CN116553312A - 一种电梯数字化群梯控制优化方法及其使用的群控电梯 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电梯数字化群梯控制优化方法及其使用的群控电梯，属于电梯技术领域，其方法：对每个电梯的目标调控因素赋予对应的权重，得到第i个电梯响应层站召唤信号的可信度Фi；对每个电梯的电梯基本物理量赋予对应的权重，得到第i个电梯响应层站召唤信号后乘客乘坐舒适感评定函数Fi；当需要派梯时，选择最大的Фi的极值化的解对应的电梯应召，当最大的Фi的极值化的解对应的电梯不应答时，选择最大的Fi的极值化的解对应的电梯应召。群控电梯使用电梯数字化群梯控制优化方法。所述电梯数字化群梯控制优化方法及其使用的群控电梯解决了现有的群控电梯难以保证候梯者与乘梯者都满意的前提下，能有效地控制能量的消耗的问题。

Description

一种电梯数字化群梯控制优化方法及其使用的群控电梯

技术领域

本发明涉及电梯技术领域，特别涉及一种电梯数字化群梯控制优化方法及其使用的群控电梯。

背景技术

对高层及超高层建筑电梯交通***的研究与分析指明，电梯交通***设计的关键是满足乘客生理上和心理上的承受力与舒适感，有效地解决高层建筑楼内垂直交通运载设备的运营，寻求最优的控制方案，优化调度十台及以上电梯以提高电梯的运行效率、服务质量及降低能耗，将成为电梯智能技术发展的重大课题。

群控是指将两台以上电梯组成一排，由一个专门的群控***负责处理群内电梯的所有层站呼梯信号。群控***可以是独立的，也可以隐含在每一个电梯控制***中。群控***和每一个电梯控制***之间均有相互通信联系。根据群内每台电梯的楼层位置、已登记的指令信号、运行方向、电梯状态和轿厢内载荷等信息，实时将每一个层站呼梯信号分配给最适合的电梯去应答与服务，以最大程度地提高群内电梯运行效率。群控***通常具有选配上下班高峰模式、特别楼层服务、分散待梯等多种满足特殊场合使用要求的操作功能及应用。

电梯群控的目的是为了提高对乘客的服务质量，并减少电力的损耗。常规的群控算法只有一个控制目标：最小等待时间，它的目标是使乘客在发出呼梯信号后在最短的时间内乘上电梯。因其单纯追求最小等待时间，忽略了乘梯时间、拥挤度和能量损耗等因素，所以难以满足需要。即难以保证候梯者与乘梯者都满意的前提下，能有效地控制能量的消耗。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺陷，本发明的一个目的在于提供一种电梯数字化群梯控制优化方法，以解决上述的问题。

为了克服现有技术存在的缺陷，本发明的另一个目的在于提供一种群控电梯，以解决上述的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种电梯数字化群梯控制优化方法，包括：

S1：根据电梯群控的交通模式得到对应的群控优化评价变量，获取每个电梯的目标调控因素，根据群控优化评价变量对每个电梯的不同的目标调控因素赋予对应的权重，得到第i个电梯响应层站召唤信号的可信度Фi，并对Фi求极值化得到解，其中，所述目标调控因素包括、乘梯者的满意度/>和能量的损耗/>，i表示第i个电梯；

S2：获取电梯基本物理量，并对每个电梯的不同的电梯基本物理量赋予对应的权重，得到第i个电梯响应层站召唤信号后乘客乘坐舒适感评定函数Fi，并对Fi求极值化得到解；其中，所述电梯基本物理量包括限载人数和限载载重量/>；

S3：当需要派梯时，优先选择最大的Фi的极值化的解对应的电梯应召，当最大的Фi的极值化的解对应的电梯不应答时，选择最大的Fi的极值化的解对应的电梯应召。

值得说明的是，在所述步骤S1中，所述群控优化评价变量包括、/>、/>、/>、/>、、/>和/>；

对应的交通模式为：就***层模式，使候梯时间最短；

对应的交通模式为：以轿厢载荷量大小或人流量混杂度确定运行的人流量模式；

对应的交通模式为：按楼层呼梯信号执行，使乘客平均候梯时间为最小；

对应的交通模式为：特定人流服务模式；

对应的交通模式为：已满载的电梯不再被分配，且在已满载的电梯到达服务层站时不应答停靠；

对应的交通模式为：单台电梯的轿厢按照集选控制方式运行，集选控制方式运行为运行方向的规则为同向优先，逆向记忆，同向服务完后，再转至逆向服务；

对应的交通模式为：在上行交通高峰交通状况下，其中一至两台电梯不响应下层站召唤；在下行交通高峰交通状况下，其中一至两台电梯不响应上层站召唤；

对应的交通模式为：处于故障状态或处于检修中的电梯从群控***的梯群中撤出，不再参加分配。

可选的，所述人流量模式包括上行高峰交通模式、下行高峰交通模式、二路交通模式、四路交通模式、平衡的层间交通模式和空闲交通模式；

所述上行高峰交通模式为主要人流方向是上行的交通模式；

所述下行高峰交通模式为主要人流方向是下行的交通模式；

所述二路交通模式为主要人流方向是去往某一层或者从某一层离开；

所述四路交通模式为主要人流方向是去往某两层或从某两层离开；

所述平衡的层间交通模式为上行乘客数量和下行乘客数量的差值在设定的偏差阈值内；

所述空闲交通模式为超过设定阈值数量的电梯处于空载工况。

在所述步骤S1中，在电梯开门状态下，轿厢内的摄像头对当前层站门口的乘客人流量进行扫描，获取层站背景图像，并对层站背景图进行二值化处理，抽取出二值化处理后层站背景图像中的乘客获得乘客数量，结合不同人流量模式下的候梯乘客的临界值算出人流量混杂度，并根据人流量混杂度确定运行的人流量模式。

