基于大數(shù)據與云計算的電梯智能調度系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】基于大數(shù)據與云計算的電梯智能調度系統(tǒng)包含：云平臺、電梯井藍牙模塊、電梯無線通信模塊、手機App模塊。本系統(tǒng)主要有三部分：用戶位置的獲取、電梯位置的獲取和電梯調度方案的計算。其中，用戶位置信息的獲取來自手機的三個傳感器：GPS、三軸陀螺儀和壓力傳感器，云端再結合用戶設定的樓里的參照點和每隔三層樓電梯處設立的藍牙模塊中的數(shù)據，算出用戶所在的樓層和運動的趨勢。當其連續(xù)5秒接近電梯時，便自動預約電梯。各個用戶乘坐電梯的習慣被記錄下來，用于預測用戶使用電梯的目標方向，也能人為修改。服務器結合電梯所在的樓層和這一棟樓多個用戶的運動趨勢，對電梯群進行合理的調度，盡快滿足每個用戶的要求。調度算法由神經網絡訓練得出。
【專利說明】 基于大數(shù)據與云計算的電梯智能調度系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于大數(shù)據與云計算的電梯智能調度系統(tǒng)，及其實現(xiàn)方法。
【背景技術】
[0002]云計算，是一種基于互聯(lián)網的計算方式，通過這種方式，共享的軟硬件資源和信息可以按需求提供給計算機和其他設備，主要是基于互聯(lián)網的相關服務地增加、使用和交付模式，通常涉及通過互聯(lián)網來提供動態(tài)易擴展且經常是虛擬化的資源。云是網絡、互聯(lián)網的一種比喻說法。過去在圖中往往用云來表示電信網，后來也用來表示互聯(lián)網和底層基礎設施的抽象。狹義云計算指IT基礎設施的交付和使用模式，指通過網絡以按需、易擴展的方式獲得所需資源；廣義云計算指服務地交付和使用模式，指通過網絡以按需、易擴展的方式獲得所需服務。這種服務可以是IT和軟件、互聯(lián)網相關，也可是其他服務。它意味著計算也可作為一種商品通過互聯(lián)網進行流通。
[0003]云計算是繼個人計算機變革和互聯(lián)網變革之后的第三次IT浪潮，也是中國戰(zhàn)略性新興產業(yè)的重要組成部分。通過整合網絡計算、存儲、軟件內容等資源，云計算可以實現(xiàn)隨時獲取、按需使用、隨時擴展、按使用付費等功能。
[0004]大數(shù)據，或稱巨量資料，指的是所涉及的資料量規(guī)模巨大到無法透過目前主流軟件工具，在合理時間內達到擷取、管理、處理、并整理成為幫助企業(yè)經營決策更積極目的的資訊。
[0005]從技術上看，大數(shù)據與云計算的關系就像一枚硬幣的正反面一樣密不可分。大數(shù)據必然無法用單臺的計算機進行處理，必須采用分布式計算架構。它的特色在于對海量數(shù)據的挖掘，但它必須依托云計算的分布式處理、分布式數(shù)據庫、云存儲和/或虛擬化技術。
[0006]本發(fā)明利用大數(shù)據的思想尋找各個用戶乘坐電梯的習慣，并對電梯的運行進行優(yōu)化，以節(jié)約用戶的等待時間。
[0007]現(xiàn)有的電梯智能電梯系統(tǒng)很少有讓電梯進行自主行動的能力，而是完全由人們的按鍵去控制。即使現(xiàn)在的電梯群調度問題已經逐步賦予了電梯自主移動的能力，但是它們將本問題看作一個NP的規(guī)劃問題，其局限性仍在于不能實時獲取用戶的地理位置，而是當用戶按下按鈕后，才進行此時的規(guī)劃，仍然需要讓用戶進行較長時間的等待。此外，由于NP問題的智能算法往往只能得出局部最優(yōu)解，往往不能得到真正意義上的全局最優(yōu)解。因此，這些方法的效果都差強人意。

【發(fā)明內容】

[0008]為了減少用戶等待電梯的時間，本發(fā)明致力于利用用戶地理位置信息去對電梯進行預約，由收到的信息得出用戶距離電梯的距離及接近趨勢，當用戶連續(xù)5秒的時間內持續(xù)接近電梯時，便發(fā)送用戶所在的樓層信息至云端，再結合其它用戶的呼叫情況，由云端對電梯的運行進行合理的調度。
