控制N部M层电梯协同工作软件体系结构.docx
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控制N部M层电梯协同工作软件体系结构
控制N部M层电梯协同工作
的软件体系结构
控制N部M层电梯协同工作的软件体系结构
1请求层
用户通过按钮来表示自己的请求，如上下楼层或在电梯内选择将要到达的楼层。
1.1按钮
电梯按钮、楼层按钮
1.1.1电梯按钮
其中每部电梯有m+1个按钮，表示1-m层以及一个应急按钮。
当按下已经按钮时，发送应急请求，立即将该电梯转为停止状态，并联系管理员。
1.1.2楼层按钮
除顶层和底层外的楼层有“上”和“下”两个按钮，顶层只有“下”按钮，底层只有“上”按钮。
楼层按钮表示用户的移动方向。
1.2指示灯
按钮指示灯、电梯指示灯
1.2.1按钮指示灯
每个电梯按钮以及楼层按钮都有自己的指示灯。
当用户按下按钮时，指示灯亮，表示电梯管理系统已经正确地获取了来自用户的请求。
当某个请求完成之后，代表该请求的指示灯由亮变暗。
而当所有的指示灯都为灭时，表示该电梯处于空闲状态。
1.2.2电梯指示灯
每层楼的每部电梯上方都有一个大型的指示灯，即每部电梯共有m个指示灯；整栋楼共有m×n个指示灯。
当该电梯停止在当前楼层时，该电梯在本楼层的指示灯会亮。
2状态层
状态层是对电梯运行状态的一个描述，一般有空闲——停止状态，使用中——上升，下降或接到调度命令，故障状态——暂停使用等。
2.1电梯组成
2.1.1曳引系统
曳引系统的主要功能是输出与传递动力，使电梯运行。
曳引系统主要由曳引机、曳引钢丝绳，导向轮，反绳轮组成。
2.1.2导向系统
导向系统的主要功能是限制轿厢和对重的活动自由度，使轿厢和对重只能沿着导轨作升降运动。
导向系统主要由导轨，导靴和导轨架组成。
2.1.3轿厢
轿厢是运送乘客和货物的电梯组件，是电梯的工作部分。
轿厢由轿厢架和轿厢体组成。
2.1.4门系统
门系统的主要功能是封住层站入口和轿厢入口。
门系统由轿厢门，层门，开门机，门锁装置组成。
2.1.5重量平衡系统
系统的主要功能是相对平衡轿厢重量，在电梯工作中能使轿厢与对重间的重量差保持在限额之内，保证电梯的曳引传动正常。
系统主要由对重和重量补偿装置组成。
2.1.6电力拖动系统
电力拖动系统的功能是提供动力，实行电梯速度控制。
电力拖动系统由曳引电动机，供电系统，速度反馈装置，电动机调速装置等组成。
2.1.7电气控制系统
电气控制系统的主要功能是对电梯的运行实行操纵和控制。
电气控制系统主要由操纵装置，位置显示装置，控制屏（柜），平层装置，选层器等组成。
2.1.8安全保护系统
保证电梯安全使用，防止一切危及人身安全的事故发生。
由电梯限速器、安全钳、缓冲器、安全触板、层门门锁、电梯安全窗、电梯超载限制装置、限位开关装置组成。
2.2具体原理
曳引绳两端分别连着轿厢和对重，缠绕在曳引轮和导向轮上，曳引电动机通过减速器变速后带动曳引轮转动，靠曳引绳与曳引轮摩擦产生的牵引力，实现轿厢和对重的升降运动，达到运输目的。
固定在轿厢上的导靴可以沿着安装在建筑物井道墙体上的固定导轨往复升降运动，防止轿厢在运行中偏斜或摆动。
常闭块式制动器在电动机工作时松闸，使电梯运转，在失电情况下制动，使轿厢停止升降，并在指定层站上维持其静止状态，供人员和货物出入。
轿厢是运载乘客或其他载荷的箱体部件，对重用来平衡轿厢载荷、减少电动机功率。
补偿装置用来补偿曳引绳运动中的张力和重量变化，使曳引电动机负载稳定，轿厢得以准确停靠。
电气系统实现对电梯运动的控制，同时完成选层、平层、测速、照明工作。
指示呼叫系统随时显示轿厢的运动方向和所在楼层位置。
安全装置保证电梯运行安全。
2.3状态转换图
2.3.1系统功能
1）响应用户召唤指令。
当用户需要电梯时可以通过按楼层按钮召唤电梯。
2）进入电梯后，乘客可以通过电梯按钮选择目的楼层。
3）当电梯到达调用楼层后，判断是否响应停止运行，开启电梯门，完成调度.