优选的，所述特定人流服务模式包括特别楼层服务模式、独立操作服务模式、分散备用控制模式、紧急电源操作模式、隔层停靠服务模式和故障备份操作模式；

所述特别楼层服务模式为：当特别楼层有召唤时，将其中一台电梯解除群控，设置成专用特别楼层服务；

所述独立操作服务模式为：按下轿厢内独立运行开关时，该轿厢对应的电梯从群控***中脱离出来，使只有轿厢内的按钮和指令起作用；

所述分散备用控制模式为：根据电梯的数量，设低层基站、中层基站和高层基站，供暂时不使用的电梯停靠；

所述紧急电源操作模式为：当电梯的主电源断电时，切换到备用电源，并且群控***的群组轿厢按流程运行到设定的层站，开门放出乘客后，获取人机界面的指令使所有电梯停运或者只保留预设定数量的电梯运行；

所述隔层停靠服务模式为：相邻的两台电梯设置成共用一个候梯厅呼梯，其中一台电梯服务于偶数层站，另一台电梯服务于奇数层站；

所述故障备份操作模式为：当群控***发生故障时转为单台电梯集选控制或两台电梯并联控制的模式。

具体地，所述步骤S1包括：计算各个群控优化评价变量对应的第i个电梯响应层站召唤信号的可信度Фi的极值化的解A=），其中，/>，为在对应的电梯中/>的权重，/>，/>为在对应的电梯中的权重，且/>，/>为电梯响应时间，/>设定的电梯响应时间的最大值。

值得说明的是，所述步骤S2还包括：计算各个电梯基本物理量对应的乘客乘坐舒适感评定函数Fi的极值化的解B=），其中，/>，/>为在对应的电梯中/>的权重，/>，且/>，/>为电梯响应时间，/>设定的电梯响应时间的最大值。

优选的，在所述步骤S2中，通过获取轿厢的占地面积，以每0.12m²的占用面积表示一个单位数量的人来计算轿厢的限载人数；

还通过摄像头采集轿厢内的实时占用面积，以每0.12m²的占用面积表示一个单位数量的人或一个单位数量的物体来计算轿厢内的实时人数。

可选的，一种群控电梯，使用的一种电梯数字化群梯控制优化方法，包括虚拟主机、群控控制器、单梯控制器、执行单元和轿厢；

所述虚拟主机与所述群控控制器通信连接，所述群控控制器分别与多个单梯控制器通信连接，所述单梯控制器、执行单元和轿厢一一对应，所述单梯控制器与所述执行单元通信连接，所述执行单元用于驱动轿厢上行、下行或者停靠到对应的楼层。

具体地，还包括外召单元、内呼单元和摄像头，所述外召单元设置于所述轿厢外，并且各个楼层均设置有对应的外召单元，所述外召单元与所述群控控制器通信连接；所述内呼单元和摄像头设置于所述轿厢内，所述内呼单元与所述群控控制器通信连接，所述摄像头与所述群控控制器通信连接。

本发明的有益效果在于：在所述电梯数字化群梯控制优化方法中，通过建立与交通模式相关的电梯响应层站召唤信号的可信度Фi，以及建立与电梯基本物理量相关的第i个电梯响应层站召唤信号后乘客乘坐舒适感评定函数Fi，在需要派梯时，就能综合考虑当前的交通模式和相关电梯基本物理量，来选择最合适的电梯应召，从而能在保证候梯者与乘梯者都满意的前提下，有效地控制能量的消耗。

附图说明

图1为本发明的一个实施例中电梯数字化群梯控制优化方法的流程图；

图2为本发明的一个实施例中人体重隶属函数图；

图3为本发明的一个实施例中人数与物品的隶属函数图；

图4为本发明的一个实施例中电梯群控***的***框图；

图5为本发明的一个实施例中候梯厅的结构示意图；

图6为本发明的一个实施例中轿厢内的结构示意图；

图7为本发明的一个实施例中信息显示***的***框图；

图8为本发明的一个实施例中层站指示灯的结构示意图；

图9为本发明的一个实施例中音响预报装置的***框图；

图10为本发明的一个实施例中预选层站***的***框图；

图11为本发明的一个实施例中厅外人流量混杂度检测处理的流程图；

图12为本发明的一个实施例中厅外人流量混杂度确定人流量模式的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1-12所示，一种电梯数字化群梯控制优化方法，包括：

S1：根据电梯群控的交通模式得到对应的群控优化评价变量，获取每个电梯的目标调控因素，根据群控优化评价变量对每个电梯的不同的目标调控因素赋予对应的权重，得到第i个电梯响应层站召唤信号的可信度Фi，并对Фi求极值化得到解，其中，所述目标调控因素包括、乘梯者的满意度/>和能量的损耗/>，i表示第i个电梯；候梯者的满意度表示满足乘客的候梯时间和尽量降低长时间候梯率；乘梯者的满意度表示满足乘客的乘梯时间要短；能量的损耗表示在一定时间内电梯的运行次数，这是出于电梯能源消耗主要取决于电梯的启/停次数，这个指标主要体现在群控***相对比较空闲的情形下考虑节约能源，在Фi中体现为该指标的权重大小；

