智能技術(shù)在電梯控制系統(tǒng)中的應用

牛雅楠

摘要：電梯控制系統(tǒng)是高樓運載電梯的重要組成部分，除電梯機械結(jié)構(gòu)的外，要保障電梯的安全運行，必須使用控制系統(tǒng)對電梯進行控制。隨著智能化時代的到來，電梯控制系統(tǒng)也逐漸智能化。在智能化電網(wǎng)中，優(yōu)化電梯的電力系統(tǒng)配置、智能故障診斷、電網(wǎng)抗干擾技術(shù)等問題仍需深入研究和解決。

關(guān)鍵詞：電梯控制系統(tǒng);智能技術(shù);技術(shù)應用

引言：電梯控制系統(tǒng)中的智能技術(shù)主要包括智能化電網(wǎng)和智能化控制兩大類，其中智能化電網(wǎng)與智能電力系統(tǒng)較類似，均可進行電力系統(tǒng)優(yōu)化配置、智能故障診斷等的應用。智能控制系統(tǒng)中的智能化單元和操作系統(tǒng)是電梯智能化發(fā)展的重要保障。

1.智能技術(shù)在電梯控制系統(tǒng)中的發(fā)展狀況

目前人工智能在電梯行業(yè)的應用尚處于起步研究階段。電梯行業(yè)外介入研究的機構(gòu)有微軟研究院、阿里云、中國科學院計算機研究所等。電梯行業(yè)內(nèi)的一些公司也有初步探索。這些應用集中于群控智能調(diào)度方面，目標是通過人工智能學習判斷及算法提高電梯運行服務效率。在筆者看來，相對于傳統(tǒng)調(diào)度技術(shù)，人工智能應用對于效率提升有幫助，但效果有限。電梯作為公共交通工具，保障乘客的安全是最關(guān)鍵的第一步。人工智能跟電梯行業(yè)的結(jié)合更應該集中于電梯安全控制領域，但這方面研究應用卻相對不多。

2.電梯控制系統(tǒng)中的智能技術(shù)

2.1電力系統(tǒng)仿真技術(shù)

在電力系統(tǒng)研究中，較基礎性的研究極其重要，因此，其仿真研究是進行系統(tǒng)設計、性能預測、為智能算法提供基礎數(shù)據(jù)等的重要手段。電力系統(tǒng)仿真研究的基本思想是：根據(jù)電力系統(tǒng)的物理模型建立其數(shù)學模型，然后建立其仿真模型，利用仿真模型進行相關(guān)試驗和研究，最后根據(jù)仿真結(jié)果對系統(tǒng)進行分析。MATLAB/Simulink、MapleSim、Multisum、AltiumDesigner、ADS等均可進行電氣仿真研究。其中Multisum、AltiumDesigner、ADS等無法較好地全面完成電力系統(tǒng)的建模和仿真，對其他常用的電子電路仿真是能夠充分勝任的。MATLABSimulink是窗口圖形方式的、專門用于連續(xù)時間或離散時間的動態(tài)系統(tǒng)建模、分析和仿真的核心。隨著MATLAB的發(fā)展，Simulink吸收了MapleSim的功能，使其應用范圍和計算功能更加強大，在電力系統(tǒng)仿真研究方面，Simulink能夠完成常見電力系統(tǒng)元件模型的建立與設置，通過狀態(tài)方程、各種計算函數(shù)等功能使得對電力系統(tǒng)的仿真分析研究更加完善。電力系統(tǒng)仿真研究可提高設計效率，具有優(yōu)化設計和預測性能的特殊功能。

2.2故障診斷算法

目前，在電力系統(tǒng)故障診斷中已有多種智能化方法得到了應用，如模糊自適應算法、遺傳進化算法和差分進化算分、神經(jīng)網(wǎng)絡算法等。模糊自適應算法以模糊數(shù)學為基礎，通過建立模糊集、隸屬度等方程建立控制系統(tǒng)的模糊系統(tǒng)。自適應算法依據(jù)控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間，通過自適應某些特征，使得該特征總是能夠收斂，即便該特征在運行過程中出現(xiàn)了某些變化。模糊系統(tǒng)與自適應算法相結(jié)合即為模糊自適應算法，該方法即保證了系統(tǒng)的模糊性，又能夠自主適應控制系統(tǒng)的變化以及外界對控制系統(tǒng)的影響。遺傳進化算法模仿了自然界中種群及個體的競爭、變異等現(xiàn)象，差分進化算法時遺傳進化算分的改進，降低了遺傳操作的復雜性，通過多點搜索以大概率找到全局最優(yōu)解，算法的基本流程包括四個步驟：初始群體的隨機生成、個體的變異操作、個體的交叉操作、最優(yōu)個體的選擇。神經(jīng)網(wǎng)路算法以人體中的神經(jīng)元網(wǎng)路為模擬基礎，在系統(tǒng)輸入與輸出之間，建立一層或多層神經(jīng)元系統(tǒng)，通過一組訓練數(shù)據(jù)對神經(jīng)網(wǎng)絡進行訓練，訓練的時間與困難程度與訓練數(shù)據(jù)的大小、神經(jīng)元個數(shù)等有關(guān)。訓練好神經(jīng)網(wǎng)絡系統(tǒng)即可根據(jù)未知的數(shù)據(jù)估計出系統(tǒng)的狀態(tài)，因此在電力系統(tǒng)故障診斷中可事先將故障數(shù)據(jù)輸入到網(wǎng)絡中學習，當故障發(fā)生時，將新的故障數(shù)據(jù)輸入到網(wǎng)絡，從而可得到系統(tǒng)的故障類型。

