摘 要：針對電梯群控系統(tǒng)，本文提出了一種基于面向?qū)ο蠓治龅脑O(shè)計與實現(xiàn)方法。在電梯群系統(tǒng)模型的基礎(chǔ)上給出了電梯群系統(tǒng)的層次劃分和基本類之間的關(guān)系。實際運行結(jié)果表明，提出的方法能顯著地提高系統(tǒng)性能指標。 關(guān)鍵字：電梯群控制系統(tǒng)，電梯群模型，面向?qū)ο? [align=center]Design and Implementation of Object-Oriented Elevator Group Control System CHEN Zhiming LUO Fei XU Yuge[/align] Abstract: For the elevator group control system, a designing and implementation method based on object-oriented analysis is proposed in this paper. Following the elevator group system model, the layer compartmentalization and the relationship between those basic classes of the system are discussed. It is proved in practice that this method can improve system performance indexes remarkably. Keywords: EGCS，Elevator group model, Object-oriented 1 引言 　　隨著現(xiàn)代社會的發(fā)展，科學技術(shù)的進步，世界上出現(xiàn)了眾多的高層建筑和智能化建筑。電梯，作為高層大廈內(nèi)部的一種交通重要，甚至是唯一的交通工具，其應(yīng)用規(guī)模日益擴大、復雜化，人們對電梯系統(tǒng)的性能也提出了越來越高的要求，并且往往有多臺電梯在同時在同一幢建筑物內(nèi)被使用。電梯群控系統(tǒng)（Elevator Group Control System: EGCS）正是應(yīng)這樣一種需求而產(chǎn)生和發(fā)展的。 　　電梯群控制系統(tǒng)是一種對同一建筑物內(nèi)部多臺電梯進行優(yōu)化調(diào)度的系統(tǒng)，群控系統(tǒng)追求的目標是在給定的電梯設(shè)備空間內(nèi)求得最優(yōu)的調(diào)度方案，如最大的乘客輸送能力、盡可能短的乘客候梯時間和盡可能低的能耗等等。對電梯群的控制，一方面，工程技術(shù)人員在硬件上不斷改進電梯群控制系統(tǒng)的拓撲結(jié)構(gòu)和群內(nèi)梯間的通信方式，以爭取做到高速、可靠的調(diào)度控制和通信連接，另一方面，國內(nèi)外的研究人員也從研究電梯交通系統(tǒng)的統(tǒng)計特性和動態(tài)特性入手，利用專家系統(tǒng)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、免疫算法等人工智能技術(shù)對電梯群控制系統(tǒng)進行建模，以期建立更為優(yōu)化的控制算法對電梯群施以控制。 　　在電梯群控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)方面，有一些方法被提了出來。例如分布式控制方法【1】，模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方法【2】，模糊專家系統(tǒng)控制方法【3】。而本文則提出了一種面向?qū)ο蟮碾娞萑嚎叵到y(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)方法。 2 面向?qū)ο蠓椒ń榻B 　　2.1 面向?qū)ο蠓椒ǖ奶攸c 　　人們認識世界是以一種“面向?qū)ο蟆钡姆绞竭M行的。客觀世界的問題都是由客觀世界的實體及客觀實體間的相互關(guān)系構(gòu)成的。我們把客觀世界的實體稱為問題空間（問題域）的對象，而復雜的對象可以由相對比較簡單的對象以某種方式組成。 　　而傳統(tǒng)地，人們分析解決問題卻是以一種面向問題或者說面向過程的方式，分析過程不關(guān)心今后的設(shè)計和實現(xiàn)過程，系統(tǒng)的問題模型和設(shè)計模型之間沒有直接的聯(lián)系，是一種自頂向下，功能分解的方法。 　　面向?qū)ο蠓椒ǖ奶岢稣菫榱私鉀Q認識一個系統(tǒng)的過程和方法與分析、設(shè)計一個系統(tǒng)的過程和方法不一致這一問題。所謂對象，是指問題領(lǐng)域中，現(xiàn)實世界和具體的或抽象的事務(wù)，在面向?qū)ο蟮姆椒ㄖ?，首先將問題分解為多個對象，然后對對象進行數(shù)據(jù)抽象以及在該數(shù)據(jù)集合上的操作集合，得到抽象數(shù)據(jù)類型（Abstract Data Type）【4】。對象一般至少具有一下的特征【4】【5】： 　　（1） 模塊性。一個對象事一個可以獨立存在的實體，通過功能接口與外界進行信息交換。 　　（2） 繼承和類比性。同屬某一分類的對象中下一層次的對象應(yīng)具有上一層次的對象的某些屬性。 　?。?） 動態(tài)連接性。對象和對象之間應(yīng)具有一種統(tǒng)一、方便、動態(tài)的連接和傳遞消息的能力和機制。 　?。?） 易維護性。對象功能的實現(xiàn)細節(jié)都會被隱藏在該對象的內(nèi)部，因此，對象功能的完善或者修正都不會傳遞到對象外部，這就增強了整個系統(tǒng)的易維護性。 　　2.2 面向?qū)ο蠓治龇椒? 　　在處理復雜問題域或系統(tǒng)任務(wù)時，抽象（abstraction）、封裝（encapsulation）、繼承（inheritance）、相關(guān)（association）、消息通信（communication with messages）、組織方法（method of organization）、比例（scale）和行為范疇（categories of behavior）等是通常的考慮原則。