S2：获取电梯基本物理量，并对每个电梯的不同的电梯基本物理量赋予对应的权重，得到第i个电梯响应层站召唤信号后乘客乘坐舒适感评定函数Fi，并对Fi求极值化得到解；其中，所述电梯基本物理量包括限载人数和限载载重量/>；具体地，所述限载人数/>也可使用轿厢限制面积来表示；

S3：当需要派梯时，优先选择最大的Фi的极值化的解对应的电梯应召，当最大的Фi的极值化的解对应的电梯不应答时，选择最大的Fi的极值化的解对应的电梯应召。

在所述电梯数字化群梯控制优化方法中，通过建立与交通模式相关的电梯响应层站召唤信号的可信度Фi，以及建立与电梯基本物理量相关的第i个电梯响应层站召唤信号后乘客乘坐舒适感评定函数Fi，在需要派梯时，就能综合考虑当前的交通模式和相关电梯基本物理量，来选择最合适的电梯应召，从而能在保证候梯者与乘梯者都满意的前提下，有效地控制能量的消耗。

值得说明的是，在所述步骤S1中，所述群控优化评价变量包括、/>、/>、/>、/>、、/>和/>；

对应的交通模式为：就***层模式，使候梯时间最短；

对应的交通模式为：以轿厢载荷量大小或人流量混杂度确定运行的人流量模式；

对应的交通模式为：按楼层呼梯信号执行，使乘客平均候梯时间为最小；

对应的交通模式为：在人机界面下操作信号自动转为特定人流服务模式；

对应的交通模式为：已满载的电梯不再被分配，且在已满载的电梯到达服务层站时不应答停靠；

对应的交通模式为：单台电梯的轿厢按照集选控制方式运行，集选控制方式运行为运行方向的规则为同向优先，逆向记忆，同向服务完后，再转至逆向服务；

对应的交通模式为：在上行交通高峰交通状况下，其中一至两台电梯不响应下层站召唤；在下行交通高峰交通状况下，其中一至两台电梯不响应上层站召唤；

对应的交通模式为：处于故障状态或处于检修中的电梯从群控***的梯群中撤出，不再参加分配。

可选的，所述人流量模式包括上行高峰交通模式、下行高峰交通模式、二路交通模式、四路交通模式、平衡的层间交通模式和空闲交通模式；

所述上行高峰交通模式为主要人流方向是上行的交通模式，比如早高峰的公司电梯；

所述下行高峰交通模式为主要人流方向是下行的交通模式，比如晚高峰的公司电梯；

所述二路交通模式为主要人流方向是去往某一层或者从某一层离开，比如：全体大会会议室在4层，开会时人流涌入4层，散会时4层人流流向各层；

所述四路交通模式为主要人流方向是去往某两层或从某两层离开，例如：午饭时，人流流向1层和2层的餐厅；

所述平衡的层间交通模式为上行乘客数量和下行乘客数量的差值在设定的偏差阈值内，各层之间的交通相当；

所述空闲交通模式为超过设定阈值数量的电梯处于空载工况，比如节假日和深夜等。

根据群控优化评价变量形成约束条件集合：

K=；

、/>和/>表示变量的开始值，/>、/>和/>表示变量的终点值，n=1表示上行高峰交通模式，n=2表示下行高峰交通模式，n=3表示二路交通模式，n=4表示四路交通模式，n=5表示平衡的层间交通模式，n=6表示空闲交通模式，F1为满载代码，F2为单台电梯的轿厢按照集选控制方式运行，集选控制方式运行为运行方向的规则为同向优先，逆向记忆，同向服务完后，再转至逆向服务，F3为在上行交通高峰交通状况下，其中一至两台电梯不响应下层站召唤；在下行交通高峰交通状况下，其中一至两台电梯不响应上层站召唤，F0为故障显示。

具体地，如图11和12所示，在所述步骤S1中，在电梯开门状态下，轿厢内的摄像头对当前层站门口的乘客人流量进行扫描，获取层站背景图像，并对层站背景图进行二值化处理，抽取出二值化处理后层站背景图像中的乘客获得乘客数量，结合不同人流量模式下的候梯乘客的临界值算出人流量混杂度，并根据人流量混杂度确定运行的人流量模式。

值得说明的是，所述特定人流服务模式包括特别楼层服务模式、独立操作服务模式、分散备用控制模式、紧急电源操作模式、隔层停靠服务模式和故障备份操作模式；

所述特别楼层服务模式为：当特别楼层有召唤时，将其中一台电梯解除群控，设置成专用特别楼层服务，如贵宾楼层等；

所述独立操作服务模式为：按下轿厢内独立运行开关时，该轿厢对应的电梯从群控***中脱离出来，使只有轿厢内的按钮和指令起作用，如在医院的手术楼层等使用；

所述分散备用控制模式为：大楼内根据电梯的数量，设低层基站、中层基站和高层基站，供暂时不使用的电梯停靠，主要用于30层以上的写字楼等；

所述紧急电源操作模式为：当电梯的主电源断电时，切换到备用电源，并且群控***的群组轿厢按流程运行到设定的层站，开门放出乘客后，获取人机界面的指令使所有电梯停运或者只保留预设定数量的电梯运行；

所述隔层停靠服务模式为：为解决电梯停站密集问题，大楼管理员可操纵群控***的梯群，将相邻的两台电梯设置成共用一个候梯厅呼梯，其中一台电梯服务于偶数层站，另一台电梯服务于奇数层站；

