編者按：群梯控制關(guān)鍵是滿足乘客生理、心理上承受力與舒適感，有效地解決高層建筑物內(nèi)大量電梯地運(yùn)營(yíng),尋求最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案,調(diào)度多部（十臺(tái)以上）電梯群落，以提高其運(yùn)行效率、服務(wù)質(zhì)量及降低能耗,這將在電梯智能化上系統(tǒng)性地解決。

一、前言

群控是指將兩臺(tái)以上電梯組成一排，由一個(gè)專門的群控系統(tǒng)負(fù)責(zé)處理群內(nèi)電梯的所有層站呼梯信號(hào)。群控系統(tǒng)可以是獨(dú)立的，也可以隱含在每一個(gè)電梯控制系統(tǒng)中。群控系統(tǒng)和每一個(gè)電梯控制系統(tǒng)之間均有相互通信聯(lián)系。根據(jù)群內(nèi)每臺(tái)電梯的樓層位置、已登記的指令信號(hào)、運(yùn)行方向、電梯狀態(tài)、轎內(nèi)載荷等信息，實(shí)時(shí)將每一個(gè)層站呼梯信號(hào)分配給最適合的電梯去應(yīng)答與服務(wù)，以最大程度地提高群內(nèi)電梯運(yùn)行效率。其系統(tǒng)，通常具有選配上下班高峰模式、特別樓層服務(wù)、分散待梯等，多種滿足特殊場(chǎng)合使用要求的操作功能及應(yīng)用。

我們知曉，電梯群控系統(tǒng)又叫電梯群管理系統(tǒng),由硬件和軟件兩大部分組成。

硬件: 安裝群控系統(tǒng)軟件的電腦（或虛擬主機(jī)）、運(yùn)營(yíng)和操作裝置，以及有關(guān)通訊線路等；

軟件：運(yùn)行在群控電腦中的軟件，根據(jù)乘客的內(nèi)外呼叫操縱和電梯實(shí)時(shí)運(yùn)行情況，對(duì)電梯群進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算與調(diào)度的程序。

二、群控系統(tǒng)現(xiàn)狀

我國(guó)群控系統(tǒng)通常是外資掌控，這主要是由于我國(guó)自主研發(fā)的群控系統(tǒng)與國(guó)外還存在著較大的差距。國(guó)內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)的電梯速度通常低于3m/s，這樣的電梯只能夠在中層建筑物中使用，并不適用于高層建筑。因此，對(duì)我國(guó)電梯群控系統(tǒng)的應(yīng)用也造成了嚴(yán)重的影響。從電梯群控系統(tǒng)的技術(shù)角度進(jìn)行分析，國(guó)內(nèi)的研究成就遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到國(guó)外的先進(jìn)水平，核心技術(shù)方面也存在差距。由此，為促進(jìn)我國(guó)電梯群控系統(tǒng)的發(fā)展，除了不斷學(xué)習(xí)及引用國(guó)外先進(jìn)技術(shù)外，更要立足于國(guó)內(nèi)電梯工業(yè)企業(yè)不斷創(chuàng)新，加快研發(fā)并完善其具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的群控技術(shù)及產(chǎn)品，有著重大而深遠(yuǎn)的現(xiàn)實(shí)意義。

當(dāng)今的人工智能技術(shù)實(shí)為模糊邏輯控制理論和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等組成，這些技術(shù)在群控系統(tǒng)中使用都能發(fā)揮出極大的優(yōu)勢(shì)。在現(xiàn)有5G等通訊技術(shù)高速發(fā)展過程中，將這些智能技術(shù)進(jìn)行聯(lián)系，加強(qiáng)多種技術(shù)之間的有機(jī)結(jié)合，能夠使它們進(jìn)行優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，針對(duì)群控系統(tǒng)控制功能的差異來設(shè)計(jì)相應(yīng)的模塊，從而在電梯群控系統(tǒng)中，對(duì)多種信息技術(shù)進(jìn)行集成與應(yīng)用，則其控制技術(shù)將成為電梯群控系統(tǒng)中一項(xiàng)重要技術(shù)突破。因此，加強(qiáng)對(duì)電梯運(yùn)行有效控制，進(jìn)而提高我國(guó)電梯的群控水平，才能確保電梯運(yùn)行安全性，有效提升電梯整機(jī)性能。

