智能电梯控制系统设计

智能控制PID算法的电梯系统设计本文介绍一种基于智能控制PID算法的电梯系统设计。

使用单片机作为核心控制，设计仿人智能控制的PID算法，利用拖动技术实现调频、调压、调速，实现较为理想的电梯控制效果。

标签：电梯控制；单片机；智能控制；PID算法一、系统整体设计整个电梯控制系统按照总线式，控制结构分成主控制器，轿厢控制器和门厅控制器，各组成部分均围绕单片机构建而成，承担不同的系统任务，由RS-485总线连接成有机的控制系统。

二、电梯控制系统的组成设计电梯控制系统可分为三个主要功能模块：电梯操作系统控制模块，由单片机及外围接口电路组成，是电梯逻辑运行的控制核心；拖动系统控制模块，由模拟电路组成的交流调压调速装置；继电器、接触器开关量控制模块，由电梯的状态、保护继电器及主电路接触器组成。

三、电梯控制系统结构设计（一）电梯的逻辑控制系统主要完成的是采集来自厅層、轿厢、井道、机房等不同位置、不同性质的外部信号，将它们按一定的逻辑关系进行综合处理，得到对应的处理结果，进而输出给各控制器件实现控制具体的操作。

其具体的系统包括轿厢内指令系统、厅外呼梯系统、选层定向系统、显示系统、安全保护系统、检修系统等。

（二）电梯的拖动系统接收来自逻辑控制系统的信号，在没有发现故障的情况下，控制电梯拖动系统以速度给定曲线为依据，利用模拟或数字控制装置，针对曳引电机的不同调速方式构成的闭环速度控制系统，实现电梯运动状态的控制。

（三）电梯的附属装置系统应急装置系统，是当电梯运行中发生故障时，使电梯能够按预先设定能够的救援程序运行，在最短的时间内将梯内乘客放出，保障乘客的人身安全。

四、系统各控制器的设计（一）主控制器的设计以AT89S52单片机为核心主控制器，负责整个电梯的运行控制。

位于楼房的顶部电梯机房内，与电梯动力装置曳引机构成了整个电梯控制系统的核心。

采用变频器对轿厢拽动电机实施控制，由编码器反馈轿厢运行速度，系统设置了轿厢位置上、下限位开关，速度上下限开关以提供安全保障，设置光电隔离的继电器输出接口实现相应设备的控制。

摘要在现代电梯智能控制系统大多采用PLC智能控制，PLC具有稳定的多I/O 口输出控制，容易操作与调试，易于远程操作及监控等优点，但PLC造价高，市场上一般16点的PLC造价就至少上百元，而大多进口的西门子，欧姆龙系列就不用说了，故在小系统中，采用PLC控制不太合适。

本系统采用AT89C51进行智能控制，成本超低，但性能亦很稳定，并具有系统崩溃自锁功能，整体性能比利用PLC更优惠。

关键字：AT89C51，电机控制，24c02目录摘要 (1)目录 (2)一系统设计方案 (3)1.单片机控制系统总体框图 (3)2.电机驱动系统设计框图 (3)二元器件简介 (4)1.AT89C51的单片机简介 (4)（1）主要特性 (5)（2）管脚说明 (5)（3）振荡器特性 (8)（4）芯片擦除 (8)2.存储器24c02 (9)三电梯智能控制系统设计 (13)1.硬件电路设计 (13)（1）单片机最小系统 (13)（2）继电器控制电路的设计 (14)（3）红外检测系统 (14)（4）系统供电电源 (15)2.系统软件设计 (15)（1）软件介绍 (15)（2）程序流程图 (15)（3）程序清单 (16)四调试过程 (17)1.检测AT89C51运行否 (17)2.红外检测测试 (17)总结 (18)参考文献 (19)一系统设计方案1.单片机控制系统总体框图2.电机驱动系统设计框图二元器件简介1.AT89C51的单片机简介AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。

