤5，执行命令，返回步骤2；

其中，在步骤2到步骤5执行的过程中，门机控制器判断是否有中断，如有，则执行相应的动作，动作完成后退出中断，在中断开始的地方进入主循环。

其中，在步骤4中如果接收的命令是开关门命令，则步骤5具体为：

步骤5.1，判断收到的命令是开门还是关门，如果是开门执行步骤5.1.A.1，如果关门则执行步骤5.1.B.1；

步骤5.1.A.1，按照正态速度曲线的运行方式执行开门运动；

步骤5.1.A.2，力矩保护电路就会开始检测是否有障碍物的出现，如果有执行步骤5.1.A.3，如果无执行步骤5.1.A.4；

步骤5.1.A.3，加大转矩持续开门动作3次，如果能开门则继续开门，并进入步骤5.1.A.4，如果连续若3次还不能开门则系统控制门机立即停止运行并发出报警信号，等待检修；

步骤5.1.A.4，正常开门过程中，如果接收到关门信号(比如乘客按了关门键等情况)，门机就会执行关门操作，并进入步骤5.1.B.1；如果开门过程中没有其他信号，则执行步骤5.1.A.5；

步骤5.1.A.5，判断开门是否完全，是则进入步骤5.1.A.6，否则进入步骤5.1.A.1；

步骤5.1.A.6，开门完全到位，电机停止运行，推进电机，给电梯门一个锁门的转矩动力，完成开门操作；

步骤5.1.B.1，门机就按正态速度曲线的运行方式执行关门动作，监测门框的保护检测部件(红外线检测和力矩保护电路)是否检测到有障碍物，如果有则进入步骤5.1.B.2，如果无则进入步骤5.1.B.3；

步骤5.1.B.2，门机系统控制门机立即停止关门动作，转而按开门运行的方式运行，并进入步骤5.1.A.1，

步骤5.1.B.3，继续关门动作，在关门运动过程中，如果接受到开门信号则立即转为开门动作运行，并进入步骤5.1.A.1；如果没有接到开门信号，进入步骤5.1.B.4；

步骤5.1.B.4，门机就一直运行，判断关门是否完全到位，是则进入步骤5.1.B.5，否则进入步骤5.1.B.1；

步骤5.1.B.5，往前推进一下电机，给电梯门锁门的转矩动力保证电梯门关门的紧闭性，完成关门操作。

其中步骤5.1.A.1和步骤5.1.B.1中的正态速度曲线的运行方式，具体为：

步骤S.1，根据当前速度和加速度计算在这个速度下以正态速度曲线的规划运行到完成开关门所需距离；

步骤S.2，测量当前位置到开关门完全的剩余距离；

步骤S.3，剩余距离是否大于所需距离，如果是则执行步骤S.4，如果否则执行步骤S.5；

步骤S.4，继续规划，以速度约束条件完成正态速度曲线，并进入步骤S.6；

步骤S.5，立即开始减小加速度或进入减速段，并进入步骤S.6；

步骤S.6，减速段速度为0，在规定距离内完成正态速度曲线，使电梯门电机能够平滑安稳的开关，

总控制台具有目的层预约功能，实现对m台电梯在n楼层之间的群控调度，协调每台电梯的运行，总控制台的逻辑控制部分接收楼层请求、超载信号、关门中断、警报清除信号进行处理后，向拖动控制部分发送指令进行电梯运行操作、电梯门操作、向附属控制部分发送指令进行安全防护和电梯门控制，

没有转子的初始位置就无法精确的控制电梯门电机的运行。如何得到电机转子的初始位置，本发明采用一种区间估计结合震动定位的方案来解决这个问题。

其中，电梯门电机为永磁同步电机，门机编码器为与电梯门电机转子同轴的混合式增量编码器，门机编码器有六个输出信号，使用U、V、W三路信号，这三路信号每转变化n×360°，转子空间被分成n个电信号周期。

