基於紅外傳感器的電梯待梯人群識別裝置及基於人群識別的電梯調度方法
2023-05-24 20:51:06 2
專利名稱：基於紅外傳感器的電梯待梯人群識別裝置及基於人群識別的電梯調度方法
技術領域：
本發明涉及電梯控制技術領域。
背景技術：
電梯群控系統是指將三臺或三臺以上的電梯構成一個整體進行統一調度的系統。雖然群控系統極大提高了效率，節省了大量能耗，但由於缺乏候梯人群數量的數據，電梯群控主機只能根據呼梯信號獲得每層樓的電梯服務要求。電梯群控系統具有多目標性、非線性和不確定性等動態特性，傳統的電梯群控技術運行效率低，容易出現電梯扎堆現象，導致顧客長時間乘梯和長時間候梯，而且電梯的起停次數過多、造成能量浪費、電梯使用效率下降和電梯使用壽命減少。目前通常採用的方法是利用模糊控制、神經網絡等智能算法對交通模型進行估計，但電梯群優化調度時往往效率不高，使電梯群優化控制的優點不能完全體現出來。現有人群識別方法是通過攝像頭等視頻裝置採集背景圖像，獲取背景模型，結合數字圖像處理方法，對待梯人群進行統計，運用全方位視覺傳感器採集各層的候梯人數信息，實時檢測電梯的客流信息，但該類方法工業應用困難，經濟成本高，可行性差。
發明內容
本發明為了解決現有電梯待梯人群識別裝置工業應用困難、經濟成本高、可行性差，以及電梯調度方法的運行效率低、能耗高的問題，提出了基於紅外傳感器的電梯待梯人群識別裝置及基於人群識別的電梯調度方法。本發明所述的基於紅外傳感器的電梯待梯人群識別裝置由多個人體檢測單元、數據採集端微處理器、數據採集端總線收發器、控制器區域網路總線、控制端總線收發器、控制端微處理器和電梯群控調度模塊組成；每個人體檢測單元的數據信號輸出端連接數據採集端微處理器的一個數據信號輸入端，數據採集端微處理器的人群等級信號輸出端通過數據採集端總線收發器與控制器區域網路總線連接，數據採集端微處理器的控制信號輸入端連接數據採集端總線收發器的控制信號輸出端，數據採集端總線收發器的控制信號輸入端連接控制器區域網路總線，電梯群控調度模塊的電梯調控信號輸出端連接控制端微處理器的電梯調控信號輸入端，控制端微處理器的電梯調控信號輸出端通過控制端總線收發器與控制器區域網路總線連接。本發明所述基於人群識別的電梯調度方法，該電梯調度方法是基於上述的基於紅外傳感器的電梯待梯人群識別裝置實現的，該方法的具體步驟為步驟一、在每個樓層的每個電梯的上方均固定一個人體檢測單元，每個人體檢測單元檢測其檢測區域裡是否有人，獲得的每個區域內是否有人的電信號並傳遞到數據採集端微處理器；步驟二、數據採集端微處理器將位於同一個樓層的所有人體檢測單元傳來的是否有人的電信號進行分析，將建築物內各樓層的待梯人群識別結果進行模糊推理，根據設置的人群數量模糊等級對該層電梯的人群數量進行分級，獲得TTL電平的人群數量等級信號;步驟三、數據採集端總線收發器將數據採集端微處理器獲得的TTL電平的人群數量等級信號轉換成控制器區域網路總線所需的差分式電平的人群數量等級信號，傳遞給控制器區域網路總線；步驟四、控制端總線收發器將接收到的控制器區域網路總線的差分式電平的人群數量等級信號轉換成TTL電平的人群數量等級信號，然後將TTL電平的人群數量等級信號傳遞給控制端微處理器；步驟五、控制端微處理器將TTL電平的人群數量等級信號傳遞給電梯群控調度模塊，電梯群控調度模塊根據接收到的各樓層的人群數量等級信號，對各個樓層人群數量等級信號進行匯總判斷交通模式，獲得電梯調度的最優方案，輸出電梯控制信號；步驟六、最後將電梯控制信號傳遞給電梯群控系統的電梯控制信號輸入端，對各個電梯作出調動。本發明所述基於人群識別的電梯調度方法根據建築物的實際需要劃分人群識別等級，將結果及時地傳輸給電梯群控系統，提高了電梯運行效率，並減少了電梯的能耗損失；本發明所述基於紅外線傳感器的電梯待梯人群識別裝置安裝便捷，可以根據建築實際情況進行探測區域調整，經濟造價低廉，可行性高。