下面簡(jiǎn)要介紹電梯群控管理系統(tǒng)在理論與實(shí)踐中存在的相關(guān)現(xiàn)實(shí)問題。

在理論上有兩點(diǎn)仍需突破:一是由于通訊系統(tǒng)的時(shí)運(yùn)行的快捷性，導(dǎo)致電梯群控臺(tái)數(shù)無法超過10臺(tái)及以上。如某一商業(yè)大型寫字樓需求15臺(tái)電梯群控，企業(yè)能否滿足其要求嗎？另一點(diǎn)，乘客及物體進(jìn)入轎廂時(shí)，其實(shí)際載客人數(shù)是模擬或評(píng)估的，而非數(shù)字式。此時(shí)，轎廂乘客人數(shù)能否做到數(shù)字化仿真而具體應(yīng)用嗎？目前來說，此兩點(diǎn)為否定回答。

我們?cè)倏纯船F(xiàn)在電梯運(yùn)行中，還有哪些常見問題存在或亟待需要解決的？

過站不停（電梯經(jīng)過某一樓層，有呼叫也不停）；

等待時(shí)間過長(zhǎng)，也不知道啥時(shí)能到；

電梯?？刻l繁，還不如走樓梯；

等等……

三、群控系統(tǒng)方案抉擇

1.系統(tǒng)方案要求

縱觀全局，電梯系統(tǒng)從微觀來說，應(yīng)由主機(jī)房、轎廂、內(nèi)外呼、井道等各個(gè)部分組成的一個(gè)單一電梯控制系統(tǒng)。宏觀來說，應(yīng)有外部多臺(tái)電梯組成的群控系統(tǒng)、電子安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及遠(yuǎn)程監(jiān)控安全管理平臺(tái)，共同組成了一個(gè)電梯的總控制系統(tǒng)。當(dāng)電梯在這種復(fù)雜的工況及環(huán)境中能正常工作,必然要尋找一種可靠、快速而便利的通訊方式，來實(shí)現(xiàn)這幾個(gè)系統(tǒng)之間的信號(hào)（數(shù)據(jù)）傳輸,只有這樣，才能保證整個(gè)電梯系統(tǒng)安全而有效地運(yùn)行。

2.群控系統(tǒng)的分析

電梯群控其實(shí)指對(duì)多臺(tái)電梯進(jìn)行的最優(yōu)化調(diào)度,其復(fù)雜性是由電梯交通系統(tǒng)的固有特性所決定的,其動(dòng)態(tài)特性具體表現(xiàn)在非線性、擾動(dòng)性、不完備性和多目標(biāo)性幾個(gè)方面。

1）電梯交通系統(tǒng)的非線性

2）電梯交通系統(tǒng)的擾動(dòng)性

3）電梯交通系統(tǒng)信息鏈的不完整性

4）電梯交通系統(tǒng)的多目標(biāo)性

a. 平均候梯時(shí)間要求短

b. 平均乘梯時(shí)間要求短

c. 系統(tǒng)能耗要求低

d. 客流的輸送能力要求高

e. 轎內(nèi)擁擠度要求低（即乘梯的舒適度）

以上幾點(diǎn)是群控系統(tǒng)的主要使用性能評(píng)價(jià)指標(biāo)。由上可知，它是一個(gè)動(dòng)態(tài)且多目標(biāo)地控制系統(tǒng)。問題是該系統(tǒng)各個(gè)目標(biāo)之間相互矛盾。如要求轎廂內(nèi)的擁擠度較小，則會(huì)使其他乘客候梯時(shí)間增長(zhǎng)等問題發(fā)生。所以，各個(gè)指標(biāo)之間的相互平衡協(xié)調(diào)成為電梯群控系統(tǒng)控制的難點(diǎn)。

3. 客流量運(yùn)行數(shù)據(jù)處理

電梯根據(jù)稱重裝置裝載實(shí)際負(fù)載，給出相應(yīng)啟動(dòng)電流，將其數(shù)字量傳輸?shù)诫娞菘刂葡到y(tǒng)中，由操作系統(tǒng)與虛擬主機(jī)進(jìn)行整機(jī)運(yùn)行功能處理及調(diào)節(jié)，使電梯控制變得平穩(wěn)順暢，其運(yùn)行的舒適感達(dá)到最佳狀態(tài)。

因此，對(duì)于高層建筑物客流量大，具有多臺(tái)電梯參與運(yùn)營(yíng)，常會(huì)利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)電梯群落集中控制。為了使電梯運(yùn)行達(dá)到最佳的調(diào)度狀態(tài)，需對(duì)每臺(tái)電梯的客流量或承載情況做統(tǒng)計(jì)分析，然后選擇合適的群控調(diào)度等方式。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、AI技術(shù)及5G通訊等技術(shù)的成熟，以及相應(yīng)傳感器新技術(shù)及新工藝走向?qū)嵱没?，則為我們解決上述問題及要求提供了必要條件。所以，我們面對(duì)上述群控電梯的特點(diǎn)及標(biāo)準(zhǔn)等相關(guān)要求，在其安全正點(diǎn)運(yùn)營(yíng)的前提下，如何確保稱重裝置裝置及其他部件與之配套，應(yīng)考慮選用可靠性的設(shè)計(jì)方案。這是我們研究本課題面臨所要解決的現(xiàn)實(shí)問題，以及本發(fā)明的理解和要點(diǎn)所在。 

