CN109761120B - 一种基于预测楼层到达人数的电梯控制方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于预测楼层到达人数的电梯控制方法和系统，包括：接收去往目的楼层的请求；获取电梯的历史运行数据，根据历史运行数据和当前运行数据预测指定时间内各楼层的请求去往次数，取请求去往次数多的前N个楼层作为高峰楼层；计算电梯轿厢去往当前请求所指示目的楼层的性能指标，并按照性能指标对各电梯轿厢进行排序得到性能序列；计算各电梯轿厢服务队列中的停靠次数，查询服务于高峰楼层的电梯轿厢针对当前请求的应答结果；若应答结果不增加停靠次数，则对应电梯轿厢应答当前请求；若当前服务于高峰楼层的电梯轿厢的应答结果均为增加停靠次数，则从不服务于高峰楼层的电梯轿厢中按照性能序列选择最有利的电梯轿厢应答当前请求。

Description

一种基于预测楼层到达人数的电梯控制方法和系统

技术领域

本发明属于电梯群控领域，具体涉及一种基于预测楼层到达人数的电梯控制方法和系统。

背景技术

现代化的高层楼宇的各个楼层间人流频繁，楼层间人员的流动一般采用电梯作为运输工具。为了提高运输能力，一个楼宇往往会配置多台电梯。由此，需要有合适的调度算法来协调乘客的呼叫与电梯的应答，从而获得较好的群控性能指标。群控性能指标一般有乘客的等梯时间、乘客的乘梯时间和电梯能耗等。

为了达到较高的性能指标，电梯群控系统除了需要获取当前电梯位置、运行状态(如上行、下行和空闲等)和发出请求的楼层信息外，还需要知道乘客的目的楼层信息。能够获取乘客目的楼层信息的群控系统一般称为电梯目的地群控系统(如专利公开号为CN106185498A，公开号为CN105899448A，公开号为CN105600626A以及公开号为CN107879208A的专利文献)。这类系统通过设置在各层楼梯口的输入终端获取乘客的目的楼层信息，并将系统派递的电梯编号通过终端返回给乘客，乘客则按照系统指示的电梯轿厢编号乘梯。电梯目的地群控系统通过引导乘客乘梯，从而将原来乘客无序且拥挤的候梯变得更为有序和高效。

电梯目的地群控系统一种最为常见的应用场景就是上班高峰期间的电梯派送策略。上班高峰期，乘客陆续在楼宇的第一层大厅聚集，需要将电梯指派给乘客，将乘客送到各自的目的层。上班高峰期的客流模式一般称为上行高峰。已有许多策略用于解决上行高峰下的电梯派递问题，比如通过对楼层进行动态分区的派递策略(如专利公开号为CN102339017A的专利文献)，或通过限制电梯乘梯次数的派递策略(如专利公开号为CN103648948A的专利文献)等。然而，为了获得优化的性能指标，就需要尽可能获得所有乘客目的地的数据。这一数据要求在目的地派梯系统中往往难以达到，因为当乘客按下按钮发出其乘梯请求后，需要及时反馈指派结果，此时后续的乘梯请求还未发生。为了解决这一问题，可以通过模拟客流预先训练一个策略模型，然后根据训练好的模型实时响应乘客的请求(例如文献Crites,R.H.&Barto,A.G.Machine Learning(1998)33:235)。这类方法最大的问题是训练时所需数据量巨大，训练时间过长。然而，如果目的地群控系统仅仅根据当前乘客的请求作出响应，那么将难以获得较高的性能指标。

为此，本发明提出结合预测达到人数较多楼层的电梯派递方法，以解决上述难点。

发明内容

本发明的一种基于预测楼层到达人数的电梯控制方法和系统，该方法通过预测到达人数较多的楼层，再通过减少服务这些楼层的电梯轿厢的停靠次数，从而获得较高的群控性能指标。

一种基于预测楼层到达人数的电梯控制方法，包括：

接收去往目的楼层的请求；

获取电梯的历史运行数据，并根据历史运行数据和当前运行数据预测未来指定时间内各楼层的请求去往次数，并取请求去往次数多的前N个楼层作为高峰楼层；

计算各电梯轿厢去往当前请求所指示目的楼层的性能指标，并按照性能指标对各电梯轿厢进行排序得到性能序列；

计算位于当前请求所指示的出发楼层的各电梯轿厢的服务队列中的停靠次数，并查询服务于高峰楼层的电梯轿厢针对当前请求的应答结果；

若应答结果为不增加停靠次数，则对应电梯轿厢应答当前请求；若当前服务于高峰楼层的电梯轿厢的应答结果均为增加停靠次数，则从不服务于高峰楼层的电梯轿厢中按照性能序列选择最有利的电梯轿厢应答当前请求。

