群控電梯的智能調(diào)度(共14頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上漳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院計(jì)算機(jī)系2014屆工程項(xiàng)目訓(xùn)練綜合辦公大樓群控電梯智能調(diào)度系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 班級(jí)：姓名：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)老師：2016年06月5日任務(wù)背景本文首先簡要介紹某綜合辦公大樓共40層，電梯共有10部，其中2部為消防電梯。而電梯做為最重要的垂直交通運(yùn)輸工具，其作用愈加突出，也得到了極大的重視。為了提高員工上下班高峰期，搭乘電梯高效有序，縮短人們的候梯時(shí)間、乘梯時(shí)間，并降低能源消耗，就需要使用電梯群控系統(tǒng)（EGCS）對(duì)多臺(tái)電梯進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度控制。1、目前群控電梯采用的智能調(diào)度1、多種控制方案的分析比較目前，國內(nèi)外廣泛采用的控制策略主要包括模糊控制、專家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算

2、法等人工智能技術(shù)。每一種控制策略各有其優(yōu)點(diǎn)，但受制于成本等因素，又各有其局限性：1、專家系統(tǒng)專家系統(tǒng)是一個(gè)或多個(gè)專家知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)積累起來進(jìn)行推理和判斷的系統(tǒng)，是由知識(shí)庫、數(shù)據(jù)庫、推理機(jī)、解釋部分及知識(shí)獲取部分組成，形成一定的控制規(guī)則存入知識(shí)庫中，它可以解決許多不能完全用數(shù)學(xué)作精確描述而要靠經(jīng)驗(yàn)解決的問題。根據(jù)當(dāng)前輸入的數(shù)據(jù)或信息，利用知識(shí)庫的知識(shí)，按一定的推理策略控制派梯。但對(duì)于復(fù)雜多變的電梯系統(tǒng)，專家系統(tǒng)有它的不足之處：它主要適用于一些相對(duì)比較簡單的、樓層比較低的建筑物；專家設(shè)想的條件要與實(shí)際建筑物基本相同，才能獲得預(yù)期的效果；對(duì)于復(fù)雜多變的電梯系統(tǒng)，專家的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)存在局限性等；控制規(guī)則數(shù)受

3、限制，規(guī)則數(shù)多則顯得復(fù)雜，難以控制；少則控制性能下降。2、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是依據(jù)人類和動(dòng)物大腦的工作方式建模的，具有并行處理、分布儲(chǔ)存、自學(xué)習(xí)、自組織功能。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的主要優(yōu)勢(shì)在于它可以通過調(diào)整網(wǎng)絡(luò)連接權(quán)來得到近似最優(yōu)的輸入輸出映射，適應(yīng)于難以建模的非線性動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，它能識(shí)別交通流，當(dāng)交通流發(fā)生變化時(shí)，電梯交通配置能隨之變動(dòng)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)還具有自學(xué)能力，能改進(jìn)控制算法并對(duì)制定的規(guī)則加以修改，利用非線性和學(xué)習(xí)方法建立適合的模型進(jìn)行推理，對(duì)電梯交通進(jìn)行預(yù)測(cè)，能靈活應(yīng)付建筑物中變化的交通流，校正誤差。但它也有自己的缺點(diǎn)，單純的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)就會(huì)使其結(jié)構(gòu)相當(dāng)龐大，網(wǎng)絡(luò)的離線學(xué)習(xí)或者在線學(xué)習(xí)的時(shí)間都會(huì)較長，而且也

4、使控制器收斂性能下降，更主要的是結(jié)構(gòu)的合理性也難以驗(yàn)證。4、遺傳算法基于遺傳算法的控制算法抽象于生物的進(jìn)化過程，是通過全面模擬自然選擇和遺傳機(jī)制，而提出的一種自適應(yīng)概率性的搜索和優(yōu)化算法。它采用多點(diǎn)的方式并行搜索解空間，能獲得最優(yōu)全局解而不會(huì)陷入局部極小，對(duì)優(yōu)化問題的限制很少，不需要確切的系統(tǒng)知識(shí)，只要給出一個(gè)能評(píng)價(jià)解的目標(biāo)函數(shù)，可實(shí)現(xiàn)在多目標(biāo)要求下動(dòng)態(tài)優(yōu)化派梯方案。在有多個(gè)呼梯的情況下可搜索到最優(yōu)派梯方案，實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)最優(yōu)調(diào)度；搜索中依靠適應(yīng)度函數(shù)值的大小來區(qū)分每個(gè)個(gè)體的優(yōu)劣，遺傳算法優(yōu)于傳統(tǒng)的最小候梯時(shí)間算法。遺傳算法的缺點(diǎn)有：遺傳算法本身所具有的隨機(jī)性和概率性，使它的搜索進(jìn)程效率不高；其優(yōu)

