本发明涉及电梯群控系统，特别涉及一种含有多个电梯轿厢的电梯群控系统及其建模方法。
背景技术：
电梯群控是指使用电梯群控器协调控制两台及以上电梯的运行，为楼层呼梯信号指派轿厢提供服务，以提高电梯交通系统的服务质量和运送乘客的能力，并达到节能的目的；现有的电梯群控基本属于集中式算法，由群控器负责为呼梯信号分派具有最优响应的轿厢提供服务。随着电梯交通系统复杂性的提高，群控器承担的优化求解工作成为制约电梯群控系统高效运行的瓶颈。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是提供一种能提高电梯群服务效率和节能的目的，含有多个电梯轿厢的电梯群控系统及其建模方法。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种含有多个电梯轿厢的电梯群控系统，所述电梯群控系统包括：
设置在每部电梯内的若干个停层请求按钮，开门按钮、关门按钮、楼层显示器、运行方向显示器；
若干个楼层请求按钮，其中一层只有一个向上请求按钮，顶层只有一个向下的请求按钮，其余楼层有向上和向下两个请求按钮；
若干个电梯外运行方向显示器；
若干个电梯外楼层显示器；
一张服务请求表，服务请求表记录整个群梯系统所有的请求信号，包括各个电梯内部的停层请求信号，和电梯外部的楼层请求信号；
若干台单梯控制器，单梯控制器用于判断电梯是否需要停靠，单梯控制器用于将停靠楼层显示在电梯内、外楼层显示器上，单梯控制器用于将电梯运行方向显示在内、外运行方向显示器上；单梯控制器用于向群梯控制器发送任务申请，要求顺路服务楼层请求信号，并接收群控制器的决策；
一台群梯控制器，当有电梯处于待服务状态(空闲)时，对楼层请求信号进行预分配以唤醒待服务状态中的单梯；当单梯控制器申请任务时，分配楼层请求信号给单梯控制器。
在本发明的一个实施例中，所述电梯为NUM部，楼层为MaxL层。
在本发明的一个实施例中，服务请求表为二维数组button(1to NUM+2,1to MaxL),它被划分为5个区域，电梯群控系统中共有NUM部电梯，层高共MaxL层，每部电梯都可到达每一层；假设第N部电梯，当前上行至m层处，则：
A区：第N部电梯上方的请求(包括停层请求和楼层请求)，它是button数组中第N列，第NUM+1列和第NUM+2列中，下标大于m的元素，代表m层以上的请求；
B区：m层的楼层向上请求，即B区为button(m,NUM+1)；
C区：m层停层请求，为button(m,N)；
D区：m层的楼层向下请求，即D区为button(m,NUM+2)；
E区：第N部电梯下方的请求，它是button数组中第N列，第NUM+1列和第NUM+2列中，下标小于m的元素，代表m层以下的请求；
当电梯下行时，A区和E区元素互换，B区和D区元素互换。
在本发明的一个实施例中，所述建模方法包括：
先将电梯群控系统划分为三个状态层：
最高层为群梯状态层，该层将系统状态划分为“已配完”和“未配完”两个状态；
第二层为单梯状态层，该层将单个电梯的状态分为“待服务”、“上行”、“下行”和“停靠”四个状态；
第三层为单梯子状态层，该层中将单梯的“停靠”状态划分为四个子状态：“开门”、“开着门”、“关门”和“关着门”；
整个系统的运行是通过状态转换来实现的；初始时，群梯处于“已配完”状态，单梯处于“待服务”状态；当系统处于一个状态时，只有满足转换条件才能转换到另一个状态；转换条件是否成立，是通过在不同时刻调用不同的调度算法判断出来的。
在本发明的一个实施例中，所述调度算法包括停层决策算法、方向决策算法、运行决策算法以及任务分配算法。
在本发明的一个实施例中，每部电梯经过楼层前标志位置(表明电梯已进入当前层)时调用停层决策算法判断是否平层时需要停靠。
在本发明的一个实施例中，电梯平层进入停靠状态后，在开门前调用方向决策算法以确定电梯关门后优先向那个方向运行。
在本发明的一个实施例中，运行决策算法为：电梯平层停靠关上门后，将依次进行搜索，以确定电梯是继续按上行还是再次进入停靠状态，还是下行，还是进入待服务状态。
在本发明的一个实施例中，任务分配算法为：每次楼层向上/向下按钮被按下后，系统根据“距离”远近，先对该请求进行预分配，分配给“距离”最近的电梯。
通过上述技术方案，本发明的有益效果是：