圖1為基於紅外線傳感器的電梯待梯人群識別裝置的電氣原理框圖。圖2為紅外線傳感器的安裝位置示意圖。圖3為侯梯大廳的電梯門相對設置時人體檢測單元I的探測角度a示意圖。圖4為被動式紅外傳感器的控制電路圖。圖5為人群數量模糊等級的分級示意圖。圖6為具體實施方式
五所述的基於人群識別的電梯調度方法的流程圖。圖7為每層有8個電梯時的數據採集端微處理器2的數據處理流程圖。
具體實施例方式具體實施方式
一、結合圖1說明本實施方式，本實施方式所述基於紅外傳感器的電梯待梯人群識別裝置由多個人體檢測單元1、數據採集端微處理器2、數據採集端總線收發器3、控制器區域網路總線4、控制端總線收發器5、控制端微處理器6和電梯群控調度模塊7組成；每個人體檢測單元I的數據信號輸出端連接數據採集端微處理器2的一個數據信號輸入端，數據採集端微處理器2的人群等級信號輸出端通過數據採集端總線收發器3與控制器區域網路總線4連接，數據採集端微處理器2的控制信號輸入端連接數據採集端總線收發器3的控制信號輸出端，數據採集端總線收發器3的控制信號輸入端連接控制器區域網路總線4，電梯群控調度模塊7的電梯調控信號輸出端連接控制端微處理器6的電梯調控信號輸入端，控制端微處理器6的電梯調控信號輸出端通過控制端總線收發器5與控制器區域網路總線4連接。
具體實施方式
二、結合圖2、圖3說明本實施方式，本實施方式是對具體實施方式
一所述的基於紅外傳感器的電梯待梯人群識別裝置的進一步說明，所述人體檢測單元I由被動式熱釋電紅外傳感器2-1、控制電路、菲涅爾透鏡和三個擋板2-2組成，所述三個擋板2-2首尾相連組成凹字形的框體，被動式熱釋電紅外傳感器2-1的探頭嵌入並固定在所述框體內，所述菲涅爾透鏡罩在被動式熱釋電紅外傳感器2-1的探頭的探測面上。本實施方式將熱釋電紅外人體探測器與非涅爾透鏡組合起來，構成完整的熱釋電紅外人體探測器。在實際應用時，每個電梯門廳的上部固定安裝一個人體檢測單元1，參見圖2所示，人體檢測單元I的三個擋板2-2能夠隔離相鄰兩個人體檢測單元I的監測區域，實現檢測位置分區，每個人體檢測單元I對自己的檢測區域進行檢測，獲得該區域有人或無人的信息，每個分區的信號加起來，就可以統計出該層待梯的總人數。當侯梯大廳為電梯門相對設置的結構時，正對的兩個電梯門廳上的兩個人體檢測單元I的探測角度a需要根據所述兩個電梯門廳之間的距離來設定，參見圖3所示，角a可以依據傳感器安裝高度和探測區域寬度計算出探測區域的面積，並可以根據實際情況進行調整，進而保證兩個人體檢測單元I的檢測區域不重疊。本實施方式所述的被動式熱釋電紅外傳感器輸出的探測電壓信號十分微弱，通常只有Imv左右，義因為有非涅爾透鏡的作用，輸出的電壓信號呈脈衝形式。由於輸出電壓很低，菲涅爾透鏡和熱釋電紅外傳感器不能單獨工作，要想驅動負載必須設計控制電路，對微弱的輸出電壓信號進行放大、比較延時等，使得電路的最終輸出實現在探測區域內有人時輸出高電平、無人時輸出低電平的功能，例如所述控制電路可以採用圖4所示的具體電路實現。
具體實施方式
三、本實施方式是對具體實施方式
