论文部分内容阅读
摘要：电梯控制系统是高楼运载电梯的重要组成部分，除电梯机械结构的外，要保障电梯的安全运行，必须使用控制系统对电梯进行控制。随着智能化时代的到来，电梯控制系统也逐渐智能化。在智能化电网中，优化电梯的电力系统配置、智能故障诊断、电网抗干扰技术等问题仍需深入研究和解决。
关键词：电梯控制系统;智能技术;技术应用
引言：电梯控制系统中的智能技术主要包括智能化电网和智能化控制两大类，其中智能化电网与智能电力系统较类似，均可进行电力系统优化配置、智能故障诊断等的应用。智能控制系统中的智能化单元和操作系统是电梯智能化发展的重要保障。
1.智能技术在电梯控制系统中的发展状况
目前人工智能在电梯行业的应用尚处于起步研究阶段。电梯行业外介入研究的机构有微软研究院、阿里云、中国科学院计算机研究所等。电梯行业内的一些公司也有初步探索。这些应用集中于群控智能调度方面，目标是通过人工智能学习判断及算法提高电梯运行服务效率。在笔者看来，相对于传统调度技术，人工智能应用对于效率提升有帮助，但效果有限。电梯作为公共交通工具，保障乘客的安全是最关键的第一步。人工智能跟电梯行业的结合更应该集中于电梯安全控制领域，但这方面研究应用却相对不多。
2.电梯控制系统中的智能技术
2.1电力系统仿真技术
在电力系统研究中，较基础性的研究极其重要，因此，其仿真研究是进行系统设计、性能预测、为智能算法提供基础数据等的重要手段。电力系统仿真研究的基本思想是：根据电力系统的物理模型建立其数学模型，然后建立其仿真模型，利用仿真模型进行相关试验和研究，最后根据仿真结果对系统进行分析。MATLAB/Simulink、MapleSim、Multisum、AltiumDesigner、ADS等均可进行电气仿真研究。其中Multisum、AltiumDesigner、ADS等无法较好地全面完成电力系统的建模和仿真，对其他常用的电子电路仿真是能够充分胜任的。MATLABSimulink是窗口图形方式的、专门用于连续时间或离散时间的动态系统建模、分析和仿真的核心。随着MATLAB的发展，Simulink吸收了MapleSim的功能，使其应用范围和计算功能更加强大，在电力系统仿真研究方面，Simulink能够完成常见电力系统元件模型的建立与设置，通过状态方程、各种计算函数等功能使得对电力系统的仿真分析研究更加完善。电力系统仿真研究可提高设计效率，具有优化设计和预测性能的特殊功能。
2.2故障诊断算法
目前，在电力系统故障诊断中已有多种智能化方法得到了应用，如模糊自适应算法、遗传进化算法和差分进化算分、神经网络算法等。模糊自适应算法以模糊数学为基础，通过建立模糊集、隶属度等方程建立控制系统的模糊系统。自适应算法依据控制系统的状态空间，通过自适应某些特征，使得该特征总是能够收敛，即便该特征在运行过程中出现了某些变化。模糊系统与自适应算法相结合即为模糊自适应算法，该方法即保证了系统的模糊性，又能够自主适应控制系统的变化以及外界对控制系统的影响。遗传进化算法模仿了自然界中种群及个体的竞争、变异等现象，差分进化算法时遗传进化算分的改进，降低了遗传操作的复杂性，通过多点搜索以大概率找到全局最优解，算法的基本流程包括四个步骤：初始群体的随机生成、个体的变异操作、个体的交叉操作、最优个体的选择。神经网路算法以人体中的神经元网路为模拟基础，在系统输入与输出之间，建立一层或多层神经元系统，通过一组训练数据对神经网络进行训练，训练的时间与困难程度与训练数据的大小、神经元个数等有关。训练好神经网络系统即可根据未知的数据估计出系统的状态，因此在电力系统故障诊断中可事先将故障数据输入到网络中学习，当故障发生时，将新的故障数据输入到网络，从而可得到系统的故障类型。
3.电梯控制系统中智能技术的应用
3.1智能化处理单元
智能化处理单元是指某些可集成的智能算法硬件化，也即是片上系统（SoC）。智能算法常实现在软件的程序设计中，而程序的运行必然占据处理器CPU和系统的内存，且其运行需要足够的时间。而一旦将算法硬件化，则可大大节省处理器CPU，使得算法的运算能够释放出来。智能算分硬件化后，其运算时间也会大大减小，同时功耗也会降低，且不影响运算的结果。目前，应用在电梯中的智能化单元可分为智能化软件单元和智能化硬件单元。其中智能化软件单元为一些智能算法软件程序包、固定流程程序包等，这些智能化软件单元向外提供了访问接口，便于开发者访问调用。智能化硬件单元包括了一些固定硬件的集成化、模块化等，这些智能化硬件单元向外提供了用于连接的电气接口，包括电源地接口、总线接口等。而电梯中的智能化单元的智能程度还非常低，要想提高电梯智能程度，则需要更加强大的硬件支持。