所述故障备份操作模式为：当群控***发生故障时，执行简单的群控功能，即自动转为单台电梯集选控制或两台电梯联控制的模式。在两台电梯并联控制时，两台电梯共同处理层站呼梯信号。并联的两台电梯相互通信和相互协调，根据各自所处的层楼位置和其他相关的信息，确定一台最适合的电梯去应答每一个层站呼梯信号，从而提高电梯的运行效率。

具体地，所述步骤S1包括：计算各个群控优化评价变量对应的第i个电梯响应层站召唤信号的可信度Фi的极值化的解A=），其中，/>，为在对应的电梯中/>的权重，/>，/>为在对应的电梯中的权重，且/>，/>为电梯响应时间，/>设定的电梯响应时间的最大值。

、/>和/>的取值区间均为（0，1），/>、/>和/>的选择表明了对三个目标调控因素的不同侧重。例如在电梯上/下行高峰交通模式下,选择电梯时以减小乘客等待时间为主要考虑因素而能源节约为辅，故/>的权重相对要大一些，而在晚上等电梯处于空闲交通模式下，/>的权重相对大一些，而/>的权重则小一些。

在电梯群控***层间交通模式下，在进行派梯时，如果群控***的厅召唤指令数≤n(n是一个设定的常数)时，由主梯去响应己登记的召唤，只有当召唤指令数≥n+1时，其它电梯才启动去响应厅召。在群控***的厅召响应只剩n个时，由最方便的梯前去响应剩余的厅召指令，其余梯响应完本梯的内选信号后，停止继续响应厅召唤。

其实，以上的所有算法都是解析算法，解析算法还必须用智能算法进一步约束，才能达到整体优化的效果。这些智能化算法主要用一些规则来表示，如“就近原则”；或如具有最优先的电梯内己有与召唤同层的指令，则该梯作为该召唤的预响应梯。否则，根据整体时间、效率和节能的优化原则，用以下规则进行约束：

if{电梯y有该层外呼同层的内指令且y不等于1；

and CD(y)<=CD(i)，or CD(y)<=0.5｝

then i梯作为该外呼指令的预响应梯。

优选的，所述步骤S2还包括：计算各个电梯基本物理量对应的乘客乘坐舒适感评定函数Fi的极值化的解B=），其中，/>，/>为在对应的电梯中/>的权重，/>，且/>，/>为电梯响应时间，/>设定的电梯响应时间的最大值。

将乘客乘坐舒适感设为优化算法的评定函数，以限制轿厢拥挤度为目标。关于轿厢内拥挤度是以乘客人数，或人和物体混合所占面积的判断。和/>的取值区间均为（0，1），/>和/>的选择表明了对两个电梯基本物理量的不同侧重。如在电梯进入人与物品混装的工况下,判断电梯是否应召时，以轿厢容积率为主要考虑因素，而轿厢载荷率为辅，则/>的权重相对要大一些。当电梯处于上下班人流量高峰工况下，/>的权重则应大一些，而/>的权重则小一些。

从上得知，以上算法是用评定指标方法，还必须用智能算法进一步约束，才能达到整体优化的效果最佳。这些智能化算法需要选用电梯专业技术标准与要求来计算，如具有最优先的电梯内轿厢载荷率最低，则该梯作为该召唤的预响应梯，否则，根据整体时间、效率和节能的优化原则，用以下规则进行约束：在轿厢有效面积下，采取人均面积（0.12m²/人）与物品拟人均面积（0.12m²/人）之和，作为限载人数，用表示；在轿厢有效面积下，采取人均载重量（75kg/人）的人头数之和，作为限载载重量，用/>表示；然后得到：

W=；

和/>表示变量的开始值，/>和/>表示变量的终点值。

值得说明的是，在所述步骤S2中，采用模糊控制，通过获取轿厢的占地面积，以每0.12m²的占用面积表示一个单位数量的人来计算轿厢的限载人数；

还通过摄像头采集轿厢内的实时占用面积，以每0.12m²的占用面积表示一个单位数量的人或一个单位数量的物体来计算轿厢内的实时人数，防止人或人与物体拥挤。

模糊控制可以对很多的复杂问题进行简化处理，而电梯的群梯运营过程中存在着大量难以确定和不能直接应用的信息，当电梯无法获得准确数据便无法运行，或获得的数据偏离真实值过多，则会使控制***出现错误。由此，则应通过将轿厢有效面积、额定载重量、乘客人数及物体面积，使其信息模糊化放入对应模糊集，将其称重装置的实际负载（乘客与携带物体）数据处理（反模糊化），以获得转化为接近真实性的精确值。

此外，在电梯的运行过程中，通过压力传感器测出电梯内的重量，也能大致判断人数，但是通过重量值不能直接得到电梯人数，因有时乘客携带行李或物品（如医院病床车与护士同行）的情况下失去准确度，容易得到错误参数。因此，还应考虑在轿厢有效面积下，采取人均面积（0.12m²/人）与物品拟人均面积（0.12m²/人）之和，对轿厢实时有效面积进行对比，以确定轿厢是否还可停梯载人或满载直驶等工况。

