KR100237616B1 - 엘리베이터의 군관리 제어 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 승객이 탑승하여 이동하고자하는 목적층을 예측하고, 이를 근거로 엘리베이터의 도착시간을 보다 정확하게 예측하여 그 예측정보를 할당에 이용하는 기술에 관한 것으로, 주기적으로 승하차인원수를 학습하고, 이를 근거로 승하차인원수를 예측하는 제1과정과; 상기 제1과정에서 예측된 승하차인원수를 근거로 하여 각각의 홀부름당 예상 정지회수를 구하는 제2과정과; 상기 제2과정의 계산 결과를 근거로 아직 서비스되지 않은 홀부름에서 발생할 호기부름의 발생층을 예측하는 제3과정과; 상기 제3과정의 예측 결과를 근거로 새로 홀부름이 발생한 층까지 도달하는데 소요되는 시간을 계산하여 그 계산 결과를 최적의 할당조건에 있는 호기를 선정하는데 지표로 사용되는 종합평가함수의 한 요소로 사용하는 제4과정을 포함하여 이루어지도록 한 것이다.

Description

엘리베이터의 군관리 제어 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING A PLURALITY OF ELEVATOR CARS}

본 발명은 한 건물에 여러대의 엘리베이터를 운영하는 군관리 시스템에서 서비스 효율을 향상시키는 기술에 관한 것으로, 특히 홀부름이 발생하였을 때 여러대의 호기 중에서 여러 가지의 제어목적을 만족시키는 최적의 호기가 그 홀부름을 서비스하도록한 엘리베이터의 군관리 제어 방법 및 장치에 관한 것이다.

통상적으로, 엘리베이터의 군관리 시스템이란 평균대기시간의 감소, 장시간 대기자 발생의 억제, 오보율의 감소 등과 같은 제어목적을 최대한 성취할 수있도록 여러대의 엘리베이터를 효율적으로 운용하는 시스템이다. 엘리베이터의 군관리 시스템의 핵심 기술로서 할당 알고리듬을 들 수 있는데, 이 할당 할고리즘은 각각의 홀부름에 대하여 어떤 호기가 서비스할 것인지를 정해준다.(이를 할당이라고 함)

상기에서 언급한 제어목적이 어느 정도 달성되는가 하는 것은 전적으로 이 할당 알고리듬에 의해 좌우된다. 군관리 시스템의 할당 알고리듬은 효율적인 할당을 수행하기 위해 여러 가지 요소들을 고려하게 되는데, 이 요소들에는 홀부름이 발생하여 엘리베이터가 도착할 때까지의 예상시간 즉, 예측도착시간, 장시간 대기 발생확률, 오보율 등이 포함된다. 이러한 요소들을 고려하여 다음의 종합평가함수를 최소로 하는 알고리듬이 널리 사용되고 있는 실정에 있다.

물론, 상기의 종합평가함수의 식에는 그 밖에 사용되는 고려요소가 추가될 수 있으며, 본 발명은 상기의 구성 요소 중 예측 도착시간에 관한 것이다.

도 1은 종래기술에 의한 엘리베이터의 군관리 제어장치의 블록도로서 이에 도시한 바와 같이, 각종 홀정보와 해당 호기의 상태정보를 수집하여 저장하는 데이터 수집부(1)와; 상기 데이터 수집부(1)로 부터 공급받은 데이터와 기존에 저장하고 있던 데이터를 근거로 하여 데이터를 생성하고, 기존의 데이터를 요일별, 시간대별로 재구성하여 갱신하는 데이터저장 및 통계처리부(2)와; 건물의 층수, 엘리베이터의 대수, 엘리베이터의 사양, 교통류의 모드 설정등과 같은 사양을 저장하고 있는 군관리 사양 저장부(3)와; 상기 데이터 수집부(1), 데이터저장 및 통계처리부(2), 군관리 사양부(3)로 부터 공급받은 데이터를 근거로 할당의 종합평가함수를 계산하는데 필요한 데이터를 생성하는 할당용 데이터 생성부(4)와; 상기 할당용 데이터 생성부(4)의 출력 데이터를 근거로 홀부름이 발생할 때마다 각 호기에 대한 종합평가함수를 계산하고 그 결과를 근거로 최적의 조건에 있는 호기를 할당하는 할당 알고리듬부(5)로 구성된 것으로, 이의 작용을 도 2 및 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

데이터 수집부(1)에서는 층, 방향별 홀부름 발생여부 등의 홀정보와 호기의 위치, 무게, 방향, 도어의 상태 등에 관련된 상태정보를 수집하고, 이를 데이터저장 및 통계처리부(2)와 할당용 데이터생성부(4)에 공급한다.

