电梯群控的优化调度研究

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1、电梯群控的优化调度研究第一章绪论1.1引言伴随着现代经济的快速发展和城镇化进程的不断深入，高层楼宇在现代建筑物中所占的比例越来越大，电梯作为一种方便快捷的楼层间交通工具，能够很好地解决日益增多的高层建筑中的乘客交通问题，同时也是建设智能建筑的重要组成部分，是现代高层建筑高效、高质量为用户服务所不可或缺的建筑设施，电梯行业正在经历着一个高速发展的时期[1]。1853年美国人艾利萨奥的斯（elishaotis）研究出电梯的安全装置开创了电梯行业的新纪元，从此电梯如雨后春笋般地出现在住宅、商场、医院、写字楼等各个客流交通问题亟待解决的领域。现代电梯行业经过了160多年的发展

2、历程，其制造工艺、构件材料、构成部件及控制方法等均发生了翻天覆地的变化，在操作控制方面由以前的手柄开关、按钮控制，到现在的触摸屏控制、集选控制、人机对话等等[2]；多部电梯的运行由简单的同时运作方式发展为智能化的群控系统；轿厢结构也推陈出新，双层轿厢的电梯已显现出了其特有的优势[3]，各式各样不同外形的观光电梯使身处其中的乘客视线不再处于封闭状态，但是电梯作为一种运载工具，其功能性要求始终是电梯领域研究的核心要义，乘客作为电梯的使用者，对电梯服务质量的追求从未停止[4]。目前中国是全球最大的电梯生产国和消费国，全国电梯产销量占全球产销量的三分之二以上，至2014年底，

3、我国在用电梯数量已超过350万台，预计2015年底保有量将突破430万台其生产量、保有量、年增长量均为世界第一。预计2015年全年电梯产量接近80万部，但国内现有电梯保有量仍与发达国家和地区有很大差距，立足长远地考虑，国内电梯产业依然有着很大的提升空间，对于已有电梯的维保、更新改造市场也有较大的发展空间[5]。而这生机勃勃的发展景象背后却有着如下不争的事实：国内的电梯市场中将近80%的份额均由国外品牌或中外合资企业所掌握，自主创新的国内企业仅分享剩余的份额，追本溯源地考虑，这种现象的根源就在于电梯设备的生产及运行的关键技术被少数发达国家所垄断，而电梯群控系统的核心技术

4、就是用于生成派梯策略的群控调度算法，因此针对这一问题进行攻关突破必定能打破电梯行业垄断的局面，极大地提高国内自主电梯品牌的市场占有率[6]。........1.2电梯群控制技术的研究背景及意义随着智能控制理论研究的高速发展，许多先进的控制技术相继提出，并应用于各个领域，应用于电梯群控系统中的智能算法研究也全面展开，使得群控的性能水平得到了很大的提高，但仍然存在许多值得深入研究的方向[10]。电梯群控系统是典型的优化调度问题，控制器需根据各个楼层的呼梯请求、轿厢当前位置、轿厢当前运行状态、已分配至对应电梯的任务量等，以某些或某个指标最优为原则，做出相应的电梯群轿厢分配方

5、案，如图1-2所示为电梯运行状态实例，控制器需要在接收到召唤指令后进行决策，指定某台电梯去响应新产生的召唤指令。目前国内较为优秀的大部分电梯设备属于国外电梯品牌企业所拥有，其中核心的控制技术均掌握在国外电梯厂商手中，而国内在这方面的研究还有一定差距，缺少自主研发的具有先进控制技术及独立知识产权的产品。现阶段电梯设备中普遍采用的控制技术主要是基于最小等待时间的原则，以候梯时间为首要控制目标，其评价指标较为孤立，不能依据电梯的全局性能进行任务的分配。电梯群控系统的复杂性主要在于电梯控制过程中包含有极大的不可精确预测性和不确定因素[11]，例如乘客产生乘坐电梯需求的时间、乘

6、客所选择目标楼层的不确定性等，使系统控制指标很难进行预测和控制。应对这种情况的一般方法是根据经验统计一段时间内的电梯相关数据后，在不同时段选择不同的运行模式，而这种方法的缺点是对于突发的客流变化情况则不能够进行合理的调度。..........第二章电梯控制及群控系统组成在建筑物设计中，根据地理及客流条件在必要时将若干台电梯以并列形式安装于最佳位置，构成一组电梯集群，并采用联合运行方式，共同为大楼提供服务，这就是电梯群控系统（ElevatorGroupControlSystem，简称EGCS）。EGCS的特点是空间分布相对聚集，并且电梯组之间共享同一输入系统，具有非常明

7、显的实时性特征，需要连续采集电梯所处的状态和呼叫请求等信息，并以此为基础，依据控制算法判决出最合适的调度原则自行完成乘客输送。2.1电梯群控系统的结构电梯群控系统对各个电梯一般采用整体管理的方式，其控制系统分为软件与硬件两个部分组成。软件部分包括电梯控制程序以及PC上位机上的组态软件，利用PLC的高效稳定及PC机的数据处理能力对电梯进行最优化的调控，通常情况下软件部分均采用模块化的设计方式，包括通讯模块、算法模块、监测模块等；硬件部分则为软件部分提供运行平台，由每台电梯的中型或微型程序控制器、传感器、信号输入输出装置等部分构成。每台电梯中的程序控制器