专利名称：基于红外传感器的电梯待梯人群识别装置及基于人群识别的电梯调度方法
技术领域：
本发明涉及电梯控制技术领域。
背景技术：
电梯群控系统是指将三台或三台以上的电梯构成一个整体进行统一调度的系统。虽然群控系统极大提高了效率，节省了大量能耗，但由于缺乏候梯人群数量的数据，电梯群控主机只能根据呼梯信号获得每层楼的电梯服务要求。电梯群控系统具有多目标性、非线性和不确定性等动态特性，传统的电梯群控技术运行效率低，容易出现电梯扎堆现象，导致顾客长时间乘梯和长时间候梯，而且电梯的起停次数过多、造成能量浪费、电梯使用效率下降和电梯使用寿命减少。目前通常采用的方法是利用模糊控制、神经网络等智能算法对交通模型进行估计，但电梯群优化调度时往往效率不高，使电梯群优化控制的优点不能完全体现出来。现有人群识别方法是通过摄像头等视频装置采集背景图像，获取背景模型，结合数字图像处理方法，对待梯人群进行统计，运用全方位视觉传感器采集各层的候梯人数信息，实时检测电梯的客流信息，但该类方法工业应用困难，经济成本高，可行性差。
发明内容
本发明为了解决现有电梯待梯人群识别装置工业应用困难、经济成本高、可行性差，以及电梯调度方法的运行效率低、能耗高的问题，提出了基于红外传感器的电梯待梯人群识别装置及基于人群识别的电梯调度方法。本发明所述的基于红外传感器的电梯待梯人群识别装置由多个人体检测单元、数据采集端微处理器、数据采集端总线收发器、控制器局域网络总线、控制端总线收发器、控制端微处理器和电梯群控调度模块组成；每个人体检测单元的数据信号输出端连接数据采集端微处理器的一个数据信号输入端，数据采集端微处理器的人群等级信号输出端通过数据采集端总线收发器与控制器局域网络总线连接，数据采集端微处理器的控制信号输入端连接数据采集端总线收发器的控制信号输出端，数据采集端总线收发器的控制信号输入端连接控制器局域网络总线，电梯群控调度模块的电梯调控信号输出端连接控制端微处理器的电梯调控信号输入端，控制端微处理器的电梯调控信号输出端通过控制端总线收发器与控制器局域网络总线连接。本发明所述基于人群识别的电梯调度方法，该电梯调度方法是基于上述的基于红外传感器的电梯待梯人群识别装置实现的，该方法的具体步骤为步骤一、在每个楼层的每个电梯的上方均固定一个人体检测单元，每个人体检测单元检测其检测区域里是否有人，获得的每个区域内是否有人的电信号并传递到数据采集端微处理器；步骤二、数据采集端微处理器将位于同一个楼层的所有人体检测单元传来的是否有人的电信号进行分析，将建筑物内各楼层的待梯人群识别结果进行模糊推理，根据设置的人群数量模糊等级对该层电梯的人群数量进行分级，获得TTL电平的人群数量等级信号;步骤三、数据采集端总线收发器将数据采集端微处理器获得的TTL电平的人群数量等级信号转换成控制器局域网络总线所需的差分式电平的人群数量等级信号，传递给控制器局域网络总线；步骤四、控制端总线收发器将接收到的控制器局域网络总线的差分式电平的人群数量等级信号转换成TTL电平的人群数量等级信号，然后将TTL电平的人群数量等级信号传递给控制端微处理器；步骤五、控制端微处理器将TTL电平的人群数量等级信号传递给电梯群控调度模块，电梯群控调度模块根据接收到的各楼层的人群数量等级信号，对各个楼层人群数量等级信号进行汇总判断交通模式，获得电梯调度的最优方案，输出电梯控制信号；步骤六、最后将电梯控制信号传递给电梯群控系统的电梯控制信号输入端，对各个电梯作出调动。本发明所述基于人群识别的电梯调度方法根据建筑物的实际需要划分人群识别等级，将结果及时地传输给电梯群控系统，提高了电梯运行效率，并减少了电梯的能耗损失；本发明所述基于红外线传感器的电梯待梯人群识别装置安装便捷，可以根据建筑实际情况进行探测区域调整，经济造价低廉，可行性高。
图1为基于红外线传感器的电梯待梯人群识别装置的电气原理框图。图2为红外线传感器的安装位置示意图。图3为侯梯大厅的电梯门相对设置时人体检测单元I的探测角度a示意图。图4为被动式红外传感器的控制电路图。图5为人群数量模糊等级的分级示意图。图6为具体实施方式
五所述的基于人群识别的电梯调度方法的流程图。图7为每层有8个电梯时的数据采集端微处理器2的数据处理流程图。
具体实施例方式具体实施方式