而面向?qū)ο蠓梢员硎緸椋? 　　面向?qū)ο蠓?對象+類+繼承+消息通信 　　面向?qū)ο蠓治鍪墙⒃谛畔⒛M（實體關(guān)系圖和語義數(shù)據(jù)類型）和面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計語言的概念基礎(chǔ)上的，如圖1所示【5】。 [align=center] 圖1 面向?qū)ο蠓治龅男纬蒣/align] 　　面向?qū)ο蠓治龇椒◤男畔⒛M中吸取了屬性、關(guān)系、結(jié)構(gòu)以及對象作為問題域中某些事物的實例的表示方法等概念;也從面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計語言中吸取了屬性和方法的封裝、屬性和方法作為一個不可分割的整體，以及分類結(jié)構(gòu)和繼承性等概念。面向?qū)ο蠓治龇椒ǘ际侵苯訉栴}域映射成模型的，在本文中，我們將之映射成一個群控電梯運行模型。 3 面向?qū)ο蠓椒ㄔ陔娞萑嚎叵到y(tǒng)設(shè)計中的應(yīng)用 　　3.1 電梯群控系統(tǒng)的分析 　　電梯群控系統(tǒng)是一類復雜的非線性動力系統(tǒng)，在時間和空間上具有離散性和隨機性。為了更好的研究電梯群控技術(shù)和檢驗群控算法的運行效果，首先應(yīng)該建立電梯群控系統(tǒng)的數(shù)學模型。有多種理論和方法可以應(yīng)用在建立電梯群控模型。在利用細胞自動機模型模擬電梯運動行為的基礎(chǔ)上，本文建立了完整的電梯群控系統(tǒng)模型。如圖2所示。 [align=center] 圖2 電梯群控模型[/align] 　　3.2 電梯群控系統(tǒng)的面向?qū)ο髮崿F(xiàn) 　　圖2所示模型采用了Coad/Yourdon提出的面向?qū)ο蠓治觯∣OA）方法進行分析，用 Visual C++計算機編程語言進行程序編寫。根據(jù)上面陳述的面向?qū)ο蠓治鲈恚瑢⒄麄€模型分為類及對象層、屬性層和服務(wù)層、結(jié)構(gòu)層和主題層五個層次。類及對象層描述待開發(fā)電梯群控系統(tǒng)的基本類模塊;屬性層定義類與對象的屬性;服務(wù)層定義對象的服務(wù)，即類的操作及其消息連接。圖3則給出電梯群控系統(tǒng)模型的基本類模塊關(guān)系圖。 [align=center] 圖3 電梯群控系統(tǒng)模型的類模塊關(guān)系圖[/align] 　　圖3具體描述了系統(tǒng)模型中五大基本類的屬性、服務(wù)以及各個類模塊之間的關(guān)系。模型中各個類模塊通過消息傳遞進行通訊。由乘客（PASSENGER）按鍵產(chǎn)生的呼梯信號（CALL），被存入呼梯信號緩沖隊列（CALLQUEUE），將其中的外呼信號（Hall call）送入群控算法模塊（GROUP-CONTROL）進行派梯計算，把成功的派梯命令放入派梯隊列（ALLOCATION）并由分派的電梯（ELEVATOR）進行呼梯響應(yīng)，電梯完成呼梯命令后對該次停梯進行信息記錄。尚未被分派的呼梯信號以及由于轎廂滿員、群控策略等原因造成的派梯失敗的呼梯信號仍然存放在緩沖隊列中，等待下次電梯分派計算。內(nèi)呼信號（Car call）不需進行群控計算，而直接按照邏輯關(guān)系放入相應(yīng)電梯的派梯隊列。細胞自動機模型對電梯行為的模擬在ALLOCATION和ELEVATOR類中共同完成。 4 群控算法實際運行結(jié)果 　　以下表1是實際運行中檢驗得到的幾組數(shù)據(jù)的對比。 　　表1 群控運行效果比較 　　從表中我們可以看出，采用面向?qū)ο蠓椒ǚ治龊蛯崿F(xiàn)的群控算法具有良好的效果，群控系統(tǒng)各評價指標都有明顯的改善和提高，最大待梯時間和長時間候梯率更是減少到原來的1/2強。 5 結(jié)論 　　針對作為一類復雜的非線性動力系統(tǒng)，在時間和空間上具有離散性和隨機性的電梯群控制系統(tǒng)這一問題域，本文提出了基于面向?qū)ο蠓治龅囊环N分析和實現(xiàn)方法。在提出電梯群控模型的基礎(chǔ)上將群控系統(tǒng)分為5個層次，并給出了系統(tǒng)模型的基本類關(guān)系圖。運行結(jié)果表明，該用面向?qū)ο蠓治龇椒▽崿F(xiàn)的電梯群控系統(tǒng)具有良好的實際應(yīng)用效果。 　　本文作者創(chuàng)新點：在電梯群系統(tǒng)細胞自動機模型的基礎(chǔ)上給出并分析了電梯群系統(tǒng)的各基本類以及它們之間的關(guān)系。 參考文獻： 　　【1】 劉國才等，《電梯的分布式控制技術(shù)》，《測控技術(shù)》1999年18卷第6期; 　　【2】 ChangBum Kim，《Design and Implementation of aFuzzy Elevator Group Control System》，IEEE TRANSACTIONS ON SYSTEMS, MAN, AND CYBERNETICS—PART A: SYSTEMS AND HUMANS, VOL. 28, NO. 3, MAY 1998; 　　【3】 T. Ishikawa A. Miyauchi and M. Kaneko,《Supervisory Control for Elevator Group by Using Fuzzy Expert System which also Addresses Traveling Time》，Proceedings of IEEE International Conference on Industrial Technology, vol. 2, pp. 87 - 94,2000; 　　【4】 仇芒仙，《面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計方法》，《微計算機信息》，1996年01期; 　　【5】 汪成為，《面向?qū)ο蠓治?、設(shè)計及應(yīng)用》，北京：國防工業(yè)出版社，1992年，1-322;