[发明专利]基于数字孪生技术的电梯智能调度系统

权利要求书

1.一种基于数字孪生技术的电梯智能调度系统，其特征在于：该系统包括，手机APP预约呼梯子系统、呼梯轿厢人员动态采集子系统、数据孪生智能调度子系统以及数字孪生可视化子系统；

其中，手机APP预约呼梯子系统包括登录模块、个人信息模块、电梯信息模块以及工作订单信息模块，该子系统用于供用户进行登录、个人信息查询、电梯信息查询以及发送电梯预约和呼救指令；

呼梯轿厢人员动态采集子系统包括实时响应采集模块、控制参数驱动模块、输出制动模块；实时响应采集模块和控制参数驱动模块并联与电梯总线内，并通过总线与云端进行数据交互，输出制动模块根据控制参数驱动模块发送的指令进行电梯启动与制动；

数据孪生智能调度子系统包括数字孪生虚拟模型模块、虚拟电梯制动计算模块、电梯生命演算周期模块、电梯控制参数数据库、数据处理模块；数字孪生虚拟模型模块用于根据用户发送的指令以及电梯实际运行数据建立数字孪生虚拟模型，虚拟电梯制动计算模块根据数字孪生虚拟模型的仿真运行结果输出虚拟运行数据，数据处理模块根据实际运行数据和虚拟运行数据进行数据处理，产生控制信号并发送至控制参数驱动模块；

数据孪生可视化子系统包括输出数据可视化模块，数据可视化模块根据数据处理模块产生的控制信号进行可视化处理，并将可视化结果发送至用户端。

2.根据权利要求1所述的基于数字孪生技术的电梯智能调度系统，其特征在于：登录模块用于进行个人信息注册、检索密码、密码登录、以及短信验证登录；个人信息模块用于进行密码修改、信息反馈以及乘梯信息记录；电梯信息模块用于进行电梯基本信息、电梯维护数据、电梯位置、电梯监控影像、电梯动态数据的实时监控以及电梯的控制，其中电梯基本信息、电梯维护数据、电梯位置信息允许用户直接读取，电梯动态数据、电梯监控影像的查看以及电梯的控制仅允许经过授权的用户才能执行；工作订单信息模块用于执行用户的电梯预约以及呼救。

3.根据权利要求1所述的基于数字孪生技术的电梯智能调度系统，其特征在于：数据处理模块进行数据处理的具体过程为，

根据电梯的载客情况将乘梯流量类型分为，上行高峰、下行高峰、空闲模式、二路交通，分别对应多数乘客由一楼前往其他楼层、多数乘客由高楼层下降到一楼、一定时间内乘梯人数小于设定阈值、乘客于两层楼之间频繁往来的乘梯情况；

设定上述四种模式对应的权重系数，

其中，W₁为平均候梯时间权系数，W₂为平均乘梯时间权系数，W₃为长时间候梯率权系数，W₄为电梯拥挤度权系数，W₅为系统能耗权系数；

根据上述权重系数建立评价函数，

S(i)＝W₁S_wait+W₂S_take+W₃S_long-wait+W₄S_crowd+W₅S_energy

其中，i为电梯编号，S_wait为平均候梯时间隶属度，S_take为平均乘梯时间隶属度，S_long-wait为长时间候梯率隶属度，S_crowd为电梯拥挤度隶属度，S_energy为系统能耗隶属度；各隶属度约小则表示隶属度对应的性能越好，评价函数S(i)的值越小则表示电梯系统的总体性能越好；

计算等待电梯时间T_wait、电梯运行时间T_run、轿厢剩余容量人数Q_m、电梯召唤集中程度R_g、电梯利用率U_c；

其中等待电梯时间T_wait计算如下，

T_wait＝T_floor×N₁+T_stop×N₂

设定T_wait的值小于20s时，乘客的心理状态为最佳，值在20～60s时乘客的心理为尚可接受，值大于60s时乘客心理为烦躁；

电梯运行时间T_run计算如下，

T_run＝MAX(T_irun)

T_irun为向第i号电梯发送的所有呼梯信号对应的响应时间的合集，当T_run的值小于40s时认为是理想等待时间，值为40～70s时认为是尚可接受的等待时间，值大于80s时认为是长时间候梯；

轿厢剩余容量人数Q_m计算如下，

Q_m＝Q_in-Q_out+Q_now

其中，Q_in为当前时刻电梯人数增加量，Q_out为当前时刻电梯人数减少量，Q_now为电梯停靠前轿厢内的人数；以轿厢剩余容量人数W_m除以轿厢最大容纳人数得到轿厢剩余容量百分比，当轿厢剩余容量百分比大于70％时，认为乘坐舒适度为非常满意的，当轿厢剩余容量百分比为30％～70％时，认为乘坐舒适度为尚可接受的，当轿厢剩余容量百分比小于30％时，认为乘坐舒适度为非常差的；

电梯召唤集中程度R_g计算过程如下，

其中，H为电梯当前所在楼层与呼梯楼层的间距，L_min是新产生的呼梯层站与轿厢可能停靠层站之间的最小距离；当电梯召唤集中程度R_g的值小于0.2是，认为电梯能耗为理想，当值为0.2～0.8时，认为电梯能耗尚能接收，当值大于0.8时，认为电梯能耗偏高；

电梯利用率U_c的计算过程如下，

其中，K为电梯所在楼层数，J为停梯次数，L_i为呼梯楼层的楼层数与呼梯人数的乘积；当U_c的值小于0.2时，认为电梯利用率较低，当值为0.2～0.7时，认为电梯利用率尚可接受，当值大于0.7时，认为电梯利用率较高；

随后，将等待电梯时间T_wait、电梯运行时间T_run、轿厢剩余容量人数Q_m、电梯召唤集中程度R_g、电梯利用率U_c进行归一化和模糊化，模糊化的结果分为S、M、B三个等级；

根据等待电梯时间T_wait、轿厢剩余容量人数Q_m、电梯利用率U_c模糊推理得到S_wait；

根据电梯运行时间T_run、轿厢剩余容量人数Q_m模糊推理得到S_take；

根据轿厢剩余容量人数Q_m、电梯利用率U_c模糊推理得到S_long-wai；

根据等待电梯时间T_wait、电梯召唤集中程度R_g、电梯利用率U_c模糊推理得到S_crowd；

根据电梯召唤集中程度R_g、电梯利用率U_c模糊推理得到S_energy；

将上述隶属度划分为VS、S、M、B、VB五个等级，根据所有电梯的执行模式计算各电梯的评价函数，并将不同电梯对应的评价函数进行比较，选取当前最优派梯的电梯编号。