一所述的基於紅外傳感器的電梯待梯人群識別裝置的進一步說明，所述數據採集端微處理器2和控制端微處理器6均採用PIC16F877 實現。
具體實施方式
四、本實施方式是對具體實施方式
一所述的基於紅外傳感器的電梯待梯人群識別裝置的進一步說明，所述數據採集端總線收發器3和控制端總線收發器5均採用SJA1000實現。
具體實施方式
五、參見圖6說明本實施方式。本實施方式為基於人群識別的電梯調度方法，所述基於人群識別的電梯調度方法是基於具體實施方式
一所述的基於紅外傳感器的電梯待梯人群識別裝置實現的，該方法的具體步驟為步驟一、在每個樓層的每個電梯的上方均固定一個人體檢測單元I，每個人體檢測單元I檢測其檢測區域裡是否有人，獲得的每個區域內是否有人的電信號並傳遞到數據採集端微處理器2 ；步驟二、數據採集端微處理器2將位於同一個樓層的所有人體檢測單元I傳來的是否有人的電信號進行分析，將建築物內的待梯人群識別結果進行模糊推理，根據設置的人群數量模糊等級對該層電梯的人群數量進行分級，獲得TTL電平的人群數量等級信號；步驟三、數據採集端總線收發器將數據採集端微處理器獲得的TTL電平的人群數量等級信號轉換成控制器區域網路總線4所需的差分式電平的人群數量等級信號，傳遞給控制器區域網路總線4 ；步驟四、控制端總線收發器5將接收到的控制器區域網路總線4的差分式電平的人群數量等級信號轉換成TTL電平的人群數量等級信號，然後將TTL電平的人群數量等級信號傳遞給控制端微處理器6 ；步驟五、控制端微處理器6將TTL電平的人群數量等級信號傳遞給電梯群控調度模塊7，電梯群控調度模塊7根據接收到的各樓層的人群數量等級信號，對各個樓層人群數量等級信號進行匯總判斷交通模式，獲得電梯調度的最優方案，輸出電梯控制信號；步驟六、最後將電梯控制信號傳遞給電梯群控系統的電梯控制信號輸入端，對各個電梯作出調度。
具體實施方式
六、結合圖5說明本實施方式，本實施方式是對具體實施方式
五所述的基於人群識別的電梯調度方法的進一步說明，步驟二所述的將建築物內的待梯人群識別結果進行模糊推理，根據設置的人群數量模糊等級對該層電梯的人群數量進行分級的過程為數據採集端微處理器2根據連接的人體檢測單元I的個數及人體檢測單元I傳給數據採集端微處理器2有人信號的數量對每層的侯梯人群數量等級劃分為少、較少、中、較多和多五個等級。
具體實施方式
七、結合圖7說明本實施方式，本實施方式是對具體實施方式
六所述的基於人群識別的電梯調度方法的進一步說明，當每個樓層有8個電梯，每個電梯採用I個人體檢測單元實現監測，8個人體檢測單元分別對應與數據採集端微處理器的8個數據信號輸入端連接；該種情況下，數據採集端微處理器根據連接的人體檢測單元I的個數及人體檢測單元I傳給數據採集端微處理器2有人的電信號的數量對每層的侯梯人群數量等級劃分為少、較少、中、較多和多五個等級的具體方法為步驟a、數據採集端微處理器開始對8個數據信號輸入埠依次進行查詢；步驟b、判斷當前數據信號輸入埠是否為高電平，當判斷結果為是時，有人的電信號的數量值A加1，然後執行步驟c ;若判斷為否，則執行步驟c ;步驟C、判斷數據採集端微處理器的8個數據信號輸入埠是否查詢完成，若判斷為否，則執行步驟a，若判斷為是，執行步驟d ；步驟d、對有人的電信號的數量值A進行判斷判斷有人的電信號的數量值A是否小於或等於2，若結果為是，則人群等級信號輸出端輸出少，完成該層的侯梯人群數量等級的劃分；否則，執行步驟e;步驟e、判斷有人的電信號的數量值A是否小於或等於3，若結果為是，則人群數量等級信號輸出端輸出較少，完成該層的侯梯人群數量等級的劃分；否則，執行步驟f ;步驟f、判斷有人的電信號的數量值A是否小於或等於4，若結果為是，則人群數量等級信號輸出端輸出中，完成該層的侯梯人群數量等級的劃分；否則，執行步驟i ;步驟1、判斷有人的電信號的數量值A是否小於或等於6，若結果為是，則人群數量等級信號輸出端輸出多，完成該層的侯梯人群數量等級的劃分；否則，執行步驟g ;步驟g、人群數量等級信號輸出端輸出較多，完成該層的侯梯人群數量等級的劃分。
權利要求
1.基於紅外傳感器的電梯待梯人群識別裝置，其特徵在於，所述的電梯待梯人群識別裝置由多個人體檢測單元(I)、數據採集端微處理器(2)、數據採集端總線收發器(3)、控制器區域網路總線(4)、控制端總線收發器(5)、控制端微處理器(6)和電梯群控調度模塊(7)組成；每個人體檢測單元(I)的數據信號輸出端連接數據採集端微處理器(2)的一個數據信號輸入端，數據採集端微處理器(2)的人群等級信號輸出端通過數據採集端總線收發器(3)與控制器區域網路總線(4)連接，數據採集端微處理器(2)的控制信號輸入端連接數據採集端總線收發器(3)的控制信號輸出端，數據採集端總線收發器(3)的控制信號輸入端連接控制器區域網路總線(4)，電梯群控調度模塊(7)的電梯調控信號輸出端連接控制端微處理器￠)的電梯調控信號輸入端，控制端微處理器￠)的電梯調控信號輸出端通過控制端總線收發器(5)與控制器區域網路總線(4)連接。
2.根據權利要求1所述的基於紅外傳感器的電梯待梯人群識別裝置，其特徵在於，所述人體檢測單元(I)由被動式熱釋電紅外傳感器(2-1)、控制電路、菲涅爾透鏡和三個擋板(2-2)組成，所述三個擋板(2-2)首尾相連組成凹字形的框體，被動式熱釋電紅外傳感器(2-1)的探頭嵌入並固定在所述框體內，所述菲涅爾透鏡罩在被動式熱釋電紅外傳感器(2-1)的探頭的探測面上。
3.根據權利要求1所述的基於紅外傳感器的電梯待梯人群識別裝置，其特徵在於，所述數據採集端微處理器(2)和控制端微處理器(6)均採用PIC16F877實現。
4.根據權利要求1所述的基於紅外傳感器的電梯待梯人群識別裝置，其特徵在於，所述數據採集端總線收發器(3)和控制端總線收發器(5)均採用SJA1000實現。
5.基於人群識別的電梯調度方法，其特徵在於，該電梯調度方法是基於權利要求1所述的基於紅外傳感器的電梯待梯人群識別裝置實現的，該方法的具體步驟為: 步驟一、在每個樓層的每個電梯的上方均固定一個人體檢測單元(I)，每個人體檢測單元(I)檢測其檢測區域裡是否有人，獲得的每個區域內是否有人的電信號並傳遞到數據採集端微處理器(2); 步驟二、數據採集端微處理器(2)將位於同一個樓層的所有人體檢測單元(I)傳來的是否有人的電信號進行分析，將建築物內的待梯人群識別結果進行模糊推理，根據設置的人群數量模糊等級對該層電梯的人群數量進行分級，獲得TTL電平的人群數量等級信號； 步驟三、數據採集端總線收發器將數據採集端微處理器獲得的TTL電平的人群數量等級信號轉換成控制器區域網路總線(4)所需的差分式電平的人群數量等級信號，傳遞給控制器區域網路總線(4)； 步驟四、控制端總線收發器(5)將接收到的控制器區域網路總線(4)的差分式電平的人群數量等級信號轉換成TTL電平的人群數量等級信號，然後將TTL電平的人群數量等級信號傳遞給控制端微處理器(6)； 步驟五、控制端微處理器(6)將TTL電平的人群數量等級信號傳遞給電梯群控調度模塊(7)，電梯群控調度模塊(7)根據接收到的各樓層的人群數量等級信號，對各個樓層人群數量等級信號進行匯總判斷交通模式，獲得電梯調度的最優方案，輸出電梯控制信號； 步驟六、最後將電梯控制信號傳遞給電梯群控系統的電梯控制信號輸入端，對各個電梯作出調動。
