CN113264425A - 基于信息物理系统的电梯控制系统以及电梯控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于信息物理系统的电梯控制系统以及电梯控制方法，该系统包括：主控层，包括至少一个云服务器，用于获取物理感应信息并生成对应的控制指令，反馈控制指令；网络层，包括多个高速无线通信装置，网络层基于多个高速无线通信装置构成高速通信网络，网络层与主控层和物理层连接；物理层，包括物理感应层和物理控制层；物理层包括至少一个电梯群组，每个电梯群组包括至少一个建筑中的电梯，每个建筑中包括至少一台电梯；每台电梯的物理传感装置构成物理感应层，用于获取并上传其对应电梯的物理感应信息；每台电梯的物理控制装置构成物理控制层，用于基于接收到的控制指令控制其对应电梯的物理控制装置执行对应的电梯控制操作。

Description

基于信息物理系统的电梯控制系统以及电梯控制方法

技术领域

本发明涉及电梯控制技术领域，具体地涉及一种基于信息物理系统的电 梯控制系统、一种基于信息物理系统的电梯控制方法以及一种计算机可读存 储介质。

背景技术

电梯是人们生活中常用的室内交通设备。传统的电梯是通过在机房设置 主控箱，在该主控箱内设置电梯的主控板以及对应的电控系统，以对电梯的 运行进行控制。然而随着电梯的应用越来越多，电梯行业的竞争逐渐加剧， 因此对电梯的成本要求也越来越高。另一方面，随着智能化时代的来临，传 统的电梯已经无法满足电梯厂家的电梯管理和控制需求，以及无法满足用户 对电梯的智能化需求。

随着信息技术的不断发展，国内制造业需要进行科技转型，因此大量前 沿科技被提出，其中就包括基于信息物理系统的控制方法，该方法允许大型 工程系统通过网络环境进行深度协作，从而实现大型工程系统的更加可靠、 高效和实时的协同运行，而电梯行业尚不存在将信息物理系统技术结合电梯 控制系统的技术方案。

发明内容

为了克服现有技术中存在的上述技术问题，本发明实施例提供一种基于 信息物理系统的电梯控制系统以及电梯控制方法，通过对传统的电梯控制系 统进行革新，采用基于实时的高速通信网络的云端控制方式，从而允许大大 精简电梯的硬件构成，降低电梯成本，提高企业竞争力，同时提高电梯控制 的智能化程度，提高用户体验。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种基于信息物理系统的电梯控 制系统，所述控制系统包括：主控层，包括至少一个云服务器，用于获取物 理感应信息并生成对应的控制指令，反馈所述控制指令；网络层，包括多个 高速无线通信装置，所述网络层基于所述多个高速无线通信装置构成高速通 信网络，所述网络层与所述主控层和物理层连接；所述物理层，包括物理感 应层和物理控制层；所述物理层包括至少一个电梯群组，每个所述电梯群组 包括至少一个建筑中的电梯，每个建筑中包括至少一台电梯；每台电梯的物 理传感装置构成物理感应层，所述物理感应层用于获取并上传其对应电梯的 物理感应信息；每台电梯的物理控制装置构成物理控制层，所述物理控制层 用于基于接收到的控制指令控制其对应电梯的物理控制装置执行对应的电 梯控制操作。

优选地，所述高速通信网络的网络带宽大于等于100Mbps，网络延时小 于等于10ms。

优选地，所述网络层包括第一高速无线通信装置和至少一个第二高速无 线通信装置，所述第一高速无线通信装置与所述云服务器有线连接，所述第 二高速无线通信装置与所述电梯有线连接，所述第一高速无线通信装置和每 个所述第二高速无线通信装置无线连接构成所述高速通信网络。

优选地，所述网络层还包括至少一个数据预处理装置，所述数据预处理 装置与所述第一高速无线通信装置无线连接并与至少一个电梯群组中的第 二高速无线通信装置无线连接，所述数据预处理装置用于获取所述物理感应 信息，对所述物理感应信息进行预处理并生成对应的预处理后物理信息，上 传所述预处理后物理信息；所述云服务器还用于接收所述预处理后物理信息 并生成对应的控制指令，反馈所述控制指令。