5、良的搜索結(jié)果是以盡可能長的搜索時(shí)間為代價(jià)的。4、模糊控制技術(shù)基于多目標(biāo)的模糊控制技術(shù)在電梯控制系統(tǒng)中的應(yīng)用顯示了高度的優(yōu)越性。電梯系統(tǒng)中含有許多模糊、不完整的信息，這些模糊信息通過模糊集來描述。計(jì)算機(jī)不能接受含糊的回答，但卻能用模糊邏輯來推理，它能模仿人腦的推理能力，簡化許多復(fù)雜問題。模糊控制方法優(yōu)點(diǎn)明顯：它完全是在操作人員控制經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的控制，無需建立數(shù)學(xué)模型，是解決不確定性系統(tǒng)的一種有效途徑4；模糊控制具有較強(qiáng)的魯棒性，被控對(duì)象參數(shù)的變化對(duì)模糊控制的影響不明顯，可用于非線性時(shí)變時(shí)滯系統(tǒng)的控制；它由離線計(jì)算得到控制查詢表，提高了控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性；控制的機(jī)理符合人們對(duì)過程控制作用的直

6、觀描述和思維邏輯；帶有模糊邏輯的電梯群控系統(tǒng)平均候梯時(shí)間減少了，大大優(yōu)于常規(guī)電梯群控系統(tǒng)。但是純粹的模糊控制不具備學(xué)習(xí)能力，不能根據(jù)新的情況作出適時(shí)的調(diào)整以提高系統(tǒng)的性能。2、分析研究對(duì)象1、電梯群控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)電梯群控系統(tǒng)是一個(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng)，需要對(duì)數(shù)百個(gè)信號(hào)進(jìn)行收發(fā)，處理。目前，電梯群控有多種實(shí)現(xiàn)方式，但其控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)大體相同。圖2.1為電梯群控系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)框圖。由電梯群控器接受轎外呼梯信號(hào)，根據(jù)派梯策略算法的處理結(jié)果將呼梯信號(hào)分配給各單梯控制器，單梯控制器根據(jù)各電梯狀態(tài)、分配的轎外呼梯信號(hào)、轎內(nèi)呼梯信號(hào)等對(duì)電梯進(jìn)行運(yùn)行控制。電梯群控控制器是電梯群控系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)采集轎外呼梯信號(hào)并協(xié)

7、調(diào)控制各電梯的運(yùn)行。圖2.1 電梯群控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖單梯控制器控制單臺(tái)電梯，使其能夠獨(dú)立地上下運(yùn)行、完成電梯的基本功能。在單梯控制器中應(yīng)設(shè)置合適的電梯加速度和減速度。研究表明5，出于生理需求，電梯的加速度和減速度不能過大，而且加速度的變化率也不能超過一定范圍，否則就會(huì)導(dǎo)致乘客體內(nèi)器官的相對(duì)移動(dòng)，給人不舒適感，如果這種變化超過人體所能承受的極限，就會(huì)出現(xiàn)嘔吐、惡心等不適癥狀。電梯群控器是整個(gè)電梯群的調(diào)度中心。一方面，它可以采集轎外呼梯信號(hào)，根據(jù)電梯的當(dāng)前位置、電梯運(yùn)行方向、轎廂負(fù)荷、客流量等各方面因素對(duì)轎外呼梯信號(hào)做出合理的分配，并將轎外呼梯信號(hào)發(fā)送給各單梯控制器。另一方面，電梯群控器接收用戶指令、

8、設(shè)置參數(shù)并根據(jù)需要增減功能，向外部輸出電梯的相關(guān)信息，供用戶查詢與監(jiān)視，本文就是針對(duì)電梯群控器進(jìn)行研究的。2、電梯群控系統(tǒng)的特點(diǎn)電梯群控系統(tǒng)是典型的動(dòng)態(tài)離散事件系統(tǒng)，系統(tǒng)的建模、分析、優(yōu)化都較為復(fù)雜，調(diào)度策略所面臨的問題是基于當(dāng)前的狀態(tài)和歷史數(shù)據(jù)找到一個(gè)派梯程序來決定什么時(shí)間、地點(diǎn)轎廂應(yīng)運(yùn)行、停止或轉(zhuǎn)向。對(duì)于辦公建筑主要是使乘客平均候梯時(shí)間最小，此問題難于處理的原因包括：多轎廂的協(xié)同問題，滿足轎廂的運(yùn)動(dòng)約束、狀態(tài)信息的不完整和不確定以及時(shí)變的交通量。電梯群控系統(tǒng)的隨機(jī)性、非線性和控制目標(biāo)多樣性，使傳統(tǒng)控制方法很難提高系統(tǒng)的性能指標(biāo)。因此調(diào)度算法和評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)于電梯群控系統(tǒng)是是至關(guān)重要的。電梯群控