一、结合图1说明本实施方式，本实施方式所述基于红外传感器的电梯待梯人群识别装置由多个人体检测单元1、数据采集端微处理器2、数据采集端总线收发器3、控制器局域网络总线4、控制端总线收发器5、控制端微处理器6和电梯群控调度模块7组成；每个人体检测单元I的数据信号输出端连接数据采集端微处理器2的一个数据信号输入端，数据采集端微处理器2的人群等级信号输出端通过数据采集端总线收发器3与控制器局域网络总线4连接，数据采集端微处理器2的控制信号输入端连接数据采集端总线收发器3的控制信号输出端，数据采集端总线收发器3的控制信号输入端连接控制器局域网络总线4，电梯群控调度模块7的电梯调控信号输出端连接控制端微处理器6的电梯调控信号输入端，控制端微处理器6的电梯调控信号输出端通过控制端总线收发器5与控制器局域网络总线4连接。
具体实施方式
二、结合图2、图3说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式
一所述的基于红外传感器的电梯待梯人群识别装置的进一步说明，所述人体检测单元I由被动式热释电红外传感器2-1、控制电路、菲涅尔透镜和三个挡板2-2组成，所述三个挡板2-2首尾相连组成凹字形的框体，被动式热释电红外传感器2-1的探头嵌入并固定在所述框体内，所述菲涅尔透镜罩在被动式热释电红外传感器2-1的探头的探测面上。本实施方式将热释电红外人体探测器与非涅尔透镜组合起来，构成完整的热释电红外人体探测器。在实际应用时，每个电梯门厅的上部固定安装一个人体检测单元1，参见图2所示，人体检测单元I的三个挡板2-2能够隔离相邻两个人体检测单元I的监测区域，实现检测位置分区，每个人体检测单元I对自己的检测区域进行检测，获得该区域有人或无人的信息，每个分区的信号加起来，就可以统计出该层待梯的总人数。当侯梯大厅为电梯门相对设置的结构时，正对的两个电梯门厅上的两个人体检测单元I的探测角度a需要根据所述两个电梯门厅之间的距离来设定，参见图3所示，角a可以依据传感器安装高度和探测区域宽度计算出探测区域的面积，并可以根据实际情况进行调整，进而保证两个人体检测单元I的检测区域不重叠。本实施方式所述的被动式热释电红外传感器输出的探测电压信号十分微弱，通常只有Imv左右，义因为有非涅尔透镜的作用，输出的电压信号呈脉冲形式。由于输出电压很低，菲涅尔透镜和热释电红外传感器不能单独工作，要想驱动负载必须设计控制电路，对微弱的输出电压信号进行放大、比较延时等，使得电路的最终输出实现在探测区域内有人时输出高电平、无人时输出低电平的功能，例如所述控制电路可以采用图4所示的具体电路实现。
具体实施方式
三、本实施方式是对具体实施方式
一所述的基于红外传感器的电梯待梯人群识别装置的进一步说明，所述数据采集端微处理器2和控制端微处理器6均采用PIC16F877 实现。
具体实施方式
四、本实施方式是对具体实施方式
一所述的基于红外传感器的电梯待梯人群识别装置的进一步说明，所述数据采集端总线收发器3和控制端总线收发器5均采用SJA1000实现。
具体实施方式
五、参见图6说明本实施方式。本实施方式为基于人群识别的电梯调度方法，所述基于人群识别的电梯调度方法是基于具体实施方式
一所述的基于红外传感器的电梯待梯人群识别装置实现的，该方法的具体步骤为步骤一、在每个楼层的每个电梯的上方均固定一个人体检测单元I，每个人体检测单元I检测其检测区域里是否有人，获得的每个区域内是否有人的电信号并传递到数据采集端微处理器2 ；步骤二、数据采集端微处理器2将位于同一个楼层的所有人体检测单元I传来的是否有人的电信号进行分析，将建筑物内的待梯人群识别结果进行模糊推理，根据设置的人群数量模糊等级对该层电梯的人群数量进行分级，获得TTL电平的人群数量等级信号；步骤三、数据采集端总线收发器将数据采集端微处理器获得的TTL电平的人群数量等级信号转换成控制器局域网络总线4所需的差分式电平的人群数量等级信号，传递给控制器局域网络总线4 ；步骤四、控制端总线收发器5将接收到的控制器局域网络总线4的差分式电平的人群数量等级信号转换成TTL电平的人群数量等级信号，然后将TTL电平的人群数量等级信号传递给控制端微处理器6 ；步骤五、控制端微处理器6将TTL电平的人群数量等级信号传递给电梯群控调度模块7，电梯群控调度模块7根据接收到的各楼层的人群数量等级信号，对各个楼层人群数量等级信号进行汇总判断交通模式，获得电梯调度的最优方案，输出电梯控制信号；步骤六、最后将电梯控制信号传递给电梯群控系统的电梯控制信号输入端，对各个电梯作出调度。