四、方案設(shè)計(jì)及布局  

1. 系統(tǒng)交通模式識(shí)別分析

電梯群控系統(tǒng)交通模式識(shí)別，在群梯控制中是一項(xiàng)十分重要的環(huán)節(jié)，也是梯群控制的基礎(chǔ)。沒有群控系統(tǒng)交通模式識(shí)別的群控系統(tǒng)是不符合實(shí)際的，這樣的群控調(diào)度不但不會(huì)提高電梯群對(duì)大廈的服務(wù)效率，反而會(huì)降低電梯的服務(wù)質(zhì)量，增加電梯能耗。因?yàn)樵诓煌慕煌Ｊ较虏捎眠m合的群控算法，可提高電梯系統(tǒng)的性能，即提高其服務(wù)的效率(處理能力)和質(zhì)量(服務(wù)時(shí)間)。

下面分析其模式識(shí)別的功能及分類。

1）最大最小功能模式。

2）常見人流量模式

3）特定人流服務(wù)模式

在完成電梯群控系統(tǒng)交通模式識(shí)別后，還必須對(duì)不同的電梯交通模式進(jìn)行控制算法的設(shè)計(jì)。根據(jù)交通流量的狀態(tài)實(shí)時(shí)地切換實(shí)現(xiàn)不同算法，需要有一個(gè)實(shí)時(shí)的交通分析模塊，以辨識(shí)當(dāng)前的交通模式，然后切入到相應(yīng)的算法中。

2. 群控系統(tǒng)調(diào)度算法

1）進(jìn)化（遺傳）算法應(yīng)用

2）專家系統(tǒng)（規(guī)則）調(diào)度

3）模糊邏輯理論調(diào)度

4）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)調(diào)度

5）模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)調(diào)度

由上可見，電梯群控系統(tǒng)控制算法的多樣性，是由于其多目標(biāo)性、隨機(jī)性、非線性的特性決定的，如果從不同的角度或者為了著重滿足不同的性能指標(biāo)的要求，電梯群控系統(tǒng)的控制算法就可以是多種多樣的，有單一評(píng)價(jià)指標(biāo)算法、有多目標(biāo)控制算法等。

3. 基于領(lǐng)域知識(shí)的電梯動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)

上述常規(guī)的群控算法，雖然實(shí)現(xiàn)方法各有優(yōu)勢(shì)，具有一定的實(shí)用性，但由于電梯群控系統(tǒng)控制的多目標(biāo)性，以及電梯系統(tǒng)本身所固有的隨機(jī)性和非線性等特點(diǎn)，其控制方法很難提高控制系統(tǒng)安全而快捷的總體效果。由此，本發(fā)明提出一種新技術(shù)下的電梯群控算法——即在5G網(wǎng)聯(lián)數(shù)字化系統(tǒng)控制下，基于領(lǐng)域知識(shí)的電梯動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)。

1）優(yōu)化調(diào)度主要目標(biāo)分析

本方案應(yīng)綜合選擇三個(gè)控制目標(biāo):減小乘客平均候梯時(shí)間、減少乘客平均乘梯時(shí)間、降低系統(tǒng)運(yùn)行能耗。即在保證候梯者與乘梯者都滿意的前提下，有效地控制能量的消耗。

a. 乘客平均候梯時(shí)間——滿足乘客的侯梯時(shí)間要少 (Waiting Time)，用W表示；

b. 乘客平均乘梯時(shí)間——使轎廂乘客的乘梯時(shí)間要短 (Short Ride Time)，用S表示；

c. 降低系統(tǒng)運(yùn)行能耗——在一定時(shí)間內(nèi)電梯運(yùn)行次數(shù)減小 (Runing Numerical Count)，用R表示。

2）確定設(shè)計(jì)變量和約束條件

依據(jù)上述其模式識(shí)別的具體功能及分類，選用系統(tǒng)控制調(diào)度算法中的專家規(guī)則與模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)算法作為變量考慮。現(xiàn)根據(jù)群控系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，針對(duì)性提出如下相應(yīng)約束條件：