优选地，所述数据预处理装置与每个电梯群组一一对应设置，并与所述 电梯群组中的第二高速无线通信装置无线连接。

相应的，本发明实施例还提供一种电梯控制方法，应用于基于信息物理 系统的电梯控制系统，所述电梯控制系统包括主控层、网络层和物理层，所 述控制方法包括：通过所述物理层获取电梯的物理感应信息，所述物理层包 括至少一个电梯群组，每个所述电梯群组包括至少一个建筑中的电梯，每个 建筑中包括至少一台电梯；通过所述网络层构建高速通信网络，并基于所述 高速通信网络将所述物理感应信息上传至所述主控层；通过所述主控层接收 所述物理感应信息并生成对应的控制指令，反馈所述控制指令；所述物理层 还用于基于所述控制指令控制对应的电梯执行对应的电梯控制操作。

优选地，所述高速通信网络的网络带宽大于等于100Mbps，网络延时小 于等于10ms。

优选地，所述网络层包括第一高速无线通信装置和至少一个第二高速无 线通信装置，所述通过所述网络层构建高速通信网络，包括：所述第一高速 无线通信装置与所述主控层有线连接，通过所述第二高速无线通信装置与所 述物理层有线连接，所述第一高速无线通信装置和每个所述第二高速无线通 信装置无线连接构成所述高速通信网络。

优选地，所述控制方法还包括：通过所述网络层接收所述物理感应信息； 对所述物理感应信息进行预处理，获得预处理后物理信息；上传所述预处理 后物理信息；通过所述主控层接收所述预处理后物理信息并生成对应的控制 指令，反馈所述控制指令。

另一方面，本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有 计算机程序，该程序被处理器执行时实现本发明实施例提供的控制方法。

通过本发明提供的技术方案，本发明至少具有如下技术效果：

通过对传统的电梯控制系统进行革新，采用基于高速无线通信技术和云 服务器的云端控制电梯控制系统，能够进一步大大精简电梯的硬件构成，降 低电梯的生产制造成本；同时能够有效提高电梯厂家对每台电梯的管理和监 控能力，保障电梯的可靠、稳定和安全运行；进一步地，基于云服务器的实 时控制方法能够允许每台电梯尽快应用最佳电梯控制方案，因此能够有效提 高电梯控制的智能化程度，提高用户体验。

本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详 细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部 分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发 明实施例的限制。在附图中：

图1是本发明第一实施例提供的基于信息物理系统的电梯控制系统的结 构示意图；

图2是本发明第二实施例提供的基于信息物理系统的电梯控制系统的结 构示意图；

图3是本发明第三实施例提供的基于信息物理系统的电梯控制系统的结 构示意图；

图4是本发明实施例提供的电梯控制方法的具体实现流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解 的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用 于限制本发明实施例。

本发明实施例中的术语“系统”和“网络”可被互换使用。“多个”是指 两个或两个以上，鉴于此，本发明实施例中也可以将“多个”理解为“至少 两个”。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如， A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种 情况。另外，字符“/”，如无特殊说明，一般表示前后关联对象是一种“或” 的关系。另外，需要理解的是，在本发明实施例的描述中，“第一”、“第二” 等词汇，仅用于区分描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，也 不能理解为指示或暗示顺序。

下面首先介绍本发明的背景技术。

传统的电梯为离线控制电梯，在电梯机房中配置有主控箱，在主控箱中 为电梯配置有主控板，而针对多台电梯并联控制的，还配置有群控板，以对 多台电梯进行群体控制。主控板和群控板可以通过电梯的随行电缆或专门设 置的通信电缆与电梯的各个传感器以及电气控制部件进行连接，并根据各个 传感器的传感信号或感应信号控制电气控制部件执行对应的电梯控制操作。

然而在实际应用过程中，一方面，随着电梯行业的竞争不断加大，要求 电梯的成本被进一步降低，而传统电梯在实现每个零部件的成本最低的情况 下，已经达到电梯成本的极限，因此限制了电梯行业的发展；另一方面，传 统电梯的控制程序往往在出厂时被确定和固化，即使已经有更新的电梯控制 程序出现，传统电梯也无法进行及时更新或优化，而随着智能化控制需求的 不断提高，现有电梯的控制智能化程度已经无法满足用户的使用需求。

