智能技術在電梯控制系統中的應用

牛雅楠

摘要：電梯控制系統是高樓運載電梯的重要組成部分，除電梯機械結構的外，要保障電梯的安全運行，必須使用控制系統對電梯進行控制。隨著智能化時代的到來，電梯控制系統也逐漸智能化。在智能化電網中，優化電梯的電力系統配置、智能故障診斷、電網抗干擾技術等問題仍需深入研究和解決。

關鍵詞：電梯控制系統;智能技術;技術應用

引言：電梯控制系統中的智能技術主要包括智能化電網和智能化控制兩大類，其中智能化電網與智能電力系統較類似，均可進行電力系統優化配置、智能故障診斷等的應用。智能控制系統中的智能化單元和操作系統是電梯智能化發展的重要保障。

1.智能技術在電梯控制系統中的發展狀況

目前人工智能在電梯行業的應用尚處于起步研究階段。電梯行業外介入研究的機構有微軟研究院、阿里云、中國科學院計算機研究所等。電梯行業內的一些公司也有初步探索。這些應用集中于群控智能調度方面，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，相對于傳統調度技術，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鍵的第一步。人工智能跟電梯行業的結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.電梯控制系統中的智能技術

2.1電力系統仿真技術

在電力系統研究中，較基礎性的研究極其重要，因此，其仿真研究是進行系統設計、性能預測、為智能算法提供基礎數據等的重要手段。電力系統仿真研究的基本思想是：根據電力系統的物理模型建立其數學模型，然后建立其仿真模型，利用仿真模型進行相關試驗和研究，最后根據仿真結果對系統進行分析。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、專門用于連續時間或離散時間的動態系統建模、分析和仿真的核心。隨著MATLAB的發展，Simulink吸收了MapleSim的功能，使其應用范圍和計算功能更加強大，在電力系統仿真研究方面，Simulink能夠完成常見電力系統元件模型的建立與設置，通過狀態方程、各種計算函數等功能使得對電力系統的仿真分析研究更加完善。電力系統仿真研究可提高設計效率，具有優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、神經網絡算法等。模糊自適應算法以模糊數學為基礎，通過建立模糊集、隸屬度等方程建立控制系統的模糊系統。自適應算法依據控制系統的狀態空間，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了某些變化。模糊系統與自適應算法相結合即為模糊自適應算法，該方法即保證了系統的模糊性，又能夠自主適應控制系統的變化以及外界對控制系統的影響。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、最優個體的選擇。神經網路算法以人體中的神經元網路為模擬基礎，在系統輸入與輸出之間，建立一層或多層神經元系統，通過一組訓練數據對神經網絡進行訓練，訓練的時間與困難程度與訓練數據的大小、神經元個數等有關。訓練好神經網絡系統即可根據未知的數據估計出系統的狀態，因此在電力系統故障診斷中可事先將故障數據輸入到網絡中學習，當故障發生時，將新的故障數據輸入到網絡，從而可得到系統的故障類型。

3.電梯控制系統中智能技術的應用

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（SoC）。智能算法常實現在軟件的程序設計中，而程序的運行必然占據處理器CPU和系統的內存，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，便于開發者訪問調用。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應用互聯網，改造電梯管理系統

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

3.3操作系統應用

操作系統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。在工業生產領域常用的操作系統有Windows系統、Linux系統、嵌入式Windows系統、FreRTOS系統、UCOS系統等。而Windows系統和Linux系統體積較大，一般不應用在電梯控制系統中。嵌入式Windows系統體積中型，常應用在視頻播放器、數控機床系統中。、FreRTOS系統和UCOS系統體積小巧，程序簡潔，常應用在嵌入式處理器和單片機中。目前，多數電梯控制系統還為簡單的邏輯型控制，并不具備智能特質。少數電梯集成了簡單的操作系統，如UCOS系統。搭載了操作系統后，開發者可設計許多友好的人機界面、增強處理器的處理性能。在智能化技術的推促下，操作系統將更多地應用在電梯控制系統中，這也是電梯智能化發展的需求。

結束語

綜上所述，將人工智能服務應用于傳統設備行業，將突破傳統技術發展瓶頸，為產品創造新的價值增長點。人工智能技術開發同時拓展實用型應用，應用反哺開發視野。以電梯安全技術提升為切入點，進一步開拓公共安全領域應用，人工智能應用創造經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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