a. 最大最小功能作為基本要求，即就近平層模式，使候梯時(shí)間最短。用X1表示；

b. 以轎廂載荷量大小或人流量多少落實(shí)常見人流量模式運(yùn)行。用X2表示；

c. 按樓層呼梯信號(hào)，滿足乘客平均候梯時(shí)間為最小。用X3表示；

d. 在人機(jī)界面下操作信號(hào)自動(dòng)轉(zhuǎn)為特定人流服務(wù)模式。用X4表示；

e. 已滿載的電梯不再被分配。且滿載電梯到達(dá)服務(wù)層站時(shí)不應(yīng)答?？?。用X5表示；

f. 單臺(tái)轎廂按照集選控制方式運(yùn)行。即運(yùn)行方向的規(guī)則為同向優(yōu)先，逆向記憶。同向服務(wù)完后，再轉(zhuǎn)至逆向服務(wù)。用X6表示；

g. 在上/下行交通高峰交通狀況下，其中1臺(tái)或2臺(tái)電梯不響應(yīng)下/上層站召喚。用X7表示；

h. 處于故障狀態(tài)或檢修中的電梯從梯群中撤出，不再參加分配。用X8表示。

3）數(shù)學(xué)模型的優(yōu)化設(shè)計(jì)

上述電梯群控系統(tǒng)的控制，其動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)問題化為如下數(shù)學(xué)模型：

設(shè)計(jì)變量：

目標(biāo)函數(shù)：極小化

（i = 1,2,3,4,....n）

Xj為權(quán)重系數(shù)，X∈(0,1)，其大小依次為X1>X2>X3。

滿足約束條件：if{電梯j有該層外呼同層的內(nèi)指令，且j不等于1；and CD(j)<=CD(i)，or CD(j)<=0.5}

then i梯作為該外呼指令的預(yù)響應(yīng)梯。

即有：

4. 多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度算法

根據(jù)上述電梯群控系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的優(yōu)化設(shè)計(jì)，針對(duì)其控制算法的多樣性，確定同時(shí)選用有多目標(biāo)的混合控制算法。即在專家規(guī)則下，應(yīng)用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的調(diào)度理論，在優(yōu)化外呼指令(泛指廳外待梯人數(shù))工況下，實(shí)施轎廂容積率與載荷率相結(jié)合的調(diào)度方法。

1）模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)調(diào)度分析

2）建立優(yōu)化調(diào)度評(píng)定函數(shù)

當(dāng)有一臺(tái)i電梯被應(yīng)召時(shí)，應(yīng)同時(shí)綜合考慮幾個(gè)目標(biāo)值。下面分析以一個(gè)目標(biāo)評(píng)定函數(shù)中，將幾個(gè)目標(biāo)值進(jìn)行綜合判定。因評(píng)定函數(shù)也是多目標(biāo)制算法的模型，其評(píng)定函數(shù)構(gòu)建如下:

Fi = Y1Ei+Y2Ni ...............................（4）

其中    Fi -- 評(píng)定函數(shù)，表示第i臺(tái)電梯響應(yīng)某個(gè)層站召喚信號(hào)的判定度，i=1-n (n為電梯臺(tái)數(shù))；

Yj -- 權(quán)重系數(shù)，Y∈(0,1)，當(dāng)Y=1時(shí)，Yj:表明了對(duì)其2個(gè)評(píng)定指標(biāo)的不同側(cè)重的選擇；

Ei--第i個(gè)電梯的E值（簡(jiǎn)稱容積率）；

Ni--第i個(gè)電梯的N值（簡(jiǎn)稱載荷率）。

如在j=1時(shí)，電梯進(jìn)入人與物品混裝的工況下,判斷電梯是否應(yīng)召時(shí)，以轎廂容積率為主要考慮因素，而轎廂載荷率為輔，則Ei的權(quán)重相對(duì)要大一些。當(dāng)電梯處于上下班人流量高峰工況下，Ni的權(quán)重則應(yīng)大一些，而Ei的權(quán)重則小一些。

3）確定設(shè)計(jì)變量和約束條件

依據(jù)上述模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)調(diào)度分析的方法，選用專家規(guī)則與模糊控制作為變量考慮。現(xiàn)針對(duì)電梯運(yùn)行過程中的人流量動(dòng)態(tài)特性，提出如下約束條件：

a. 在轎廂有效面積下，采取人均面積（0.12m2/人）與物品擬人均面積（0.12m2/人）之和，作為限載人數(shù)。用Y1表示；

b. 在轎廂有效面積下，采取人均載重量（75kg/人）的人頭數(shù)之和，作為限載載重量。用Y2表示。

4）其數(shù)學(xué)模型的優(yōu)化設(shè)計(jì)

上述電梯群控系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)度算法，其動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)問題可簡(jiǎn)化為如下數(shù)學(xué)模型：

設(shè)計(jì)變量：

目標(biāo)函數(shù)：邊界化

（i = 1,2,3,4,....n）

Yj為權(quán)重系數(shù)，X∈(0,1)，其大小依次為Y1>Y2。

滿足約束條件：if{電梯j有該層外呼同層的內(nèi)指令，且j不等于1；and CD(j)<=CD(i)，or CD(j)<=0.5}

then i梯作為該外呼指令的預(yù)響應(yīng)梯。

即有： 

 