为了解决上述技术问题，请参见图1，本发明实施例提供一种基于信息 物理系统的电梯控制系统，所述控制系统包括：主控层，包括至少一个云服 务器，用于获取物理感应信息并生成对应的控制指令，反馈所述控制指令； 网络层，包括多个高速无线通信装置，所述网络层基于所述多个高速无线通 信装置构成高速通信网络，所述网络层与所述主控层和物理层连接；所述物 理层，包括物理感应层和物理控制层；所述物理层包括至少一个电梯群组， 每个所述电梯群组包括至少一个建筑中的电梯，每个建筑中包括至少一台电 梯；每台电梯的物理传感装置构成物理感应层，所述物理感应层用于获取并 上传其对应电梯的物理感应信息；每台电梯的物理控制装置构成物理控制层， 所述物理控制层用于基于接收到的控制指令控制其对应电梯的物理控制装 置执行对应的电梯控制操作。

本发明实施例提供的基于信息物理系统的电梯只由物理感应层和物理 控制层构成，物理感应层可以包括电梯外召、内召、光栅、称重传感器等电 梯传感器，物理控制层可以包括电梯主机、电梯门机、抱闸装置、安全回路 等电气控制元件，而并不包含现有电梯所具有的主控板、群控板以及上述电 梯传感器与主控板和/或群控板之前的电气连线等，上述电梯传感器和电气控 制元件均与网络层的高速无线通信装置电连接，例如可以通过有线连接的方 式与高速无线通信装置连接，也可以通过无线连接的方式连接，为了降低井道环境的电磁干扰对通信信号的影响，优选地，采用有线连接的方式。

本发明实施例所述的电梯在电梯厂家安装完成后，被运输至安装场地并 执行安装操作，在安装完成后，电梯通过配置的高速无线通信装置向主控层 的云服务器发出通信请求，云服务器在获取到该通信请求后与该电梯建立实 时高速无线通信连接。在本发明实施例中，所述高速通信网络的网络带宽大 于等于100Mbps，网络延时小于等于10ms。例如在本发明实施例中，该云 服务器与该电梯厂家管辖下的所有电梯通过高速无线传输装置建立实时高 速无线通信连接，并对上述所有电梯进行运行控制，上述所有电梯分为多个 电梯群组，其中每个电梯群组可以由至少一个建筑中的电梯构成，每个建筑 中包括至少一台电梯，例如A建筑内存在1台电梯，B建筑内存在3台并联 的电梯，C建筑内存在2台并联的电梯，且A建筑、B建筑和C建筑的地理 位置相近，则可以将上述A建筑、B建筑、C建筑的6台电梯作为一个电梯 群组。

请参见图2，在本发明实施例中，所述网络层包括第一高速无线通信装 置和至少一个第二高速无线通信装置，所述第一高速无线通信装置与所述云 服务器有线连接，所述第二高速无线通信装置与所述电梯有线连接，所述第 一高速无线通信装置和每个所述第二高速无线通信装置无线连接构成所述 高速通信网络。

在本发明实施例中，为了进一步保证云服务器与第一高速无线通信装置 之间以及每台电梯与第二高速无线通信装置之间的可靠、稳定、实时通信， 云服务器和第一高速无线通信装置采用有线连接的方式连接，每台电梯与第 二高速无线通信装置采用有线连接的方式连接，而第一高速无线通信装置和 每个第二高速无线通信装置采用无线连接的方式连接，例如在本发明实施例 中，高速无线通信装置为基于5G及以上通信标准的通信装置，云服务器与 第一高速无线通信装置之间以及电梯与第二高速无线通信装置之间可以基 于大带宽(例如大于等于100Mbps的带宽)低延时(例如低于10ms的延时) 的专业通信网络进行通信，从而保证电梯无线通信控制的实时性和稳定性。 在本发明实施例中，第二高速无线通信装置可以与每台电梯一一对应设置， 也可以为同一建筑物中的所有电梯(例如处于群控状态的多台电梯)配置一 台第二高速无线通信装置，以降低电梯安装成本。