在模糊神经网络调度分析中，将其原理做了说明及应用。现进一步介绍模糊控制在轿厢有效面积（电梯标准规定）中人数及物品的应用。当然，最简单的方法是电梯内人数的判断与计算。本发明是在电梯的运行过程中，采取用数个压力传感器检测出电梯内具体的数字化重量。即通过总载荷值能直接得到电梯人数（按75kg/人）。但在另一种状态时，乘客进入轿厢除了携带行李箱外，或还有货物同时进入的情况下，则人数失去准确度，容易得到错误的参数。有时，在此状态下超载量不够，造成人员拥挤，使乘客心理上产生不舒服感觉。下面分析此种状态下的模糊算法。

这里取成年人体重平均值75kg为基准，绘制一张电梯当前载重量对当前电梯内人数的隶属函数图，参见图2所示。当电梯中重量小于或等于75kg时，判断只有一个人，当电梯中重量大于75kg，且小于或等于150kg时，判断有两个人；对于轿厢附加若干人及物品时，此刻就不能肯定电梯中的人数，这时候就需要比较各个模糊集的隶属度来判断大致人数，因为模糊集之间不能交叉越界，所以一个模糊量最多同时隶属于两个模糊集，只要比较两个模糊集的隶属度大小即可。先得到至少存在的乘客，再判断模糊区域，相加之后为预估乘客数量。由此，针对上述问题，将模糊集改为轿厢容积率来处理。即将人数与物品按0.12m²/人作为一个变量来计算，以轿厢有效面积作为限定变量数。因此，本发明在轿厢中配置一轿厢监控装置，用于对乘客及物品进入轿厢时，当轿厢关闭时的实时面积扫描，以此确定具体人数与物品所占面积。模糊控制的模糊集其实就是一个个的区间，对应的函数可以理解为区间上的分段函数，段数分的越细，越可能接近于真实值。对于一个以轿厢容积率的两个变量，转化为只有一个变量的直线方程来说，当前电梯内人数与物品的隶属函数图像，可以简化为图3所示。

值得的说明的是，一种群控电梯，使用所述的一种电梯数字化群梯控制优化方法，包括虚拟主机、群控控制器、单梯控制器、执行单元和轿厢；

所述虚拟主机与所述群控控制器通信连接，所述群控控制器分别与多个单梯控制器通信连接，所述单梯控制器、执行单元和轿厢一一对应，所述单梯控制器与所述执行单元通信连接，所述执行单元用于驱动轿厢上行、下行或者停靠到对应的楼层。

优选的，还包括外召单元、内呼单元和摄像头，所述外召单元设置于所述轿厢外，并且各个楼层均设置有对应的外召单元，所述外召单元与所述群控控制器通信连接；所述内呼单元和摄像头设置于所述轿厢内，所述内呼单元与所述群控控制器通信连接，所述摄像头与所述群控控制器通信连接。

图4所示的电梯群控***，为本发明构思的硬件总体结构图。图中即为n台电梯组成的群控***。从图中可以看出，整个群控***大致可分成七个组成部分：虚拟主机、群控控制器、单梯控制器、外召单元、内呼单元、执行单元（含称重装置）和轿厢（含摄像头）等。群控控制器通过采集厅召、内呼、电梯运行状态信息（如轿厢载荷量及人数）等电梯***的实时信号，依据设定的群梯控制原则，虚拟主机进行边缘运算（逻辑等）后，将计算数据输入群控控制器，而后将指令分别输出给各个单梯控制器，各个单梯控制器再通过相关执行元件，使电梯群获得最优调度。

从图4也可以看出，整个群控***包含两个层面，***的底层是呼梯指令的分配与电梯的运行，而***的高层是群控的信号运算与数据处理、监测及控制层。电梯群控的研究主要在其高层面上，而应用在于电梯物联网技术的运行与控制，即如何实现群梯优化调度。

电梯群通常应具备下列装置：

（a）与乘客相互通讯的装置；

（b）与大楼服务设施（乘客上下的大厅与各层站、轿厢内、机房及大楼管理员监控室等）之间的通讯装置。

本发明的电梯群对前述这些人机通讯装置，添加及补充了几种功能，从而提高了电梯有效使用率与可靠性，使乘客使用电梯更为便捷与安全。同时，增进了向乘客提供信息的功能，加强了大楼的信息传递与畅通。

（1）与乘客的通讯功能

这些装置设置于图5所示的候梯厅和图6所示的轿厢内，其功能使乘客与电梯之间进行高密度的信息交换，使人机两者动作配合协调。在候梯厅及轿厢内的显示屏上显示电梯运营信息、大楼电梯信息及其他信息等，乘客看到这些信息时，能正确使用电梯。并得到有益的信息。

图5的待时显示装置中，待时预报信息以图示动态形式，显示轿厢到站所需时间（预测等待时间），乘客看了就一目了然，并耐心等待。图5的音响预报装置中，音响预报信息可唤起乘客的注意力，利用音响作为信息传递的介质。即从候梯厅及轿厢内的扬声器发出声音，告知电梯运行方向及到站情况。此外，图6轿厢内的人机界面装置，还可输出帮助乘客应用及操作电梯的指导信息，防范于未然。

下面对具备分析乘客运行信息，提高电梯群操作性及运行效率功能的***作说明。

图5所示的预选层站装置，根据设于图6轿厢内在乘客进出入状态下，双目探测头将摄像的候梯厅乘客图像，分析乘客候梯人流量情况，对已检出拥挤情况的楼层候梯厅优先分配电梯，尽快解决乘客拥挤情况，缓解乘客焦虑情绪。这里需要说明的一点，通常只在基站大厅安装厅外预选层装置的登记板上登记，而其他楼层只有召唤登记。当然，对于特定楼层（如会议室或餐厅等）可设置预选层站装置的厅外预选层装置。另一点，图6轿厢内的双目探测头摄像的目的，不但用于了解每层站大厅的人流情况，而且，主要确认轿厢启动时的乘客人数或物品的容积率是多少，以便及时向群控***预报其动态数据，及是否本电梯应召等信息处置。