상기 데이터저장 및 통계처리부(2)는 상기 데이터 수집부(1)로 부터 공급받은 데이터와 기존에 저장하고 있던 데이터를 근거로 하여 층,방향별 승,하차 인원수와 같은 데이터를 생성하고, 기존의 데이터를 요일별, 시간대별로 재구성하여 갱신한다.

또한, 군관리 사양 저장부(3)에는 건물의 층수, 엘리베이터의 대수, 엘리베이터의 사양, 교통류의 모드 설정등과 같은 사양이 저장되어 있다.

할당에 필요한 각종 데이터를 생성하는 할당용 데이터생성부(4)에서는 상기 데이터 수집부(1), 데이터저장 및 통계처리부(2), 군관리 사양 저장부(3)로 부터 공급받은 데이터를 근거로 할당의 종합평가함수를 계산하는데 필요한 데이터(교통류 모드판별, 호기의 예측도착시간, 장시간 대기 발생확률, 오보발생 가능성 등)를 생성한다.

할당 할고리듬부(5)에서는 상기와 같은 과정을 통해 생성된 데이터를 근거로 홀부름이 발생할 때마다 각 호기에 대한 종합평가함수를 계산하고 그 결과를 근거로 최적의 조건에 있는 호기를 할당하게 되며, 도 2는 종래기술에 의한 할당 할고리듬의 신호 흐름을 보인 것이다. 여기서, '홀부름'이란 승강장에서 대기중인 승객이 엘리베이터에 탑승하기 위해 승강장에 마련된 버튼을 눌러 발생되는 부름을 의미한다.

설명의 편의상 상기 종합평가함수의 구성요소에서 예측도착시간만을 고려하고, 도 3과 같은 상황에서 1호기와 2호기 중 어느 호기가 할당호기로 선정되는지 설명하면 하기와 같다. 단, 한 층간의 주행시간이 2초, 승객이 탑승하고 하차하는데 10초가 소요된다고 가정한다. 또한, 1호기에는 3층, 7층의 상승방향 홀부름이 할당되어 있고, 5층에는 호기부름이 있다. 2호기에는 4층의 호기부름과 1층의 상승방향 홀부름이 할당되어 있다. 이때 8층에서 하강방향 홀부름이 발생하였다. 따라서, 8층에 어느 호기가 먼저 도착할 것인지를 계산하면 된다. 상기 '호기부름'이란 승객이 엘리베이터에 탑승한 후 자신이 이동하고자 하는 목적층을 선택(등록)하기 위해 조작판넬 상에 마련된 부름버튼(층수가 표시되어 있음)을 눌러 발생되는 부름을 의미한다.

그런데, 1층, 3층, 7층의 상승방향 홀부름에서 몇 명이 승차할 것인지, 또 이들은 어느 층으로 이동하는 승객인지 정확하게 알 수 없기 때문에 각 호기가 어느 층을 경유하여 8층에 도착하게 될지에 대해서는 정확하게 알 수 없다. 따라서, 종래의 할당 알고리듬에 있어서는 이와 같은 상황이 발생되는 경우 최고층까지 주행한 후 되돌아오는 것으로 간주하여 예측 도착시간을 계산하였다. 즉, 1호기와 2호기에 14층 홀부름이 하나씩 더 있다고 간주하고 8층에 도착하는 시간을 계산하였다.

이 방법을 도 3에 적용시켜 보면, 1호기는 전부 18개 층을 주행하고 4번 정차하게 되므로 76초가 소요되는 것으로 계산되고, 2호기는 24개 층을 주행하고 3번 정차하게 되므로 78초가 소요되는 것으로 계산된다. 따라서, 예측 도착시간이 빠른 1호기를 8층의 하강 홀부름에 할당하게 된다.

