CN109626152A - 一种牵引机节能控制的电梯系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种牵引机节能控制的电梯系统，总控制台的电路硬件包括主DSP，从DSP，FPGA，电源管理电路，信号隔离输入端，通信接口，信号调理器，PG模块，H态缓冲模块，继电器，从DSP实现了牵引机控制和节能控制，接收主DSP更新速度的指令作为给定的速度，同时采集编码器速度、位置信息以及驱动系统的电压电流信号，利用PID控制算法和矢量控制算法，完成对牵引机的速度、电流双闭环控制，通过电压电流传感器，采集节能系统的直流变换器电压电流信息以及直流母线的信号，决定节能系统的工作模式，得到节能系统的控制量；节能系统包括电容模组、直流变换器、霍尔电压传感器、电流传感器、继电器、逆变器、光耦隔离器、驱动电路，节能系统在牵引机工作在制动状态时，将牵引机反馈的能量储存起来，而在牵引机工作在电动状态时，将存储的能量回馈，维持直流母线电压水平，实现能量的双向流动。

Description

一种牵引机节能控制的电梯系统

技术领域

本发明涉及电梯系统领域，具体涉及一种牵引机节能控制的电梯系统。

背景技术

目前，国内的电梯企业大部分都集中在电梯零部件的生产制造，以及电梯整机组装，建筑高度的不断突破，不仅促进了电梯使用量的增长，也促使电梯不断提速，高速电梯的需求越来越广泛，随之而来的电梯的能耗问题也日益突出。巨大的能耗引发了对于电梯节能技术的广泛研究。如果研发出相关电梯节能技术，降低电梯的能耗，将具有巨大的经济效益，符合环保、绿色、可持续发展观的要求。

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牵引机节能控制的电梯系统，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：一种牵引机节能控制的电梯系统，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，通过总控制台实现对电梯的运行控制，

总控制台的电路硬件包括主DSP，从DSP，FPGA，电源管理电路，信号隔离输入端，通信接口，信号调理器，PG模块，H态缓冲模块，继电器。

其中，主DSP，从DSP，FPGA分别对应实现了逻辑控制部分、拖动控制部分和附属控制部分三个功能部分，

主DSP与总控制台的其他模块进行数据交换，其他模块间接或者直接地受控于主DSP，主DSP通过CAN接收外招控制板的外招指令和内招控制板的内招指令，获取随行电缆的电梯控制信号，经过综合判断决策形成正态速度曲线，实时更新牵引机速度信号，并号传递给从DSP，完成牵引机速度位置的控制，主DSP监控电梯门开关口到位信号，到站信号，超载信号及轿厢照明通风信号。

从DSP实现了牵引机控制和节能控制，接收主DSP更新速度的指令作为给定的速度，同时采集编码器速度、位置信息以及驱动系统的电压电流信号，利用PID控制算法和矢量控制算法，完成对牵引机的速度、电流双闭环控制，通过电压电流传感器，采集节能系统的直流变换器电压电流信息以及直流母线的信号，决定节能系统的工作模式，得到节能系统的控制量。

FPGA为辅助单元，完成信号的逻辑判断功能：完成故障信号处理，实时保护电梯运行安全，主从DSP之间的数据交换；对从DSP输出的牵引机控制PWM信号进行逻辑判断后送给驱动系统，起保护作用；接收随行电缆的电梯安全回路控制和检测信号，综合判断后形成输出信号，通过继电器控制强逻辑信号。

其中，节能系统在牵引机工作在制动状态时，将牵引机反馈的能量储存起来，而在牵引机工作在电动状态时，将存储的能量回馈，维持直流母线电压水平，实现能量的双向流动，节能系统包括电容模组、直流变换器、霍尔电压传感器、电流传感器、继电器、逆变器、光耦隔离器、驱动电路，

直流变换器根据从DSP输出的两路PWM信号经过驱动电路后驱动信号，完成在降压模式和升压模式之间的切换，实现对对电容模组分别进行充电或者放电。

当电容模组的工作电压不高于牵引机的直流母线侧的电压时，直流母线向电容模组充电，直流变换器工作在降压模式；若电容模组向直流母线反馈能量，则直流变换器工作在升压模式。