5）轎廂容積率模糊算法

現(xiàn)進(jìn)一步介紹模糊控制在轎廂有效面積（電梯標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定）中人數(shù)及物品的應(yīng)用。

在電梯的運(yùn)行過程中，采取用數(shù)個(gè)壓力傳感器檢測(cè)出電梯內(nèi)具體的數(shù)字化重量。即通過總載荷值能直接得到電梯人數(shù)（按75kg/人）。在另一種狀態(tài)時(shí)，乘客進(jìn)入轎廂除了攜帶行李箱外，或還有貨物同時(shí)進(jìn)入的情況下，則人數(shù)失去準(zhǔn)確度，容易得到錯(cuò)誤的參數(shù)。有時(shí)，在此狀態(tài)下超載量不夠，造成人員擁擠，使乘客心理上產(chǎn)生不舒服感覺。下面分析此種狀態(tài)下的模糊算法。

這里取成年人體重平均值75kg為基準(zhǔn)，繪制一張電梯當(dāng)前載重量對(duì)當(dāng)前電梯內(nèi)人數(shù)的隸屬函數(shù)圖，參見圖1所示。

 

圖1 人體重隸屬函數(shù)圖 

圖2 人數(shù)與物品的隸屬函數(shù)圖

對(duì)于轎廂附加若干人及物品時(shí)，此刻就不能肯定電梯中的人數(shù)，先得到至少存在的乘客，再判斷模糊區(qū)域，相加之后為預(yù)估乘客數(shù)量。由此，將模糊集改為轎廂容積率來處理。即將人數(shù)與物品按0.12m2/人作為一個(gè)變量來計(jì)算，以轎廂有效面積作為限定變量數(shù)。因此，本發(fā)明在轎廂中配置一轎廂監(jiān)控裝置，用于對(duì)乘客及物品進(jìn)入轎廂時(shí)，當(dāng)轎廂關(guān)閉時(shí)的實(shí)時(shí)面積掃描，以此確定具體人數(shù)與物品所占面積。具體功能詳見下面轎廂乘客監(jiān)控裝置說明（參見本企業(yè)發(fā)明專利：202111575491.9）。

對(duì)于一個(gè)以轎廂容積率的兩個(gè)變量，轉(zhuǎn)化為只有一個(gè)變量的直線方程來說，當(dāng)前電梯內(nèi)人數(shù)與物品的隸屬函數(shù)圖像，可以簡(jiǎn)化為上圖2所示。

5. 群控系統(tǒng)組成與硬件

通過上面電梯群控系統(tǒng)的模式識(shí)別控制和優(yōu)化調(diào)度算法，展開了其動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)各數(shù)學(xué)模型的建立，并確立了其約束條件，這為群控系統(tǒng)軟件程序的編制做好了扎實(shí)地鋪墊。下面進(jìn)一步安排群控系統(tǒng)組成與硬件布局。

1）系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)框圖

圖3所示為電梯群控系統(tǒng)，為本發(fā)明構(gòu)思的硬件總體結(jié)構(gòu)圖。圖中即為n臺(tái)電梯組成的群控系統(tǒng)。從圖中可以看出，整個(gè)群控系統(tǒng)大致可分成七個(gè)組成部分：虛擬主機(jī)、群控控制器、各單梯控制器、外召系統(tǒng)、內(nèi)呼系統(tǒng)、執(zhí)行電子元器件（含稱重裝置）和轎廂（含雙目探測(cè)頭裝置）等。

群控控制器通過采集廳召、內(nèi)呼、電梯運(yùn)行狀態(tài)信息（如轎廂載荷量及人數(shù)）等電梯系統(tǒng)的實(shí)時(shí)信號(hào)，依據(jù)設(shè)定的群梯控制原則，虛擬主機(jī)進(jìn)行邊緣運(yùn)算（邏輯等）后，將計(jì)算數(shù)據(jù)輸入群梯控制器，而后將指令分別輸出給各單梯控制器，各控制器再通過相關(guān)執(zhí)行元件，使電梯群獲得最優(yōu)調(diào)度。

下面對(duì)本發(fā)明在應(yīng)用層面的功能介紹與相關(guān)子系統(tǒng)的配置：

2）功能的構(gòu)成與配置

圖3 群控系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖

電梯群通常應(yīng)具備下列裝置：

a.與乘客相互通訊的裝置；

b.與“大樓服務(wù)設(shè)施（乘客上下的大廳與各層站、轎廂內(nèi)、機(jī)房及大樓管理員監(jiān)控室等）”之間的通訊裝置。

本發(fā)明電梯群對(duì)前述這些人機(jī)通訊裝置，添加及補(bǔ)充了幾種功能，從而提高了電梯有效使用率與可靠性，使乘客使用電梯更為便捷與安全。同時(shí)，增進(jìn)了向乘客提供信息的功能，加強(qiáng)了大樓的信息傳遞與暢通。

