電梯群控系統(tǒng)的基本原理

1、電梯群控系統(tǒng)結構電梯群控系統(tǒng)是一個相當復雜的系統(tǒng)，需要對幾百個信號進行收發(fā)，處理。目前， 電梯群控有多種實現(xiàn)方式，但其控制系統(tǒng)的結構大同小異。圖1.1 為電梯群控系統(tǒng)的一種基本結構框圖。電梯群控系統(tǒng)模塊接收轎外呼梯信號，根據(jù)派梯策略算法的處理結果將呼梯信號分配給各個單梯控制模塊，單梯系統(tǒng)模塊根據(jù)各電梯狀態(tài)、分配的轎外呼梯信號、轎內呼梯信號等對電梯進行運行控制。電梯群控模塊是電梯群控系統(tǒng)的核心，負責采集轎外呼叫信號并協(xié)同控制各電梯運行。圖 1.1 一種電梯群控系統(tǒng)基本結構框圖電梯監(jiān)控系統(tǒng)用于監(jiān)視電梯群中各電梯系統(tǒng)的狀態(tài)，特別是有關安全的狀態(tài)信息，便于掌握系統(tǒng)的工作狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)隱患，排除故障

2、。同時可以通過該系統(tǒng)對電梯群控系統(tǒng)的相關參數(shù)進行配置，實現(xiàn)后臺管理。電梯控制模塊控制單臺電梯，使其能夠獨立的上下運行、完成電梯的基本功能。電梯群控模塊是整個電梯群的調度中心。一方面，它可以采集轎外呼梯信號， 根據(jù)電梯的當前位置、電梯運行方向、轎廂負荷、客流量等各方面因素對轎外呼梯信號做出合理的分配，并將轎外呼梯信號發(fā)送給各電梯的控制模塊。另一方面， 電梯群控模塊接收用戶指令、設置參數(shù)并根據(jù)需要增減功能，向外部輸出電梯的相關信息，供用戶查詢和監(jiān)視。電梯群控系統(tǒng)模塊的核心任務是實現(xiàn)電梯群的協(xié)調控制和優(yōu)化調度。一旦有層站轎外呼梯按鈕被按下，電梯群控模塊立即登記該呼梯請求，并根據(jù)群控控制算法來判斷最優(yōu)

3、派梯，決定由哪臺電梯來服務。當電梯到達該層站時，消去顯示該層站的呼梯請求，以示該請求已被應答。電梯群控系統(tǒng)的派梯策略與乘客的平均候梯時間、平均乘梯時間、長候梯率、系統(tǒng)能耗等性能評價指標息息相關，直接影響電梯群控系統(tǒng)的服務數(shù)量和服務質量，因此選擇一套性能良好的電梯群控系統(tǒng)派梯策略是至關重要的。電梯群控系統(tǒng)功能數(shù)據(jù)采集功能調度系統(tǒng)應實時檢測電梯系統(tǒng)中的每一臺電梯運行狀態(tài)，如每臺電梯的當前位置、運行方向、載重、速度、梯內呼叫信號等，并將這些信息傳到上層軟件， 進行相應的調度處理或者顯示處理。數(shù)據(jù)通信功能電梯群控系統(tǒng)要實現(xiàn)對電梯運行的合理分配和優(yōu)化調度，就要在上層調度軟件和底層電梯控制器間建立“信息通

4、道”，實現(xiàn)雙向通信，進行信息數(shù)據(jù)和控制命令的傳輸。控制功能群控系統(tǒng)中，各臺電梯對廳外呼梯信號的響應時由系統(tǒng)進行統(tǒng)一進行分配的。每個廳外呼叫信號并不是直接派給乘客所呼叫的控制器，而是先送到群控調度模塊。調度模塊根據(jù)當前的狀態(tài)信息，采用一定的調配策略，用算法分析出哪臺梯響應此呼叫信號會使電梯系統(tǒng)得到最優(yōu)的性能，比如響應時間最短或者系統(tǒng)能耗最小等，再將此廳外呼叫信號分配給該電梯控制器。因此，群控系統(tǒng)有控制功能，對電梯控制器進行控制，可以命令某電梯去響應廳堂外呼信號，也可以使某臺電梯對廳堂外呼信號不予響應。預估計算功能預估計算功能是群控系統(tǒng)的核心部分。群控系統(tǒng)要對大廈中電梯系統(tǒng)所處的交通狀況進行分析，