在一种可能的实施方式中，电梯在安装完成后，该电梯被启动并通过第 二高速无线通信装置与云服务器建立无线连接，此时云服务器可以首先向该 电梯发送查询指令以获取该电梯的所有传感器的物理感应信息，例如实时获 取该电梯的外召信号、内召信号、光栅信号、检修信号、称重传感信号、抱 闸信号以及限速器信号等物理感应信号，并根据上述物理感应信号确定该电 梯的各个物理传感装置运行正常后，向该电梯发送初始化控制指令，电梯的 物理控制层接收到该初始化控制指令后，控制对应的物理控制装置执行对应的电梯控制操作，例如控制电梯抱闸首先执行松闸操作，然后控制电梯主机 执行电梯驱动操作，并在获取到电梯平层信号后，控制电梯门机执行对应的 开关门操作等，从而完成电梯的初始化控制操作。

请参见图3，在本发明实施例中，所述网络层还包括至少一个数据预处 理装置，所述数据预处理装置与所述第一高速无线通信装置无线连接并与至 少一个所述电梯群组中的所述第二高速无线通信装置无线连接，所述数据预 处理装置用于获取所述物理感应信息，对所述物理感应信息进行预处理并生 成对应的预处理后物理信息，上传所述预处理后物理信息；所述云服务器还 用于接收所述预处理后物理信息并生成对应的控制指令，反馈所述控制指令。

进一步地，在本发明实施例中，所述数据预处理装置与每个电梯群组一 一对应设置，并与所述电梯群组中的第二高速无线通信装置无线连接。

在一种可能的实施方式中，为每台电梯都配置一台第二高速无线通信装 置，在网络层中还配置至少一个数据预处理装置，例如该数据预处理装置可 以配置于每个电梯群组的地理位置附近，并根据该数据处理装置的运算能力 和无线通信能力与电梯群组的第二高速无线通信装置无线连接，例如在一种 实施例中，该数据预处理装置具有较高的数据处理能力和网络通信能力，而 在该数据预处理装置附近的电梯群组中，每个电梯群组均只有2台电梯，因 此将该数据预处理装置与多个电梯群组无线连接，并对电梯群组实时上传的 数据进行预处理，例如可以对电梯群组实时上传的数据进行验证、解析和压 缩后直接上传至第一高速无线通信装置。在另一种实施例中，在数据预处理 装置附近的电梯群组具有5台电梯，而上述电梯应用于闹市区域，因此其使 用频繁且数据传输量和运算量均较大，因此为该电梯群组配置一个数据预处 理装置，该电梯群组的数据经该数据预处理装置进行预处理后上传至云服务 器。

在本发明实施例中，通过在网络层的高速无线通信装置之间进一步为处 于相近地理位置的电梯群组设置数据预处理装置，从而一方面，能够对电梯 群组的数据进行预处理后上传至云服务器，大大降低云服务器的负载压力； 另一方面，能够大大降低第一高速无线通信装置的连接数量，能够有效提高 网络带宽的利用效率，保证数据传输的实时性、稳定性和安全性。

下面结合附图对本发明实施例所提供的电梯控制方法进行说明。

请参见图4，基于同一发明构思，本发明实施例提供一种电梯控制方法， 应用于基于信息物理系统的电梯控制系统，所述电梯控制系统包括主控层、 网络层和物理层，所述控制方法包括：

S10)通过所述物理层获取电梯的物理感应信息，所述物理层包括至少 一个电梯群组，每个所述电梯群组包括至少一个建筑中的电梯，每个建筑中 包括至少一台电梯；

S20)通过所述网络层构建高速通信网络，并基于所述高速通信网络将 所述物理感应信息上传至所述主控层；

S30)通过所述主控层接收所述物理感应信息并生成对应的控制指令， 反馈所述控制指令；

S40)所述物理层还用于基于所述控制指令控制对应的电梯执行对应的 电梯控制操作。

在本发明实施例中，所述高速通信网络的网络带宽大于等于100Mbps， 网络延时小于等于10ms。

在本发明实施例中，所述网络层包括第一高速无线通信装置和至少一个 第二高速无线通信装置，所述通过所述网络层构建高速通信网络，包括：所 述第一高速无线通信装置与所述主控层有线连接，通过所述第二高速无线通 信装置与所述物理层有线连接，所述第一高速无线通信装置和每个所述第二 高速无线通信装置无线连接构成所述高速通信网络。

