CN113682915A - 一种储能式电梯节能系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种储能式电梯节能系统，属于电梯技术领域，包括势能储存模块、散热检测模块、服务器、数据储存模块和应急模块；所述势能储存模块用于利用电梯势能进行发电，并将产生的电能储存，具体方法包括：获取电梯的运动状态，电梯的运动状态包括向上运动、向下运动和静止不动，通过当势能做正功，产生能量时，将产生的能量转化为电能进行储存，将储存的电能标记为备用能源，可以通过电容进行电能储存，当势能做负功，消耗能量时，先释放备用能源，当备用能源不足时，使用为电梯提供的正式电源，解决再生发电的能量通过制动电阻消耗，需要用电时再从电网获取能量，浪费了很多再生发电能量的问题。
Description
技术领域
本发明属于电梯技术领域；具体是一种储能式电梯节能系统。
背景技术
一般电梯配重比在40％-50％，电梯在运行中，轿厢和配重块的重量是有差值的，这样轿厢和配重块在上下的过程中会产生重力势能的差。势能的差值要么需要电网提供，要么再生发电回馈到变频器直流端，通过制动电阻消耗掉。所以电梯节能的来源是势能，当需要克服势能做功时，电网通过变频器带动电机做功；当做功时，势能转化为电能，回馈到变频器的直流端。目前电梯通用的做法是，再生发电的能量通过制动电阻消耗(不消耗会炸毁变频器)，需要用电时再从电网获取能量，这样就浪费了很多再生发电的能量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种储能式电梯节能系统，解决储能式电梯的节能问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种储能式电梯节能系统，包括势能储存模块、散热检测模块、服务器、数据储存模块和应急模块；所述势能储存模块用于利用电梯势能进行发电，并将产生的电能储存，具体方法包括：获取电梯的运动状态，电梯的运动状态包括向上运动、向下运动和静止不动，根据电梯的运动状态获得电梯重力做功信息；当重力做正功，产生能量时，将产生的能量转化为电能进行储存，将储存的电能标记为备用能源；当重力做负功，消耗能量时，先释放备用能源，且设有备用能源底线值，当低于备用能源底线值时使用为电梯提供的正式电源；所述散热检测模块用于检测电梯的散热情况。
进一步地，所述应急模块用于当电梯发生故障时进行紧急处理，具体方法包括：设置紧急制动单元，实时检测电梯的运行状态，当检测到电梯下坠，供电正常时，启动紧急制动单元对电梯进行制动，当检测到电梯下坠，无法供电时，从势能储存模块中获取备用能源进行供电，对电梯进行制动。
进一步地，设置定向单元，用于将紧急制动后的电梯进行定向移动，当电梯紧急制动后，启动定向单元，获取电梯下方最近的电梯出口位置，控制电梯下降到电梯出口位置，打开电梯门。
进一步地，设置通风单元，当电梯紧急制动后，检测电梯内的温度，当温度达到设定温度时，启动通风单元，对电梯内进行通风，并在通风口设置拦截结构。
进一步地，散热检测模块检测电梯散热情况的方法包括：从互联网中获取储能式电梯散热易堵点，获取散热易堵点的高清图像，将图像进行图像预处理，并将图像预处理之后的图像标记为灰度图像，并给灰度图像打上对应的位置戳，获取判断模型，获取历史散热判断数据，历史散热判断数据包括电梯温度、运行时长、外界环境和灰度图像，为历史散热判断数据设置输出结果；所述输出结果包括散热易堵点正常和散热易堵点异常，将历史散热判断数据和对应的输出结果按照设定比例划分为训练集、测试集和校验集；通过训练集、测试集和校验集对判断模型进行训练、测试和校验；将训练完成的判断模型标记为散热模型；实时获取电梯温度、运行时长、外界环境和灰度图像，整合并标记为输入数据；将输入数据输入至散热模型中，获得输出结果，将输出结果发送至服务器，当输出结果为散热易堵点正常时，不进行操作，当输出结果为散热易堵点异常时，生成散热报警信息，将散热报警信息发送给管理员。