本系统将楼层呼梯信号的分配交由单梯控制器来完成，很好地避免了集中控制带来的弊端；同时由于采用动态分配呼梯信号的方式，达到提高电梯群服务效率和节能的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明群梯系统状态图；
图2为本发明服务请求表；
图3为本发明停层决策算法流程图；
图4为本发明方向决策算法流程图；
图5为本发明运行决策算法流程图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
本发明公开了一种含有多个电梯轿厢的电梯群控系统，由N部M层电梯组成的电梯群控系统包括如下部分：设置在每部电梯内的M个停层请求按钮(对应1～M层)、开门按钮、关门按钮、楼层显示器、运行方向显示器、2×(M-1)个楼层请求按钮、N个电梯外运行方向显示器、N个电梯外楼层显示器、一张服务请求表、N台单梯控制器以及一台群梯控制器。
每个停层请求按钮被按下时就会发出一个停层请求信号。
其中1层只有一个向上请求按钮，M层只有一个向下请求按钮，其余楼层有向上和向下两个请求按钮，故共有2×(M-1)个楼层请求按钮。一个楼层层面可能有多个向上的按钮和多个向下的按钮，但是所有的向上按钮是并联的，同样，所有的向下的按钮也是并联的，所以在信号上可以看作一个楼层上只有一个向上的按钮和一个向下的按钮。每个楼层请求按钮被按下时，就会发出一个楼层请求信号。
因每部电梯其各个楼层电梯运行方向显示是一致的，故这里对于N部电梯设置N个电梯运行方向显示器。
因每部电梯其各个楼层外的电梯楼层显示是一致的，故这里对于N部电梯设置N个电梯外楼层显示器。
服务请求表记录整个群梯系统所有的请求信号，包括各个电梯内部的停层请求信号，和电梯外部的楼层请求信号；其中停层请求信号用“1”表示有，“0”表示无；楼层请求信号用非0表示有，“0”表示无。即服务请求表为二维数组button(1to NUM+2,1to MaxL),，共有M×(N+2)个元素，假设第i部电梯有到第j层的停层请求，则button(i，j)＝1；在第k层有向上的楼层请求，并已将这个请求分配给第g部电梯，则button(M+1，k)＝g；在第k+1层有向下的楼层请求，没有分配给任何一部电梯，则button(M+2，k+1)＝N+1；而在第k+1层有向上的楼层按钮没有被按下，则button(M+1，k+1)＝0。
单梯控制器的功能包括如下：
①电梯即将到达某楼层时，通过调用停靠决策算法判断是否需要停靠；
②电梯停靠在某楼层时，开门前通过调用方向决策算法判断关门后电梯的运行方向，并将判断结果显示在电梯内部和外部的运行方向显示器上；
③电梯关门后，通过调用运行决策算法决定电梯是否运行及运行方向；
④记录电梯内停层按钮的状态到服务请求表(button)中。如果某层停层按钮被按下，则表中对应处标记为“1”，否则标记为“0”，在电梯运行过程中，某个停层请求已响应，则在梯内请求表相应位置将标记还原为“0”；
⑤将电梯当前所处楼层显示在楼层显示器上，将电梯当前运行方向或下一步的运行方向显示在电梯内、外的运行方向显示器上；
⑥向群梯控制器发送任务申请，要求顺路服务楼层请求信号，并接收群控制器的决策。
群梯控制器的功能包括如下：
①当有电梯处于待服务状态(空闲)时，对楼层请求信号进行预分配以唤醒待服务状态中的单梯；
②当单梯控制器申请任务时，分配楼层请求信号给单梯控制器。
假设本群梯系统中共有NUM部电梯，层高共MaxL层，每部电梯都可到达每一层。我们建立一个二维数组button(MaxL，NUM+2)存放电梯群轿厢内外请求信号，其中1～NUM列分别存放NUM部电梯轿厢内停层请求，如第L部电梯在第m层有停层请求信号，则button(m,L)＝1,否则等于0；第NUM+1列表征轿厢外是否有向上请求信号，及其被分配的电梯号，如果第m层没有向上请求信号，则button(m,NUM+1)＝0，如果第m层有向上请求信号并被分配给第L部电梯响应，则button(m,NUM+1)＝L，如果该向上请求信号没有被分配给任何一部电梯，则button(m,NUM+1)＝NUM+1；同理，第NUM+2列表征轿厢外是否有向下请求信号，及其被分配的电梯号，如果第m层没有向下请求信号，则button(m,NUM+2)＝0，如果第m层有向下请求信号并被分配给第L部电梯响应，则button(m,NUM+2)＝L，如果该下行请求信号没有被分配给任何一部电梯，则button(m,NUM+2)＝NUM+1。