9、系統(tǒng)是一個(gè)具有多目標(biāo)因素的系統(tǒng)，共有30多個(gè)目標(biāo)，它們之間的關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜，這就使我們?cè)谠O(shè)計(jì)電梯群控系統(tǒng)時(shí)需要折中和綜合考慮各個(gè)目標(biāo)。它們主要包括平均候梯時(shí)間短、長時(shí)間侯梯率低、平均乘梯時(shí)間短、系統(tǒng)能耗少、客流輸送能力強(qiáng)、轎廂內(nèi)擁擠度適宜等。上述的幾個(gè)目標(biāo)對(duì)電梯群控系統(tǒng)提出了不同的要求。電梯群控系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)客流需求狀況，對(duì)這些指標(biāo)進(jìn)行調(diào)整。由于電梯的客流量會(huì)隨時(shí)間的變化而發(fā)生變化。所以，電梯交通系統(tǒng)存在著很大的不確定性，主要表現(xiàn)為每一層站的乘客數(shù)的不確定性、乘客的目的層的不確定性、呼梯信號(hào)的產(chǎn)生樓層的不確定性、建筑物內(nèi)存在的與環(huán)境因素有關(guān)的交通狀況的變化的不確定性等6。電梯交通系統(tǒng)中還有很多非線性

10、的因素，必須用智能控制技術(shù)來控制它們。3、電梯群控系統(tǒng)的性能要求電梯群控系統(tǒng)是對(duì)電梯群的控制和調(diào)度，電梯作為大樓內(nèi)的垂直交通工具，必須保障其安全性和可靠性。因此，群控系統(tǒng)的性能應(yīng)包括以下要求7：（1）電梯群控系統(tǒng)需要完成的最核心的任務(wù)就是對(duì)電梯群的調(diào)度控制。電梯群控系統(tǒng)必須要能與電梯群進(jìn)行通信，獲取各電梯的狀態(tài)信息和呼叫信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯群的調(diào)度，這是電梯群控系統(tǒng)的基礎(chǔ)。同時(shí)，電梯群也需要接收調(diào)度電梯群控系統(tǒng)運(yùn)算出的反饋調(diào)度指令來控制電梯。因此，電梯群控系統(tǒng)必須要能與電梯群進(jìn)行通信。（2）電梯群控系統(tǒng)對(duì)電梯群調(diào)度的目的就是要提高整個(gè)電梯群對(duì)乘客的服務(wù)質(zhì)量。要提高電梯群的服務(wù)質(zhì)量，首先必須對(duì)乘客的

11、呼叫信號(hào)進(jìn)行集中的管理和統(tǒng)一的分配。這是提高電梯群服務(wù)質(zhì)量的前提。只有對(duì)電梯群進(jìn)行集中、統(tǒng)一、合理的分配，才能更好地提高電梯群的服務(wù)效率。（3）電梯群控系統(tǒng)的主要功能是實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯群的合理調(diào)度。但由于電梯群中的電梯可能分布在不同的位置上，而電梯又是封閉在大樓里面，用戶很難進(jìn)行觀測(cè)到電梯的運(yùn)行調(diào)度情況。因此，電梯群控系統(tǒng)必須提供顯示界面，對(duì)電梯群的運(yùn)行調(diào)度狀況 進(jìn)行監(jiān)測(cè)。（4）用戶有的時(shí)候需要了解各電梯的運(yùn)行狀態(tài)和一些硬件參數(shù)指標(biāo)。由于電梯的運(yùn)行狀態(tài)是在不停變化的，僅僅通過人為的觀測(cè)要想同時(shí)觀測(cè)所有電梯的狀態(tài)，幾乎是不可能的。因此，電梯群控系統(tǒng)必須要能滿足用戶的這些需求，實(shí)時(shí)顯示電梯的運(yùn)行狀態(tài)和一