其中，U、V、W的状态变化将转子空间分成六等分即在一个信号周期内分成：010、011、001、101、100、110，在一个信号周期内它们各代表一个60°空间，转子本身分成n等分，机械角度为60°/n，用U、V、W三路信号的状态确定转子在电梯门电机刚启动时所在电角度空间的对应区间，通过U、V、W确定的一个区间，进而估计出转子的区间位置，

电梯门电机刚启动的初始定位时速度为零，给定的速度是零，但是门机控制器会按照矢量控制的要求向电梯门电机给定交轴电流，电梯门电机产生正向旋转的趋势，门机编码器检测到速度信息和电梯门电机的转动方向，门机控制器产生与先前设想的交轴电流相反的电流时电机反转，电梯门电机受到两个相反方向的交轴电流交替作用而在初始位置上产生微震，通过测量微震位置确定转子的初始位置。

安装电梯门电机，门机控制器记录电梯开关门的终点位置和运行的宽度，保存原始的门宽数据，电梯门电机重新上电时，通过门机编码器记录电梯门电机完整执行开关门的脉冲数从而测量门宽，电梯门在接到门机控制器的记录指令时以低速关门，当电机转矩急剧增加发生堵转时就说明关门到位，这时的位置就是关门的终点位置，门机控制器就会让电梯门电机低速开门，同样当检测到转矩激增发生堵转说明开门完全，此时的位置就开门终点位置，记录总共的脉冲数，来回几次计算平均值得出门宽数据。

不同建筑中电梯门的宽度是不一样的，即使设计统一标准的电梯在实际的工作运行中也会偏差。而且随着环境变化，机械老化等因素都会使门宽发生变化。为使电梯门平稳的开关门，门机系统应该要能够适应不同的门宽，这就需要门机系统有自学习获得不同电梯门宽度的能力。电梯门电机在初始上电时，门宽数据重新学习获得，这样可以使电梯门电机运行在正确的正态速度曲线上。

传感器包括陀螺仪、加速度传感器、温度传感器、电流传感器、电压传感器，

陀螺仪获取电梯的运动姿态，加速度传感器用于获取电梯的运动加速度，温度传感器获取电梯的环境温度，并将传感器将数据上传至总控制台。

图像识别装置包括摄像头、信号处理模块、视频采集模块和红外照射模块，

陀螺仪和温度传感器通过数据采集器与信号处理模块连接，将传感器数据传输给信号处理模块，摄像头通过视频采集模块与信号处理模块连接，将视频数据传输给信号处理模块，信号处理模块与红外照射模块连接，并控制红外照射模块发射红外光束，信号处理模块与总控制台连接，从而与云平台连接，实现数据的上传。

信号处理模块对接收到的视频数据，依次进行图像处理，检测电梯门的开关状态，进行视频编码及缓存后与接收传感器信号一起传输给总控制台，总控制台将相关数据上传云平台实时显示，并在发生异常时进行报警；

红外照射模块通过感光元件负责感应外部环境，当光照亮度较暗时通知信号处理模块，由信号处理模块控制打开红外灯阵完成辅助照明的功能；

视频采集模块用于通过摄像头对电梯门开关检测、电梯内环境曝光异常检测并实时采集电梯运行过程中电梯内的视频画面数据，并发送给信号处理模块；

摄像头用于获取电梯内部实施画面；

其中，当采集到的陀螺仪数据显示电梯出现非常规的振动或制动时、温度数据发生过高温度时或者视频数据中发生较大的环境曝光偏差时，视为电梯发生异常。

在正常情况下，当电梯工作时，其加减速度和勾速的过程都是连贯完成的，电梯内的乘客不会感受到明显的振动，当电梯运行发生异常时，而这恰恰是最近几年电梯故障时最频繁出现的问题。由于电構环境巧有一定的照明亮度，因此当该现象发生时，电梯内的照明将会出现一定的摇摆，是系统感受得到的环境曝光出现一定的偏差。

通信方式

通信装置采用GPRS无线传输的方式，其由数据采集终端、数据传输模块组成，其中数据采集终端包括CAN模块、检测数据模块、AT89S52单片机，数据传输模块包括MSP430F149单片机以及GPRS模块，