6.根據權利要求5所述的基於人群識別的電梯調度方法，其特徵在於，步驟二所述的將建築物內的待梯人群識別結果進行模糊推理，根據設置的人群數量模糊等級對該層電梯的人群數量進行分級的過程為:數據採集端微處理器(2)根據連接的人體檢測單元(I)的個數及人體檢測單元(I)傳給數據採集端微處理器(2)有人的電信號的數量對每層的侯梯人群數量等級劃分為少、較少、中、較多和多五個等級。
7.根據權利要求6所述的基於人群識別的電梯調度方法，其特徵在於，當每個樓層有8個電梯，每個電梯採用I個人體檢測單元實現監測，8個人體檢測單元分別對應與數據採集端微處理器的8個數據信號輸入端連接；該種情況下，數據採集端微處理器根據連接的人體檢測單元(I)的個數及人體檢測單元(I)傳給數據採集端微處理器(2)有人的電信號的數量對每層的侯梯人群數量等級劃分為少、較少、中、較多和多五個等級的具體方法為: 步驟a、數據採集端微處理器開始對8個數據信號輸入埠依次進行查詢； 步驟b、判斷當前數據信號輸入埠是否為高電平，當判斷結果為是時，有人的電信號的數量值A加1，然後執行步驟c ;若判斷為否，則執行步驟c ; 步驟C、判斷數據採集端微處理器的8個數據信號輸入埠是否查詢完成，若判斷為否，則執行步驟a，若判斷為是，執行步驟d ; 步驟d、對有人的電信號的數量值A進行判斷:判斷有人的電信號的數量值A是否小於或等於2，若結果為是，則人群等級信號輸出端輸出少，完成該層的侯梯人群數量等級的劃分；否則，執行步驟e; 步驟e、判斷有人的電信號的數量值A是否小於或等於3，若結果為是，則人群數量等級信號輸出端輸出較少，完成該層的侯梯人群數量等級的劃分；否則，執行步驟f ; 步驟f、判斷有人的電信號的數量值A是否小於或等於4，若結果為是，則人群數量等級信號輸出端輸出中，完成 該層的侯梯人群數量等級的劃分；否則，執行步驟i ; 步驟1、判斷有人的電信號的數量值A是否小於或等於6，若結果為是，則人群數量等級信號輸出端輸出多，完成該層的侯梯人群數量等級的劃分；否則，執行步驟g ; 步驟g、人群數量等級信號輸出端輸出較多，完成該層的侯梯人群數量等級的劃分。
全文摘要
基於紅外傳感器的電梯待梯人群識別裝置及基於人群識別的電梯調度方法，涉及電梯控制技術領域。本發明解決了現有電梯待梯人群識別裝置工業應用困難、經濟成本高、可行性差，以及電梯調度方法的運行效率低、能耗高的問題。所述裝置的人體檢測單元用紅外感應的原理檢測侯梯人群，將檢測結果通過數據採集端微處理器、控制器區域網路總線和控制端微處理器發送給電梯群控調度模塊。電梯調度方法為採用人體檢測單元檢測電梯口處是否有人的狀態，數據採集端微處理器對位於同一樓層的所有人體檢測單元的檢測結果進行分析，獲得該樓層的人群數量等級信號並發送給電梯群控調度模塊，電梯群控調度模塊輸出電梯調度最優方案對電梯調度。本發明適用於電梯領域。
文檔編號B66B1/14GK103072856SQ20131003878
公開日2013年5月1日 申請日期2013年1月31日 優先權日2013年1月31日
發明者丁寶, 張永明, 李慶超, 趙亮 申請人:哈爾濱工業大學