12、些硬件參數(shù)指標(biāo)。（5）電梯的安全問題一直被人們視為電梯運(yùn)行最為重要的問題，而電梯故障是影響電梯安全運(yùn)行最關(guān)鍵的因素，所以顯示電梯的故障信息、對(duì)電梯故障進(jìn)行報(bào)警和記錄，對(duì)于用戶和維修人員來說都是至關(guān)重要的，而且電梯的歷史故障記錄對(duì)于日后電梯故障的診斷和電梯各部件性能的評(píng)價(jià)都有十分重要的意義。所以，為了保證電梯群控系統(tǒng)能夠更加安全的運(yùn)行，必須對(duì)電梯故障進(jìn)行報(bào)警、對(duì)電梯故障進(jìn)行處理后記錄下來，這也是群控系統(tǒng)應(yīng)有的一項(xiàng)重要功能。專心-專注-專業(yè)3、用戶需求1、老總搭乘電梯具有優(yōu)先權(quán)2、消防電梯平時(shí)可當(dāng)做普通電梯使用3、閑時(shí)，電梯按就近原則接受任務(wù)4、高峰期，系統(tǒng)能按臨近樓層分配電梯?？繕菍?，每部電梯都

13、達(dá)到限定人數(shù)，乘客按先后順序安排乘坐電梯（到達(dá)同一層的乘客可能因?yàn)檫_(dá)到時(shí)間不同而乘坐不同電梯）5、電梯轎廂內(nèi)不設(shè)選層功能，統(tǒng)一由系統(tǒng)調(diào)度，所到樓層顯示在廳門上方顯示屏。6、乘客不直接到具體電梯選層，而是由系統(tǒng)統(tǒng)一選層器選層，由系統(tǒng)安排具體乘坐哪一部電梯。4、總體設(shè)計(jì)5、詳細(xì)設(shè)計(jì)1、電梯交通模式分類一個(gè)大樓內(nèi)由于各樓層的人員分布在一定時(shí)間段內(nèi)相對(duì)穩(wěn)定，其人員的作息有一定的規(guī)律，使得對(duì)交通流的分析不僅是可能的，而且也是十分必要的。電梯交通是由大樓內(nèi)乘客數(shù)、乘客出現(xiàn)周期及各樓層乘客分布三部分來描述的。電梯交通具有二重性，即規(guī)律性和隨機(jī)性。電梯交通具有規(guī)律性是因?yàn)榇髽莾?nèi)人群的生活和工作中存在著周期性，

14、而且不同時(shí)間段的交通量之間存在著一定的內(nèi)在聯(lián)系。電梯交通具有隨機(jī)性是因?yàn)椴煌ぷ魅盏耐粫r(shí)段內(nèi)交通量是隨機(jī)的，即每層要求服務(wù)的乘客數(shù)、乘客的起始樓層和目的樓層是隨機(jī)的8。電梯交通的隨機(jī)性大大增強(qiáng)了電梯交通分析的難度，而電梯交通的規(guī)律性使得電梯交通分析成為可能。大樓的交通模式一般可簡單地分為上行高峰、下行高峰、平衡的層間交通和空閑交通四種。不同的模式下，乘客對(duì)電梯的要求有很大的差異，因此對(duì)交通模式的準(zhǔn)確判別，是有效提高電梯運(yùn)行水平的基礎(chǔ)。下面分別對(duì)四種交通模式進(jìn)行簡單的介紹9：1、上行高峰模式當(dāng)主要的(或全部的)客流是上行方向，即全部或大多數(shù)乘客從建筑物的門廳進(jìn)入電梯且上行，分散到大樓的各個(gè)樓層

15、，這種情況被定義為上行高峰交通模式。上行高峰交通模式一般發(fā)生在早晨上班時(shí)刻，上班時(shí)刻帶來相當(dāng)大的到達(dá)率，乘客進(jìn)入電梯上行到各個(gè)樓層上班。其次，強(qiáng)度稍小的上行高峰發(fā)生在午間休息結(jié)束時(shí)刻。高峰期，系統(tǒng)能按臨近樓層分配電梯停靠樓層，每部電梯都達(dá)到限定人數(shù)，乘客按先后順序安排乘坐電梯。2、下行高峰模式當(dāng)主要的(或全部的)客流是下行方向，即全部或者大多數(shù)乘客是從大樓的各層乘電梯下行到門廳離開電梯，這種狀況被定義為下行高峰交通模式。在一定程度上說，發(fā)生在下班時(shí)刻的下行高峰是早晨上行高峰的反向。在午間休息開始時(shí)形成的下行高峰強(qiáng)度較弱，而傍晚下班時(shí)的下行高峰比早晨的上班高峰更強(qiáng)烈，此時(shí)下行高峰的強(qiáng)度比上行高峰