AT89C2051是一种带2K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。

单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。

该器件采用ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。

基于PLC的电梯控制系统设计及优化方案一、引言电梯作为现代城市生活中不可或缺的交通工具之一，其安全性和可靠性对于人们的生活质量起着重要的作用。

本文就基于可编程逻辑控制器（PLC）的电梯控制系统进行设计和优化，旨在提高电梯的运行效率和安全性。

二、电梯控制系统的设计1. 系统结构设计电梯控制系统主要由PLC、人机界面（HMI）、电机驱动器和传感器组成。

其中，PLC负责控制电梯的运行状态，HMI用于操作和显示电梯的运行信息，电机驱动器控制电梯的运行方向和速度，传感器用于感知电梯的位置和负载情况。

2. 控制逻辑设计基于PLC的电梯控制系统需要考虑多重因素，包括电梯的运行状态、外部乘客需求和电梯的安全性。

可以采用以下控制逻辑进行设计：- 根据外部信号确定电梯的运行方向：当电梯处于静止状态时，根据上下行按钮的信号确定电梯的运行方向。

- 响应楼层请求：当电梯处于运行状态时，监测电梯上下移动过程中每一层的请求，根据最近楼层请求和电梯当前所处楼层确定是否停靠。

- 控制电梯的加速度和减速度：根据电梯的负载情况和运行状态，控制电梯的加速度和减速度，以平稳地进行上下运动。

3. 安全保护设计为了保证电梯的安全性，需要在电梯控制系统中设计各种安全保护机制，包括速度保护、超载保护、门把手保护和故障诊断等。

- 速度保护：通过传感器监测电梯的速度，设置速度上下限，一旦检测到速度超出设定范围，立即停止电梯运行。

- 超载保护：通过传感器监测电梯的负载情况，设置负载上限，一旦检测到超载，禁止进入更多的乘客，确保电梯的正常运行。

- 门把手保护：在电梯门上设置安全传感器，一旦检测到门把手或其他物体卡住，立即停止电梯门的关闭过程。

- 故障诊断：通过PLC的自动故障诊断功能，可以及时发现电梯控制系统的故障，并进行报警或者自动处理。

三、电梯控制系统的优化方案1. 智能调度算法在电梯控制系统中，采用智能调度算法可以优化电梯的运行效率和乘客的等待时间。

智能电梯的安防联动控制系统设计摘要：随着社会的快速发展与进步，人们对生活的要求越来越高。

电梯作为必不可少的一种运输工具，其安防联动控制系统也被受关注。

智能电梯安防联动控制系统是由IC卡读写系统、安防控制系统、数字对讲系统共同组成的安防系统，系统间有着一定的联动控制性。

智能电梯安防联动控制系统不仅为电梯使用者和管理者带来了方便，同时也有效确保电梯系统运行安全。

基于此，本文主要分析了智能电梯的安防联动控制系统设计。

关键词：智能电梯；控制系统；安防引言：电梯使用的智能化和自动化是当今时代的发展要求，而其中，智能电梯安防联动控制系统的研制更是受到了越来越多人的广泛关注。

作为一种便捷的运输设备，其构造原理及运转机制十分复杂。

若稍有不慎都可能会出现事故，造成难以挽回的财产损失和人身安全问题。

我们应该深入分析智能电梯安防联动控制系统的具体要求和研制流程，对其功能性需求进行分析和设计，从而提升智能电梯的用户体验和安全性能，防止智能电梯在使用过程中发生人为风险和机械故障的可能性，提升智能电梯的总体安全系数。

1、智能电梯安防联动控制系统概述电梯作为人们日常生活中最重要的运输工具，其安全性能是其使用安全的重要保证。

当前，在电气设备智能化的号召之下，对于电梯的功能也提出了智能化、一体化以及自动化的多种要求，越来越多的智能化电梯被应用在办公楼和居民楼之中，其中，智能电梯的安防联动控制系统是智能电梯安全性的有效保证。

它是由电梯IC卡读写系统以及安防控制系统与数字对讲系统共同组成的安防系统，各个系统之间有着较高的联动性，因此被称之为安防联动控制系统。

系统中主要应用的技术为单片机控制技术、串行通信技术以及针对音频的传输和处理技术。

这种安防控制系统能够防止无关人员使用电梯，增加了电梯使用的安全性和稳定性，降低了建筑物使用者的使用电梯的风险，也对我国的安全城市建设和文明城市建设起到了一定的助推作用。

2、智能电梯的安防联动控制系统设计2.1系统设计的主要内容包含这四部分：2.1（1）对智能电梯安防联动控制系统的功能和相关设备的性能需要进行分析和研究，为之后的开发做铺垫。