其中，CAN模块用于采集包括电梯方向、电梯所在楼层、电梯预定楼层、电梯开关门在内的电梯运行数据，检测数据模块用于通过总控制台采集电梯的传感器数据以及视频数据，AT89S52单片机接收CAN模块、检测数据模块的数据，通过RS23串口通讯模块与数据传输模块的MSP430F149单片机进行数据通信，经过处理后，控制GPRS模块与云平台进行数据通信。

电梯优化调度

外招控制板、内招控制板、总控制台的控制板通过CAN通信相连，数据传输，外招控制板发送呼梯信号，分布在各个楼层，显示有上下行按钮和/或楼层按钮，在电梯到达的楼层范围内，最底层只有向上的按钮，最高层只有向下的按钮，通过楼层按钮向总控制台的控制板发送呼梯楼层的地址码，实时记录乘客的起始楼层、目标方向和/或目标楼层；内招控制板用来采集并发送乘客的目标楼层信号，包含输入、输出和通讯子端，每个轿厢只安装一个，显示板上有选择楼层按钮、人工开关门按钮和信号铃等，设有对讲装置，当有乘客被困在轿厢内，利用对讲装置与总控制台通话，报告当前电梯故障情况；总控制台的控制板利用内置的调度算法实现最优化的轿厢调度。

其中，调度的具体过程如下：

步骤1，初始化状态；

步骤2，循环扫描呼梯请求，判断是否存在未分配的请求，如果存在则进入步骤3，否则继续循环扫描呼梯请求；

步骤3，获取各个电梯的状态；

步骤4，计算各项性能指标；

步骤5，交通模式分类；

步骤6，权值分配；

步骤7，建立综合评价指标函数，计算各个电梯的综合评价指标，选择具有最优综合评价指标的电梯响应呼梯请求，生成派梯调度方案。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (1)

1.一种正态速度曲线电梯门控制的电梯系统，其包括井道部分、机房部分、门厅部分以及云平台，井道部分包括平衡配重、轿厢、内招控制板、传感器、图像识别装置、导向机构、安全防护设备、缓冲器，机房部分包括牵引机、限速器、总控制台、电源、牵引机编码器、牵引机驱动系统，门厅部分包括电梯门装置、外招控制板，牵引机通过缆绳牵引平衡配重和轿厢，轿厢通过随行电缆与总控制台连接，电梯门装置、外招控制板通过通讯总线与总控制台连接，总控制台通过驱动系统对牵引机实现控制，传感器和图像识别装置安装在轿厢内，云平台通过通信装置与总控制台连接，云平台制定运行策略，通过总控台实现对电梯的运行控制，

其中，电梯门装置包括电梯门、主动轮、从动轮、传送带、电梯门电机、门机控制器、电源、速度开关、极限开关、上坎、支架、减速机构、门导轨、滑轮，两扇电梯门分别连接到传送带的上下两侧，电梯门电机连接传送带从而带动电梯门运动，电梯门上安装有滑轮，滑轮沿门导轨滑动，主动轮安装在支架下的上坎上，当门机控制器接收到总控制台的开门信号，控制电梯门电机做逆时针旋转并且对电机速度进行控制，当检测到开门完全到位就停止开门；当门机控制器接收到总控制台的关门信号，门机控制器控制电梯门电机顺时针旋转并控制其关门速度，若关门过程中检测到有障碍物的信号时就停止关门转而开门，当电梯门关门完全到位时会给控制发出信号，总控制台会做出相应的判断并将门锁死不让门随意打开；

在电梯门开关的过程中，门机编码器对电梯门电机的速度以及位置进行检测，总控制台获取门机编码器的数据并对电梯门电机的转矩进行监控，通过对输出转矩的检测判断开关门到位情况和对障碍物进行安全保护；

门机控制器采用闭环控制结构，从内环到外环分别为电流环、速度环和位置环，

电流环在门机控制器的内环，其同步电梯门电机定子电流经电流采样之后得到电流反馈，通过坐标变换得到电流矢量的分量，与预先给定的电流相减得到电流偏差，经电流环调节器输出电压给定值，通过SVPWM模块的算法调制将控制信号输入到逆变器来控制电梯门电机，实现电流环控制；