有益效果在于：

1.本发明高速电梯牵引机的控制方式提高电容模组的工作效率，优化电路的设计结构，实现了省电节能；

2.基于图像和加速度传感器的电梯开关门检测方法通过图像预处理、边界检测、开关判断等方式快速、准确、可靠地判断电梯门的开关状态；

3.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。

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是本发明的图像处理流程图；

图3是本发明的电梯门电机系统简化图；

图4是本发明的群控调度流程图；

图5是本发明的节能系统构成图；

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。

一种牵引机节能控制的电梯系统，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，通过总控制台实现对电梯的运行控制，

总控制台的电路硬件包括主DSP，从DSP，FPGA，电源管理电路，信号隔离输入端，通信接口，信号调理器，PG模块，H态缓冲模块，继电器。

其中，主DSP，从DSP，FPGA分别对应实现了逻辑控制部分、拖动控制部分和附属控制部分三个功能部分，

主DSP与总控制台的其他模块进行数据交换，其他模块间接或者直接地受控于主DSP，主DSP通过CAN接收外招控制板的外招指令和内招控制板的内招指令，获取随行电缆的电梯控制信号，经过综合判断决策形成正态速度曲线，实时更新牵引机速度信号，并号传递给从DSP，完成牵引机速度位置的控制，主DSP监控电梯门开关口到位信号，到站信号，超载信号及轿厢照明通风信号。

从DSP实现了牵引机控制和节能控制，接收主DSP更新速度的指令作为给定的速度，同时采集编码器速度、位置信息以及驱动系统的电压电流信号，利用PID控制算法和矢量控制算法，完成对牵引机的速度、电流双闭环控制，通过电压电流传感器，采集节能系统的直流变换器电压电流信息以及直流母线的信号，决定节能系统的工作模式，得到节能系统的控制量。

FPGA为辅助单元，完成信号的逻辑判断功能：完成故障信号处理，实时保护电梯运行安全，主从DSP之间的数据交换；对从DSP输出的牵引机控制PWM信号进行逻辑判断后送给驱动系统，起保护作用；接收随行电缆的电梯安全回路控制和检测信号，综合判断后形成输出信号，通过继电器控制强逻辑信号。

其中，节能系统在牵引机工作在制动状态时，将牵引机反馈的能量储存起来，而在牵引机工作在电动状态时，将存储的能量回馈，维持直流母线电压水平，实现能量的双向流动，节能系统包括电容模组、直流变换器、霍尔电压传感器、电流传感器、继电器、逆变器、光耦隔离器、驱动电路，

直流变换器根据从DSP输出的两路PWM信号经过驱动电路后驱动信号，完成在降压模式和升压模式之间的切换，实现对对电容模组分别进行充电或者放电。

当电容模组的工作电压不高于牵引机的直流母线侧的电压时，直流母线向电容模组充电，直流变换器工作在降压模式；若电容模组向直流母线反馈能量，则直流变换器工作在升压模式。

本发明高速电梯牵引机的控制方式提高电容模组的工作效率，优化电路的设计结构，实现了省电节能。

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，图像处理包括如下步骤：

步骤1.预处理，

步骤1.1，检测区域提取，

摄像头位于电梯后侧上方中间位置，与轿厢门相对，并成一定角度俯视，将电梯轿厢门上方40cm高度区域作为待检测区，两门闭合处为检测窗口中心，检测区域宽度为随着电梯门边界变化而调整；