16、要強(qiáng)得多，持續(xù)的時(shí)間也更長。3、層間交通模式層間交通模式是指大樓內(nèi)沒有主導(dǎo)客流，客流只在各樓層間移動(dòng)，客流量比較小。這種交通模式是一種基本的交通狀況，存在于一天中的大部分時(shí)間。層間交通是由于人們?cè)诖髽莾?nèi)的正常工作產(chǎn)生的，這種模式也稱為平衡的2路交通模式。4、空閑交通模式空閑交通模式是指大樓的客流量非常小，一般在上班時(shí)間之前和下班時(shí)間之后以及中午休息時(shí)間比較大，在交通高峰期很小，正常工作時(shí)間的比例較小，電梯按就近原則接受任務(wù)。這種模式下主要考慮電梯的節(jié)能。2、 用戶需求設(shè)計(jì)1、 消防電梯消防電梯平時(shí)可當(dāng)做普通電梯使用因?yàn)楫?dāng)其受高消防電梯溫影響，或停電停運(yùn)，或著火燃燒，必將殃及搭乘電梯的人，甚至奪

17、去他們的生命。消防電梯通常都具備有完善的消防功能：它應(yīng)當(dāng)是雙路電源，即萬一建筑物工作電梯電源中斷時(shí)，消防電梯的非常電源能自動(dòng)投合，可以繼續(xù)運(yùn)行；它應(yīng)當(dāng)具有緊急控制功能，即當(dāng)樓上發(fā)生火災(zāi)時(shí)，它可接受指令，及時(shí)返回首層，而不再繼續(xù)接納乘客，只可供消防人員使用；它應(yīng)當(dāng)在轎廂頂部預(yù)留一個(gè)緊急疏散出口，萬一電梯的開門機(jī)構(gòu)失靈時(shí)，也可由此處疏散逃生。消防電梯的豎井應(yīng)當(dāng)單獨(dú)設(shè)置，不得有其他的電氣管道、水管、氣管或通風(fēng)管道通過。消防電梯應(yīng)當(dāng)設(shè)有前室，前室應(yīng)設(shè)有防火門，使其具有防火防煙功能。消防電梯的載重量不宜小于800公斤，轎廂的平面尺寸不宜小于1米×1.5米，其作用在于能搬運(yùn)較大型的消防器具和放置

18、救生的擔(dān)架等。消防電梯內(nèi)的裝修材料，必須是非燃建材。消防電梯動(dòng)力與控制電線應(yīng)采取防水措施，消防電梯的門口應(yīng)設(shè)有漫坡防水措施。消防電梯轎廂內(nèi)應(yīng)設(shè)有專用電話，在首層還應(yīng)設(shè)有專用的操縱按鈕。如果在這些方面功能都能達(dá)標(biāo)，那么萬一建筑內(nèi)發(fā)生火災(zāi)，消防電梯就可以用于消防救生。本方案中的智能電梯還應(yīng)該能提供vip優(yōu)先權(quán)，所以該綜合辦公大樓應(yīng)該采用聯(lián)網(wǎng)并設(shè)置分配權(quán)限，列如：老總搭乘電梯具有優(yōu)先權(quán)。本大樓有兩臺(tái)消防電梯，因此應(yīng)該給vip安排以消防電梯為主。2、電梯轎廂統(tǒng)一調(diào)度電梯應(yīng)設(shè)置一個(gè)電梯等候大廳，電梯轎廂內(nèi)不設(shè)選層功能，統(tǒng)一由系統(tǒng)調(diào)度，所到樓層顯示在廳門上方顯示屏。如果要搭乘電梯轎廂的客戶可以在電梯等候大廳獲取的等候號(hào)碼，然后憑取號(hào)嗎來等候，也可以設(shè)計(jì)一款有關(guān)APP來獲取搭乘電梯的號(hào)碼。要取得號(hào)碼應(yīng)該填寫想要到達(dá)的樓層，身份信息，然后有中央系統(tǒng)統(tǒng)一調(diào)度，安排具體乘坐哪一部電梯。3、 電梯里應(yīng)該增添的設(shè)備電梯里應(yīng)該增添電梯TV，可以供人們?cè)诖畛?/p>