在本发明实施例中，所述控制方法还包括：通过所述网络层接收所述物 理感应信息；对所述物理感应信息进行预处理，获得预处理后物理信息；上 传所述预处理后物理信息；通过所述主控层接收所述预处理后物理信息并生 成对应的控制指令，反馈所述控制指令。

进一步地，本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有 计算机程序，该程序被处理器执行时实现本发明实施例所述的控制方法。

以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式，但是，本发明 实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范 围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均 属于本发明实施例的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征， 在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的 重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。

本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是 可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包 括若干指令用以使得单片机、芯片或处理器(processor)执行本申请各个实 施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、 只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合， 只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的 内容。

Claims (10)

1.一种基于信息物理系统的电梯控制系统，其特征在于，所述控制系统包括：

主控层，包括至少一个云服务器，用于获取物理感应信息并生成对应的控制指令，反馈所述控制指令；

网络层，包括多个高速无线通信装置，所述网络层基于所述多个高速无线通信装置构成高速通信网络，所述网络层与所述主控层和物理层连接；

所述物理层，包括物理感应层和物理控制层；所述物理层包括至少一个电梯群组，每个所述电梯群组包括至少一个建筑中的电梯，每个建筑中包括至少一台电梯；每台电梯的物理传感装置构成物理感应层，所述物理感应层用于获取并上传其对应电梯的物理感应信息；每台电梯的物理控制装置构成物理控制层，所述物理控制层用于基于接收到的控制指令控制其对应电梯的物理控制装置执行对应的电梯控制操作。

2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述高速通信网络的网络带宽大于等于100Mbps，网络延时小于等于10ms。

3.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述网络层包括第一高速无线通信装置和至少一个第二高速无线通信装置，所述第一高速无线通信装置与所述云服务器有线连接，所述第二高速无线通信装置与所述电梯有线连接，所述第一高速无线通信装置和每个所述第二高速无线通信装置无线连接构成所述高速通信网络。

4.根据权利要求3所述的控制系统，其特征在于，所述网络层还包括至少一个数据预处理装置，所述数据预处理装置与所述第一高速无线通信装置无线连接并与至少一个电梯群组中的第二高速无线通信装置无线连接，所述数据预处理装置用于获取所述物理感应信息，对所述物理感应信息进行预处理并生成对应的预处理后物理信息，上传所述预处理后物理信息；

所述云服务器还用于接收所述预处理后物理信息并生成对应的控制指令，反馈所述控制指令。

5.根据权利要求4所述的控制系统，其特征在于，所述数据预处理装置与每个电梯群组一一对应设置，并与所述电梯群组中的第二高速无线通信装置无线连接。

6.一种电梯控制方法，应用于基于信息物理系统的电梯控制系统，其特征在于，所述电梯控制系统包括主控层、网络层和物理层，所述控制方法包括：

通过所述物理层获取电梯的物理感应信息，所述物理层包括至少一个电梯群组，每个所述电梯群组包括至少一个建筑中的电梯，每个建筑中包括至少一台电梯；

通过所述网络层构建高速通信网络，并基于所述高速通信网络将所述物理感应信息上传至所述主控层；

通过所述主控层接收所述物理感应信息并生成对应的控制指令，反馈所述控制指令；

所述物理层还用于基于所述控制指令控制对应的电梯执行对应的电梯控制操作。

7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述高速通信网络的网络带宽大于等于100Mbps，网络延时小于等于10ms。

8.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述网络层包括第一高速无线通信装置和至少一个第二高速无线通信装置，所述通过所述网络层构建高速通信网络，包括：

所述第一高速无线通信装置与所述主控层有线连接，通过所述第二高速无线通信装置与所述物理层有线连接，所述第一高速无线通信装置和每个所述第二高速无线通信装置无线连接构成所述高速通信网络。

9.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：

通过所述网络层接收所述物理感应信息；

对所述物理感应信息进行预处理，获得预处理后物理信息；

上传所述预处理后物理信息；

通过所述主控层接收所述预处理后物理信息并生成对应的控制指令，反馈所述控制指令。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现权利要求6-9中任一项权利要求所述的控制方法。

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