만일, 1층 상승방향의 홀부름에서는 5층,10층으로 이동하는 승객이 승차하고, 3층 상승방향 홀부름에서는 6층으로 이동하는 승객이 승차하고, 7층 상승방향 홀부름에서는 12층으로 이동하는 승객이 승차한다고 가정한다.

그러면, 1호기는 3,5,6,7,12층에 정차하고 12층에서 되돌아서 8층으로 오게 되어 전체 주행거리는 14개 층, 정차회수는 5번이므로 78초가 경과한 후 8층에 도착하게 될 것이다. 반면, 2호기는 4,1,5,10층에서 정차하고 16개 층을 주행하게 되어 72초가 경과한 후 8층에 도착하게 될 것이다. 따라서, 이와 같은 경우 2호기를 할당하는 것이 보다 효율적이다.

이와 같이 종래의 군관리 시스템에서는 탑승하게 될 승객의 목적층을 고려하지 않고 단순히 현재 시점에서 발생된 부름 상황만을 근거로 하여 엘리베이터의 예측 도착시간을 계산하게 되므로 그 예측 도착시간의 신뢰도가 떨어지고 이에 의해 엘리베이터의 성능저하를 초래하게 되는 결함으로 대두되었다.

따라서, 본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는 승객이 탑승하여 이동하고자하는 목적층을 예측하고 이를 근거로 엘리베이터의 도착시간을 보다 정확하게 예측하여 그 예측정보를 할당에 이용하는 엘리베이터의 군관리 제어 방법 및 장치를 제공함에 있다.

도 1은 종래기술에 의한 엘리베이터 군관리 제어장치의 블록도.

도 2는 종래기술에 의한 할당 알고리듬의 신호 흐름도.

도 3은 군관리 엘리베이터의 호기부름 및 홀부름 예시표.

도 4는 본 발명에 의한 엘리베이터의 군관리 제어장치의 일실시 예시 블록도.

도 5는 본 발명에 의한 정차확률과 정차 예상층의 예시표.

도 6은 본 발명에 의한 할당 알고리듬의 신호 흐름도.

***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명***

11 : 데이터 수집부 12 : 데이터저장 및 통계처리부

13 : 승하차인원수 예측부 14 : 예상정지회수 계산부

15 : 호기부름 예측부 16 : 군관리 사양 저장부

17 : 할당용 데이터 생성부 18 : 할당 알고리듬부

본 발명의 목적을 달성하기 위한 엘리베이터의 군관리 제어 방법은 주기적으로 승하차인원수를 학습하고, 이를 근거로 승하차인원수를 예측하는 제1과정과; 상기 제1과정에서 예측된 승하차인원수를 근거로 하여 각각의 홀부름당 예상 정지회수를 구하는 제2과정과; 상기 제2과정의 계산 결과를 근거로 아직 서비스되지 않은 홀부름에서 발생할 호기부름의 발생층을 예측하는 제3과정과; 상기 제3과정의 예측 결과를 근거로 새로 홀부름이 발생한 층까지 도달하는데 소요되는 시간을 계산하여 그 계산 결과를 최적의 할당조건에 있는 호기를 선정하는데 지표로 사용되는 종합평가함수의 한 요소로 사용하는 제4과정을 포함하여 이루어진다.