3.2应用互联网，改造电梯管理系统
随着移动通讯技术的发展和数字基站的不断建设、移动数字网络覆盖面积不断扩大，部分物业对电梯的日常监管改造为无线远程监控系统。部分小区积极引入了无线远程监控系统，不但可以实现电梯故障就近派员救援，有效缩短人员调度时间和提高救援的效率;同时，也可以实现异常与故障自动发报实时上传异常和故障代码到数据库，从而可以进行故障的分析。降低了对维护人数的需求，但需要有一定技术水平的人员定期管理。同样，基于新技术的应用来实现改造，结合我单位实际需求，提出了本文正是采用微电脑时控开关，实现了电梯分时段自动运行控制、优化设备运行状况、节约能源的目的。
3.3操作系统应用
操作系统为处理器并行处理任务提供了可能，使处理器的PC指针在不同的任务间高速地切换。在工业生产领域常用的操作系统有Windows系统、Linux系统、嵌入式Windows系统、FreRTOS系统、UCOS系统等。而Windows系统和Linux系统体积较大，一般不应用在电梯控制系统中。嵌入式Windows系统体积中型，常应用在视频播放器、数控机床系统中。、FreRTOS系统和UCOS系统体积小巧，程序简洁，常应用在嵌入式处理器和单片机中。目前，多数电梯控制系统还为简单的逻辑型控制，并不具备智能特质。少数电梯集成了简单的操作系统，如UCOS系统。搭载了操作系统后，開发者可设计许多友好的人机界面、增强处理器的处理性能。在智能化技术的推促下，操作系统将更多地应用在电梯控制系统中，这也是电梯智能化发展的需求。
结束语
综上所述，将人工智能服务应用于传统设备行业，将突破传统技术发展瓶颈，为产品创造新的价值增长点。人工智能技术开发同时拓展实用型应用，应用反哺开发视野。以电梯安全技术提升为切入点，进一步开拓公共安全领域应用，人工智能应用创造经济价值的同时还将提升社会整体的公共安全文明水平。
参考文献
[1]赵昌奎.电梯维修保养中存在的问题及解决对策[J].设备管理与维修，2017（15）.
[2]张仲琳.现代电梯技术的发展与创新[J].科技与企业，2015（12）.
[3]李建忠.关于电梯维护保养有效性的思考[J].中国质量技术监督，2015（07）.
关键词：电梯控制系统;智能技术;技术应用
引言：电梯控制系统中的智能技术主要包括智能化电网和智能化控制两大类，其中智能化电网与智能电力系统较类似，均可进行电力系统优化配置、智能故障诊断等的应用。智能控制系统中的智能化单元和操作系统是电梯智能化发展的重要保障。
1.智能技术在电梯控制系统中的发展状况
目前人工智能在电梯行业的应用尚处于起步研究阶段。电梯行业外介入研究的机构有微软研究院、阿里云、中国科学院计算机研究所等。电梯行业内的一些公司也有初步探索。这些应用集中于群控智能调度方面，目标是通过人工智能学习判断及算法提高电梯运行服务效率。在笔者看来，相对于传统调度技术，人工智能应用对于效率提升有帮助，但效果有限。电梯作为公共交通工具，保障乘客的安全是最关键的第一步。人工智能跟电梯行业的结合更应该集中于电梯安全控制领域，但这方面研究应用却相对不多。
2.电梯控制系统中的智能技术
2.1电力系统仿真技术
在电力系统研究中，较基础性的研究极其重要，因此，其仿真研究是进行系统设计、性能预测、为智能算法提供基础数据等的重要手段。电力系统仿真研究的基本思想是：根据电力系统的物理模型建立其数学模型，然后建立其仿真模型，利用仿真模型进行相关试验和研究，最后根据仿真结果对系统进行分析。MATLAB/Simulink、MapleSim、Multisum、AltiumDesigner、ADS等均可进行电气仿真研究。其中Multisum、AltiumDesigner、ADS等无法较好地全面完成电力系统的建模和仿真，对其他常用的电子电路仿真是能够充分胜任的。MATLABSimulink是窗口图形方式的、专门用于连续时间或离散时间的动态系统建模、分析和仿真的核心。随着MATLAB的发展，Simulink吸收了MapleSim的功能，使其应用范围和计算功能更加强大，在电力系统仿真研究方面，Simulink能够完成常见电力系统元件模型的建立与设置，通过状态方程、各种计算函数等功能使得对电力系统的仿真分析研究更加完善。电力系统仿真研究可提高设计效率，具有优化设计和预测性能的特殊功能。