（2）与大楼设施通讯的功能

对高度信息化社会的大楼来说，安全是重要课题。本发明电梯群控***备有特定人流召唤子***，该***能登记大楼管理员室层站及工作人员层站等特定的召唤。并限制乘客，包括六种服务方式：特别楼层服务、独立操作服务、分散备用控制、紧急电源操作、隔层停靠服务和故障备份操作。可见，上述服务操作，能发挥特定人流召唤子***的功能，可限定特定层站的交通，加强大楼安全性与私密性。此外，在大楼管理员室还备有电梯运营监控子***，该***CRT显示电梯运行情况的同时，还可对运行方式的转换、电梯故障的查询与处置，以及服务层的停放等进行适时操作；同时，应用电梯群控***功能，可实现对每台电梯的监视与处理，确保其安全及运行效率。

3）***构成和动作

电梯群控***的各功能，通过相关显示器、CRT显示及人机界面操作等有特殊功能的设备及群控附加控制装置、操纵信号装置的***来实现。对于相关子***及装置的主要构成及运作特点，除通常群控电梯具备外，现作出以下本发明特别介绍。

（1）信息显示功能

图7为信息显示***构成图：候梯厅显示器，采用LED电子显示屏结构，具有亮度高、色彩饱和度高及使用寿命长等特色，使进入候梯厅的乘客一目了然；轿厢显示器，可装在人机界面装置上，同样配备LED电子显示屏，便于轿厢内乘客辨认。这些显示器上显示电梯运营信息、大楼电梯信息及其他信息等。此外，在大楼管理员室配备的电梯运营监控子***，该***CRT也同步显示上述电梯运行情况及其他信息等。这样，便于大楼管理员随时了解及掌握大楼电梯运营状况。并及时作出处理与跟踪调度。

（2）待时预报功能

在图5待时显示装置和音响预报装置，选用及时预报方式***的群控附加待时显示功能。该功能用电梯群控附加控制装置，对已做过预报的轿厢到站预测待时进行运算，然后传送到设置于候梯厅的图示层站指示灯进行显示。

图示层站指示灯如图8所示，采用高清LED电子显示器，用跳跃式数字与箭头组成计时器型式。箭头上端及下端部分分别表示电梯上行或下行的层站指示灯，两端数字表示预测电梯上行或下行等待时间的信号灯。

乘客按下候梯厅按钮时，处于为乘客服务状态的电梯信号灯点亮。此时，计时器就显示预测时间相应的数字。以后，随着时间的流逝，数字倒计时归1时，则轿厢到站。且层站指示灯开始闪烁，到站谐音钟鸣响，轿厢开门。

另外，上行轿厢的预测等待时间用浅绿色表示，而下行轿厢的预测等待时间用橙色表示。

（3）音响预报功能

在图5待时显示装置和音响预报装置，选用及时预报方式***的群控附加音响预报功能。该音响预报装置构成如图9所示，以中心部分音响合成装置，以及轿厢的扬声器等组成。音响合成装置的工作次序：从声音存储器将已符号化的声音数据依次读出，经D/A转换后，通过低频滤波器形成声音信号。电梯的音响信息要求来自四周环境的声音质地较高。声音信息有运行方向信息、到站信息及指导信息等。指导信息因要配合电梯动作，则需要时输出。由此，电梯群控附加控制装置要发出选择信息的信号。

（4）厅外预选层装置

该装置不仅包括在正门门厅的底层设有选层按钮，还在其它层站设有上下行按钮。详见图10所示。并且在轿厢中设有检查乘客进入轿厢的装置（包括称重装置及摄像头）。

候梯厅的选层按钮被乘客揿按后，群控装置就登记出向层站，选层按钮点亮。然后，群控装置根据选层信息，分析候梯时间（心理方面），实现最佳群控调度，决定哪台轿厢为乘客服务。受命为乘客服务的轿厢，其控制装置用层站指示灯及谐音钟召唤乘客。当轿厢达到设有选层按钮的层站后，轿厢运行前方的去向按钮灯全部熄灭。当称重装置及摄像头检出乘客进入轿厢的载荷或人数后，电梯控制装置再由群控装置登记的去向层中，将轿厢去向层作为召唤层，并全部进行自动登记，使轿厢内去向按钮灯点亮。

如上所述，如果在其他人流密集层站选用附加选层按钮，那么乘客在设有选层按钮的候梯厅内，只要按一次按钮，就可以前往自己要去的楼层，大大提高了群控功能及时疏散人群的效果。