具体实施方式
六、结合图5说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式
五所述的基于人群识别的电梯调度方法的进一步说明，步骤二所述的将建筑物内的待梯人群识别结果进行模糊推理，根据设置的人群数量模糊等级对该层电梯的人群数量进行分级的过程为数据采集端微处理器2根据连接的人体检测单元I的个数及人体检测单元I传给数据采集端微处理器2有人信号的数量对每层的侯梯人群数量等级划分为少、较少、中、较多和多五个等级。
具体实施方式
七、结合图7说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式
六所述的基于人群识别的电梯调度方法的进一步说明，当每个楼层有8个电梯，每个电梯采用I个人体检测单元实现监测，8个人体检测单元分别对应与数据采集端微处理器的8个数据信号输入端连接；该种情况下，数据采集端微处理器根据连接的人体检测单元I的个数及人体检测单元I传给数据采集端微处理器2有人的电信号的数量对每层的侯梯人群数量等级划分为少、较少、中、较多和多五个等级的具体方法为步骤a、数据采集端微处理器开始对8个数据信号输入端口依次进行查询；步骤b、判断当前数据信号输入端口是否为高电平，当判断结果为是时，有人的电信号的数量值A加1，然后执行步骤c ;若判断为否，则执行步骤c ;步骤C、判断数据采集端微处理器的8个数据信号输入端口是否查询完成，若判断为否，则执行步骤a，若判断为是，执行步骤d ；步骤d、对有人的电信号的数量值A进行判断判断有人的电信号的数量值A是否小于或等于2，若结果为是，则人群等级信号输出端输出少，完成该层的侯梯人群数量等级的划分；否则，执行步骤e;步骤e、判断有人的电信号的数量值A是否小于或等于3，若结果为是，则人群数量等级信号输出端输出较少，完成该层的侯梯人群数量等级的划分；否则，执行步骤f ;步骤f、判断有人的电信号的数量值A是否小于或等于4，若结果为是，则人群数量等级信号输出端输出中，完成该层的侯梯人群数量等级的划分；否则，执行步骤i ;步骤1、判断有人的电信号的数量值A是否小于或等于6，若结果为是，则人群数量等级信号输出端输出多，完成该层的侯梯人群数量等级的划分；否则，执行步骤g ;步骤g、人群数量等级信号输出端输出较多，完成该层的侯梯人群数量等级的划分。
权利要求
1.基于红外传感器的电梯待梯人群识别装置，其特征在于，所述的电梯待梯人群识别装置由多个人体检测单元(I)、数据采集端微处理器(2)、数据采集端总线收发器(3)、控制器局域网络总线(4)、控制端总线收发器(5)、控制端微处理器(6)和电梯群控调度模块(7)组成；每个人体检测单元(I)的数据信号输出端连接数据采集端微处理器(2)的一个数据信号输入端，数据采集端微处理器(2)的人群等级信号输出端通过数据采集端总线收发器(3)与控制器局域网络总线(4)连接，数据采集端微处理器(2)的控制信号输入端连接数据采集端总线收发器(3)的控制信号输出端，数据采集端总线收发器(3)的控制信号输入端连接控制器局域网络总线(4)，电梯群控调度模块(7)的电梯调控信号输出端连接控制端微处理器￠)的电梯调控信号输入端，控制端微处理器￠)的电梯调控信号输出端通过控制端总线收发器(5)与控制器局域网络总线(4)连接。
2.根据权利要求1所述的基于红外传感器的电梯待梯人群识别装置，其特征在于，所述人体检测单元(I)由被动式热释电红外传感器(2-1)、控制电路、菲涅尔透镜和三个挡板(2-2)组成，所述三个挡板(2-2)首尾相连组成凹字形的框体，被动式热释电红外传感器(2-1)的探头嵌入并固定在所述框体内，所述菲涅尔透镜罩在被动式热释电红外传感器(2-1)的探头的探测面上。
3.根据权利要求1所述的基于红外传感器的电梯待梯人群识别装置，其特征在于，所述数据采集端微处理器(2)和控制端微处理器(6)均采用PIC16F877实现。
4.根据权利要求1所述的基于红外传感器的电梯待梯人群识别装置，其特征在于，所述数据采集端总线收发器(3)和控制端总线收发器(5)均采用SJA1000实现。
