基本信息
- 项目名称：
- 电梯群控系统的智能调度算法研究与仿真
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 本系统突破了传统的电梯召唤方式，采用外置楼层按钮一次性获得乘客的运行方向和目标楼层，并提出了新的电梯群控模型和多目标规划智能调度算法。同时，创新性地引入了“乘客容忍度”的概念，并将其与“最短候梯时间规则”、“电梯拥挤度”一起作为衡量电梯服务质量和运行效率的指标，力争减少乘客的候梯和乘梯时间。最后，实现全部算法和仿真程序，并设计出一套友好的人机交互界面。
- 详细介绍：
- 本系统突破了传统的电梯召唤方式，采用外置楼层按钮一次性获得乘客的运行方向和目标楼层，并在此基础上提出了新的电梯群控模型和多目标规划智能调度算法。同时，创新性地引入了“乘客容忍度”的概念，并将其与“最短候梯时间规则”、“电梯拥挤度”一起作为衡量电梯服务质量和运行效率的指标，力争在确保每位乘客都能在可容忍的电梯停靠次数里到达目标楼层的前提下，减少乘客的候梯和乘梯时间，为乘客提供尽可能舒适的乘梯环境，并提高电梯运行效率。通过将本算法与传统的电梯群控算法在多种交通模式下进行性能比较，证明了算法具有良好的适应性，能够满足各种交通模式的需要。最后，实现全部算法和仿真程序，并设计出一套友好的人机交互界面，用户不仅能够随意地设置写字楼的层数、电梯台数、电梯满载人数等参数，还能随时输入召唤信息，体验系统对召唤的响应和运行过程。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 一、发明目的与设计思想 本系统突破了传统的电梯召唤方式，采用外置楼层按钮一次性获得乘客的运行方向和目标楼层，并在提出了新的电梯群控模型和多目标规划智能调度算法。同时，创新性地引入了“乘客容忍度”的概念，并将其与“最短候梯时间规则”、“电梯拥挤度”一起作为衡量电梯服务质量和运行效率的指标，减少乘客的候梯和乘梯时间，为乘客提供尽可能舒适的乘梯环境，并提高电梯运行效率。通过将本算法与传统的电梯群控算法在多种交通模式下进行性能比较，证明了算法具有良好的适应性。最后，实现全部算法和仿真程序，并设计出一套友好的人机交互界面，用户不仅能够随意地设置写字楼的层数、电梯台数、电梯满载人数等参数，还能随时输入召唤信息，体验系统对召唤的响应和运行过程。 二、设计思路及关键技术（请参看附件一） 1、采用外置键盘，一次性获得乘客的运行方向和目标楼层，并据此进行调度。 2、提出“乘客容忍度”的概念，采用“动态分组+调度规则分组”的方法分别建立质量优先模式和运行效率优先模式。 三、创新点（请参看附件一） 1、突破了传统的电梯召唤模式，采用外置楼层按钮，提出“乘客容忍度”的概念，并在此基础上提出一整套调度方案，有效改善各项技术指标；2、动态分段+调度规则分组，调度模型在各种交通模式中均能体现突出的性能 四、主要技术指标（请参看附件一） 本系统制定了5个技术指标：乘客容忍度、平均乘梯时间、电梯拥挤度、平均候梯时间和运行效能。实验和数学分析均证明，本方法相对于其它一些调度算法，其技术指标均达到最优。
科学性、先进性
- 一、现有技术分析 目前国内电梯均为先外呼后内选的召唤模式，先外呼后内选的召唤模式会给电梯群控系统的调度带来极大的不确定性，影响电梯的运行效率。（请参看附件二） 二、与现有技术相比，主要有以下几点突破（请参看附件二） 1、本电梯召唤系统采用基于外置楼层按钮的电梯召唤模式，将电梯内部的楼层按钮移到电梯外部，一次性获得乘客的信息，并计算出乘客的运行方向。 2、本系统采用动态分组+调度规则分组。 3、首度明确提出乘客容忍度的概念，其定义是：乘客在乘坐电梯时，可以忍受的电梯停靠的最大次数。 4、由于设置了乘客容忍度，并提供了服务质量优先模型和运行效能优先模型等两种模型，用户可根据需要使用或自适应调整。 三、本系统与其它一些模型的比较 目前的电梯群控系统均基于外呼内唤的召唤模式，不能一次性得到乘客数据，在电梯调度时会面临更多不确定的因素。因此，根据项目组前期调研的信息，将本系统与传统的电梯群控算法中较为性能较为突出的分段运行方案进行了比较(请参见附件二)。
