TWI433808B - 電梯省電節能控制系統及其方法 - Google Patents

Description

電梯省電節能控制系統及其方法

本發明係有關於一種電梯省電節能控制系統及其方法，尤指一種可以達到省電節能之電梯機電控制的技術者。

按一般所知的電梯控制系統主要係控制電梯的升降運作、每一樓層之電梯門板的開啟、關閉，以及提供電梯所處樓層的顯示資訊等。此外，並可接受各樓層按鈕的升降訊號，藉以控制電梯暫停在該樓層，讓使用者可以乘坐該電梯，進而達到上下樓層之目的。

一般而言，習知的電梯控制系統並無節電的相關機能設置，故無論是在一天的任何時段，電梯顯示板的資訊顯示狀態總是維持在高亮度的狀態，因此，在無人的離峰時段點亮電梯顯示板確實會造成電能無謂的浪費情事。再者，目前一般習知的電梯系統中，並無有效的整套電梯用電調整及管理，無法有效地自動擷取電梯使用頻率記錄，做為電梯系統中各裝置的供電調整依據，以致整個電梯系統處於任意耗電的狀態，尤其電梯系統的裝置包括有顯示板，主馬達及變頻器，制動器，車廂及臨近的照明裝置，車廂風扇，通信聯絡及緊急備用電源，在未能加以管理的情形下，極為耗費電能，高樓層電梯更為嚴重。由於電梯系統一天當中，除了在尖峰時段(如上下班時段)及在接近尖峰時段之外，可將深夜或凌晨視為離峰時段，在離峰時段使用電梯的人數可能相對減少很多，而且有些樓層因居住戶少或其他原因而很少使用，若任令電梯在少人使用的狀態下，其用電裝置在未能加以管理或調控的情形下持續用電做不必要的運作，例如顯示板持續維持正常高亮度，制動器仍維持啟動狀態及車廂照明裝置維持高亮度照明及車廂風扇保持運轉，而造成大幅度地浪費電源。因此，如何開發出一套可以辨識尖峰時段與離峰時段，並可依據使用次數做為節電依據的電梯管控技術，實已成為同領域業界所急欲解決的課題與挑戰。

依據目前所知與本案相關的專利前案，如本國新型第545481號『電梯顯示屏幕之自動調變裝置』，其係於電梯顯示屏幕設置一光感測器，以偵測該樓層的光源狀態，並依據該樓層的光源狀態而調整電梯顯示屏幕的亮度。雖然該專利可以依據現場光源而調整電梯顯示屏幕的亮度，以達到節省電能的功效；惟，該專利仍然與前述該習用結構相同，無論在一天的任何時段，電梯顯示板總是維持在一定的亮度範圍內，二者間的差異僅是在於，該專利可以做有限度的亮度調整而已，故而在無人的離峰時段，該專利之電梯顯示板依然是點亮的狀態，因此，仍會造成電能無謂的浪費情事產生，所以該專利仍有再改善的必要性。有鑑於此，本發明遂提出一套可以改善習知電梯設備無法有效節電之缺失的本發明。

本發明主要目的在於提供一種電梯省電節能控制系統及其方法，主要是依據電梯使用的頻率來辨識電梯使用時段為尖峰或是離峰狀態，再依據各時段使用次數做為電梯設備之各需電裝置的供電率調整依據，以避免電梯設備之各需電裝置因空轉與待機閒置所致之電能耗費的情事產生，進而達到節省電能之目的。達成上述目的之技術手段，其係於電梯設備之機電控制系統電性連接控制裝置，以控制電梯設備之需電裝置的供電率，控制裝置包括一使用經驗收集記錄裝置、一訊號處理單元及及至少一驅動單元。使用經驗收集記錄裝置可在劃分的時段內依序擷取該電梯設備之門板開合的啟閉訊號。訊號處理單元用以累計每一時段的該啟閉訊號為一次數值，當該次數值小於至少一預定值時則設定一控制訊號。驅動單元受該控制訊號的觸發而降低該需電裝置的供電率到至少一比例值，俾達到電梯省電節能的功效。

壹．本發明的研發動機及構想

節約能源為日常生活重要課題，隨手關燈為最有效之作法，電梯現有技術有將電梯車廂日光燈及風扇經一段時間沒人使用，既行關掉，直到有人使用時再行打開，以達省電節能之功能。本發明人乃構想擷取記錄電梯門板啟閉次數，判斷及決定電梯的時段為尖峰或離峰狀態，並依據各時段的狀態以調控電梯系統的用電裝置之供電模式，例如控制顯示板、馬達、照明、通信等單元調暗調小、或關掉，便可節省大量之消耗之電力，而當電梯運轉中立即恢復正常之亮度與運轉，進而達到確實而有效節省電能之目的。