4）当电梯到达非调用楼层是，不作响应，继续运行。
5）乘客在电梯中能够知道电梯的运动状态，如运动方向、电梯运行到的楼层等。
6）电梯超载报警。
2.3.2用例说明
用例名称
描述
电梯召唤
当用户需要使用电梯时，通过按楼层按钮通知电梯管理系统
目的地请求
进入电梯后，乘客可以通过电梯按钮选择目的楼层
电梯到达调度楼层
当电梯到达调度楼层后，判断是否响应，如果响应则停止运行，打开电梯门，完成调度，否则继续运行。
电梯到达非调度楼层
当电梯到达非调度楼层，不作响应，继续运行
电梯就绪
电梯不处于忙碌状态，符合运行要求，随时可以召唤
电梯超载
电梯所载重量超过额定载荷，给出报警信号，停止运行
电梯不超载
电梯所载重量没有超过额定载荷，可以正常运行
2.3.3状态转换图
2.4状态列表
由上述状态图，列举状态如下：
停止状态：
stop，门是关闭的
电梯上升中：
up
电梯下降中：
down
电梯开门：
open
超载报警状态：
warning，门是开着的
说明：
开机即Stop状态.电梯停止状态包含关门状态，开门为单独一个状态。
2.5事件Event
电梯可接收的事件如下：
上—— EVENT_UP
下 —— EVENT_DOWN
到达楼层 —— EVENT_STOP
开门 ——EVENT_OPEN
关门 ——EVENT_CLOSE
告警 ——EVENT_WARN
消除告警 ——EVENT_DELWARN
这些事件由硬件根据当前的机械状况产生，比如有人在某层按了按钮，硬件或控制系统会根据实际情况给电梯发上/下事件。
电梯状态机负责在当前状态下处理相应事件，以便跳转到下一个新的状态，产生新的运行结果。
本层只重点关注电梯本身的状态切换模型。
2.6状态迁移表
当前状态
Event类型
转换状态
Stop
EVENT_UP
up
stop
EVENT_DOWN
down
open
EVENT_CLOSE
stop
open
EVENT_WARN
warning
up
EVENT_STOP
stop
down
EVENT_STOP
stop
stop
EVENT_OPEN
open
warning
EVENT_DELWARN
open
3响应层
响应层负责获取用户给予的请求，包括楼层中的按钮、电梯内的按钮和故障按钮，调用相对应的算法，给予用户指示灯的响应、电梯的调度以及故障的处理。
3.1获取请求
3.1.1故障按钮
系统直接获取故障按钮的请求，从状态层中查询包含故障电梯号、故障层数以及故障发生时电梯的数据等相关数据。
故障按钮响应为第一优先度，无论电梯处于何种状态，优先处理故障请求。
3.1.2电梯按钮请求获取
系统从请求层中获取电梯按钮的请求，从状态层中获取电梯状态、电梯当前所在楼层等数据。
3.1.3楼层按钮请求获取
系统从请求层中获取楼层按钮的请求，从状态层中获取电梯状态、请求楼层等数据。
3.2调度算法
3.2.1故障按钮调度
系统接到故障请求后，调用数据层的故障算法进行计算，故障算法调度优先度优于其他所有算法。
3.2.2楼层按钮和电梯按钮调度
系统获取正常请求后，根据不同的情况（如：
是否有空闲电梯、电梯方向与楼层方向等）调用最优的算法。
3.3选择电梯
3.3.1故障选择
系统最先处理故障算法结果，根据计算结果，对电梯采取停止、开门以及返回第一层等相关操作，并把相关信息反馈至数据层，以确保电梯内用户安全为第一优先。
3.3.2正常选择
系统通过算法结果调度电梯，选择哪一个电梯该去那一层，并修改电梯相关数据，反馈信息给数据层。
4数据层
4.1算法
4.1.1传统电梯调度算法
1）先来先服务算法（FCFS）
先来先服务（FCFS-First Come First Serve）算法，是一种随即服务算法，它不仅没有对寻找楼层进行优化，也没有实时性的特征，它是一种最简单的电梯调度算法。
它根据乘客请求乘坐电梯的先后次序进行调度。
此算法的优点是公平、简单，且每个乘客的请求都能依次地得到处理，不会出现某一乘客的请求长期得不到满足的情况