步骤1.2，透视变换，

通过透视变换对摄像头俯视产生的图像畸变进行矫正，使得轿厢门的两边界由非平行状态还原为平行状态。

步骤1.3，图像滤波，

使用线性滤波器的均值滤波算法对获取的图像进行滤波，

针对电梯门边缘检测在速度和结果上均能够达到良好的效果。

步骤2.边界检测，

边界检测用于提取电梯门的左右边界线，边界检测的结果直接决定开关量检测的准确率，通过直线检测、边界过滤等方式对边缘特征进行筛选，排除干扰信息。

步骤2.1，边缘提取，

使用Canny算子检测到的边缘，其边缘晰准确，且为单线条，易于处理。

步骤2.2，边缘特征增强，

轿厢内外环境光不同，待检测区图像直方图为双峰结构，通过二值化处理得到清晰的边界，进而通过Canny算法得到边界，二值化能够补充边缘特征，弥补模糊边缘检测的不稳定性。

步骤2.3，边界过滤，

经边缘检测获取的图像中包含有较多的线条信息，需要从中筛选出准确的电梯门边界特征，使用直线检测、距离突变检测二者结合对电梯门边界进行筛选，

步骤2.3.1，直线检测，

使用霍夫变换的直线检测将图像边缘特征中的直线边缘提取出来，电梯门边缘经过透视变换形成近似垂直的两条平行线，计算所有直线的倾斜角度，保留倾斜角度在90°±3°之间的直线。电梯门关闭时，存在广告信息干扰的情况下，通过倾斜角度可以过滤掉大多数直线，将电梯门边缘准确提取出来；

步骤2.3.2，距离突变检测，

两电梯门边界于中线对称，到中线的距离相近，距离的变化能够反映电梯门的开关量，每帧图像可检测到多条垂直直线，其中由乘客、地板、墙壁产生的干扰线多存在于两门中间区域，电梯门边界多为最大距离对应的直线，将最大距离对应的直线作为电梯门边界，检测窗口需略宽于两电梯门边界距离，根据边界的位置变化不断调整检测窗口的大小，提高计算速度，当电梯门边界直线未检测到或电梯门上存在干扰线时，相邻帧图像最大距离变化可超过一定阈值，即发生距离突变，当检测到距离突变时，根据电梯门开启与关闭各个阶段的距离变化速率对最大距离进行修正，各阶段距离变化速率经统计计算得到电梯门边界距离；

步骤3，开关判断，

电梯门开关判断需要对连续帧的距离变化进行分析，距离的变化能够反映开关量的变化，同时结合加速度传感器保障电梯门开关检测的准确性。

步骤3.1，连续帧距离分析，

事情的连续帧距离变化反映电梯门开关状态，当距离连续递减，则电梯正在关闭，小于设定关闭阈值时，电梯已关闭；当距离连续递增，则电梯正在打开，大于设定打开阈值时，电梯已打开。

具体为，以连续4帧的距离变化为依据，判断电梯门的开关状态，为避免距离波动造成误判，以前后两帧的距离均值作为当前帧的距离，对连续帧距离值进行滤波处理，保证距离平缓变化；

步骤3.2，加速度传感器辅助判断，

电梯在运行过程中垂直方向的加速度变化具有一定规律，加速度传感器能够记录电梯运行过程中的加速度变化，根据该加速度变化得知电梯正处于升降状态或是停止状态，电梯在启动和停止的短暂时间中会出现失重或超重，加速度传感器测得该过程的加速度变化值。当加速度＞0时，处于超重状态；当加速度＜0，处于失重状态；电梯启动与停止总成对存在的，在电梯启动到停止的一个完整过程中存在失重和超重，当出现连续两个超重或失重状态时，电梯完成换向，电梯先下降再上升时，连续两次超重；电梯先上升再下降时，连续两次失重。

根据上述规律判断电梯的运行状态，在电梯运行过程中，受乘客和电梯振动的影响，加速度数据会存在一定的噪声，噪声通过邻域均值滤波进行抑制，加速度变化与电梯开关门存在不同步的现象时，电梯启动总是在电梯门闭合之后进行，即门闭合后加速度才变化，此时图像优先完成电梯门关闭的判断；电梯停止时，加速度先发生变化，停稳后门打开，图像判断开门在加速度判断开门之后发生，如果是在加速度判断开门之前判断的，那么该次图像判断即为误判，以加速度判断结果为准，同时，加速度能够实时监测电梯的升降运行状况，为电梯安全运行提供数据依据。