速度环是门机控制器中间的控制环，速度环通过检测得到速度值，与速度设定值比较得到的差值，经过速度环调节器得到输出电流给定，完成速度环的调节，速度环的响应速度要低于电流环；

位置环作为门机控制器的最外环，其响应速度比速度环更低，位置环检测得到位置反馈，与预先给定的位置相减得到位置差值，再然后经过位置环调节器输出期望的电流值；

门机控制器主要包括通信模块、开关、DSP处理器、整流模块、IPM逆变器、保护电路、驱动电路以及电流检测模块，

交流电源经过整流后提供给IPM逆变器为电梯门电机提供稳定的电力，电流检测模块检测电梯门电机的电流变化并提供给DSP处理器，门机编码器检测电梯门电机位置变化并提供给DSP处理器，DSP处理器结合保护电路反馈的来自整流模块、IPM逆变器之间的电流，控制驱动电路向IPM逆变器提供驱动，DSP处理器通过通信模块的串口与总控制台通讯；

其中，DSP处理器使用正态速度曲线控制方式对电梯门的开关进行控制，实现电梯门在开关运行到终点时不发生碰撞，通过对距离和速度的检测来控制电机使电梯门平稳的运行和开关，正态速度曲线是指在关门速度的变化是呈现正态分布的曲线形状，正态速度曲线有利于电梯门在快速关门的同时不会对处于电梯门的人产生伤害；

正态速度曲线的控制方式：以当前电梯门所在位置、速度和加速度，计算当前速度对应加速段还需距离和减速段运行所需的距离，与当前位置的剩余距离比较；当剩余距离大于所需距离，就以规划的正态速度曲线继续进行；当剩余距离小于所需距离，则转成减加速度段或进入减速段，需要实时对所需距离和所剩距离相比较，以此来判断下一步正态速度曲线的运行方式；

门机控制器的速度环给定速度更新周期时间为T，以这个时间周期来离散化速度控制曲线，加速度不是每个周期都需要变化的，为使得正态速度曲线变得更加平滑，电梯门电机运行得更加平稳，在速度每个周期T更新一次的基础上设定加速度每K步改变一次；

其中，电梯门工作流程如下：

步骤1，门机控制器上电，系统初始化；

步骤2，初始化完成后，故障检测；

步骤3，门机控制器与总控制台进行信息交互；

步骤4，门机控制器监测是否有命令输入，有则进入步骤5，无则进入步骤2；

步骤5，执行命令，返回步骤2；

其中，在步骤2到步骤5执行的过程中，门机控制器判断是否有中断，如有，则执行相应的动作，动作完成后退出中断，在中断开始的地方进入主循环；

其中，在步骤4中如果接收的命令是开关门命令，则步骤5具体为：

步骤5.1，判断收到的命令是开门还是关门，如果是开门执行步骤5.1.A.1，如果关门则执行步骤5.1.B.1；

步骤5.1.A.1，按照正态速度曲线的运行方式执行开门运动；

步骤5.1.A.2，力矩保护电路就会开始检测是否有障碍物的出现，如果有执行步骤5.1.A.3，如果无执行步骤5.1.A.4；

步骤5.1.A.3，加大转矩持续开门动作3次，如果能开门则继续开门，并进入步骤5.1.A.4，如果连续若3次还不能开门则系统控制门机立即停止运行并发出报警信号，等待检修；

步骤5.1.A.4，正常开门过程中，如果接收到关门信号，门机就会执行关门操作，并进入步骤5.1.B.1；如果开门过程中没有其他信号，则执行步骤5.1.A.5；

步骤5.1.A.5，判断开门是否完全，是则进入步骤5.1.A.6，否则进入步骤5.1.A.1；

步骤5.1.A.6，开门完全到位，电机停止运行，推进电机，给电梯门一个锁门的转矩动力，完成开门操作；

步骤5.1.B.1，门机就按正态速度曲线的运行方式执行关门动作，监测门框的保护检测部件是否检测到有障碍物，如果有则进入步骤5.1.B.2，如果无则进入步骤5.1.B.3；