도 4는 본 발명 엘리베이터의 군관리 제어장치에 대한 일실시 예시 블록도로서 이에 도시한 바와 같이, 각종 홀정보와 해당 호기의 상태정보를 수집하여 저장하는 데이터 수집부(11)와; 상기 데이터 수집부(11)로 부터 공급받은 데이터와 기존에 저장하고 있던 데이터를 근거로 하여 데이터를 생성하고, 기존의 데이터를 요일별, 시간대별로 재구성하여 갱신하는 데이터저장 및 통계처리부(12)와; 상기 데이터 수집부(11)의 출력 데이터와 상기 데이터저장 및 통계처리부(12)의 출력 데이터를 근거로 각 층에서의 승하차인원수를 예측하는 승하차 인원수 예측부(13)와; 승하차 인원수 예측부(13)로 부터 승하차 인원수 예측 데이터를 제공받아 이를 근거로 각각의 홀부름당 예상 정지회수를 계산하는 예상정지회수 계산부(14)와; 상기 예상정지회수 계산부(14)에서의 계산 결과를 근거로 어느 층에서 엘리베이터가 정지할 것인지를 결정하는 호기부름 예측부(15)와; 건물의 층수, 엘리베이터의 대수, 엘리베이터의 사양, 교통류의 모드 설정등과 같은 사양을 저장하고 있는 군관리 사양 저장부(16)와; 상기 데이터저장 및 통계처리부(12), 호기부름 예측부(15) 및 군관리 사양 저장부(16)의 출력 데이터를 근거로 하여 할당에 필요한 데이터를 생성하는 할당용 데이터 생성부(17)와; 상기 할당용 데이터 생성부(17)의 출력 데이터를 근거로 할당에 필요한 최적의 호기를 선정하는 할당알고리듬부(18)로 구성한 것으로, 이와 같이 구성한 본 발명의 작용을 첨부한 도 3, 도 5 및 도 6을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

데이터 수집부(11)에서는 층, 방향별 홀부름 발생여부 등의 홀정보와 호기의 위치, 무게, 방향, 도어의 상태 등에 관련된 상태정보를 수집하고, 이를 데이터저장 및 통계처리부(12)와 승하차 인원수 예측부(13)에 공급한다.

상기 데이터저장 및 통계처리부(12)는 상기 데이터 수집부(11)로 부터 공급받은 데이터와 기존에 저장하고 있던 데이터를 근거로 하여 층,방향별 승,하차 인원수와 같은 데이터를 생성하고, 기존의 데이터를 요일별, 시간대별로 재구성하여 갱신한다.

또한, 군관리 사양 저장부(16)에는 건물의 층수, 엘리베이터의 대수, 엘리베이터의 사양, 교통류의 모드 설정등과 같은 사양이 저장되어 있다.

승하차 인원수 예측부(13)는 상기 데이터 수집부(11)에서 제공되는 데이터와 상기 데이터저장 및 통계처리부(12)에서 제공되는 데이터를 근거로 각 층에서의 승차인원수를 다음과 같이 예측하게 되는데, 먼저, 여기에 사용되는 용어를 아래와 같이 정의한다.

t : 현재시각

: 구간(i-1,i)에서의 1회 정지당 승차인원수

: 구간(t,t+1)에서의 1회 정지당 예측 승차인원수

본 발명의 승차인원수 예측방법에 의하면 구간(t,t+1)에서의 승차인원수는 다음과 같다.

=

상기 (식1)의

은 엘리베이터가 한 번 정지하였을 때 승차하는 승객수가 된다. 예를들어 과거 10분동안 5층에서의 1분당 승차인원수가 {2,1,3,2,1,2,2,1,2,2}라 하고, 가중치가 0.5라고 하면 5층에서 승차인원수의 예측치는 1.86명이 된다.

하차인원수도 상기 승차인원수와 같은 방법으로 구할 수 있다.

=

: 구간(i-1,i)에서의 1회 정지당 하차인원수

: 구간(t,t+1)에서의 1회 정지당 예측 하차인원수

예상정지회수 계산부(14)에서는 상기 승하차 인원수 예측부(13)로 부터 승하차 인원수 예측 데이터를 제공받아 이를 근거로 각각의 홀부름당 예상 정지회수를 다음과 같이 계산한다.

i층에서 상승방향 홀부름이 발생한 경우, 상기 (식1)에 의해 그 i층에서의 예상 승차인원수가 n_i로 계산되었다고 하자. 상기 n_i명은 i+1층부터 최고층(예:F층)에 나누어 하차할 것이다. 그런데, 상기 n_i명은 각 층에 똑같은 비율로 하차하는 것이 아니라 각 층별 예측하차 인원수에 비례하여 하차하게 된다. 그러므로 상기 (식2)에 따라서 각 층별로 하차인원수를 구한 것이

라고 하면 i층 상승방향 홀부름으로 인해 야기되는 정차수는 다음의 식과 같이 표현된다.