[0009]其整體系統(tǒng)框圖如圖1所示，獲取用戶和電梯地理數(shù)據的系統(tǒng)框圖如圖2所示。[0010]本發(fā)明利用了現(xiàn)有的兩項技術:大數(shù)據與云計算去實現(xiàn)本系統(tǒng)。大數(shù)據主要在于對本系統(tǒng)內的電梯調度算法的訓練，而云計算在于將本系統(tǒng)的各個部分:用戶和電梯與服務器相連。從而借助服務器強大的運算能力和現(xiàn)在網絡的快速數(shù)據傳輸能力，去將本系統(tǒng)的實時控制性很好地體現(xiàn)出來。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，并且與本發(fā)明的實施例一起，用于解釋本發(fā)明，并不構成對本發(fā)明的限制。在框圖中:
圖1為本發(fā)明的頂層系統(tǒng)框圖；
圖2為本發(fā)明中獲取用戶地理數(shù)據的系統(tǒng)框圖；
圖3為本發(fā)明中計算用戶所在樓層的系統(tǒng)框圖。
【具體實施方式】
[0012]為了減少用戶等待電梯的時間，本發(fā)明致力于利用用戶地理位置信息去對電梯進行預約，由收到的信息得出用戶距離電梯的距離及接近趨勢，當用戶連續(xù)5秒的時間內持續(xù)接近電梯時，便發(fā)送用戶所在的樓層信息至云端，再結合其它用戶的呼叫情況，由云端對電梯的運行進行合理的調度。
[0013]1.獲取用戶地理數(shù)據:
用戶地理數(shù)據的包括(X，Y，Z)，三個方面。其中X和Y分別為經度和緯度信息，用于確定用戶所在的建筑物，從而確定需要進行調度的電梯，而Z為海拔信息，用于得到用戶所在的樓層信息。
[0014]因為僅僅通過手機內置的任何一個傳感器都不好得到精確的用戶所在樓層數(shù)據，所以此時需要同時使用手機里可確定高度的傳感器。
[0015]1.1用戶需要首先設置一個參照點，即人工確定當時所在的樓層和所在的這棟樓的每層高度信息。對與后者，即為選取這棟樓的類別，其具體信息可由云端得到。
[0016]1.2接下來，用戶只要保證GPS、三軸陀螺儀、網絡和壓力傳感器均處于開啟即可，否則會使得測量的樓層信息不準確，需要重新確定樓層的參照點。云端對用戶樓層的確定綜合考慮了三方面計算得出的結果，綜合評價得出用戶所在的樓層。
[0017]1.3之后，云端會基于這些數(shù)據不斷地更新用戶所在的樓層、用戶距離電梯的距離和用戶的運動感趨勢即可。當然，用戶也可以自己人為輸入自己所在的樓層，這樣會更加準確，不過會耽誤一些時間。
[0018]1.4本系統(tǒng)每隔三層樓便設置一個藍牙模塊，一旦用戶進入輻射區(qū)域，便可以與用戶進行連接，結合用戶設置的參照點和三個傳感器的數(shù)據，從而可以更準確地判斷出用戶所在的樓層。
[0019]1.5不過因為用戶的運動趨勢尚未得知，所以本系統(tǒng)默認為第一層外的用戶目標均返回第一層，第一層的用戶目標為上樓。而這些默認設置可以通過上網進行修改，個性化改變，如果用戶沒有人為指定，則按照系統(tǒng)的默認值進行。
[0020]需要注意的是，此處的系統(tǒng)默認值不是一個一成不變的值，云端會根據用戶在每一周不同的日期，不同的時間里乘坐電梯的習慣，逐漸收集用戶的個人喜好。使用本系統(tǒng)一段時間之后，系統(tǒng)便會根據不同的用戶，設置不同日期、不同時間里的默認值，當然用戶也可以對此進行人為修改。
[0021]還有個方法，當用戶想要乘坐電梯的方向和默認值不同時，用戶可以直接在本層電梯處直接按按鈕，之后云端依舊會收集這些信息，對用戶的喜好進行設置。這么一來，本系統(tǒng)在這些特殊情況下，便不會成為用戶的阻礙，使本系統(tǒng)更加便利。
[0022]2.電梯樓層信息的獲取:
因為電梯可以自己計算出自己所在的樓層，所以這部分計算不需要由云端去實現(xiàn)，但是電梯需要通過網絡將這些信息上傳到云端，以便調度。
[0023]2.1云端電梯調度算法的確定:
因為可能有多人同時需要使用電梯，所以如何調度電梯就也成為了一個問題。而電梯的調度問題本身是個NP問題，所以如何確定最優(yōu)的調度方案也是個難題，對此本發(fā)明利用現(xiàn)有的技術，即電梯群調度問題，利用人工神經網絡，借助大數(shù)據的思想，利用之前的數(shù)據對調度算法進行訓練，并設置好退出條件，防止過擬合，利用現(xiàn)有的數(shù)據我們可以得到一個較為合適的調度方案。
[0024]2.2基于大數(shù)據的電梯群控制調度算法的實現(xiàn):
在2.1中，我們簡要介紹了如何進行算法的訓練，接下來對此進行詳細的說明。
[0025]首先需要收集數(shù)據，此時可以利用現(xiàn)有的數(shù)據庫，也可以根據不同類型的建筑進行的特定收集，需要注意的是:這時本發(fā)明說包含的服務應當停止，僅僅將本系統(tǒng)用于收集數(shù)據。比如可以利用獲取電梯位置信息的傳感器通過通信模塊將數(shù)據每隔5秒鐘發(fā)送給云端，由云端對數(shù)據進行記錄，持續(xù)訓練I個月即可得到一個較為完善的數(shù)據庫，其中數(shù)據應當包括:建筑類型、日期、星期、時間、電梯編號、電梯所在樓層、電梯當前運動狀態(tài)、用戶所在樓層的呼叫及目標方向。
[0026]收集完一段時間的信息之后，需要使用計算機對本系統(tǒng)進行運算，得出一個星期中每一天的各個時間段，電梯應當被如何優(yōu)化。其中，這種優(yōu)化不僅在電梯收到呼叫時才進行，當無人呼叫時也應當調度電梯進行運動。
[0027]比如對于一棟公司的大樓而言，如果這里的上班時間是早上9點，那么在早上8點半到九點的這段時間內，即使一樓沒有人按電梯按鈕，電梯也應當能夠判斷出此時它最需要停留在一層，所以一旦將前一個用戶送往目標的樓層后，它應當盡快返回至一層。對于高層人員的呼叫，如果電梯已經處于下降狀態(tài)，便不予理會，當其處于上升狀態(tài)時，便上到指定樓層接那些人員。
[0028]訓練后的算法就能夠更好地節(jié)約用戶的時間，并用于本系統(tǒng)之中。
[0029]3.對電梯的調度:
得出算法后，接下來只需要通過云端將電梯和用戶的位置信息輸入，再用該算法計算出電梯的調度方案，再將其發(fā)送給電梯去執(zhí)行即可。因為云端的計算很快，所以本算法對電梯的控制幾乎是實時的，所以具有較強的可行性。
【權利要求】
1.一種基于大數(shù)據與云計算的電梯智能調度系統(tǒng)，主要由:云平臺、電梯井藍牙模塊、電梯無線通信模塊和用戶手機App模塊四部分組成。
2.根據權利要求1所述: 云平臺主要用于獲取電梯和用戶的位置數(shù)據和電梯調度方案的計算； 電梯井藍牙模塊主要用于協(xié)助手機傳感器獲取用戶所在的樓層信息； 電梯無線通信模塊主要用于將電梯所在的位置實時上傳到云端； 用戶手機App模塊主要用于和用戶的接口，方便用戶實時查看和修改自己的信息。
3.獲取用戶地理數(shù)據: 用戶地理數(shù)據的包括(X，Y, Z)，三個方面； 其中X和Y分別為經度和緯度信息，用于確定用戶所在的建筑物，從而確定需要進行調度的電梯，而Z為海拔信息，用于得到用戶所在的樓層信息； 因為僅僅通過手機內置的任何一個傳感器都不好得到精確的用戶所在樓層數(shù)據，所以此時需要同時使用手機里可確定高度的傳感器； (1)用戶需要首先設置一個參照點，即人工確定當時所在的樓層和所在的這棟樓的每層高度信息； 對與后者，即為選取這棟樓的類別，其具體信息可由云端得到； (2)接下來，用戶只要保證GPS、三軸陀螺儀、網絡和壓力傳感器均處于開啟即可，否則會使得測量的樓層信息不準確，需要重新確定樓層的參照點，云端對用戶樓層的確定綜合考慮了三方面計算得出的結果，綜合評價得出用戶所在的樓層； (3)之后，云端會基于這些數(shù)據不斷地更新用戶所在的樓層、用戶距離電梯的距離和用戶的運動感趨勢即可，當然，用戶也可以自己人為輸入自己所在的樓層，這樣會更加準確，不過會耽誤一些時間； (4)本系統(tǒng)每隔三層樓便設置一個藍牙模塊，一旦用戶進入輻射區(qū)域，便可以與用戶進行連接，結合用戶設置的參照點和三個傳感器的數(shù)據，從而可以更準確地判斷出用戶所在的樓層； (5)不過因為用戶的運動趨勢尚未得知，所以本系統(tǒng)默認為第一層外的用戶目標均返回第層，第一層的用戶目標為上樓，而這些默認設置可以通過上網進行修改，個性化改變，如果用戶沒有人為指定，則按照系統(tǒng)的默認值進行； 