貳．本發明的基本實施例

請參看第一至七圖所示，實現本發明的一種具體實施方式，係於電梯設備10之機電控制系統13電性連接一控制裝置20，藉以控制電梯設備10之需電裝置12的供電率，控制裝置20包括一使用經驗收集記錄裝置21、一訊號處理單元22及至少一驅動單元23。使用經驗收集記錄裝置21可在劃分的時段內依序擷取該電梯設備10之門板11開合的啟閉訊號。訊號處理單元22用以累計每一時段的該啟閉訊號為一次數值，並利用模糊控制(Fuzzy Control)程式對於所收集的次數值進行處理及運算，並判斷當該次數值小於至少一預定值時則設定對應的一控制訊號。驅動單元23受該控制訊號的觸發而降低該需電裝置12的供電率到至少一比例值，以達到電梯省電節能的功效。

模糊控制器的基本架構如第五圖所示，建立有資料庫，先將次數值收集，將輸入量模糊化，進行模糊推理，最後將輸出量精確化，而產生對應的控制訊號，進而控制被控制的對象(在本發明為電梯設備的需電裝置)。

參．本發明的具體實施例 3.1控制裝置的具體實施

請參看第六至八圖所示，本發明之需電裝置12諸如各樓電梯的顯示板120、主馬達121、門板馬達122、通訊裝置123、車箱內之照明燈具124，以及車箱內之通風裝置125。本發明在此，舉顯示板120與照明燈具124為例加以說明。本發明一種具體實施例中，可將控制訊號區別而包含有常用、一般、少用以及無使用等至少四種使用等級。當電梯所處的時段為常用等級時，相對應的控制訊號則觸發該驅動單元23使顯示板120及照明燈具124的供電率提高，如第一圖所示。當電梯所處的時段為一般等級時，相對應的控制訊號則觸發該驅動單元23使顯示板120及照明燈具124的供電率持平，如第二圖所示。當電梯所處的時段為少用等級時，相對應的控制訊號則觸發該驅動單元23使顯示板120及照明燈具124的供電率減低，如第三圖所示。當電梯所處的時段為無使用等級時，相對應的控制訊號則觸發該驅動單元23使顯示板120及照明燈具124的供電率降至為零，如第四圖所示。

再請參看第六至八圖所示，訊號處理單元22為本發明訊號處理的核心部分，其具體實施例係包含一設定單元220、一記憶元件221、一時間產生電路223及一微處理器222。設定單元220與微處理器222電性連接，可供使用者將各時段依序設定為所需的使用等級。記憶元件221則與微處理器222電性連接，以分別記錄各時段的次數值，讓微處理器222依據所設定度等級而輸出相應的控制訊號。至於時間產生電路223與微處理器222電性連接，用以產生日期時間訊號，以做為各時段期間的判斷依據。當設定單元220所設定的等級與實際的使用次數值有一段的落差時，微處理器222則可依據各時段實際的次數值，而自動調整或改變設定單元220於各時段所設定的使用等級。

本發明訊號處理單元22的程式中訂定有複數個不同的預定值，複數個不同的控制訊號，及複數個不同的比例值。複數個預定值自0至最大預定值依序區隔為複數個區段，每一區段即設定一對應的控制訊號，每一控制訊號控制降低各需電裝置12的供電率到一對應的比例值。具體而言，微處理器內建一模糊控制器，模糊控制器建立有一可以執行模糊運算的模糊運算程式，此模糊運算程式可以依據各時段的次數值以決定各時段的供電率參數，並輸入該供電率參數、一運轉參數及控制旗標以執行該模糊運算，再輸出與該模糊運算結果相應的控制訊號，如第八圖所示。

3.2與電梯控制系統連結的具體實施

本實施例之使用經驗收集記錄裝置21係包括一通用序列匯流排(USB)或是通訊界面(UART)，及一訊號轉換電路，此訊號轉換電路用以將機電控制系統13之內部通訊網路(CAN BUS)的CAN BUS訊號轉換為USB或是UART的訊號格式，至於所轉換的訊息則至少包括有該樓層之電梯門板11的啟閉訊號，以及代表電梯所在樓層的顯示訊號，上述訊號經訊號處理單元22解讀後，再依據各時段的次數值將顯示訊號調制為不同等級的控制訊號，讓電梯顯示板120得以顯示出相應亮度的電梯所處樓層資訊。