: i층에서 승차한 사람중 j층에 적어도 한명 내릴 확률

상기 (식3)과 같은 방법으로 하강방향 정차수는 다음의 식과 같이 표현된다.

: i층에서 승차한 사람 중 j층에 적어도 한명 내릴 확률

실제로 상기 (식3)과 (식4)에서 더해지는 값은 각 층에서 엘리베이터가 정지할 확률을 나타내는데, 이를 도 3을 예로하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 (식2)에 의한 각 층별 하차인원수가 도 5의 표와 같다고 가정한다. 또한, 1층의 승차인원수가 5명, 3층의 승차인원수는 4명, 7층의 승차인원수는 2명이라고 가정한다. 1호기의 경우 3층의 홀부름에 대하여 상기 (식3)을 계산하면 그 결과는 3.4이므로 반올림하여 정차회수가 3번이 된다. 같은 방법으로 7층의 홀부름은 2번, 1층의 홀부름은 4번의 정차회수를 갖게 된다. 자세한 계산결과는 도 5와 같으며, 도 5에서 괄호안의 값은 각층 정차확률의 누적합이다.

한편, 호기부름 예측부(15)에서는 상기 예상정지회수 계산부(14)에서의 계산 결과를 근거로 어느 층에서 엘리베이터가 정지할 것인지를 결정한다.

먼저, 1호기를 살펴보면, 3층은 홀부름으로 야기되는 정차회수가 3번인데, 정차확률의 누적합이 1씩 증가할 때마다 한 번씩 정차한다. 따라서, 4층에서 6층 사이에 한 번, 7층에서 10층 사이에 한 번, 11층 사이에서 14층 사이에 한 번 정차하게 된다.

이러한 방식으로 어느 층과 어느 층 사이에서 정지할 것인지를 먼저 정한다. 즉, 어느 구간에서 정지할 것인지를 정한다.

일단 구간이 정해지면 그 구간의 어느 층에서 정지할 것인지를 정하면 된다. 먼저, 4~6층에서 한 번 정차하는 경우를 보자. 각 층에 정지할 가능성을 재구성해보면, 4층은 0.41/(0.41+0.41+0.23) = 0.41/1.06 = 0.39, 5층도 0.39, 6층은 0.23/1.06 = 0.22가 된다. 즉, 4층과 5층에 정지할 확률이 0.39, 6층에 정지할 확률이 0.22가 된다는 것을 의미한다.

이제, 평균값을 구하면 정차하는 층을 알 수 있게 된다. 평균값은 4×0.39 + 5×0.39 + 6 ×0.22 = 4.83이므로 5층에 정차하게 된다. 이러한 방식을 계속하면 3층의 홀부름에 대해서는 5층, 9층, 12층에 정차하고, 7층의 홀부름에 대해서는 10층, 13층에 정차하고, 1층의 홀부름에 대해서는 3,5,9,12층에 정차하게 된다. 도 5의 표에서 정차가 예상되는 층은 "*"로 표시하였다. 3층과 7층의 홀부름은 모두 1호기에 할당되어 있으므로 1호기는 3,5,7,9,12,13층에 정차하게 된다. 각 호기의 정차층은 도 5에 표시되어 있다.

상기의 결과를 근거로 하여 예측 도착시간을 다시 계산해보면, 1호기가 8층의 하강방향 홀부름에 할당되면 18개 층을 주행하고, 그동안 7번 정차하므로 8층에 도착하는 시간은 16×2+7×10=102초이고, 2호기가 할당되면 20개 층을 주행하고, 그동안 8번 정차하게 되므로 20×2+6×10=100초가 된다.