本发明的有益效果：通过当势能做正功，产生能量时，将产生的能量转化为电能进行储存，将储存的电能标记为备用能源，可以通过电容进行电能储存，当势能做负功，消耗能量时，先释放备用能源，当备用能源不足时，使用为电梯提供的正式电源，解决再生发电的能量通过制动电阻消耗(不消耗会炸毁变频器)，需要用电时再从电网获取能量，浪费了很多再生发电能量的问题；通过散热检测模块的设置，实现能源的进一步地节约，因为有时电梯会因为出风口被堵或者其他影响散热的因素导致电梯散热效率低下，耗费能源，影响用户使用体验；
通过应急模块的设置，当电梯发生故障时进行紧急处理，设置紧急制动单元，实时检测电梯的运行状态，当检测到电梯下坠，供电正常时，启动紧急制动单元对电梯进行制动，当检测到电梯下坠，无法供电时，从势能储存模块中获取备用能源进行供电，对电梯进行制动；设置定向单元，用于将紧急制动后的电梯进行定向移动，因为有部分人员在被困到电梯内时，会非常地急躁，往往会做出不理智的事情，例如强行扒开电梯门，极易产生安全事故，保护被困人员的安全，当电梯紧急制动后，启动定向单元，获取电梯下方最近的电梯出口位置，控制电梯下降到电梯出口位置，打开电梯门；设置通风单元，因为在天气炎热时，被困在电梯内的人员极易中暑，具有极大的安全隐患，当电梯紧急制动后，检测电梯内的温度，当温度达到设定温度时，设定温度由物业进行设置，启动通风单元，对电梯内进行通风，并在通风口设置拦截结构，拦截结构可以是隔栏，避免被困人员从通风口翻出电梯，保障被困人员的生命安全。
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的介绍，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为本发明原理框图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一般电梯配重比在40％-50％，电梯在运行中，轿厢和配重块的重量是有差值的，这样轿厢和配重块在上下的过程中会产生重力势能的差。势能的差值要么需要电网提供，要么再生发电回馈到变频器直流端，通过制动电阻消耗掉。所以电梯节能的来源是势能，当需要克服势能做功时，电网通过变频器带动电机功；当势能做功时，势能通过电机再生发电，回馈到变频器的直流端。目前电梯通用的做法是，再生发电的能量通过制动电阻消耗(不消耗会炸毁变频器)，需要用电时再从电网获取能量，这样就浪费了很多再生发电的能量。
如图1所示，一种储能式电梯节能系统，包括势能储存模块、散热检测模块、服务器、数据储存模块和应急模块；
势能储存模块用于利用电梯势能进行发电，并将产生的电能储存，具体方法包括：获取电梯的运动状态，电梯的运动状态包括向上运动、向下运动和静止不动，根据电梯的运动状态获得电梯重力做功信息，电梯重力做功信息包括电梯做正功，产生能量，以及势能做负功，消耗能量，当势能做正功，产生能量时，将产生的能量转化为电能进行储存，将储存的电能标记为备用能源，可以通过电容进行电能储存，当势能做负功，消耗能量时，先释放备用能源，且设有备用能源底线值，当低于用能源底线值时使用为电梯提供的正式电源；设置备用能源底线值，用于确保剩余的备用能源至少可以承担一次电梯的紧急制动，通过当势能做正功，产生能量时，将产生的能量转化为电能进行储存，将储存的电能标记为备用能源，可以通过电容进行电能储存，当势能做负功，消耗能量时，先释放备用能源，当备用能源不足时，使用为电梯提供的正式电源，解决再生发电的能量通过制动电阻消耗(不消耗会炸毁变频器)，需要用电时再从电网获取能量，浪费了很多再生发电能量的问题；