步骤5.1.B.2，门机系统控制门机立即停止关门动作，转而按开门运行的方式运行，并进入步骤5.1.A.1，

步骤5.1.B.3，继续关门动作，在关门运动过程中，如果接受到开门信号则立即转为开门动作运行，并进入步骤5.1.A.1；如果没有接到开门信号，进入步骤5.1.B.4；

步骤5.1.B.4，门机就一直运行，判断关门是否完全到位，是则进入步骤5.1.B.5，否则进入步骤5.1.B.1；

步骤5.1.B.5，往前推进一下电机，给电梯门锁门的转矩动力保证电梯门关门的紧闭性，完成关门操作；

其中步骤5.1.A.1和步骤5.1.B.1中的正态速度曲线的运行方式，具体为：

步骤S.1，根据当前速度和加速度计算在这个速度下以正态速度曲线的规划运行到完成开关门所需距离；

步骤S.2，测量当前位置到开关门完全的剩余距离；

步骤S.3，剩余距离是否大于所需距离，如果是则执行步骤S.4，如果否则执行步骤S.5；

步骤S.4，继续规划，以速度约束条件完成正态速度曲线，并进入步骤S.6；

步骤S.5，立即开始减小加速度或进入减速段，并进入步骤S.6；

步骤S.6，减速段速度为0，在规定距离内完成正态速度曲线，使电梯门电机能够平滑安稳的开关，

总控制台具有目的层预约功能，实现对m台电梯在n楼层之间的群控调度，协调每台电梯的运行，总控制台的逻辑控制部分接收楼层请求、超载信号、关门中断、警报清除信号进行处理后，向拖动控制部分发送指令进行电梯运行操作、电梯门操作、向附属控制部分发送指令进行安全防护和电梯门控制，

其中，电梯门电机为永磁同步电机，门机编码器为与电梯门电机转子同轴的混合式增量编码器，门机编码器有六个输出信号，使用U、V、W三路信号，这三路信号每转变化n×360°，转子空间被分成n个电信号周期；

其中，U、V、W的状态变化将转子空间分成六等分即在一个信号周期内分成：010、011、001、101、100、110，在一个信号周期内它们各代表一个60°空间，转子本身分成n等分，机械角度为60°/n，用U、V、W三路信号的状态确定转子在电梯门电机刚启动时所在电角度空间的对应区间，通过U、V、W确定的一个区间，进而估计出转子的区间位置，

电梯门电机刚启动的初始定位时速度为零，给定的速度是零，但是门机控制器会按照矢量控制的要求向电梯门电机给定交轴电流，电梯门电机产生正向旋转的趋势，门机编码器检测到速度信息和电梯门电机的转动方向，门机控制器产生与先前设想的交轴电流相反的电流时电机反转，电梯门电机受到两个相反方向的交轴电流交替作用而在初始位置上产生微震，通过测量微震位置确定转子的初始位置；

安装电梯门电机，门机控制器记录电梯开关门的终点位置和运行的宽度，保存原始的门宽数据，电梯门电机重新上电时，通过门机编码器记录电梯门电机完整执行开关门的脉冲数从而测量门宽，电梯门在接到门机控制器的记录指令时以低速关门，当电机转矩急剧增加发生堵转时就说明关门到位，这时的位置就是关门的终点位置，门机控制器就会让电梯门电机低速开门，同样当检测到转矩激增发生堵转说明开门完全，此时的位置就开门终点位置，记录总共的脉冲数，来回几次计算平均值得出门宽数据；

不同建筑中电梯门的宽度是不一样的，即使设计统一标准的电梯在实际的工作运行中也会偏差；而且随着环境变化，机械老化等因素都会使门宽发生变化；为使电梯门平稳的开关门，门机系统应该要能够适应不同的门宽，这就需要门机系统有自学习获得不同电梯门宽度的能力；电梯门电机在初始上电时，门宽数据重新学习获得，这样可以使电梯门电机运行在正确的正态速度曲线上；