如第六圖所示的實施例，僅是透過使用經驗收集記錄裝置21來擷取電梯門板11的啟閉訊號而已。如七圖所示的實施例，則是透過使用經驗收集記錄裝置21來擷取電梯控制系統11的顯示訊號，以及電梯門板11開、合的啟閉訊號。在第六圖所示的實施例中，驅動單元23一端係與機電控制系統13之顯示訊號輸出埠電性連接，驅動單元23另一端則與需電裝置12之顯示板120電性連接，驅動單元23則是受到微處理器222以一頻率(即供電率)之控制訊號的觸發，進而以該頻率來通、斷該顯示訊號，讓顯示板13的亮度得以受到預期的控制。在本實施例中，驅動單元23可以是一種將顯示訊號之脈波寬度予以調變的驅動器(PWM)。

同樣的原理，本發明亦可再以複數組驅動單元23分別與電梯設備10之主馬達121、門板馬達122、通訊裝置123、車箱內之照明燈具124，以及車箱內之通風裝置125電性連接，如第八圖所示，此時，驅動單元23則可受到微處理器222以一頻率(即供電率)之控制訊號的觸發，進而以該頻率來通、斷控制主馬達121、門板馬達122、通訊裝置123、照明燈具124以及通風裝置125等需電裝置12的通電率，如此即可讓上述之需電裝置12受到與預期相符合的控制。

3.3人體感測器的具體實施

請參看第四圖所示，為避免使用者於離峰時段使用電梯時無法看清顯示板120所顯示的資訊內容，故而本發明更包含一與訊號處理單元22電性連接的人體感測器30，用以感測該電梯門板11的人員接近狀態而產生一感測訊號，至於人體感測器30的具體實施例可以是裝設在該樓層之電梯門板11附近的紅外線人體感測器，當該感測訊號產生時，該訊號處理單元22則增加需電裝置12的供電率到一定的比例值。

肆 ．本發明的具體運作

請參看第六、七圖示，本發明於具體運作時，使用者可以透過設定單元220(如按鈕)將每日劃分為複數個時段，再於各時段依序設定為不同的使用等級，例如，將上、下班的尖峰時段(如早上8點至9點；下午5點至7點)設定為『常用』等級，至於離峰時段(如晚上10點至凌晨5點)則設定為『無使用』等級；其他時段(如接近尖峰時段的早上9點至下午5點)設定為『一般』等級；以及(如接近離峰時段的下午5點至10點)設定為『少用』等級。就舉電梯顯示板120為例加以說明，當所處的時段為『常用』等級時，顯示板120的亮度為最佳亮度，如第一圖所示；當所處的時段為『一般』等級時，顯示板120的亮度一般的亮度，如第二圖所示；當所處的時段為『少用』等級時，顯示板120的亮度為較弱的亮度，如第三圖所示；當所處的時段為『無使用』等級時，顯示板120的亮度為最暗，亮度甚至為零，如第四圖所示。

請參看第七、八圖所示，雖然使用者可透過設定單元220將顯示板120於各時段依序設定為不同的使用等級，但是，當設定單元220所設定的使用等級與實際的使用次數值有一段的落差時，訊號處理單元22可以依據各時段實際的啟、閉次數值，而自動調整或改變設定單元220於各時段所設定的使用等級；另一方面，本發明可以透過訊號擷取單元21擷取機電控制系統13的啟閉訊號以及顯示訊號，經訊號處理單元22轉換及解讀後，再依據各時段的次數值將顯示訊號調制為不同等級的控制訊號，讓各需電裝置12得以受到預期的節電控制。

伍．結論

因此，藉由上述技術特徵的建置，本發明確實依據電梯使用的頻率來辨識電梯使用時段為尖峰或是離峰狀態，再依據各時段使用次數做為電梯設備之各需電裝置的供電率調整依據，以避免電梯設備之各需電裝置因空轉與待機閒置所致之電能耗費的情事產生，進而達到節省電能之目的。

以上所述，僅為本發明之一可行實施例，並非用以限定本發明之專利範圍，凡舉依據下列請求項所述之內容、特徵以及其精神而為之其他變化的等效實施，皆應包含於本發明之專利範圍內。本發明所具體界定於請求項之結構特徵，未見於同類物品，且具實用性與進步性，已符合發明專利要件，爰依法具文提出申請，謹請鈞局依法核予專利，以維護本申請人合法之權益。

10．．．電梯設備

11．．．電梯門板

12．．．需電裝置

120．．．顯示板

121．．．主馬達

122．．．門板馬達

123．．．通訊裝置

124．．．照明燈具

125．．．通風裝置

13．．．機電控制系統

20．．．控制裝置

21．．．使用經驗收集記錄裝置

22．．．訊號處理單元

220．．．設定單元

221．．．記憶元件

222．．．微處理器

223．．．時間產生電路

23．．．驅動單元

30．．．人體感測器

第一圖係本發明顯示板為最佳亮度的實施示意圖。

第二圖係本發明顯示板為一般亮度的實施示意圖。

第三圖係本發明顯示板亮度較暗的實施示意圖。

第四圖係本發明顯示板供電率為零的實施示意圖。

第五圖係本發明所應用之模糊控制的架構示意圖。

第六圖係本發明基本的方塊控制示意圖。

第七圖係本發明另一種實施的方塊控制示意圖。

第八圖係本發明模糊運算的控制流程示意圖。

10．．．電梯設備

11．．．電梯門板

12．．．需電裝置

120．．．顯示板

Claims (8)