散热检测模块用于检测电梯的散热情况，因为有时电梯会因为出风口被堵或者其他影响散热的因素导致电梯散热效率低下，耗费能源，并影响用户使用体验；具体方法包括：实时获取电梯的温度、运行时长和外界环境，整合并标记为输入数据；获取预测模型；将输入数据输入至预测模型获取输出结果并标记为预测标签，预测标签即为输入数据对应的状态标签；
预测模型的获取具体包括以下步骤：获取电梯散热历史数据；电梯散热历史数据包括发生电梯散热故障时前N分钟的电梯的温度、运行时长和外界环境；运行时长为电梯连续运行的时长，外界环境包括温度、湿度和风速；其中N为比例系数，且N≥5；为电梯散热历史数据设置状态标签；状态标签包括01和02，当状态标签为01时，表示电梯散热正常，当状态标签为02时，表示电梯散热发生故障；构建人工智能模型；人工智能模型包括误差逆向传播神经网络、RBF神经网络和深度卷积神经网络；将电梯散热历史数据和对应的状态标签按照设定比例划分为训练集、测试集和校验集；设定比例包括2：1：1、3：2：1和3：1：1；通过训练集、测试集和校验集对人工智能模型进行训练、测试和校验；将训练完成的人工智能模型标记为预测模型；
进一步的，散热检测模块检测电梯散热情况的另一种方法包括：从互联网中获取储能式电梯散热易堵点，散热易堵点就是电梯中哪些部位容易发生堵住散热点，导致电梯散热不良，获取散热易堵点的高清图像，将图像进行图像预处理，并将图像预处理之后的图像标记为灰度图像，并给灰度图像打上对应的位置戳，便于辨别是什么位置的灰度图像，图像预处理包括图像分割、图像去噪、图像增强和灰度变换，获取判断模型，判断模型就是神经网络模型，神经网络模型包括误差逆向传播神经网络、RBF神经网络和深度卷积神经网络，获取历史散热判断数据，历史散热判断数据包括电梯温度、运行时长、外界环境和灰度图像，为历史散热判断数据设置输出结果；输出结果包括散热易堵点正常和散热易堵点异常，将历史散热判断数据和对应的输出结果按照设定比例划分为训练集、测试集和校验集；设定比例包括3：1：1、3：2：2和3：1：1；通过训练集、测试集和校验集对判断模型进行训练、测试和校验；将训练完成的判断模型标记为散热模型；实时获取电梯温度、运行时长、外界环境和灰度图像，整合并标记为输入数据；将输入数据输入至散热模型中，获得输出结果，将输出结果发送至服务器，当输出结果为散热易堵点正常时，不进行操作，当输出结果为散热易堵点异常时，生成散热报警信息，将散热报警信息发送给管理员；进一步的，为了提高智能化，在散热易堵点设置清理模块，当输出结果为散热易堵点异常时，向清理模块发送清理信号和清理位置，清理模块对散热易堵点进行清理；进一步的，为了提高清理模块的清理效率，将散热模型的输出结果设置为包括散热易堵点正常、散热易堵点异常以及对应的是否可以清理；
应急模块用于当电梯发生故障时进行紧急处理，具体方法包括：设置紧急制动单元，实时检测电梯的运行状态，可以使用神经网络模型进行预测，当检测到电梯下坠，供电正常时，启动紧急制动单元对电梯进行制动，当检测到电梯下坠，无法供电时，从势能储存模块中获取备用能源进行供电，对电梯进行制动；设置定向单元，用于将紧急制动后的电梯进行定向移动，因为有部分人员在被困到电梯内时，会非常地急躁，往往会做出不理智的事情，例如强行扒开电梯门，极易产生安全事故，当电梯紧急制动后，启动定向单元，获取电梯下方最近的电梯出口位置，控制电梯下降到电梯出口位置，打开电梯门；设置通风单元，因为在天气炎热时，被困在电梯内的人员极易中暑，具有极大的安全隐患，当电梯紧急制动后，检测电梯内的温度，当温度达到设定温度时，设定温度由物业进行设置，启动通风单元，对电梯内进行通风，并在通风口设置拦截结构，拦截结构可以是隔栏，避免被困人员从通风口翻出电梯，保障被困人员的生命安全。
