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1、(10)申请公布号 CN 103072856 A (43)申请公布日 2013.05.01 CN 103072856 A *CN103072856A* (21)申请号 201310038787.6 (22)申请日 2013.01.31 B66B 1/14(2006.01) (71)申请人 哈尔滨工业大学 地址 150001 黑龙江省哈尔滨市南岗区西大 直街 92 号 (72)发明人 丁宝 张永明 李庆超 赵亮 (74)专利代理机构 哈尔滨市松花江专利商标事 务所 23109 代理人 胡树发 (54) 发明名称 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 (57) 摘要 。
2、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。
3、梯调度最优方案对电梯调度。本发明适用于 电梯领域。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 4 页 附图 5 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书4页 附图5页 (10)申请公布号 CN 103072856 A CN 103072856 A *CN103072856A* 1/2 页 2 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 (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。
4、(6)和电梯群控调度模块(7) 组成 ； 每个人体检测单元 (1) 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、 (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 (1) 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。
6、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 (1)， 每个人体检测单 元 (1) 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。
7、理器 (2) 将位于同一个楼层的所有人体检测单元 (1) 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 T。
8、TL 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 权 利 要 求 书 CN 103072856 A 2 2/2 页 3 将建筑物内的待。
9、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 (1) 的 个数及人体检测单元(1)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 1 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 (1) 的个数及。
10、人体检测单元 (1) 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。
11、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i、 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。
12、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 书 CN 103072856 A 3 1/4 页 4 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 0001 本发明涉及电梯控制技术领域。 背景技术 0002 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、 。
13、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。 0003 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。
14、， 可行性差。 发明内容 0004 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。 0005 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。
15、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。 0006 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 ： 0007 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，。
16、 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 ； 0008 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 说 明 书 CN 103072856 A 4 2/4 页 5 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 ； 0009 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 ； 0010 步骤。
17、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 ； 0011 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 ； 0012 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。 0013 本发明所述基于人群识别的电梯调度方法根据建筑。
18、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。 附图说明 0014 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。 0015 图 2 为红外线传感器的安装位置示意图。 0016 图 3 为侯梯大厅的电梯门相对设置时人体检测单元 1 的探测角度 a 示意图。 0017 图 4 为被动式红外传感器的控制电路图。 0018 图 5 为人群数量模糊等级的分级示意图。 0019 图 6 。
19、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。 0020 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。 具体实施方式 0021 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 1 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。
20、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。 说 明 书 CN 103072856 A 5 3/4 页 6 0022 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。
21、群识别装置的进一步说明， 所述人体检测单元 1 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。 0023 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 1 的三个挡板 2-2 能够隔离相邻两个人体检测单元 1 的监测区域， 实现。
22、检测位置分区， 每个人体检测单元 1 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。 0024 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 1 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 1 的检测区域不重叠。 0025 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 1mv 左右， 义因为有非涅尔。
23、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。 0026 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。 0027 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。
24、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。 0028 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 ： 0029 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 1， 每个人体检测 单元 1 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 ； 0030 步骤二、 数据采集端微处理器 2 。
25、将位于同一个楼层的所有人体检测单元 1 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 ； 0031 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 ； 0032 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 说 明 书 CN 103072856 A 6 4/4 页 7 人群数量等级信号转换。
26、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 ； 0033 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 ； 0034 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。 0035 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。
27、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 1 的个数及人体检测单元 1 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。 0036 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 1 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 。
28、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 1 的个数及 人体检测单元1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 ： 0037 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 ； 0038 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 ； 0039 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。
29、否， 则执行步骤 a， 若判断为是， 执行步骤 d ； 0040 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 ； 0041 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 ； 0042 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。
30、数量等级的划分 ； 否则， 执行步骤 i ； 0043 步骤i、 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 ； 0044 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。 说 明 书 CN 103072856 A 7 1/5 页 8 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103072856 A 8 2/5 页 9 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 103072856 A 9 3/5 页 10 图 5 说 明 书 附 图 CN 103072856 A 10 4/5 页 11 图 6 说 明 书 附 图 CN 103072856 A 11 5/5 页 12 图 7 说 明 书 附 图 CN 103072856 A 12 。