（1）與乘客的通訊功能

這些裝置設(shè)置于圖4所示的候梯廳和圖5所示的轎廂內(nèi)，其功能使乘客與電梯之間進(jìn)行高密度的信息交換，使人機(jī)兩者動(dòng)作配合協(xié)調(diào)。

先對(duì)具備向乘客提供信息功能的子系統(tǒng)及裝置加以解說。

圖4 候梯廳   

圖5  轎廂內(nèi)

圖4所示的“大樓層站信息子系統(tǒng)”和圖5所示的“轎廂運(yùn)行信息子系統(tǒng)”。在候梯廳及轎廂內(nèi)的顯示屏上顯示電梯運(yùn)營(yíng)信息、大樓電梯信息及其他信息等，乘客看到這些信息時(shí)，能正確使用電梯。并得到有益的信息。

圖4與圖5所示的“待時(shí)與音響預(yù)報(bào)子系統(tǒng)”。待時(shí)預(yù)報(bào)信息以圖示動(dòng)態(tài)形式，顯示轎廂到站所需時(shí)間（預(yù)測(cè)等待時(shí)間），乘客看了就一目了然，并耐心等待。而音響預(yù)報(bào)信息可喚起乘客的注意力，利用音響作為信息傳遞的介質(zhì)。即從候梯廳及轎廂內(nèi)的揚(yáng)聲器發(fā)出聲音，告知電梯運(yùn)行方向及到站情況。

圖4所示的“預(yù)選層站子系統(tǒng)”，根據(jù)設(shè)于圖5轎廂在乘客進(jìn)出入狀態(tài)下，雙目探測(cè)頭將攝像的候梯廳乘客圖像，分析乘客候梯人流量情況，對(duì)已檢出擁擠情況的樓層候梯廳優(yōu)先分配電梯，盡快解決乘客擁擠情況，緩解乘客焦慮情緒。這里需要說明的一點(diǎn)，通常只在基站大廳安裝廳外預(yù)選層裝置的登記板上登記，而其他樓層只有召喚登記。當(dāng)然，對(duì)于特定樓層（如會(huì)議室或餐廳等）可設(shè)置“預(yù)選層站子系統(tǒng)”的廳外預(yù)選層裝置。

（2）與大樓設(shè)施通訊的功能

對(duì)高度信息化社會(huì)的大樓來說，安全是重要課題。電梯群控系統(tǒng)備有“特定人流召喚子系統(tǒng)”，該系統(tǒng)能登記大樓管理員室層站及工作人員層站等特定的召喚。并限制乘客，可分為六種服務(wù)方式：

a. 特別樓層服務(wù)；

b. 獨(dú)立操作服務(wù)；

c. 分散備用控制；

d. 緊急電源操作；

e. 隔層?？糠?wù)；

f. 故障備份操作。

可見，上述服務(wù)操作，能發(fā)揮特定人流召喚子系統(tǒng)的功能，可限定特定層站的交通，加強(qiáng)大樓安全性與私密性。

3）系統(tǒng)構(gòu)成和運(yùn)作

電梯群控系統(tǒng)的各功能，通過相關(guān)顯示器、CRT顯示及人機(jī)界面操作等，具有特殊功能的設(shè)備及群控附加控制裝置、操縱信號(hào)裝置的系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。

對(duì)于相關(guān)子系統(tǒng)及裝置的主要構(gòu)成及運(yùn)作特點(diǎn)，除通常群控電梯具備外，現(xiàn)作出以下說明。

（1）信息顯示功能

圖6為信息顯示系統(tǒng)構(gòu)成圖：一是候梯廳顯示器。采用LED電子顯示屏結(jié)構(gòu)，具有亮度高、色彩飽和度高及使用壽命長(zhǎng)等特色，使進(jìn)入候梯廳的乘客一目了然。二是轎廂顯示器，則可裝在操縱箱上，同樣配備LED電子顯示屏，便于轎廂內(nèi)乘客辨認(rèn)。這些顯示器上顯示電梯運(yùn)營(yíng)信息、大樓電梯信息及其他信息等。

圖7 圖示層站指示燈

此外，在大樓管理員室配備的“電梯運(yùn)營(yíng)監(jiān)控子系統(tǒng)”，該系統(tǒng)CRT也同步顯示上述電梯運(yùn)行情況及其他信息等。這樣，便于大樓管理員隨時(shí)了解及掌握大樓電梯運(yùn)營(yíng)狀況。并及時(shí)作出處理與跟蹤調(diào)度。