本发明在使用时，获取电梯的运动状态，电梯的运动状态包括向上运动、向下运动和静止不动，根据电梯的运动状态获得电梯重力做功信息，电梯重力做功信息包括电梯做正功、产生能量以及重力做负功，消耗能量；当重力做正功，产生能量时，将产生的能量转化为电能进行储存，将储存的电能标记为备用能源；当重力做负功，消耗能量时，先释放备用能源，且设有备用能源底线值，当低于备用能源底线值时使用为电梯提供的正式电源；实时获取电梯的温度、运行时长和外界环境，整合并标记为输入数据；获取预测模型；将输入数据输入至预测模型获取输出结果并标记为预测标签，预测标签即为输入数据对应的状态标签；
设置紧急制动单元，实时检测电梯的运行状态，当检测到电梯下坠，供电正常时，启动紧急制动单元对电梯进行制动，当检测到电梯下坠，无法供电时，从势能储存模块中获取备用能源进行供电，对电梯进行制动；设置定向单元，用于将紧急制动后的电梯进行定向移动，当电梯紧急制动后，启动定向单元，获取电梯下方最近的电梯出口位置，控制电梯下降到电梯出口位置，打开电梯门；设置通风单元，当电梯紧急制动后，检测电梯内的温度，当温度达到设定温度时，设定温度由物业进行设置，启动通风单元，对电梯内进行通风，并在通风口设置拦截结构，拦截结构可以是隔栏，避免被困人员从通风口翻出电梯，保障被困人员的生命安全。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
以上内容仅仅是对本发明结构所做的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种储能式电梯节能系统，其特征在于，包括势能储存模块、散热检测模块、服务器、数据储存模块和应急模块；所述势能储存模块用于利用电梯势能进行发电，并将产生的电能储存，具体方法包括：获取电梯的运动状态，电梯的运动状态包括向上运动、向下运动和静止不动，根据电梯的运动状态获得电梯重力做功信息，当重力做正功，产生能量时，将产生的能量转化为电能进行储存，将储存的电能标记为备用能源；当重力做负功，消耗能量时，先释放备用能源，且设有备用能源底线值，当低于备用能源底线值时使用为电梯提供的正式电源；所述散热检测模块用于检测电梯的散热情况。
2.根据权利要求1所述的一种储能式电梯节能系统，其特征在于，所述应急模块用于当电梯发生故障时进行紧急处理，具体方法包括：设置紧急制动单元，实时检测电梯的运行状态，当检测到电梯下坠，供电正常时，启动紧急制动单元对电梯进行制动；当检测到电梯下坠，无法供电时，从势能储存模块中获取备用能源进行供电，对电梯进行制动。
3.根据权利要求2所述的一种储能式电梯节能系统，其特征在于，设置定向单元，用于将紧急制动后的电梯进行定向移动，当电梯紧急制动后，启动定向单元，获取电梯下方最近的电梯出口位置，控制电梯下降到电梯出口位置，打开电梯门。
4.根据权利要求2所述的一种储能式电梯节能系统，其特征在于，设置通风单元，当电梯紧急制动后，检测电梯内的温度，当温度达到设定温度时，启动通风单元，对电梯内进行通风，并在通风口设置拦截结构。
5.根据权利要求1所述的一种储能式电梯节能系统，其特征在于，散热检测模块检测电梯散热情况的方法包括：从互联网中获取储能式电梯散热易堵点，获取散热易堵点的高清图像，将图像进行图像预处理，并将图像预处理之后的图像标记为灰度图像，并给灰度图像打上对应的位置戳，获取判断模型，获取历史散热判断数据，历史散热判断数据包括电梯温度、运行时长、外界环境和灰度图像，为历史散热判断数据设置输出结果；所述输出结果包括散热易堵点正常和散热易堵点异常，将历史散热判断数据和对应的输出结果按照设定比例划分为训练集、测试集和校验集；通过训练集、测试集和校验集对判断模型进行训练、测试和校验；将训练完成的判断模型标记为散热模型；实时获取电梯温度、运行时长、外界环境和灰度图像，整合并标记为输入数据；将输入数据输入至散热模型中，获得输出结果，将输出结果发送至服务器，当输出结果为散热易堵点正常时，不进行操作，当输出结果为散热易堵点异常时，生成散热报警信息，将散热报警信息发送给管理员。
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