（5）厅外人流量监控功能

轿厢乘客监控子***，该***还具有厅外人流量监控功能，而轿厢乘客监控装置主要由双目探测头、智能传感器、电路板及软件等构成。其探测头装设在轿厢后壁顶部，其照射范围覆盖轿厢内部、厅轿门出入口区域及门全高。事实上，本轿厢乘客监控子***同时具有两项功能的应用。

a.电梯在开门状态下，轿厢双目探测头对厅外的乘客人流量进行扫描，将乘客流量预报给群控控制器，及时进行优化调度。扫描后人流量检测处理过程，详见图11所示，厅外人流量混杂度检测处理程序流程图。但是，在此工况下，只能估算相关层站厅外的乘客流量数大小，因厅外人流是动态的。仅为电梯群控***的人流量交通模式提供调度依据。

b.在轿厢关门时，检测轿厢内乘客人数，因为轿厢载客人数设有限制数量。又当乘客进入携带物品时，则在两者的情况下，只能选用轿厢有效面积作为限制数量。由此，采取双目探测头的扫描获取轿厢的容积率，以此调度本电梯是否运行前方应召。此功能的优化调度算法可回见上述说明。

综上所述，本发明专利内容应包含执行上述各结构、电子元器件及数字传感器，在电梯运行过程中及功能的应用等软件程序。同时，其运行程序运用当今5G（含陆基增强型***）通讯等技术，将电梯运行时相关数据链接进入集群式物联网交互运行及生态监控管理***。

本发明旨在通过以上电梯群控***展开一系列装置的配套设计，以及相应运行程序的优化设计与调度算法，使电梯群控***的总体构成的各子***始终处于电梯在运行时，能及时运算和可靠地监管，避免出现“爆梯”或“爬窝”等现象，以确保乘客放心地使用。

在电梯行业实际应用中，除了进一步完善了电梯群控***的相应功能及作用外，而在于以智能数字化的形式，***性解决了目前电梯行业所面临亟待解决的难点。关键在两个方面佐证：第一，利用电梯钢丝绳端接装置作为称重装置，将数个压力传感器精准检测出轿厢内数字化重量；或选用轿厢乘客监控装置，具体判断人数及物品所占轿厢面积，为电梯群控***的优化调度提供准确数据。其次，针对性解决了十台以上组成的电梯群控***的正常运营；以及配套的电子安全监测***及远程监控管理***所组成的总控制***。当群控***台量数变得越来越庞大，其计算与数据运行地复杂性也将大大增加。由此，利用5G通讯技术的低时延特性，优化群控***控制模式及调度的算法，使其对不同大小的电梯群控组具有很好的适应性。可见，其优势及特点主要有如下几点：

1）对于轿厢乘客监控装置而言，它不是在候梯大厅设置，而是摄像头放置在轿厢内，可以检测到候梯厅乘客人流量大体信息，对其人多拥挤的底层或其他层实行优先调度服务，尽快解决乘客拥挤纷杂的状况。

2）在5G通讯及人工智能技术下，不仅能满足十台以上电梯群高可靠地运行，从而将电梯运营安全指数大大提升。

3）采用数字电路技术，电梯群控***中待时显示装置和音响预报装置，既能在层站指示灯上及时预报待时数字式动态显示功能，也能在候梯厅显示器与轿厢显示器上，显示电梯运营信息、大楼电梯信息及其他信息等。同时，在候梯厅的登记箱、层站召唤箱以及轿厢内配置音响，其声音信息有运行方向信息、到站信息及指导信息等。

4）由于对群控***展开了模糊神经网络调度优化设计，选用专家规则与模糊控制作为变量考虑，针对电梯运行过程中的人流量进行动态特性量化评定，则有效控制了轿厢内挤满乘客的状况。即在合适的轿内拥挤度下，提高了乘客的乘坐舒适感。

5）利用人机界面嵌入式技术，在大楼管理员室备有电梯运营监控子***，该***CRT显示电梯运行情况的同时，还可对运行方式的转换、电梯故障的查询与处置，以及服务层的停放等进行及时操作；轿厢内还设有人机界面操作装置，可输出帮助乘客应用及操作电梯的指导信息，防范于未然。

6）对电梯群控***运行交通模式，提出的基于领域知识的电梯动态优化设计，不仅能保证有一个足够短的候梯时间让乘客满意，还能有效地控制乘梯时间。并且在限制拥挤度、控制能量损耗等方面具有卓有成效的表现。

此外，当电梯群控***现今存在的问题，采用智能数字化处理或解决时，使电梯网联控制智能化才能链接进入电梯远程监控安全生态管理平台，以及电子***安全监测平台将成为现实。只有这样，将使我国庞大的电梯群安全运营确保无虞，以及有效满足老百姓乘梯时舒适感。

以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种电梯数字化群梯控制优化方法，其特征在于，包括：

S1：根据电梯群控的交通模式得到对应的群控优化评价变量，获取每个电梯的目标调控因素，根据群控优化评价变量对每个电梯的不同的目标调控因素赋予对应的权重，得到第i个电梯响应层站召唤信号的可信度Фi，并对Фi求极值化得到解，其中，所述目标调控因素包括、乘梯者的满意度/>和能量的损耗/>，i表示第i个电梯；

S2：获取电梯基本物理量，并对每个电梯的不同的电梯基本物理量赋予对应的权重，得到第i个电梯响应层站召唤信号后乘客乘坐舒适感评定函数Fi，并对Fi求极值化得到解；其中，所述电梯基本物理量包括限载人数和限载载重量/>；