作为优选，所述获取电梯的历史运行数据，并根据历史运行数据和当前运行数据预测未来指定时间内各楼层的请求去往次数，并取请求去往次数多的前N个楼层作为高峰楼层，包括：

获取指定时间窗内电梯的历史运行数据，数据内容包括出发楼层、目的楼层、出发请求时间和登梯时间；

计算电梯的当前运行数据与获取的时间窗内的历史运行数据的相似度；

若相似度未达到阈值，则获取下一个时间窗内的历史运行数据，并继续进行相似度判断；若相似度达到阈值，则获取下一个时间窗内的历史运行数据作为电梯运行预测数据；

统计电梯运行预测数据中各楼层的请求去往次数，并取请求去往次数多的前N个楼层作为高峰楼层。

作为优选，所述获取时间窗内电梯的历史运行数据，包括：

以周一至周日为一个周期进行数据统计，确定当天在周期中所属时间窗的范围，获取位于不同周期中且时间窗范围相对应的数据作为历史运行数据。

作为优选，所述电梯轿厢的数量大于等于4。

作为优选，所述高峰楼层的数量N与电梯轿厢的数量存在的关系为：

作为优选，所述性能指标包括等梯时间、乘梯时间或电梯能耗。

作为优选，所述等梯时间的计算，包括：

若请求去往的方向与电梯当前运行方向相同，且电梯运行在出发楼层的后方，则等梯时间等于电梯从当前位置运行到出发楼层的运行时间；否则，等梯时间等于电梯从当前位置运行到电梯轿厢的服务队列中的最远楼层再回到发出楼层的运行时间。

作为优选，所述乘梯时间的计算，包括：

将乘客进入电梯轿厢的时间记为登梯时间，将乘客出电梯轿厢的时间记为下梯时间，则所述乘梯时间为下梯时间与登梯时间之间的差值。

作为优选，若各电梯轿厢均不在当前请求所指示的出发楼层，则计算各电梯轿厢到达该出发楼层所需时间，并选取所需时间最短的电梯轿厢应答当前请求。

本发明还公开了一种基于预测楼层到达人数的电梯控制系统，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述的基于预测楼层到达人数的电梯控制方法。

本发明提供的基于预测楼层到达人数的电梯控制方法和系统，根据电梯的历史运行数据，预测未来指定时间段内到达人数较多的高峰楼层，再通过减少服务这些楼层的电梯轿厢的停靠次数，从而获得较高的群控性能指标。

附图说明

图1为本发明的基于预测楼层到达人数的电梯控制方法的流程框图；

图2为本发明的预测到达人数较多的楼层的流程框图；

图3为本发明计算等梯时间的示意图；

图4为本发明的基于预测楼层到达人数的电梯控制方法的应用示意图；

图5为基于预测楼层到达人数的电梯控制方法的一种实施例系统结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是在于限制本发明。

如图1所示，一种基于预测楼层到达人数的电梯控制方法，包括以下步骤：

1)接收去往目的楼层的请求。

当乘客到达出发楼层后，通过目的地请求终端发出去往目的楼层的请求，该请求由电梯控制系统接收，并进行相应的决策。目的地请求终端可以是用于采集目的地楼层的设备，也可以是手机等通讯设备。