需要注意的是，此處的系統(tǒng)默認值不是一個一成不變的值，云端會根據用戶在每一周不同的日期，不同的時間里乘坐電梯的習慣，逐漸收集用戶的個人喜好； 使用本系統(tǒng)一段時間之后，系統(tǒng)便會根據不同的用戶，設置不同日期、不同時間里的默認值，當然用戶也可以對此進行人為修改； 還有個方法，當用戶想要乘坐電梯的方向和默認值不同時，用戶可以直接在本層電梯處直接按按鈕，之后云端依舊會收集這些信息，對用戶的喜好進行設置；這么一來，本系統(tǒng)在這些特殊情況下，便不會成為用戶的阻礙，使本系統(tǒng)更加便利。
4.電梯樓層信息的獲取: 因為電梯可以自己計算出自己所在的樓層，所以這部分計算不需要由云端去實現(xiàn)，但是電梯需要通過網絡將這些信息上傳到云端，以便調度； (1)云端電梯調度算法的確定:因為可能有多人同時需要使用電梯，所以如何調度電梯就也成為了一個問題；而電梯的調度問題本身是個NP問題，所以如何確定最優(yōu)的調度方案也是個難題，對此本發(fā)明利用現(xiàn)有的技術，即電梯群調度問題，利用人工神經網絡，借助大數(shù)據的思想，利用之前的數(shù)據對調度算法進行訓練，并設置好退出條件，防止過擬合，利用現(xiàn)有的數(shù)據我們可以得到一個較為合適的調度方案； (2)基于大數(shù)據的電梯群控制調度算法的實現(xiàn): 在(1)中，我們簡要介紹了如何進行算法的訓練，接下來對此進行詳細的說明； 首先需要收集數(shù)據，此時可以利用現(xiàn)有的數(shù)據庫，也可以根據不同類型的建筑進行的特定收集，需要注意的是:這時本發(fā)明說包含的服務應當停止，僅僅將本系統(tǒng)用于收集數(shù)據；比如可以利用獲取電梯位置信息的傳感器通過通信模塊將數(shù)據每隔5秒鐘發(fā)送給云端，由云端對數(shù)據進行記錄，持續(xù)訓練I個月即可得到一個較為完善的數(shù)據庫，其中數(shù)據應當包括:建筑類型、日期、星期、時間、電梯編號、電梯所在樓層、電梯當前運動狀態(tài)、用戶所在樓層的呼叫及目標方向； 收集完一段時間的信息之后，需要使用計算機對本系統(tǒng)進行運算，得出一個星期中每一天的各個時間段，電梯應當被如何優(yōu)化；其中，這種優(yōu)化不僅在電梯收到呼叫時才進行，當無人呼叫時也應當調度電梯進行運動； 比如對于一棟公司的大樓而言，如果這里的上班時間是早上9點，那么在早上8點半到九點的這段時間內，即使一樓沒有人按電梯按鈕，電梯也應當能夠判斷出此時它最需要停留在一層，所以一旦將前一個用戶送往目標的樓層后，它應當盡快返回至一層；對于高層人員的呼叫，如果電梯已經處于下降狀態(tài)，便不予理會，當其處于上升狀態(tài)時，便上到指定樓層接那些人員； 訓練后的算法就能夠更好地節(jié)約用戶的時間，并用于本系統(tǒng)之中。
5.對電梯的調度: 得出算法后，接下來只需要通過云端將電梯和用戶的位置信息輸入，再用該算法計算出電梯的調度方案，再將其發(fā)送給電梯去執(zhí)行即可；因為云端的計算很快，所以本算法對電梯的控制幾乎是實時的，所以具有較強的可行性。
【文檔編號】B66B1/06GK103787159SQ201410044318
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年2月3日 優(yōu)先權日:2014年2月3日
【發(fā)明者】王浩, 韓迪, 曹丹, 劉宇, 于思奇 申請人:王浩