传感器包括陀螺仪、加速度传感器、温度传感器、电流传感器、电压传感器，

陀螺仪获取电梯的运动姿态，加速度传感器用于获取电梯的运动加速度，温度传感器获取电梯的环境温度，并将传感器将数据上传至总控制台；

图像识别装置包括摄像头、信号处理模块、视频采集模块和红外照射模块，

陀螺仪和温度传感器通过数据采集器与信号处理模块连接，将传感器数据传输给信号处理模块，摄像头通过视频采集模块与信号处理模块连接，将视频数据传输给信号处理模块，信号处理模块与红外照射模块连接，并控制红外照射模块发射红外光束，信号处理模块与总控制台连接，从而与云平台连接，实现数据的上传；

信号处理模块对接收到的视频数据，依次进行图像处理，检测电梯门的开关状态，进行视频编码及缓存后与接收传感器信号一起传输给总控制台，总控制台将相关数据上传云平台实时显示，并在发生异常时进行报警；

红外照射模块通过感光元件负责感应外部环境，当光照亮度较暗时通知信号处理模块，由信号处理模块控制打开红外灯阵完成辅助照明的功能；

视频采集模块用于通过摄像头对电梯门开关检测、电梯内环境曝光异常检测并实时采集电梯运行过程中电梯内的视频画面数据，并发送给信号处理模块；

摄像头用于获取电梯内部实时画面；

其中，当采集到的陀螺仪数据显示电梯出现非常规的振动或制动时、温度数据发生过高温度时或者视频数据中发生较大的环境曝光偏差时，视为电梯发生异常；

在正常情况下，当电梯工作时，其加减速度和匀速的过程都是连贯完成的，电梯内的乘客不会感受到明显的振动，当电梯运行发生异常时，而这恰恰是最近几年电梯故障时最频繁出现的问题；由于电梯环境有一定的照明亮度，因此当该现象发生时，电梯内的照明将会出现一定的摇摆，是系统感受得到的环境曝光出现一定的偏差；

通信装置采用GPRS无线传输的方式，其由数据采集终端、数据传输模块组成，其中数据采集终端包括CAN模块、检测数据模块、AT89S52单片机，数据传输模块包括MSP430F149单片机以及GPRS模块，

其中，CAN模块用于采集包括电梯方向、电梯所在楼层、电梯预定楼层、电梯开关门在内的电梯运行数据，检测数据模块用于通过总控制台采集电梯的传感器数据以及视频数据，AT89S52单片机接收CAN模块、检测数据模块的数据，通过RS232串口通讯模块与数据传输模块的MSP430F149单片机进行数据通信，经过处理后，控制GPRS模块与云平台进行数据通信；

外招控制板、内招控制板、总控制台的控制板通过CAN通信相连，数据传输，外招控制板发送呼梯信号，分布在各个楼层，显示有上下行按钮和/或楼层按钮，在电梯到达的楼层范围内，最底层只有向上的按钮，最高层只有向下的按钮，通过楼层按钮向总控制台的控制板发送呼梯楼层的地址码，实时记录乘客的起始楼层、目标方向和/或目标楼层；内招控制板用来采集并发送乘客的目标楼层信号，包含输入、输出和通讯端，每个轿厢只安装一个，显示板上有选择楼层按钮、人工开关门按钮和信号铃等，设有对讲装置，当有乘客被困在轿厢内，利用对讲装置与总控制台通话，报告当前电梯故障情况；总控制台的控制板利用内置的调度算法实现最优化的轿厢调度；

其中，调度的具体过程如下：

步骤1，初始化状态；

步骤2，循环扫描呼梯请求，判断是否存在未分配的请求，如果存在则进入步骤3，否则继续循环扫描呼梯请求；

步骤3，获取各个电梯的状态；

步骤4，计算各项性能指标；

步骤5，交通模式分类；

步骤6，权值分配；

步骤7，建立综合评价指标函数，计算各个电梯的综合评价指标，选择具有最优综合评价指标的电梯响应呼梯请求，生成派梯调度方案。

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