目的地请求终端上设有目的楼层请求按钮、被指派电梯的编号显示，还可以设有等梯时间等，以便于乘客及时掌握电梯派梯和运行情况。

在另一实施例中，在到达层还可以设置乘客的身份验证系统，只有系统存储合法信息的乘客才可通往侯梯区，使电梯的服务对象更具针对性。

2)预测到达人数较多的楼层。

获取电梯的历史运行数据，并根据历史运行数据和当前运行数据预测未来指定时间内各楼层的请求去往次数，并取请求去往次数多的前N个楼层作为高峰楼层。

如图2所示，预测到达人数较多的楼层的具体流程如下：

2.1)获取电梯的当前运行数据。

2.2)获取指定时间窗内电梯的历史运行数据，数据内容包括但不限于出发楼层、目的楼层、出发请求时间和登梯时间。

其中，所获取的历史运行数据为：以周一至周日为一个周期进行数据统计，确定当天在周期中所属时间段，获取位于不同周期中且时间段相对应的数据作为历史运行数据。

一般情况下，对于同一楼宇中的公司的上下班时间基本固定，故每一天的乘梯人数基本呈现以一定周期为单位的循环，即可以根据历史数据的日期进行组织。例如：把每个星期的数据分开存放，确定当前是周二，然后获取历史数据中不同星期但也是周二的数据作为历史运行数据。

在其他实施例中，历史数据的统计还可以是以月或以其他时间进行统计，且为了避免突发性数据对预测结果的干扰，历史运行数据可以获取多组。

2.3)计算电梯的当前运行数据与获取的时间窗内的历史运行数据的相似度。

2.4)若相似度未达到阈值，则获取下一个时间窗内的历史运行数据，并继续进行相似度判断；若相似度达到阈值，则获取下一个时间窗内的历史运行数据作为电梯运行预测数据；

2.5)统计电梯运行预测数据中各楼层的请求去往次数，并取请求去往次数多的前N个楼层作为高峰楼层。

根据统计好的各楼层的请求去往次数对各楼层进行排序，并且以请求去往次数递减的方式排序，并取排序完成的前N个楼层作为高峰楼层。

为了得到最佳的派梯性能，高峰楼层的数据需要根据群控电梯轿厢的数量进行确定。本实施例中设置高峰楼层的数量N与电梯轿厢的数量的关系为：

当然，为了体现本实施例的电梯控制方法的效果，该控制方法一般应用在电梯轿厢的数量大于等于4的情况。即若电梯轿厢数量为4台，那么高峰楼层的数量可以是2层。在其他实施例中，高峰楼层的数量与电梯轿厢的数量的比值还可以是1/3或1/4等。

在另一实施例中，预测楼层到达人数的方法还可以通过其它方式计算获得，比如可以设计一个递归的神经网络来实现。改变预测楼层到达人数的方法并不能影响发明所能产生的功效及所能达成的目的。

3)计算各电梯轿厢去往当前请求所指示目的楼层的性能指标，并按照性能指标对各电梯轿厢进行排序得到性能序列。

性能指标包括等梯时间、乘梯时间或电梯能耗。在进行电梯轿厢性能指标计算时，可以选择等梯时间、乘梯时间和电梯能耗这三者中的之一进行计算；也可以通过权重来组合这些指标、例如：当前减少乘客的等梯时间为电梯控制系统最迫切的目标时，可设置等梯时间这一指标的权重为0.8，其他两个指标的权重为0.1。

性能指标中的等梯时间与乘梯时间需要根据请求的出发楼层与电梯当前位置关系进行计算。

如图3所示，等梯时间的计算，包括：

以上行请求为例，若请求去往的方向与电梯当前运行方向相同，且电梯运行在出发楼层的后方，则等梯时间等于电梯从当前位置运行到出发楼层的运行时间(如图3中编号为13的楼层所示)；否则，等梯时间等于电梯从当前位置运行到电梯轿厢的服务队列中的最远楼层再回到发出楼层的运行时间(如图3中编号为14～18的楼层所示)。

下行请求的情况与上行请求的情况相同，不再进行赘述。

乘梯时间的计算，包括：

将乘客进入电梯轿厢的时间记为登梯时间，将乘客出电梯轿厢的时间记为下梯时间，则乘梯时间为下梯时间与登梯时间之间的差值。

电梯能耗与电梯的停靠次数有关，可以按到达目的层的停靠次数来估计，且电梯的停靠次数越多，电梯能耗越大。

4)计算每一电梯轿厢的服务队列中的停靠次数。

计算位于当前请求所指示的出发楼层的各电梯轿厢的服务队列中的停靠次数，并查询服务于高峰楼层的电梯轿厢针对当前请求的应答结果。

为了减少乘客的等梯时间，优选从位于当前请求所指示的出发楼层的各电梯轿厢中进行指派。若各电梯轿厢均不在当前请求所指示的出发楼层，则直接计算各电梯轿厢到达该出发楼层所需时间，并选取所需时间最短的电梯轿厢应答当前请求。