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。

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。

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。

其中，步骤4具体为：性能指标包括候梯时间、乘梯时间、电梯能源消耗量、电梯轿厢拥挤度；

(1)候梯时间为电梯E_j完成所有任务所需总时间为f_hf(E_j)，结合单梯运行规则，

f_hf(E_j)＝(|P2-P1|+|P3-P2|+|P4-P3|)×t_v+N_s×t_s+N_p×t_p

响应新到来的指令信号所需时间f_ht(E_j)为：

其中，t_v表示单层运行时间；N_s为所需停靠的楼层总数；t_s表示单层停留时间，其中包含加减速用时与开关门用时；N_p表示进出轿厢的乘客总数；t_p表示每位乘客的平均转移时间，单位乘客的转移时间根据经验可选为1.2s；P_new为新产生的服务请求，在产生新的指令信号后将该信号依次分配给m个电梯，分别计算出每个电梯的预计候梯时间f_hf(E_j)，

其中，P1指向电梯当前所在楼层，P2指向轿厢保持当前行驶方向所服务的最远楼层，P3指向反向行驶所服务的最远位置，P4指向经过两次反向运行后仍未响应召唤的楼层。

(2)乘梯时间是指乘客乘梯之后电梯关门完毕之后开始计时，电梯经过若干次的启动加速、匀速运行、制动减速过程之后在目的层停稳开门的时间，乘客进入电梯E_j后直到到达目的层所经历的乘梯时间f_ct(E_j)为：

f_ct(E_j)＝|F_new-F′_new|×t_v+N_cts×t_s+N_p×t_p，

其中，N_cts为乘客进入电梯开始到抵达目的层为止所需停靠的次数，F_new为新产生的乘客起始楼层位置，F′_new为新产生的乘客目的楼层位置，其计算范围为(F_i-F′_i)D_j＞0且(F_new-F′_new)D_j＞0，取值为：

F_i表示乘客的起始楼层位置，F′_i表示乘客的目的楼层位置，D_j为轿厢当前运行方向，取正时表示上行方向，取负时表示下行方向，f_k为第k层停靠指令，即第k层是否需要停靠，

(3)电梯能源消耗量f_xh(E_j)为除去在电梯运行过程中由起始层到目的层所需要的必要动能外在电梯启动加速和停车减速阶段电梯能源的消耗，用电梯完成当前所有任务所需的停靠次数代表，计算方式如下：

(4)电梯轿厢拥挤度。轿厢拥挤度对乘客心理舒适度有很大的关联，同时也对电梯停靠次数、乘梯时间有一定影响，将轿厢拥挤度控制在一定范围内也是群控系统做出派梯策略的重要指标。

轿厢拥挤度表示电梯在运行至该呼叫层时轿厢内乘客数量的比例。按照正常乘梯流程，乘客仅进入运行方向与需求方向相一致的电梯，即乘客进入电梯时轿厢内的人数是乘坐方向一致，且目的层位于该乘客行进区间内的较早乘客人数之和，

轿厢拥挤度f_yj(E_j)，对符合条件(F_i-F′_i)(F_new-F′_new)＞0的乘客进行计算：

其中，N_f为轿厢额定承载人数。

其中，步骤4具体为：当选取不同权重的评价因子时，根据之前的隶属函数的选择原则，对该群控系统的派梯结构进行分析；

其中，步骤5具体为：不断对乘客人数、起始层数、目的层数等数据的采集，通过这些信息进行分析得出相应的特征量，每隔一段时间周期(5分钟)即对当前交通流进行一次交通模式识别，

基于模糊逻辑算法对交通模式进行判断，对客流交通类型进行判断，输入电梯人数百分率、乘客离开电梯的百分率、楼层交通的乘客百分率等；输入交通类型和交通强度两个变量，识别分析主流交通模式类型下的交通模式；