3.電梯控制系統(tǒng)中智能技術(shù)的應用

3.1智能化處理單元

智能化處理單元是指某些可集成的智能算法硬件化，也即是片上系統(tǒng)（SoC）。智能算法常實現(xiàn)在軟件的程序設計中，而程序的運行必然占據(jù)處理器CPU和系統(tǒng)的內(nèi)存，且其運行需要足夠的時間。而一旦將算法硬件化，則可大大節(jié)省處理器CPU，使得算法的運算能夠釋放出來。智能算分硬件化后，其運算時間也會大大減小，同時功耗也會降低，且不影響運算的結(jié)果。目前，應用在電梯中的智能化單元可分為智能化軟件單元和智能化硬件單元。其中智能化軟件單元為一些智能算法軟件程序包、固定流程程序包等，這些智能化軟件單元向外提供了訪問接口，便于開發(fā)者訪問調(diào)用。智能化硬件單元包括了一些固定硬件的集成化、模塊化等，這些智能化硬件單元向外提供了用于連接的電氣接口，包括電源地接口、總線接口等。而電梯中的智能化單元的智能程度還非常低，要想提高電梯智能程度，則需要更加強大的硬件支持。

3.2應用互聯(lián)網(wǎng)，改造電梯管理系統(tǒng)

隨著移動通訊技術(shù)的發(fā)展和數(shù)字基站的不斷建設、移動數(shù)字網(wǎng)絡覆蓋面積不斷擴大，部分物業(yè)對電梯的日常監(jiān)管改造為無線遠程監(jiān)控系統(tǒng)。部分小區(qū)積極引入了無線遠程監(jiān)控系統(tǒng)，不但可以實現(xiàn)電梯故障就近派員救援，有效縮短人員調(diào)度時間和提高救援的效率;同時，也可以實現(xiàn)異常與故障自動發(fā)報實時上傳異常和故障代碼到數(shù)據(jù)庫，從而可以進行故障的分析。降低了對維護人數(shù)的需求，但需要有一定技術(shù)水平的人員定期管理。同樣，基于新技術(shù)的應用來實現(xiàn)改造，結(jié)合我單位實際需求，提出了本文正是采用微電腦時控開關(guān)，實現(xiàn)了電梯分時段自動運行控制、優(yōu)化設備運行狀況、節(jié)約能源的目的。

3.3操作系統(tǒng)應用

操作系統(tǒng)為處理器并行處理任務提供了可能，使處理器的PC指針在不同的任務間高速地切換。在工業(yè)生產(chǎn)領域常用的操作系統(tǒng)有Windows系統(tǒng)、Linux系統(tǒng)、嵌入式Windows系統(tǒng)、FreRTOS系統(tǒng)、UCOS系統(tǒng)等。而Windows系統(tǒng)和Linux系統(tǒng)體積較大，一般不應用在電梯控制系統(tǒng)中。嵌入式Windows系統(tǒng)體積中型，常應用在視頻播放器、數(shù)控機床系統(tǒng)中。、FreRTOS系統(tǒng)和UCOS系統(tǒng)體積小巧，程序簡潔，常應用在嵌入式處理器和單片機中。目前，多數(shù)電梯控制系統(tǒng)還為簡單的邏輯型控制，并不具備智能特質(zhì)。少數(shù)電梯集成了簡單的操作系統(tǒng)，如UCOS系統(tǒng)。搭載了操作系統(tǒng)后，開發(fā)者可設計許多友好的人機界面、增強處理器的處理性能。在智能化技術(shù)的推促下，操作系統(tǒng)將更多地應用在電梯控制系統(tǒng)中，這也是電梯智能化發(fā)展的需求。

結(jié)束語

綜上所述，將人工智能服務應用于傳統(tǒng)設備行業(yè)，將突破傳統(tǒng)技術(shù)發(fā)展瓶頸，為產(chǎn)品創(chuàng)造新的價值增長點。人工智能技術(shù)開發(fā)同時拓展實用型應用，應用反哺開發(fā)視野。以電梯安全技術(shù)提升為切入點，進一步開拓公共安全領域應用，人工智能應用創(chuàng)造經(jīng)濟價值的同時還將提升社會整體的公共安全文明水平。

參考文獻

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