获奖情况及鉴定结果
- 2009年11月，获全国计算机仿真大奖赛一等奖。当年参赛队伍为一千二百支左右，只设置了十个一等奖。
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 模型 现场演示 图片 录像
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 一、使用说明 请参看附件四； 二、技术特点（请参看附件三） 1动态分段，提供多种调度模型 本系统采用动态分段模式。 2提出“乘客容忍度”的概念 首度明确提出乘客容忍度的概念，即乘客在乘坐电梯时，可以忍受的电梯停靠的最大次数。 3采用外置楼层按钮 乘客的召唤一次性完成，系统可同时获取乘客的运行方向和目标楼层信息。 4 在各种交通模式中均能体现突出的性能 由于设置了乘客容忍度，并提供了服务质量优先模型和运行效能优先模型等两种模型，用户可根据需要使用。 5 系统灵活可变，适用于各种写字楼 仿真系统运行前可以设定各种常见参数，因此，可适用于各种楼层、各种电梯部数和多种需求的电梯调度，具有很好的适应性和实用性。 三、产品推广前景与市场分析（请参看附件三） 本系统在任何情况下都可相对大幅提高运行效率。在当今快节奏的社会中，人们将会更加重视工作效率的提高，电梯群控的智能调度将会大幅提升电梯的运行效率，提高人们的生活工作效率。相信本系统定会得到广泛支持及应用。
同类课题研究水平概述
- 随着技术的进步和城市化建设的快速发展，高层建筑不断增多，作为主要垂直交通工具的电梯得到了越来越广泛的应用，电梯控制技术也从单电梯控制、双电梯控制，逐步发展到多电梯控制技术（也称电梯群控技术）。 项目组走访了近40座具有一定代表性的写字楼后发现，绝大多数的电梯群控系统采用的是先外呼后内选的召唤模式，当得知乘客的运行方向后，调度算法将按照一定的准则，分配最适合的电梯进行响应。当乘客进入电梯后，通过电梯内部设置的按钮选择要到达的楼层（请参见图1）。与此相应，在项目组已查阅的上百篇有关电梯群控技术的资料中，所有电梯群控的调度算法都是基于这种先外呼再内选的召唤模式的。其实，先外呼后内选的召唤模式会给电梯群控系统的调度带来极大的不确定性，影响电梯的运行效率。在这种模式下，电梯系统无法一次性获得乘客的运行方向和目标楼层。 项目组在经过前期调研和资料分析后，决定采用基于外置楼层按钮的电梯召唤模式，设计一套能适用于各种交通模式的电梯群控调度模型和算法，力争在确保每位乘客都能在可容忍的电梯停靠次数里到达目标楼层的前提下，减少乘客的候梯和乘梯时间，为乘客提供尽可能舒适的乘梯环境，并提高电梯运行效率。 与现有技术相比，本项目主要有以下几点突破： 1、本电梯召唤系统采用基于外置楼层按钮的电梯召唤模式，将电梯内部的楼层按钮移到电梯外部，当乘客按下目标楼层的按钮时，电梯系统即可同时获得乘客的出发楼层和目标楼层，一次性获得乘客的信息，并计算出乘客的运行方向。 2、技术中将无论是分段运行模式还是奇偶层运行模式，均是将电梯进行固定的分组，极大的影响了电梯的运行效率，本系统采用动态分组+调度规则分组。 3、首度明确提出乘客容忍度的概念，其定义是：乘客在乘坐电梯时，可以忍受的电梯停靠的最大次数。 4、由于设置了乘客容忍度，并提供了服务质量优先模型和运行效能优先模型等两种模型，用户可根据需要使用。 5、系统灵活可变，电梯运行前可以设定各种常见参量，使本系统适用于各种不同情况的写字楼及住宅，具有普遍性，实用性。 6、有较好的数据存储功能，乘客的每次召唤、电梯的每次响应都记录在案，有备可查，其数据可用于日后的电梯群控系统分析，一旦出现什么问题，也能够做到有据可查。 7、人性化设计较为突出，健壮性、容错性好，加入了对错误操作的检查和提示，方便乘客修改指令，体现了较好的健壮性和容错性。