参见图2，为了便于调度算法的编写，本发明将服务请求表划分为5个区域，假设第N部电梯，当前上行至m层处，则：
A区：第N部电梯上方的请求(包括停层请求和楼层请求)，它是button数组中第N列，第NUM+1列和第NUM+2列中，下标大于m的元素，代表m层以上的请求；
B区：m层的楼层向上请求，即B区为button(m,NUM+1)；
C区：m层停层请求，为button(m,N)；
D区：m层的楼层向下请求，即D区为button(m,NUM+2)；
E区：第N部电梯下方的请求，它是button数组中第N列，第NUM+1列和第NUM+2列中，下标小于m的元素，代表m层以下的请求；
当电梯下行时，A区和E区元素互换，B区和D区元素互换。
参见图1，本发明建模方法包括：
先将电梯群控系统划分为三个状态层：
最高层为群梯状态层，该层将系统状态划分为“已配完”和“未配完”两个状态；
第二层为单梯状态层，该层将单个电梯的状态分为“待服务”、“上行”、“下行”和“停靠”四个状态；
第三层为单梯子状态层，该层中将单梯的“停靠”状态划分为四个子状态：“开门”、“开着门”、“关门”和“关着门”；
整个系统的运行是通过状态转换来实现的；初始时，群梯处于“已配完”状态，单梯处于“待服务”状态；当系统处于一个状态时，只有满足转换条件才能转换到另一个状态(参见表1)；转换条件是否成立，是通过在不同时刻调用不同的调度算法判断出来的(参见表2)。
表1状态转换条件表
表2不同算法的调用时刻及决策目标
本发明调度算法包括停层决策算法、方向决策算法、运行决策算法以及任务分配算法。
参见图3，停层决策算法：每部电梯经过楼层前标志位置(表明电梯已进入当前层)时调用停层决策判断是否平层时需要停靠。若电梯上行到达最高层或下行到底楼，则一定停层，否则按button数组中的CBA区顺序依次搜索，判断电梯是否需要停层。
假设第N部电梯当前上行进入m层，如果C区有请求，即第N部电梯轿厢内有m层停层请求，button(m,N)＝1，则电梯一定停靠，同时将m层的上行请求分配给本电梯，即令button(m,NUM+1)＝N。如果C区无请求，再查看B区，如果本层的上行请求信号已分配给本电梯或还没分配，即button(m,NUM+1)＝N/NUM+1，则电梯一定停靠，同时将m层的上行请求分配给本电梯，即令button(m,NUM+1)＝N。如果B区没有符合要求的信号，搜索A区，先从m+1层逐层向上搜索任务分配表的第N列，如果有轿箱内停层请求信号，则不停层，但会把该层的上行请求分配给本电梯，如果第N列m+1层以上没有停层请求，再搜索第NUM+1列m+1层以上是否有已分配给本电梯或还没分配的上行请求，如果有则不停层，但会把该层的上行请求分配给本电梯；如果第NUM+1列m+1层以上没有停层请求，再搜索第NUM+2列m+1层以上是否有已分配给本电梯或还没分配的下行请求，如果有则不停层，但会把该层的下行请求分配给本电梯；如果A区没找到符合要求的信号，则电梯一定停层，并且如果D区有信号，即button(m,NUM+2)≠0，则把本层的下行请求分配给本电梯。
参见图4，方向决策算法：电梯平层进入停靠状态后，在开门前调用方向决策算法以确定电梯关门后优先向那个方向运行。若电梯即将上行到达最高层或下行达到底楼，则一定改变原来的方向，否则，依次搜索button数组中的BA区，以判断电梯关门后是继续原来的方向运行还是换向。
参见图5，运行决策算法为：电梯平层停靠关上门后，将依次进行搜索，以确定电梯是继续按上行还是再次进入停靠状态，还是下行，还是进入待服务状态。
任务分配算法为：每次楼层向上/向下按钮被按下后，系统根据“距离”远近，先对该请求进行预分配，分配给“距离”最近的电梯。这里“距离”按表3进行定义。如果计算得到的距离最小值为100，则电梯不分配，即把NUM+1填入任务分配表中相应位置。
说明：因子为任一给定数值，由实际情况给出；
表3距离的定义
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。