1. 一種電梯省電節能控制系統，其係於一電梯設備之機電控制系統電性連接一控制裝置，用以控制該電梯設備之至少一需電裝置的供電率，該控制裝置包括：一使用經驗收集記錄裝置，其可在劃分的時段內依序擷取該電梯設備之門板開合的啟閉訊號；一訊號處理單元，其用以累計每一時段的該啟閉訊號為一次數值，當該次數值小於至少一預定值時則設定一控制訊號；及至少一驅動單元，其可受該控制訊號的觸發而降低該需電裝置的供電率到至少一比例值，其中，該至少一預定值為複數個不同數值的預定值，該控制訊號包括複數個不同的控制訊號，該比例值則為複數個不同的比例值；該複數個預定值自0至最大該預定值依序區隔為複數個區段，每一該區段即設定一對應的控制訊號，每一該控制訊號控制該需電裝置的供電率到一對應的比例值，使該需電裝置於各該時段產生與該次數值及該比例值相應的亮度等級狀態。
2. 如請求項第1項所述之電梯省電節能控制系統，其中，該訊號處理單元包含一設定單元、一記憶元件、一時間產生電路及一微處理器，該設定單元可將各該時段設定為所需的該亮度等級，該記憶元件用以記錄各該時段的該次數值，該微處理器依據所設定的該亮度等級而輸出相應的該控制訊號，該微處理器可再依據各該時段的次數值而自動調整各該時段的該亮度等級，且該時間產生電路與微處理器電性連接，用以產生日期時間訊號，以做為各該時段期間 的判斷依據。
3. 如請求項第2項所述之電梯省電節能控制系統，其中，該微處理器內建有一模糊控制器，該模糊控制器依據各時段的次數值以決定各時段的供電率參數，並輸入該供電率參數、一運轉參數及控制旗標以執行模糊運算，再輸出與該模糊運算結果相應的該控制訊號。
4. 如請求項第1項所述之電梯省電節能控制系統，其更包含一人體感測器，用以感測該電梯門板的人員接近狀態而產生一感測訊號，當該感測訊號產生時，該訊號處理單元增加該需電裝置的供電率到一比例值。
5. 如請求項第1、2或4項所述之電梯省電節能控制系統，其中，該需電裝置係選自各樓電梯的顯示板、主馬達、門板馬達、馬達變頻器、制動器、通訊裝置、車箱內之照明燈具以及車箱內之通風裝置的至少其中一種。
6. 一種電梯省電節能控制方法，其包括：提供如請求項1所述之電梯省電節能控制系統；於一電梯設備之機電控制系統電性連接一控制裝置，以控制該電梯設備之至少一需電裝置的供電率：該使用經驗收集記錄裝置於劃分的時段內依序擷取該門板的啟閉訊號；以該訊號處理單元累計每一時段的該啟閉訊號為一次數值，當該次數值小於至少一預定值時則設定一控制訊號；及 該驅動單元可受該控制訊號的觸發而降低該需電裝置的供電率到至少一比例值，其中，該至少一預定值為複數個不同數值的預定值，該控制訊號包括複數個不同的控制訊號，該比例值則為複數個不同的比例值；該複數個預定值自0至最大該預定值依序區隔為複數個區段，每一該區段即設定一對應的控制訊號，每一該控制訊號控制該需電裝置的供電率到一對應的比例值，使該需電裝置於各該時段產生與該次數值及該比例值相應的亮度等級狀態。
7. 如請求項第6項所述之電梯省電節能控制方法，其中，該訊號處理單元包含一設定單元；一記憶元件；一時間產生電路；及一微處理器，該設定單元可將各該時段設定為所需的該亮度等級，該記憶元件用以記錄各該時段的該次數值，該微處理器依據所設定的該亮度等級而輸出相應的該控制訊號，該微處理器可再依據各該時段的次數值而自動調整各該時段的該亮度等級，且該時間產生電路與微處理器電性連接，用以產生日期時間訊號，以做為各該時段期間的判斷依據。
8. 如請求項第6項所述之電梯省電節能控制方法，其中，該微處理器內建有一用以執行模糊運算的模糊運算程式，該模糊運算程式可依據各時段的次數值以決定各時段的供電率參數，並輸入該供電率參數、一運轉參數及控制旗標以執行該模糊運算，再輸出與運算結果相應的該控制訊號。