基于单片机的电梯控制系统设计随着现代社会的快速发展，电梯已成为人们日常生活中不可或缺的运输工具。

为了提高电梯的运行效率，保证其安全可靠性，设计一种基于单片机的电梯控制系统。

该系统以单片机为核心，结合传感器、按键、显示等模块，实现对电梯的运行状态、楼层信号、呼梯信号的实时监控与显示。

一、系统硬件设计1、单片机选择本设计选用AT89S52单片机作为主控芯片，该芯片具有低功耗、高性能的特点，内部集成了丰富的外围设备，方便开发与调试。

2、输入模块设计输入模块主要包括楼层传感器和呼梯按钮。

楼层传感器采用光电式传感器，安装在各楼层，用于检测电梯的运行状态和位置；呼梯按钮安装在电梯轿厢内，用于收集用户的呼梯信号。

3、输出模块设计输出模块主要包括显示模块和驱动模块。

显示模块采用LED数码管，用于实时显示电梯的运行状态、楼层位置等信息；驱动模块包括继电器和指示灯，用于控制电梯的运行和指示状态。

4、通信模块设计通信模块采用RS485总线，实现单片机与上位机之间的数据传输与通信。

二、系统软件设计1、主程序流程图主程序主要实现电梯控制系统的初始化、数据采集、处理与输出等功能。

主程序流程图如图1所示。

图1主程序流程图2、中断处理程序中断处理程序主要包括外部中断0和定时器0的中断处理。

外部中断0用于处理楼层传感器的信号，定时器0用于计时和速度控制。

三、系统调试与性能分析1、硬件调试首先对电路板进行常规检查，包括元器件的焊接、电源的稳定性等；然后分别调试输入、输出、通信等模块，确保各部分功能正常。

2、软件调试在硬件调试的基础上，对软件进行调试。

通过编写调试程序，检查各模块的功能是否正常；利用串口调试工具，对通信模块进行调试。

3、性能分析经过调试后的电梯控制系统，其性能稳定、运行可靠。

该系统能够实现对电梯运行状态、楼层信号、呼梯信号的实时监控与显示，并且具有速度快、安全可靠等特点。

该系统还具有成本低、易于维护等优点，适用于各种场合的电梯控制。

智能电梯控制系统设计毕业设计智能电梯控制系统设计毕业设计？哎呀，听起来是不是有点高大上？说白了就是想让电梯更聪明，让它在咱们楼里跑来跑去的时候，不再是像个傻小子一样，等得人心焦，或者站错楼层，搞得自己也懵圈。

你看啊，现在的楼层越来越高，人口越来越密集，电梯作为咱们日常生活的得力小帮手，能否顺利地运行，直接关系到大家的心情，甚至工作效率。

所以呢，这个智能电梯的设计，其实不仅仅是技术上的挑战，还涉及到咱们日常生活的细节，关乎“等一会儿”、“还没到”这样的生活小烦恼。

咱们就来聊聊这个事儿，看看这个“智能电梯控制系统”怎么能让咱们的生活更美好！电梯嘛，大家都用过，不是吧？反正我用过好几回，电梯门一关，突然停住，居然在半路被卡住了，心里那个焦急，恨不得自己去推一推电梯。

再比如说那种，按了上去的按钮，电梯却停在了下面，简直是笑话！不过如果有了智能电梯控制系统，就可以大大减少这种烦人的“意外”。

像是一些聪明的控制系统可以通过智能算法预测楼层的需求，提前调配电梯，甚至根据楼层的流量来自动选择最佳路线。

这样一来，你再也不用站在那儿发呆了，电梯总能准时在你面前出现，给你一种“哇，真是太懂我了”的感觉。

再说说智能系统的“眼睛”——传感器。

你要知道，以前的电梯控制系统，都是靠按钮来操作的。

咱们按下一个按钮，它就开始工作，但往往一按错，电梯就开错门，搞得自己都尴尬得不行。

但是，智能电梯就不一样了，它可以通过传感器感知楼层的变化、人员的上下情况。

换句话说，咱们进入电梯时，传感器就会立马知道是哪个方向需要前往，甚至在你进电梯的一瞬间，系统就能预测到你是想去几楼，这种精准程度，简直让人拍手称赞！就像是你进了店里，老板就知道你想要什么，不用多问，直接拿出来，简直舒服得不要不要的。