5)根据应答当前请求是否改变电梯轿厢的停靠次数进行派梯。

以上行高峰的模式为例，电梯群需要将陆续进入楼宇第一层大厅的乘客运送到各自目的楼层。其中，一个影响等待时间和乘梯时间这些性能指标的重要因素就是电梯的停靠次数。这是因为一个载满乘客的电梯轿厢出现一次停靠，那么停靠时开、关门和上下乘客的时间都会增加在等候该梯所有乘客的等待时间，也会增加轿厢内乘客的乘梯时间。因此，减少停靠次数是一项能提升群控性能指标的有效手段。尤其是，如果某部电梯服务于那些达到人数多的楼层，那么衡量是否将该电梯用于应答新的请求就应该以不增加这部电梯的停靠次数作为主要条件。

故本实施例优先查询服务于高峰楼层的电梯轿厢的应答结果，若应答结果为不增加停靠次数，则对应电梯轿厢应答当前请求；若当前服务于高峰楼层的电梯轿厢的应答结果均为增加停靠次数，则从不服务于高峰楼层的电梯轿厢中按照性能序列选择最有利的电梯轿厢应答当前请求。

以图4所示电梯运行情况为例，对本实施例的控制方法进一步描述：

如图4所示，假设存在4台电梯和多个楼层。一个应用的场景是根据该请求之前的服务队列预测下一刻第7层和第4层为到达人数最多的楼层。

且编号为A的电梯轿厢在第1层(图4中标号19所示电梯轿厢)，该轿厢已分配给去往第7层的请求。编号为C的电梯轿厢在第1层(图4中标号20所示电梯轿厢)，且该轿厢已分配给去往第4层的请求。编号为D的电梯轿厢在第1层(图4中标号21所示电梯轿厢)，且该轿厢已分配给去往第8层的请求。编号为B的电梯轿厢在第8层，该轿厢当前处于下行状态。

如果此时一个乘客在一层大厅发出去往第7层的请求，那么这一请求将优先派给A轿厢应答，因为A轿厢应答这个请求不增加其去往目的楼层(第7层)的停靠次数，且与其目的楼层相同。

如果此时一个乘客在一层大厅发出去往第6层的请求，那么这一请求不会派给轿厢A，因为轿厢应答这一请求将导致其去往目的楼层(第7层)的停靠次数增加。出去往第6层的请求可以分配给轿厢C，因为C轿厢应答这个请求不增加其去往目的楼层(第4层)的停靠次数。

如果此时一个乘客在一层大厅发出去往第3层的请求，那么这一请求不会派给轿厢A，因为轿厢应答这一请求将导致其去往目的楼层(第7层)的停靠次数增加。同样也不会分配给轿厢C，因为C轿厢应答这个请求将增加其去往目的楼层(第4层)的停靠次数。出发去往第3层的请求可以分配给D轿厢，虽然分配给D轿厢会导致D轿厢去往目的楼层(第8层)的停靠次数，但该分配方案从等梯时间来看是最有利的。

本实施例提供的基于预测楼层到达人数的电梯控制方法，根据电梯的历史运行数据，预测未来指定时间段内到达人数较多的高峰楼层，再通过减少服务这些楼层的电梯轿厢的停靠次数，从而获得较高的群控性能指标。

在另一实施例中，针对本实施例的电梯控制方法，还设计了一种相应的系统结构。

如图5所示，标号1是乘客到达出发层；标号2是乘客在目的地请求终端输入去往的目的楼层，并出发请求；标号3表示乘客的出发楼层、目的楼层和发出请求的时间都将加入到目的楼层请求队列，电梯的当前运行数据从目的楼层请求队列中获取；标号4为预测到达人数最多楼层，在预测时从配置数据库中获取电梯的历史运行数据；标号5为电梯群控派递控制器根据预测的楼层和当前请求产生派梯结果，并将派梯结果写入配置数据库中进行保存；标号7为各个电梯轿厢控制器，每一台电梯的控制器可利用已有方法收集电梯运行状态(如方向、速度、所在位置)。