따라서, 할당 알고리듬부(18)는 상기 예측 도착시간을 종합평가함수의 한 요소로 사용하여 최적의 호기를 할당하게 되는데, 상기의 예에서와 같이 종합평가함수의 구성요소로서 예측도착시간만을 고려하고, 1,2호기에 대해 상기와 같이 예측 도착시간이 구해지는 경우 2호기를 할당하게 된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 앞으로 발생할 호기부름을 고려하여 예측시간을 계산하고, 이를 할당에 이용함으로써 승객의 대기시간이 줄어들게 되고, 궁극적으로 전체 군관리 시스템의 성능이 향상되는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 엘리베이터의 군관리 방법에 있어서, 과거의 승하차인원수에 대한 데이터를 요일별, 시간대별로 통계처리하여 저장하고 있다가 그 데이터를 근거로 하여 각 층에서의 승하차인원수를 예측하는 제1과정과; 상기 제1과정에서 예측된 승하차인원수를 근거로 각 층에서 엘리베이터가 정지할 확률을 구하고, 이를 근거로 하여 각각의 홀부름당 예상 정지회수를 구하는 제2과정과; 상기 제2과정의 계산 결과를 근거로 아직 서비스되지 않은 홀부름에서 발생할 호기부름층을 예측함에 있어서, 정차확률의 누적값으로 호기부름이 발생할 구간을 설정한 후, 그 구간에서의 평균값으로써 호기부름이 발생할 층을 예측하는 제3과정과; 상기 제3과정의 예측 결과를 근거로 새로 홀부름이 발생한 층까지 도달하는데 소요되는 시간을 계산하여 그 계산 결과를 최적의 할당조건에 있는 호기를 선정하는데 지표로 사용되는 종합평가함수의 한 요소로 사용하는 제4과정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 엘리베이터의 군관리 제어방법.
2. 제1항에 있어서, 제1과정의 승하차인원수는 아래의 식을 이용하여 구하는 것을 특징으로 하는 엘리베이터의 군관리 제어방법.

   

   =

   

   

   =

   

   t : 현재시각

   

   : 구간(i-1,i)에서의 1회 정지당 승차인원수

   

   : 구간(t,t+1)에서의 1회 정지당 예측 승차인원수

   

   : 가중치

   

   : 구간(i-1,i)에서의 1회 정지당 하차인원수

   

   : 구간(t,t+1)에서의 1회 정지당 예측 하차인원수
3. 제1항에 있어서, 제2과정의 예상 정지회수는 아래의 식을 이용하여 구하는 것을 특징으로 하는 엘리베이터의 군관리 제어방법.

   상승방향 홀부름으로 인하여 야기되는 정지회수=

   

   

   

   : i층에서 승차한 사람 중 j층에 적어도 한명 내릴 확률

   하강방향 홀부름으로 인하여 야기되는 정지회수=

   

   

   

   : i층에서 승차한 사람 중 j층에 적어도 한명 내릴 확률
4. 제1항에 있어서, 제3과정은 엘리베이터의 전체 운행 구간에 대하여 정차확률의 누적값이 1이 되는 구간 단위로 분할하는 제1단계와; 엘리베이터의 정차에 미치는 가중치를 이용하여, 상기 각 구간에 속한 각 층의 가중평균값을 구하는 제2단계와; 상기 제2단계에서 구해진 가중평균값을 근거로 하여, 아직 서비스되지 않은 홀부름에서 발생할 호기부름층을 예측하는 제3단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 엘리베이터의 군관리 제어방법.
5. 각종 홀정보와 해당 호기의 상태정보를 수집하여 저장하는 데이터 수집부(11)와; 상기 데이터 수집부(11)로 부터 공급받은 데이터와 기존에 저장하고 있던 데이터를 근거로 하여 데이터를 생성하고, 기존의 데이터를 요일별, 시간대별로 재구성하여 갱신하는 데이터저장 및 통계처리부(12)와; 상기 데이터 수집부(11)의 출력 데이터와 상기 데이터저장 및 통계처리부(12)의 출력 데이터를 근거로 각 층에서의 승하차인원수를 예측하는 승하차 인원수 예측부(13)와; 승하차 인원수 예측부(13)로 부터 승하차 인원수 예측 데이터를 제공받아 이를 근거로 각각의 홀부름당 예상 정지회수를 계산하는 예상정지회수 계산부(14)와; 상기 예상정지회수 계산부(14)에서의 계산 결과를 근거로 어느 층에서 엘리베이터가 정지할 것인지를 결정하는 호기부름 예측부(15)와; 상기 호기부름 예측부(15)의 예측결과를 종합평가함수의 한 요소로 사용하여 할당에 이용하는 할당알고리듬부(18)로 구성한 것을 특징으로 하는 엘리베이터의 군관리 제어장치.

Images