一种降低电梯能耗的方法与流程

本发明涉及电梯，特别涉及一种降低电梯能耗的方法。

背景技术：

1、电梯是一种采用电动机作为动力的垂直升降设备，内装有箱状吊舱，用于在多层建筑中乘载人员或运输货物。随着生活水平的提高，电梯的广泛应用在日常生活中变得越来越普遍。在日常操作中，当电梯处于空载状态时，通常会自动停靠在最低层或最高层。然而，随着每天不同时段和不同楼层乘客需求的变化，例如下班时段一层的乘客需求较大，而上班时段中层可能更为繁忙，电梯若仍然在空载时停靠最低或最高层，将导致较长的等待时间和较高的能耗。

技术实现思路

1、为了解决以上问题，本发明提供了一种降低电梯能耗的方法。

2、为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

3、本发明公开了一种降低电梯能耗的方法，包括如下步骤：

4、步骤1:收集历史数据，包括每天不同时间段各楼层的乘客流量情况，通过数据分析，了解高峰和低谷时段，以及不同楼层的乘客需求分布；

5、步骤2：基于历史数据，建立预测模型，预测未来各时间段和楼层的乘客流量；

6、步骤3:设计动态调度算法，根据实时的乘客需求和预测模型输出，调整电梯的停靠楼层；

7、步骤4:引入能量回收系统，利用电梯运行时产生的动能转化为电能储存，在启动时使用储存的电能减少能源消耗；

8、步骤5:实时监测电梯运行状态、乘客需求和能耗情况，根据监测结果，动态调整调度算法参数和能量回收系统的运行策略，以适应不同的运行环境；

9、步骤6:定期对系统进行优化和更新，根据实际运行情况和新的数据进行调整。

10、进一步的：所述步骤1包括：

11、在电梯系统中安装乘客流量监测系统，收集每天不同时间段各楼层的乘客流量数据，包括高峰时段和低谷时段的信息；

12、对收集到的数据进行清洗，处理异常值和缺失值，确保数据的准确性和完整性；

13、利用收集到的数据，分析不同楼层在每个时间段的乘客需求，获取某楼层在某时间段的平均乘客数：

14、

15、其中，pij是楼层i在时间段j的平均乘客数；n是数据样本数；pijk是第k个样本的具体乘客数；

16、根据乘客流量分析结果，确定高峰时段和低谷时段。

17、进一步的：所述步骤2包括：

18、将收集和清洗得到的历史数据分为训练集和测试集，训练集用于建立模型，测试集用于评估模型的性能；

19、从历史数据中选择与乘客流量相关的特征，包括时间段、楼层、日期，特征作为输入用于建立预测模型；

20、选择机器学习模型进行建模，并考虑时间序列性质；

21、使用训练集对选定的模型进行训练，训练过程中，模型学习历史数据中的模式和趋势，以便在未来进行准确的预测；

22、使用指标均方根误差来评估模型的预测准确度：

23、

24、其中，n是测试样本，yi是实际客流量，是模型预测的乘客流量；

25、将训练好的模型应用于实际预测，对于每个时间段和楼层，模型将给出未来乘客流量的预测值，作为调度算法的输入。

26、进一步的：所述步骤3包括：

27、实时获取电梯系统各楼层的乘客需求信息，包括当前楼层上、下行的乘客数量和目标楼层；

28、将预测模型输出与实时获取的乘客需求整合，乘客需求表示为：

29、di＝α·p实时+(1-α)·p预测

30、di是楼层i的综合乘客需求；实时p实时是实时获取的乘客需求；预测p预测是预测模型输出的乘客需求；α是权衡实时和预测需求的参数，取值范围在[0,1]；

31、根据当前时间段是否为高峰时段，调整电梯的调度策略，在高峰时段，优先考虑当前楼层和目标楼层的实时乘客需求，在低谷时段，依靠预测模型输出，其中，调度目标函数为：

32、

33、其中：f(x)是电梯停靠楼层的调度目标函数，p平均是预测模型输出的乘客需求的平均值，β是权衡实时和平均预测需求的参数，取值范围在[0,1]；

34、采用优化算法，调整权衡参数α和β的取值，以最小化电梯的空载和部载运行，减少等待时间。

35、进一步的：所述步骤4包括：

36、引入制动系统，在电梯制动时将产生的动能转化为电能；

37、安装电能储存设备，用于存储通过制动系统回收的电；

38、设计储能系统的控制算法，确保电能的有效储存和释放；

39、在电梯启动时，通过控制算法释放储存的电能，以减少对外部电源的依赖；

40、安装实时监测系统，监测能量回收的性能和效率。

41、进一步的：所述步骤5包括：

42、安装传感器和监测设备，以实时监测电梯的运行状态、乘客需求和能耗情况；

43、实时获取的数据需要进行采集和处理，以确保数据的准确性和实时性；

44、监测电梯的运行状态，包括当前位置、速度、加速度参数；

45、收集实时的乘客需求信息，包括每层的上下行请求、乘客数量；

46、监测电梯系统的能耗情况，包括电机功率、能量回收系统的效率；

47、设置实时数据传输系统，将采集到的实时数据传输到中央服务器，同时，将数据存储在数据库中，以便后续分析和调整；

48、根据实时监测到的电梯运行状态和乘客需求，动态调整调度算法的参数；

49、根据实时监测到的能耗情况，动态调整能量回收系统的运行策略。

50、进一步的：所述步骤6包括：

51、设定定期性能评估的计划，在评估过程中，收集历史数据、实时监测数据和用户反馈；

52、确定性能评估的指标，包括电梯等待时间、能耗情况、调度算法的效果；

53、根据性能评估的结果，重新定义优化目标函数，优化目标函数表示为：

54、

55、其中，f(x)是目标函数，包括电梯停靠楼层的调度效果和能量回收效率，wi是楼层i的权重，根据新的性能评估结果重新确定，pi是楼层i的预测乘客数，d(x,i)是电梯从当前位置x到楼层i的距离，λ是调整能量回收与调度算法权重的参数；

56、根据新的优化目标函数，动态调整调度算法和能量回收系统的参数；

57、根据新的系统优化结果，更新电梯系统中的软硬件设备；

58、在实施更新之前，进行系统测试和验证，通过模拟和实际运行，确保新的调度算法和能量回收系统在不同情况下表现良好。

59、本发明与现有技术相比，所取得的技术进步在于：

60、本发明采用了基于实时乘客需求和预测模型的智能调度算法，与传统的静态调度相比，能够更灵活地根据不同时间段和楼层的乘客需求进行动态调整，降低了空载和部载运行，减少等待时间。本发明引入了能量回收系统，通过制动时的能量回收，减少了能源浪费，这种设计有助于提高电梯系统的能源利用效率，降低了对外部电源的依赖，对环境友好。本发明通过建立预测模型，能够更准确地预测未来各时间段和楼层的乘客流量，有助于在提前作出合理的调度决策，进一步降低电梯的能耗，提高运行效率。本发明引入了实时监测系统，通过实时采集电梯运行状态、乘客需求和能耗情况，能够及时调整调度算法参数和能量回收系统的运行策略，确保系统在不同运行环境下的高效性。本发明引入了定期的系统优化和更新步骤，通过性能评估和动态调整参数，保持系统的最佳状态。这种定期更新有助于适应变化的需求和环境，保持系统的可持续性和先进性。

61、综上所述，本发明在提高电梯系统效能、减少能耗和对环境友好方面具有明显的优点。