电梯群控派递控制器与各电梯控制器之间可以利用已有通讯技术实现相互的数据交换。系统结构中的数据库系统架构可以利用现有技术进行部署。

在一个实施例中，提供了一种计算机设备，即一种基于预测楼层到达人数的电梯控制系统，该计算机设备可以是终端，其内部结构可以包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、显示屏和输入装置。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现上述基于预测楼层到达人数的电梯控制方法。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。

本实施例的基于预测楼层到达人数的电梯控制系统，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述的基于预测楼层到达人数的电梯控制方法。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种基于预测楼层到达人数的电梯控制方法，其特征在于，包括：

接收去往目的楼层的请求；

获取电梯的历史运行数据，并根据历史运行数据和当前运行数据预测未来指定时间内各楼层的请求去往次数，并取请求去往次数多的前N个楼层作为高峰楼层；

计算各电梯轿厢去往当前请求所指示目的楼层的性能指标，所述性能指标包括等梯时间、乘梯时间或电梯能耗，计算电梯轿厢性能指标时，选择其中之一或者通过权重来组合这些指标，并按照性能指标对各电梯轿厢进行排序得到性能序列；

计算位于当前请求所指示的出发楼层的各电梯轿厢的服务队列中的停靠次数，并查询服务于高峰楼层的电梯轿厢针对当前请求的应答结果；

若应答结果为不增加停靠次数，则对应电梯轿厢应答当前请求；若当前服务于高峰楼层的电梯轿厢的应答结果均为增加停靠次数，则从不服务于高峰楼层的电梯轿厢中按照性能序列选择最有利的电梯轿厢应答当前请求。

2.如权利要求1所述的基于预测楼层到达人数的电梯控制方法，其特征在于，所述获取电梯的历史运行数据，并根据历史运行数据和当前运行数据预测未来指定时间内各楼层的请求去往次数，并取请求去往次数多的前N个楼层作为高峰楼层，包括：

获取指定时间窗内电梯的历史运行数据，数据内容包括出发楼层、目的楼层、出发请求时间和登梯时间；

计算电梯的当前运行数据与获取的时间窗内的历史运行数据的相似度；

若相似度未达到阈值，则获取下一个时间窗内的历史运行数据，并继续进行相似度判断；若相似度达到阈值，则获取下一个时间窗内的历史运行数据作为电梯运行预测数据；

统计电梯运行预测数据中各楼层的请求去往次数，并取请求去往次数多的前N个楼层作为高峰楼层。

3.如权利要求2所述的基于预测楼层到达人数的电梯控制方法，其特征在于，所述获取指定时间窗内电梯的历史运行数据，包括：

以周一至周日为一个周期进行数据统计，确定当天在周期中所属时间段，获取位于不同周期中且时间段相对应的数据作为历史运行数据。

4.如权利要求1所述的基于预测楼层到达人数的电梯控制方法，其特征在于，所述电梯轿厢的数量大于等于4。

5.如权利要求1所述的基于预测楼层到达人数的电梯控制方法，其特征在于，所述高峰楼层的数量N与电梯轿厢的数量存在的关系为：

6.如权利要求1所述的基于预测楼层到达人数的电梯控制方法，其特征在于，所述等梯时间的计算，包括：

若请求去往的方向与电梯当前运行方向相同，且电梯运行在出发楼层的后方，则等梯时间等于电梯从当前位置运行到出发楼层的运行时间；否则，等梯时间等于电梯从当前位置运行到电梯轿厢的服务队列中的最远楼层再回到发出楼层的运行时间。

7.如权利要求1所述的基于预测楼层到达人数的电梯控制方法，其特征在于，所述乘梯时间的计算，包括：

将乘客进入电梯轿厢的时间记为登梯时间，将乘客出电梯轿厢的时间记为下梯时间，则所述乘梯时间为下梯时间与登梯时间之间的差值。

8.如权利要求1所述的基于预测楼层到达人数的电梯控制方法，其特征在于，若各电梯轿厢均不在当前请求所指示的出发楼层，则计算各电梯轿厢到达该出发楼层所需时间，并选取所需时间最短的电梯轿厢应答当前请求。

9.一种基于预测楼层到达人数的电梯控制系统，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1~8中任一项所述的基于预测楼层到达人数的电梯控制方法。

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