5.基于人群识别的电梯调度方法，其特征在于，该电梯调度方法是基于权利要求1所述的基于红外传感器的电梯待梯人群识别装置实现的，该方法的具体步骤为: 步骤一、在每个楼层的每个电梯的上方均固定一个人体检测单元(I)，每个人体检测单元(I)检测其检测区域里是否有人，获得的每个区域内是否有人的电信号并传递到数据采集端微处理器(2); 步骤二、数据采集端微处理器(2)将位于同一个楼层的所有人体检测单元(I)传来的是否有人的电信号进行分析，将建筑物内的待梯人群识别结果进行模糊推理，根据设置的人群数量模糊等级对该层电梯的人群数量进行分级，获得TTL电平的人群数量等级信号； 步骤三、数据采集端总线收发器将数据采集端微处理器获得的TTL电平的人群数量等级信号转换成控制器局域网络总线(4)所需的差分式电平的人群数量等级信号，传递给控制器局域网络总线(4)； 步骤四、控制端总线收发器(5)将接收到的控制器局域网络总线(4)的差分式电平的人群数量等级信号转换成TTL电平的人群数量等级信号，然后将TTL电平的人群数量等级信号传递给控制端微处理器(6)； 步骤五、控制端微处理器(6)将TTL电平的人群数量等级信号传递给电梯群控调度模块(7)，电梯群控调度模块(7)根据接收到的各楼层的人群数量等级信号，对各个楼层人群数量等级信号进行汇总判断交通模式，获得电梯调度的最优方案，输出电梯控制信号； 步骤六、最后将电梯控制信号传递给电梯群控系统的电梯控制信号输入端，对各个电梯作出调动。
6.根据权利要求5所述的基于人群识别的电梯调度方法，其特征在于，步骤二所述的将建筑物内的待梯人群识别结果进行模糊推理，根据设置的人群数量模糊等级对该层电梯的人群数量进行分级的过程为:数据采集端微处理器(2)根据连接的人体检测单元(I)的个数及人体检测单元(I)传给数据采集端微处理器(2)有人的电信号的数量对每层的侯梯人群数量等级划分为少、较少、中、较多和多五个等级。
7.根据权利要求6所述的基于人群识别的电梯调度方法，其特征在于，当每个楼层有8个电梯，每个电梯采用I个人体检测单元实现监测，8个人体检测单元分别对应与数据采集端微处理器的8个数据信号输入端连接；该种情况下，数据采集端微处理器根据连接的人体检测单元(I)的个数及人体检测单元(I)传给数据采集端微处理器(2)有人的电信号的数量对每层的侯梯人群数量等级划分为少、较少、中、较多和多五个等级的具体方法为: 步骤a、数据采集端微处理器开始对8个数据信号输入端口依次进行查询； 步骤b、判断当前数据信号输入端口是否为高电平，当判断结果为是时，有人的电信号的数量值A加1，然后执行步骤c ;若判断为否，则执行步骤c ; 步骤C、判断数据采集端微处理器的8个数据信号输入端口是否查询完成，若判断为否，则执行步骤a，若判断为是，执行步骤d ; 步骤d、对有人的电信号的数量值A进行判断:判断有人的电信号的数量值A是否小于或等于2，若结果为是，则人群等级信号输出端输出少，完成该层的侯梯人群数量等级的划分；否则，执行步骤e; 步骤e、判断有人的电信号的数量值A是否小于或等于3，若结果为是，则人群数量等级信号输出端输出较少，完成该层的侯梯人群数量等级的划分；否则，执行步骤f ; 步骤f、判断有人的电信号的数量值A是否小于或等于4，若结果为是，则人群数量等级信号输出端输出中，完成 该层的侯梯人群数量等级的划分；否则，执行步骤i ; 步骤1、判断有人的电信号的数量值A是否小于或等于6，若结果为是，则人群数量等级信号输出端输出多，完成该层的侯梯人群数量等级的划分；否则，执行步骤g ; 步骤g、人群数量等级信号输出端输出较多，完成该层的侯梯人群数量等级的划分。
全文摘要
基于红外传感器的电梯待梯人群识别装置及基于人群识别的电梯调度方法，涉及电梯控制技术领域。本发明解决了现有电梯待梯人群识别装置工业应用困难、经济成本高、可行性差，以及电梯调度方法的运行效率低、能耗高的问题。所述装置的人体检测单元用红外感应的原理检测侯梯人群，将检测结果通过数据采集端微处理器、控制器局域网络总线和控制端微处理器发送给电梯群控调度模块。电梯调度方法为采用人体检测单元检测电梯口处是否有人的状态，数据采集端微处理器对位于同一楼层的所有人体检测单元的检测结果进行分析，获得该楼层的人群数量等级信号并发送给电梯群控调度模块，电梯群控调度模块输出电梯调度最优方案对电梯调度。本发明适用于电梯领域。
文档编号B66B1/14GK103072856SQ20131003878
公开日2013年5月1日 申请日期2013年1月31日 优先权日2013年1月31日
发明者丁宝, 张永明, 李庆超, 赵亮 申请人:哈尔滨工业大学