（2）待時(shí)預(yù)報(bào)功能

在圖4“待時(shí)與音響預(yù)報(bào)子系統(tǒng)”，選用及時(shí)預(yù)報(bào)方式系統(tǒng)的群控附加待時(shí)顯示功能。該功能用電梯群控附加控制裝置，對(duì)已做過預(yù)報(bào)的轎廂到站預(yù)測(cè)待時(shí)進(jìn)行運(yùn)算，然后傳送到設(shè)置于候梯廳的圖示層站指示燈進(jìn)行顯示。

圖示層站指示燈如圖7所示，采用高清LED電子顯示器，用跳躍式數(shù)字與箭頭組成計(jì)時(shí)器型式。箭頭上端及下端部分分別表示電梯上行或下行的層站指示燈，兩端數(shù)字表示預(yù)測(cè)電梯上行或下行等待時(shí)間的信號(hào)燈。

乘客撳下候梯廳按鈕時(shí)，處于為乘客服務(wù)狀態(tài)的電梯信號(hào)燈點(diǎn)亮。此時(shí)，計(jì)時(shí)器就顯示預(yù)測(cè)時(shí)間相應(yīng)的數(shù)字。以后，隨著時(shí)間的流逝，數(shù)字倒計(jì)時(shí)歸1時(shí)，則轎廂到站。且層站指示燈開始閃爍，轎廂開門。                                                                                                                        

（3）廳外預(yù)選層裝置

該裝置不僅包括在基站門廳的附近設(shè)有選層按鈕，還在其它層站設(shè)有上下行按鈕。詳見圖8所示。并且，在轎廂中設(shè)有檢查乘客進(jìn)入轎廂的裝置（包括稱重裝置及雙目探測(cè)頭裝置）。

候梯廳的選層按鈕被乘客撳按后，群控裝置就登記出向?qū)诱?，選層按鈕點(diǎn)亮。然后，群控裝置根據(jù)選層信息，分析候梯時(shí)間（心理方面），實(shí)現(xiàn)最佳群控調(diào)度，決定哪臺(tái)轎廂為乘客服務(wù)。受命為乘客服務(wù)的轎廂，其控制裝置用層站指示燈及諧音鐘召喚乘客。當(dāng)轎廂達(dá)到設(shè)有選層按鈕的層站后，轎廂運(yùn)行前方的去向按鈕燈全部熄滅。當(dāng)稱重裝置及雙目探測(cè)頭裝置檢出乘客進(jìn)入轎廂的載荷或人數(shù)后，電梯控制裝置再由群控裝置登記的去向?qū)又?，將轎廂去向?qū)幼鳛檎賳緦?，并全部進(jìn)行自動(dòng)登記，使轎廂內(nèi)去向按鈕燈點(diǎn)亮。

如上所述，如果在其他人流密集層站選用附加選層按鈕，那么乘客在設(shè)有選層按鈕的候梯廳內(nèi)，只要撳按一次按鈕，就可以前往自己要去的樓層，大大提高了群控功能及時(shí)疏散人群的效果。

圖8  預(yù)選層站子系統(tǒng)構(gòu)成

（4）廳外人流量監(jiān)控功能

轎廂乘客監(jiān)控子系統(tǒng)，該系統(tǒng)還具有廳外人流量監(jiān)控作用。即同時(shí)具有兩項(xiàng)功能的應(yīng)用。

a. 電梯在開門狀態(tài)下，轎廂雙目探測(cè)頭對(duì)廳外的乘客人流量進(jìn)行掃描，將乘客流量預(yù)報(bào)給群梯控制器，及時(shí)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度。掃描后人流量檢測(cè)處理過程，圖9所示為廳外人流量混雜度檢測(cè)處理程序框圖。

但是，在此工況下，只能估算相關(guān)層站廳外的乘客流量數(shù)大小，因廳外人流是動(dòng)態(tài)的。僅為電梯群控系統(tǒng)的人流量交通模式提供調(diào)度依據(jù)。

b. 在轎廂關(guān)門時(shí)，檢測(cè)轎廂內(nèi)乘客人數(shù)，因?yàn)檗I廂載客人數(shù)設(shè)有限制數(shù)量。又當(dāng)乘客進(jìn)入攜帶物品時(shí)，則在兩者的情況下，只能選用轎廂有效面積作為限制數(shù)量。由此，采取雙目探測(cè)頭的掃描獲取轎廂的容積率，以此調(diào)度本電梯是否運(yùn)行前方應(yīng)召。