不仅如此，智能电梯还可以根据每个楼层的繁忙程度，智能分配电梯的运行路径和时间，避免高峰时段出现拥挤的情况。

想象一下，如果有了这种智能系统，大家都可以迅速、安稳地进出电梯，不用担心被别人挤来挤去。

智慧电梯系统设计与分析设计方案智慧电梯系统是一种基于人工智能和物联网技术的电梯管理系统，通过对电梯进行智能化监控和管理，实现电梯的高效运行和维护。

本文将从系统设计和分析两个方面，对智慧电梯系统进行详细的介绍。

一、系统设计智慧电梯系统主要包括以下几个模块：数据采集模块、数据传输模块、数据处理模块、数据展示模块和控制执行模块。

1. 数据采集模块数据采集模块主要用于采集电梯相关的各种数据，包括电梯的运行状态、故障信息、乘客数量等。

这些数据可以通过传感器或者监控设备来实现采集。

2. 数据传输模块数据传输模块主要负责将采集到的数据传输给数据处理模块进行处理。

可以使用有线或无线的方式进行数据传输，例如使用以太网或者无线局域网进行数据传输。

3. 数据处理模块数据处理模块是智慧电梯系统的核心模块，主要负责对采集到的数据进行处理和分析。

通过分析数据，可以实现对电梯的状态监测、故障诊断等功能。

同时，可以根据数据分析的结果，进行智能调度和优化。

4. 数据展示模块数据展示模块用于将处理后的数据进行展示，提供给用户进行查看和分析。

可以使用图表、报表等方式展示数据，以便用户更直观地了解电梯的运行状态和维护情况。

5. 控制执行模块控制执行模块主要用于控制电梯的运行和维护。

通过与电梯控制系统的集成，可以实现对电梯的远程控制和智能调度。

同时，可以根据数据分析的结果，进行故障预测和维护计划的制定。

二、系统分析智慧电梯系统的设计与分析包括以下几个方面：1. 电梯的智能调度：通过对电梯运行状态和乘客需求进行分析，实现智能调度，提高电梯的运行效率。

可以考虑使用遗传算法、模糊控制等方法，进行电梯调度的优化。

2. 故障诊断和预测：通过对电梯的运行数据进行分析，实现对电梯故障的诊断和预测。

可以使用机器学习算法、神经网络等方法，进行故障识别和预测。

3. 安全监控和报警：通过对电梯运行状态和乘客行为进行监控，实时掌握电梯的安全状况。

同时，可以设置报警机制，及时响应电梯故障和紧急情况。

基于PLC的智能电梯控制系统设计智能电梯控制系统是现代城市中不可或缺的一部分。

本文将介绍基于可编程逻辑控制器（PLC）的智能电梯控制系统设计。

1. 系统概述及需求分析智能电梯控制系统的主要功能是根据用户的需求和楼层的情况，实现电梯的安全、高效地运行。

该系统应具备以下特点：- 自动调度：根据乘客分布和楼层需求，合理分配电梯资源，降低等待时间和能源消耗。

-故障检测与报警：及时监测电梯的故障情况，并通过声音或显示屏等方式向用户发出警报。

- 安全保护：通过检测电梯内外的重量和限制人数，确保电梯的安全运行。

- 软启动和软停止：通过控制电梯的加速度和减速度，实现舒适的乘坐体验。

2. 硬件设计基于PLC的智能电梯控制系统的硬件设计需要包括以下部分：- PLC：作为控制系统的核心，负责接收和处理传感器和按钮的输入信号，并控制电梯的运行。

- 传感器：包括电梯内外的按钮、楼层传感器、重量传感器等，用于获取电梯和乘客的状态信息。

- 电梯主机：电梯的驱动设备，包括电机和减速器等，负责实现电梯的移动。

- 显示屏和声音设备：用于向用户显示当前楼层、电梯状态和发出报警声音等。

- 通信设备：可选的设备，用于与外部系统进行通信，如远程监控和管理系统。

3. 软件设计基于PLC的智能电梯控制系统的软件设计包括以下方面：- 输入信号处理：PLC需要接收来自各个传感器和按钮的输入信号，并根据信号类型进行处理。

- 运行调度算法：根据乘客分布和楼层需求，采用合适的调度算法来实现电梯的自动调度功能。

- 运动控制：根据输入信号和调度算法，控制电梯主机的运动，实现电梯的平稳启动、停止和运行。

- 状态监测和故障检测：监测电梯的状态，包括位置、速度、载荷等，及时检测故障并发出警报。

- 用户接口设计：通过显示屏和声音设备，向用户显示当前楼层、电梯状态以及发出报警声音等。

4. 系统测试与调试设计完智能电梯控制系统后，需要进行系统的测试和调试。

包括以下步骤：- 验证输入信号的传输和处理是否正确，如按钮的响应、传感器的准确性等。

智能变速电梯系统的设计与实现一、智能变速电梯系统概述智能变速电梯系统是一种新型的电梯控制系统，它利用先进的传感器技术和计算机算法，实现电梯运行速度的智能调节，以适应不同乘客的需求和提高电梯运行效率。

这种系统不仅能够提高乘客的乘坐体验，还能够在一定程度上降低能耗，减少电梯的维护成本。

1.1 智能变速电梯系统的核心特性智能变速电梯系统的核心特性主要包括以下几个方面：- 智能调速：系统能够根据乘客数量、楼层高度、等待时间等因素，智能调整电梯的运行速度。