5、比如客流量及客流分布、電梯狀態(tài)及電梯分布等，通過分析可以對乘客呼叫、轎廂人數(shù)、電梯下一站響應情形等進行預測，然后根據(jù)一定的規(guī)則和策略對各梯工作進行協(xié)調調度，使電梯系統(tǒng)得到最優(yōu)的運行。監(jiān)控顯示功能系統(tǒng)可以對每臺電梯的現(xiàn)行位置、運行方向、載重、速度、梯內呼叫信號、響應情況等信息以及每個乘客廳外呼叫信號的派梯結果進行實時檢測，并在主界面上顯示。自學習功能電梯群控問題僅僅依靠數(shù)學描述來實現(xiàn)是不夠的，還需要采用對經(jīng)驗知識進行學習、使用和獲取方法，即系統(tǒng)的自學習。電梯群控系統(tǒng)的動態(tài)性能分析電梯群控系統(tǒng)的目的在于對多臺電梯進行調度，給出的調度基本規(guī)則。首先要分析電梯群控系統(tǒng)的動態(tài)特性，然后針對這些特性確定調

6、度規(guī)則，采取有效的控制辦法對其進行控制。電梯群控系統(tǒng)的特點包括;不確定性、多目標性、擾動性、非線性及信息的不完備性。不確定性在電梯群控系統(tǒng)中，存在著大量不確定因素：乘客的目的層不確定。廳呼的位置不確定。建筑內與環(huán)境因素有關、變化的交通狀況是不確定的。這些不確定因素給電梯群控系統(tǒng)確定交通模式，預測轎廂到達目的層時間造成極大困難，使系統(tǒng)不能對某一特定狀況做出最優(yōu)控制。多目標性平均候梯時間要求短乘客的候梯時間：從乘客按下層站呼梯按鈕開始，到所派電梯到達此層時乘客進入轎廂所經(jīng)過的時間。平均候梯時間是指所有候梯時間的平均值，它是評價電梯群控系統(tǒng)重要的性能指標。平均乘梯時間要求短平均乘梯時間是指從乘客進入

7、電梯到乘客離開電梯所經(jīng)過的時間的平均值。統(tǒng)計表明，乘客的煩躁程度是與乘梯時間乘正比的，如果乘客的乘梯時間過長，就會造成乘客的煩躁不安，所以乘客的乘梯時間需要保證在一定范圍內。系統(tǒng)能耗要求小系統(tǒng)能耗主要指電梯系統(tǒng)中電機的電能消耗。對于電梯而言，電梯全速運行時所消耗的電能遠遠低于加速和減速時所消耗的電能。電梯?？康拇螖?shù)越多，消耗的電能就越大。對電梯群控系統(tǒng)而言，電梯型號一經(jīng)確認，單臺電梯起停所消耗的電能就能確定，所以電梯群控系統(tǒng)要合理的安排和調度電梯群對呼梯信號的響應，盡量減少電梯群總體的起停次數(shù)，提高電梯的總體利用率，減少空載和少載運行。長候梯率要小長候梯率是指乘客候梯時間超過 1 分鐘的發(fā)生比

8、率。統(tǒng)計表明，乘客的心理煩躁程度與候梯時間的平方乘正比。當乘客的候梯時間超過 1 分鐘時，其心理煩躁程度會急劇上升，所應該盡量減少長候梯的發(fā)生。轎廂內擁擠度要求低轎廂內擁擠對給乘客帶來的不便是顯而易見的。一般以轎廂內乘客數(shù)占轎廂額定載重量的百分比來衡量。擾動性電梯群控系統(tǒng)還不可避免的具有不確定的隨機干擾，如：乘客可能錯誤的造成轎廂門不能關閉而干擾系統(tǒng)正常運行。乘客可能登記了錯誤的目的層而造成了不必要的停站。乘客可能登記了錯誤的廳外呼叫而造成了不必要的停站。非線性電梯交通系統(tǒng)存在著非線性：轎廂對同一呼梯，在不同時間標度下，分配是不同的，其變化是不連續(xù)的。轎廂容量是有限的，當轎廂容量達到飽和點時，

9、轎廂會不停而過。、所能分配的轎廂數(shù)目有限，受系統(tǒng)所有轎廂數(shù)目的限制。對于所有層站的呼梯最小候梯時間設定而言，考慮最短的時間尺度和較長的時間尺度是不同的。信息的不完備性電梯群控系統(tǒng)存在著大量的不完整、不準確信息：乘客進入轎廂前，其目的層是不可知的。這對乘客乘梯時間的預測，對其他乘客候梯時間和乘梯時間的影響的預測難以實施。乘客進入轎廂的時間因個體的差異而不同，同樣不能準確獲得。電梯轎廂中乘客的人數(shù)不能進準確的獲得，雖然轎廂的底部裝有稱重裝置，但是由于人的個體體重差異較大而不能獲得轎廂內乘客人數(shù)的準確數(shù)據(jù)，這會導致對轎廂內擁擠度和對乘客候梯時間的預測不準確，增加了系統(tǒng)控制的難點。以上所提高的電梯群控