2.2故障诊断算法
目前，在电力系统故障诊断中已有多种智能化方法得到了应用，如模糊自适应算法、遗传进化算法和差分进化算分、神经网络算法等。模糊自适应算法以模糊数学为基础，通过建立模糊集、隶属度等方程建立控制系统的模糊系统。自适应算法依据控制系统的状态空间，通过自适应某些特征，使得该特征总是能够收敛，即便该特征在运行过程中出现了某些变化。模糊系统与自适应算法相结合即为模糊自适应算法，该方法即保证了系统的模糊性，又能够自主适应控制系统的变化以及外界对控制系统的影响。遗传进化算法模仿了自然界中种群及个体的竞争、变异等现象，差分进化算法时遗传进化算分的改进，降低了遗传操作的复杂性，通过多点搜索以大概率找到全局最优解，算法的基本流程包括四个步骤：初始群体的随机生成、个体的变异操作、个体的交叉操作、最优个体的选择。神经网路算法以人体中的神经元网路为模拟基础，在系统输入与输出之间，建立一层或多层神经元系统，通过一组训练数据对神经网络进行训练，训练的时间与困难程度与训练数据的大小、神经元个数等有关。训练好神经网络系统即可根据未知的数据估计出系统的状态，因此在电力系统故障诊断中可事先将故障数据输入到网络中学习，当故障发生时，将新的故障数据输入到网络，从而可得到系统的故障类型。
3.电梯控制系统中智能技术的应用
3.1智能化处理单元
智能化处理单元是指某些可集成的智能算法硬件化，也即是片上系统（SoC）。智能算法常实现在软件的程序设计中，而程序的运行必然占据处理器CPU和系统的内存，且其运行需要足够的时间。而一旦将算法硬件化，则可大大节省处理器CPU，使得算法的运算能够释放出来。智能算分硬件化后，其运算时间也会大大减小，同时功耗也会降低，且不影响运算的结果。目前，应用在电梯中的智能化单元可分为智能化软件单元和智能化硬件单元。其中智能化软件单元为一些智能算法软件程序包、固定流程程序包等，这些智能化软件单元向外提供了访问接口，便于开发者访问调用。智能化硬件单元包括了一些固定硬件的集成化、模块化等，这些智能化硬件单元向外提供了用于连接的电气接口，包括电源地接口、总线接口等。而电梯中的智能化单元的智能程度还非常低，要想提高电梯智能程度，则需要更加强大的硬件支持。
3.2应用互联网，改造电梯管理系统
随着移动通讯技术的发展和数字基站的不断建设、移动数字网络覆盖面积不断扩大，部分物业对电梯的日常监管改造为无线远程监控系统。部分小区积极引入了无线远程监控系统，不但可以实现电梯故障就近派员救援，有效缩短人员调度时间和提高救援的效率;同时，也可以实现异常与故障自动发报实时上传异常和故障代码到数据库，从而可以进行故障的分析。降低了对维护人数的需求，但需要有一定技术水平的人员定期管理。同样，基于新技术的应用来实现改造，结合我单位实际需求，提出了本文正是采用微电脑时控开关，实现了电梯分时段自动运行控制、优化设备运行状况、节约能源的目的。
3.3操作系统应用
操作系统为处理器并行处理任务提供了可能，使处理器的PC指针在不同的任务间高速地切换。在工业生产领域常用的操作系统有Windows系统、Linux系统、嵌入式Windows系统、FreRTOS系统、UCOS系统等。而Windows系统和Linux系统体积较大，一般不应用在电梯控制系统中。嵌入式Windows系统体积中型，常应用在视频播放器、数控机床系统中。、FreRTOS系统和UCOS系统体积小巧，程序简洁，常应用在嵌入式处理器和单片机中。目前，多数电梯控制系统还为简单的逻辑型控制，并不具备智能特质。少数电梯集成了简单的操作系统，如UCOS系统。搭载了操作系统后，開发者可设计许多友好的人机界面、增强处理器的处理性能。在智能化技术的推促下，操作系统将更多地应用在电梯控制系统中，这也是电梯智能化发展的需求。
结束语
综上所述，将人工智能服务应用于传统设备行业，将突破传统技术发展瓶颈，为产品创造新的价值增长点。人工智能技术开发同时拓展实用型应用，应用反哺开发视野。以电梯安全技术提升为切入点，进一步开拓公共安全领域应用，人工智能应用创造经济价值的同时还将提升社会整体的公共安全文明水平。
参考文献
[1]赵昌奎.电梯维修保养中存在的问题及解决对策[J].设备管理与维修，2017（15）.
[2]张仲琳.现代电梯技术的发展与创新[J].科技与企业，2015（12）.
[3]李建忠.关于电梯维护保养有效性的思考[J].中国质量技术监督，2015（07）.