S3：当需要派梯时，优先选择最大的Фi的极值化的解对应的电梯应召，当最大的Фi的极值化的解对应的电梯不应答时，选择最大的Fi的极值化的解对应的电梯应召。

2.根据权利要求1所述的一种电梯数字化群梯控制优化方法，其特征在于：在所述步骤S1中，所述群控优化评价变量包括、/>、/>、/>、/>、/>、/>和/>；

对应的交通模式为：就***层模式，使候梯时间最短；

对应的交通模式为：以轿厢载荷量大小或人流量混杂度确定运行的人流量模式；

对应的交通模式为：按楼层呼梯信号执行，使乘客平均候梯时间为最小；

对应的交通模式为：特定人流服务模式；

对应的交通模式为：已满载的电梯不再被分配，且在已满载的电梯到达服务层站时不应答停靠；

对应的交通模式为：单台电梯的轿厢按照集选控制方式运行，集选控制方式运行为运行方向的规则为同向优先，逆向记忆，同向服务完后，再转至逆向服务；

对应的交通模式为：在上行交通高峰交通状况下，其中一至两台电梯不响应下层站召唤；在下行交通高峰交通状况下，其中一至两台电梯不响应上层站召唤；

对应的交通模式为：处于故障状态或处于检修中的电梯从群控***的梯群中撤出，不再参加分配。

3.根据权利要求2所述的一种电梯数字化群梯控制优化方法，其特征在于：所述人流量模式包括上行高峰交通模式、下行高峰交通模式、二路交通模式、四路交通模式、平衡的层间交通模式和空闲交通模式；

所述上行高峰交通模式为主要人流方向是上行的交通模式；

所述下行高峰交通模式为主要人流方向是下行的交通模式；

所述二路交通模式为主要人流方向是去往某一层或者从某一层离开；

所述四路交通模式为主要人流方向是去往某两层或从某两层离开；

所述平衡的层间交通模式为上行乘客数量和下行乘客数量的差值在设定的偏差阈值内；

所述空闲交通模式为超过设定阈值数量的电梯处于空载工况。

4.根据权利要求3所述的一种电梯数字化群梯控制优化方法，其特征在于：在所述步骤S1中，在电梯开门状态下，轿厢内的摄像头对当前层站门口的乘客人流量进行扫描，获取层站背景图像，并对层站背景图进行二值化处理，抽取出二值化处理后层站背景图像中的乘客获得乘客数量，结合不同人流量模式下的候梯乘客的临界值算出人流量混杂度，并根据人流量混杂度确定运行的人流量模式。

5.根据权利要求2所述的一种电梯数字化群梯控制优化方法，其特征在于：所述特定人流服务模式包括特别楼层服务模式、独立操作服务模式、分散备用控制模式、紧急电源操作模式、隔层停靠服务模式和故障备份操作模式；

所述特别楼层服务模式为：当特别楼层有召唤时，将其中一台电梯解除群控，设置成专用特别楼层服务；

所述独立操作服务模式为：按下轿厢内独立运行开关时，该轿厢对应的电梯从群控***中脱离出来，使只有轿厢内的按钮和指令起作用；

所述分散备用控制模式为：根据电梯的数量，设低层基站、中层基站和高层基站，供暂时不使用的电梯停靠；

所述紧急电源操作模式为：当电梯的主电源断电时，切换到备用电源，并且群控***的群组轿厢按流程运行到设定的层站，开门放出乘客后，获取人机界面的指令使所有电梯停运或者只保留预设定数量的电梯运行；

所述隔层停靠服务模式为：相邻的两台电梯设置成共用一个候梯厅呼梯，其中一台电梯服务于偶数层站，另一台电梯服务于奇数层站；

所述故障备份操作模式为：当群控***发生故障时转为单台电梯集选控制或两台电梯并联控制的模式。

6.根据权利要求2所述的一种电梯数字化群梯控制优化方法，其特征在于：所述步骤S1包括：计算各个群控优化评价变量对应的第i个电梯响应层站召唤信号的可信度Фi的极值化的解A=），其中，/>，/>为在对应的电梯中/>的权重，/>，/>为在对应的电梯中/>的权重，且/>，为电梯响应时间，/>设定的电梯响应时间的最大值。

7.根据权利要求2所述的一种电梯数字化群梯控制优化方法，其特征在于：所述步骤S2还包括：计算各个电梯基本物理量对应的乘客乘坐舒适感评定函数Fi的极值化的解B=），其中，/>，/>为在对应的电梯中/>的权重，，且/>，/>为电梯响应时间，/>设定的电梯响应时间的最大值。

8.根据权利要求2所述的一种电梯数字化群梯控制优化方法，其特征在于：在所述步骤S2中，通过获取轿厢的占地面积，以每0.12m²的占用面积表示一个单位数量的人来计算轿厢的限载人数；

还通过摄像头采集轿厢内的实时占用面积，以每0.12m²的占用面积表示一个单位数量的人或一个单位数量的物体来计算轿厢内的实时人数。

9.一种群控电梯，其特征在于：使用权利要求1-8任意一项所述的一种电梯数字化群梯控制优化方法，包括虚拟主机、群控控制器、单梯控制器、执行单元和轿厢；

所述虚拟主机与所述群控控制器通信连接，所述群控控制器分别与多个单梯控制器通信连接，所述单梯控制器、执行单元和轿厢一一对应，所述单梯控制器与所述执行单元通信连接，所述执行单元用于驱动轿厢上行、下行或者停靠到对应的楼层。

10.根据权利要求9所述的一种群控电梯，其特征在于：还包括外召单元、内呼单元和摄像头，所述外召单元设置于所述轿厢外，并且各个楼层均设置有对应的外召单元，所述外召单元与所述群控控制器通信连接；所述内呼单元和摄像头设置于所述轿厢内，所述内呼单元与所述群控控制器通信连接，所述摄像头与所述群控控制器通信连接。