10、系統(tǒng)的多目標性、非線性、不確定性、擾動性和信息的不完備性說明電梯群控系統(tǒng)是一個非常復雜的控制系統(tǒng)。電梯運行規(guī)則針對以上電梯群控系統(tǒng)的動態(tài)特性，在設計群控模塊時應先確定電梯系統(tǒng)的控制規(guī)則，作為調度算法的計算準則。群控模塊的規(guī)則包括兩部分：一是電梯的基本控制規(guī)則，即單梯控制規(guī)則，這是不管電梯是否處于群控狀態(tài)都應遵循的規(guī)則， 是電梯群控的基礎規(guī)則；二就是群控規(guī)則，是電梯群處于群控狀態(tài)應遵循的規(guī)則。群控規(guī)則的建立為以后采取有效的控制辦法對其進行控制奠定了基礎。單電梯控制規(guī)則本文采用全集選控方式對單臺電梯進行控制，即電梯的邏輯控制系統(tǒng)能實現(xiàn)將各樓層廳外的上召喚及下召喚信號與轎廂內的指令信號綜合在一起進行

11、集中控制， 從而使電梯能夠自動的選擇運行方向和目的層站的控制方式，常用于賓館、辦公樓等場合。在此方式的運行控制中一次將所有方向上的所有呼叫和目標全部完成后然后調轉運行方向，完成另一個方向上的所有呼梯和目標，即實現(xiàn)方向優(yōu)先和順向載梯。單臺電梯的具體運行規(guī)則如下：無論電梯處于何種狀態(tài)，只要有電梯內呼叫，轎廂運行到該層，即可響應此呼叫。電梯每到一層停車時先打開電梯廂門，一段時間后自動關門。若有其它需要響應的信號，轎廂繼續(xù)運行；如無其它需要響應的信號，電梯停車等待。只有單一呼叫信號時，電梯運行到呼叫所在樓層等待乘客進入。當有多個呼叫信號時，電梯每響應一個呼叫信號，均開門停車，等待乘客進入，再去響應下一

12、個呼叫。其響應次序遵循以下規(guī)則：如果電梯處于上升的狀態(tài)，則優(yōu)先響應上升呼叫和內呼信號，再返回響應下降呼叫信號。如果電梯處于下降的狀態(tài)，則優(yōu)先響應下降呼叫和內呼信號，再返回響應上升呼叫信號。電梯關門停在某一層時，該層外有呼梯信號，門會自動開，一段時間后自動關門。電梯運行方向由上、下行指示燈顯示。如果某層有呼叫（包括電梯內呼叫和各層外呼叫），則該層的響應指示燈亮，表示轎廂將去該層，電梯到達該層后， 響應指示燈滅。在電梯運行過程中不響應開門信號，電梯在停車等候和暫停期間可以手動開、關門。為了運行安全，不論何時發(fā)出關門信號，轎廂再次運行都要有一段時間的間歇，以保證轎廂門的可靠關閉。單臺電梯流程圖如圖

13、1.2 所示。在滿足單梯運行的規(guī)則的前提下，電梯群控時還需要滿足外呼信號重新分配原則：當某臺電梯有轎外呼梯信號時，這時電梯的運行狀態(tài)將發(fā)生改變，以前分配給本梯的呼叫，現(xiàn)在對于本梯不一定最優(yōu)，需要根據(jù)派梯策略重新分配，如果有比本梯更優(yōu)越的電梯，則重新分配。圖 1.2單梯的控制流程圖群控系統(tǒng)基本規(guī)則電梯群控系統(tǒng)的控制目標：乘客的平均候梯時間盡量要短。盡量減少乘客的長候梯率，即盡量避免產(chǎn)生長時間的候梯過程。轎廂到達的預報準確率高，減少乘客等待時的心理壓力。電梯運送乘客的時間盡量短，并合理分配電梯應答，防止聚堆和忙閑不均。選擇能源消耗最省時方式，盡量降低能耗。群控規(guī)則外呼等待響應時間（即等待時間）短。外呼等待時間就是乘客按下按鈕請求電梯服務到進入電梯得到服務的等待時間， 為避免讓乘客感到煩躁，要使外呼等候時間盡量短。內呼等待時間（即乘梯時間）短。內呼等待時間就是乘客進入電梯按下目的層按鈕到電梯到達目的層的等候時間， 為了避免讓乘客感到煩躁，要使內呼等待時間盡量短。電梯停靠次數(shù)少電梯?？看螖?shù)多，系統(tǒng)能耗就越大，故應盡量避免不必要的停靠，達到節(jié)能的目的。長候梯率小長時間候梯會讓乘客感到煩躁，所以應盡量避免。這也是衡量電梯系統(tǒng)的重要指標，所以計