圖10 廳外人流量混雜度檢測(cè)處理程序框圖

綜上所述，本發(fā)明專利內(nèi)容應(yīng)包含執(zhí)行上述各結(jié)構(gòu)、電子元器件及數(shù)字傳感器，在電梯運(yùn)行過程中及功能的應(yīng)用等軟件程序。同時(shí)，其運(yùn)行程序運(yùn)用當(dāng)今5G（含北斗地基增強(qiáng)型系統(tǒng)）通訊等技術(shù)，將電梯運(yùn)行時(shí)相關(guān)數(shù)據(jù)鏈接進(jìn)入集群式物聯(lián)網(wǎng)交互運(yùn)行及遠(yuǎn)程監(jiān)控生態(tài)安全管理平臺(tái)。

五、群控系統(tǒng)及優(yōu)勢(shì)

由上所述，本發(fā)明旨在通過以上電梯群控系統(tǒng)展開一系列裝置的配套設(shè)計(jì)，以及相應(yīng)運(yùn)行程序的優(yōu)化設(shè)計(jì)與調(diào)度算法，使電梯群控系統(tǒng)的總體構(gòu)成的各子系統(tǒng)始終處于電梯在運(yùn)行時(shí)，能實(shí)時(shí)運(yùn)算和可靠地監(jiān)管，避免出現(xiàn)“黑屏”或“爬窩”等現(xiàn)象，以確保乘客放心地使用。

本系統(tǒng)地發(fā)明，在電梯行業(yè)實(shí)際應(yīng)用中，除了進(jìn)一步完善了電梯群控系統(tǒng)的相應(yīng)功能及作用外，而在于以智能數(shù)字化的形式，系統(tǒng)性解決了目前電梯行業(yè)所面臨亟待解決的難點(diǎn)。可見，其優(yōu)勢(shì)及特點(diǎn)主要有如下幾點(diǎn)：

1）對(duì)于轎廂乘客監(jiān)控裝置而言，它不是在候梯大廳設(shè)置，而是攝像頭放置在轎廂內(nèi)，可以檢測(cè)到候梯廳乘客人流量大體信息，對(duì)其人多擁擠的基站或其他樓層實(shí)行優(yōu)先調(diào)度服務(wù)，能解決乘客擁擠紛雜狀況。

2）利用5G通訊低時(shí)延特點(diǎn)及人工智能技術(shù)等，不僅能確保十臺(tái)以上電梯群落高可靠地運(yùn)行，從而將電梯運(yùn)營(yíng)安全指數(shù)大大提升。

3）采用數(shù)字電路技術(shù)，電梯群控系統(tǒng)中待時(shí)與音響預(yù)報(bào)子系統(tǒng)，既能在層站指示燈上及時(shí)預(yù)報(bào)待時(shí)數(shù)字式動(dòng)態(tài)顯示功能。也能在候梯廳顯示器與轎廂顯示器上，顯示電梯運(yùn)營(yíng)信息、大樓電梯信息及其他信息等。同時(shí)，在候梯廳的登記箱、層站召喚箱以及轎廂內(nèi)配置音響，其聲音信息有運(yùn)行方向信息、到站信息及指導(dǎo)信息等。

4）由于對(duì)群控系統(tǒng)展開了模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)調(diào)度優(yōu)化設(shè)計(jì)，選用專家規(guī)則與模糊控制作為變量考慮，針對(duì)電梯運(yùn)行過程中的人流量進(jìn)行動(dòng)態(tài)特性量化評(píng)定，則有效控制了轎廂內(nèi)擠滿乘客的狀況。

5）對(duì)電梯群控系統(tǒng)運(yùn)行交通模式，提出的基于領(lǐng)域知識(shí)的電梯動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)，不僅能保證有一個(gè)足夠短的候梯時(shí)間讓乘客滿意，還能有效地控制乘梯時(shí)間。并且在限制擁擠度、控制能量損耗等方面具有卓有成效的表現(xiàn)。

此外，當(dāng)電梯群控系統(tǒng)現(xiàn)今存在的問題，采用數(shù)字化處理或解決時(shí)，使電梯網(wǎng)聯(lián)控制智能化才能鏈接進(jìn)入電梯遠(yuǎn)程監(jiān)控安全生態(tài)管理平臺(tái)，以及電子系統(tǒng)安全自動(dòng)監(jiān)測(cè)平臺(tái)將成為現(xiàn)實(shí)。只有這樣，將使我國(guó)龐大的電梯群落安全運(yùn)營(yíng)確保無虞，以及能有效滿足老百姓乘梯時(shí)安全感及舒適感。

本發(fā)明已申報(bào)國(guó)家發(fā)明專利。其發(fā)明專利號(hào)為：202310404887.X。

 

吳哲 2024年12月22日整理于益陽(yáng)