对电梯运行的交通模式分为了12类

其中，步骤6具体为：在不同种类的交通模式下，四个评价指标的权重值是不相同的，权重值是由专家或者技术人员经过大量试验之后给出的，不同交通模式下权重系数为l＝1，2，3，......，12，h＝1，2，3，4，其中，l为模式种类，h为对应指标，分别对应候梯时间、乘梯时间、电梯能源消耗量、电梯轿厢拥挤度，

其中，步骤7具体为：将四个评价指标进行融合得到电梯调度综合评价指标，对四个指标进行线性加权组合是常用的融合方法，其权重系数可根据不同的交通模式、不同的楼宇需求进行设置以达到不同的调度效果，综合评价指标F(E_j)为：

通过比较各个电梯E_j的综合评价指标，选择最小值作为响应信号的电梯，即

E_j＝min{F(E₁)，F(E₂)，......，F(E_m)}。

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 (10)

1.一种牵引机节能控制的电梯系统，其特征在于包括井道部分、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，通过总控制台实现对电梯的运行控制，

总控制台的电路硬件包括主DSP，从DSP，FPGA，电源管理电路，信号隔离输入端，通信接口，信号调理器，PG模块，H态缓冲模块，继电器。

从DSP实现了牵引机控制和节能控制，接收主DSP更新速度的指令作为给定的速度，同时采集编码器速度、位置信息以及驱动系统的电压电流信号，利用PID控制算法和矢量控制算法，完成对牵引机的速度、电流双闭环控制，通过电压电流传感器，采集节能系统的直流变换器电压电流信息以及直流母线的信号，决定节能系统的工作模式，得到节能系统的控制量；

节能系统包括电容模组、直流变换器、霍尔电压传感器、电流传感器、继电器、逆变器、光耦隔离器、驱动电路，节能系统在牵引机工作在制动状态时，将牵引机反馈的能量储存起来，而在牵引机工作在电动状态时，将存储的能量回馈，维持直流母线电压水平，实现能量的双向流动；

直流变换器根据从DSP输出的两路PWM信号经过驱动电路后驱动信号，完成在降压模式和升压模式之间的切换，实现对对电容模组分别进行充电或者放电；

当电容模组的工作电压不高于牵引机的直流母线侧的电压时，直流母线向电容模组充电，直流变换器工作在降压模式；若电容模组向直流母线反馈能量，则直流变换器工作在升压模式。

2.根据权利要求1所述的一种牵引机节能控制的电梯系统，其特征在于：主DSP与总控制台的其他模块进行数据交换，其他模块间接或者直接地受控于主DSP，主DSP通过CAN接收外招控制板的外招指令和内招控制板的内招指令，获取随行电缆的电梯控制信号，经过综合判断决策形成正态速度曲线，实时更新牵引机速度信号，并号传递给从DSP，完成牵引机速度位置的控制，主DSP监控电梯门开关口到位信号，到站信号，超载信号及轿厢照明通风信号。

3.根据权利要求1所述的一种牵引机节能控制的电梯系统，其特征在于：主DSP、从DSP、FPGA分别对应实现了逻辑控制部分、拖动控制部分和附属控制部分三个功能部分。

4.根据权利要求1所述的一种牵引机节能控制的电梯系统，其特征在于：FPGA为辅助单元，完成信号的逻辑判断功能：完成故障信号处理，实时保护电梯运行安全，主从DSP之间的数据交换；对从DSP输出的牵引机控制PWM信号进行逻辑判断后送给驱动系统，起保护作用；接收随行电缆的电梯安全回路控制和检测信号，综合判断后形成输出信号，通过继电器控制强逻辑信号。

5.根据权利要求1所述的一种牵引机节能控制的电梯系统，其特征在于：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。

6.根据权利要求5所述的一种牵引机节能控制的电梯系统，其特征在于：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。

7.根据权利要求1所述的一种牵引机节能控制的电梯系统，其特征在于：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，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。

8.根据权利要求1所述的一种牵引机节能控制的电梯系统，其特征在于：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。

9.根据权利要求1所述的一种牵引机节能控制的电梯系统，其特征在于：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。

10.根据权利要求9所述的一种牵引机节能控制的电梯系统，其特征在于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。