2）最短寻找楼层时间优先算法（SSTF）
最短寻找楼层时间优先（SSTF-Shortest Seek Time First）算法，它注重电梯寻找楼层的优化。
最短寻找楼层时间优先算法选择下一个服务对象的原则是最短寻找楼层的时间。
这样请求队列中距当前能够最先到达的楼层的请求信号就是下一个服务对象。
3）扫描算法（SCAN）
扫描算法（SCAN）是一种按照楼层顺序依次服务请求，它让电梯在最底层和最顶层之间连续往返运行，在运行过程中响应处在于电梯运行方向相同的各楼层上的请求。
它进行寻找楼层的优化，效率比较高，但它是一个非实时算法。
扫描算法较好地解决了电梯移动的问题，在这个算法中，每个电梯响应乘客请求使乘客获得服务的次序是由其发出请求的乘客的位置与当前电梯位置之间的距离来决定的，所有的与电梯运行方向相同的乘客的请求在一次电向上运行或向下运行的过程中完成，免去了电梯频繁的来回移动。
4）LOOK算法
LOOK算法是扫描算法的一种改进。
对LOOK算法而言，电梯同样在最底层和最顶层之间运行。
但当LOOK算法发现电梯所移动的方向上不再有请求时立即改变运行方向，而扫描算法则需要移动到最底层或者最顶层时才改变运行方向。
4.1.2实时电梯调度算法
1）最早截止期优先调度算法
最早截止期优先（EDF-Earliest Deadline First）调度算法是最简单的实时电梯调度算法，它的缺点就是造成电梯任意地寻找楼层，导致极低的电梯吞吐率。
它与FCFS调度算法类似，EDF算法是电梯实时调度算法中最简单的调度算法。
它响应请求队列中时限最早的请求，是其它实时电梯调度算法性能衡量的基准和特例。
2）SCAN-EDF算法
SCAN-EDF算法是SCAN算法和EDF算法相结合的产物。
SCAN-EDF算法先按照EDF算法选择请求列队中哪一个是下一个服务对象，而对于具有相同时限的请求，则按照SCAN算法服务每一个请求。
它的效率取决于有相同deadline的数目，因而效率是有限的。
3）PI算法
PI（Priority Inversion）算法将请求队列中的请求分成两个优先级，它首先保证高优先级队列中的请求得到及时响应，再搞优先级队列为空的情况下在相应地优先级队列中的请求。
4）FD-SCAN算法
FD-SCAN（Feasible Deadline SCAN）算法首先从请求队列中找出时限最早、从当前位置开始移动又可以满足其时限要求的请求，作为下一次SCAN的方向。
并在电梯所在楼层向该请求信号运行的过程中响应处在与电梯运行方向相同且电梯可以经过的请求信号。
这种算法忽略了用SCAN算法相应其它请求的开销，因此并不能确保服务对象时限最终得到满足。
4.2维修记录
根据相应的电梯维修情况填写如下所示的电梯维修记录表，存入相应的数据库方便调用。
电梯维修记录表
报修人：
电梯管理员：
年月日
维修人员
电梯位置
报修时间
维修时间
报修故障
电梯编号
到达时间
结束时间
检定结论（含技术参数功能）：
维修过程和安全措施：
更换配件说明：
备注：
注：
此表维修人员填写宽格四项其它均为报修人员填写
4.3故障日志
根据电梯每日相应的运行情况填写如下所示的电梯运行日志表格，形成相应的电梯运行日志，存入相应的数据库方便调用。
号电梯运行日志
楼盘：
类别
底坑
巡查人
日期
设备表面卫生
机房门锁
曳引机运行
机房温度（℃）
门厅和轿厢门
三方对讲
监看系统
底坑有无积水
年月1日
年月2日
年月3日
年月4日
年月5日
年月6日
年月7日
年月8日
年月9日
年月10日
年月11日
年月12日
年月13日
年月14日
年月15日
年月16日
年月17日
年月18日
年月19日
年月20日
年月21日
年月22日
年月23日
年月24日
年月25日
年月26日
年月27日
年月28日
年月29日
年月30日
年月31日
异常/故障情况描述及跟进处理措施：
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