- 高效节能：通过优化运行速度，减少不必要的能耗，实现节能降耗。

- 安全可靠：系统具备多重安全保护机制，确保电梯运行的安全性。

- 用户友好：系统提供直观的用户界面，方便乘客操作和使用。

1.2 智能变速电梯系统的应用场景智能变速电梯系统的应用场景非常广泛，包括但不限于以下几个方面：- 商业楼宇：为商业楼宇提供高效的垂直运输解决方案，提高楼宇的使用效率。

- 住宅小区：改善居民的出行体验，减少等待时间，提升居住舒适度。

- 公共设施：在医院、学校等公共设施中，提供快速、平稳的电梯服务。

二、智能变速电梯系统的设计与实现智能变速电梯系统的设计与实现是一个涉及多个学科的综合工程，需要考虑电梯的机械结构、电子控制、软件算法等多个方面。

2.1 系统设计智能变速电梯系统的设计主要包括以下几个部分：- 传感器系统：安装在电梯内部和外部的传感器，用于收集乘客数量、楼层信息等数据。

- 控制器：作为系统的大脑，负责处理传感器收集的数据，并发出相应的控制指令。

- 驱动系统：根据控制器的指令，调整电梯的运行速度。

- 用户界面：提供给乘客操作的界面，包括楼层选择、紧急呼叫等功能。

2.2 系统实现智能变速电梯系统的实现需要经过以下几个步骤：- 需求分析：分析电梯使用场景和用户需求，确定系统的设计目标。

- 硬件选择：根据设计目标，选择合适的传感器、控制器、驱动器等硬件设备。

- 软件开发：开发电梯控制系统的软件，包括数据采集、处理算法、用户界面等。

第１４卷㊀第３期Ｖｏｌ．１４Ｎｏ．３㊀㊀智㊀能㊀计㊀算㊀机㊀与㊀应㊀用ＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＣｏｍｐｕｔｅｒａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ㊀㊀２０２４年３月㊀Ｍａｒ．２０２４㊀㊀㊀㊀㊀㊀文章编号：２０９５－２１６３（２０２４）０３－０１９９－０４中图分类号：ＴＰ３９１．４文献标志码：Ａ智能电梯语音识别控制系统设计王金硕，张紫阳，郑昌威，宋㊀蕾（辽宁科技大学电子与信息工程学院，辽宁鞍山１１４０５１）摘㊀要：随着语音识别技术的不断发展，无接触语音控制模式在公共设施上的应用也不断普及㊂为实现无接触语音控制模式在电梯控制系统上的应用，本文设计智能电梯语音识别控制系统，通过语音识别模块配合单片机实现对电梯的基本控制，并添加部分辅助功能以实现电梯的智能化设计，提高对于多种电梯应用环境的功能性㊁简化结构㊁拓展应用范围㊁实现电梯的自动化㊁智能化发展㊂关键词：电梯；语音识别；无接触语音控制；单片机ＤｅｓｉｇｎｏｆｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｅｌｅｖａｔｏｒｓｐｅｅｃｈｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍＷＡＮＧＪｉｎｓｈｕｏ，ＺＨＡＮＧＺｉｙａｎｇ，ＺＨＥＮＧＣｈａｎｇｗｅｉ，ＳＯＮＧＬｅｉ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＬｉａｏｎｉｎｇ，Ａｎｓｈａｎ１１４０５１，Ｌｉａｏｎｉｎｇ，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈｔｈｅｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｖｏｉｃｅｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｃｏｎｔａｃｔｌｅｓｓｖｏｉｃｅｃｏｎｔｒｏｌｍｏｄｅｉｎｐｕｂｌｉｃｆａｃｉｌｉｔｉｅｓｉｓａｌｓｏｂｅｃｏｍｉｎｇｍｏｒｅａｎｄｍｏｒｅｐｏｐｕｌａｒ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｒｅａｌｉｚｅｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃｏｎｔａｃｔｌｅｓｓｖｏｉｃｅｃｏｎｔｒｏｌｍｏｄｅｉｎｔｈｅｅｌｅｖａｔｏｒｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｅｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｅｌｅｖａｔｏｒｖｏｉｃｅｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ，ｗｈｉｃｈｍａｉｎｌｙｒｅａｌｉｚｅｓｔｈｅｂａｓｉｃｃｏｎｔｒｏｌｏｆｔｈｅｅｌｅｖａｔｏｒｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｖｏｉｃｅｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎｍｏｄｕｌｅｗｉｔｈｔｈｅｓｉｎｇｌｅ－ｃｈｉｐｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ，ａｎｄａｄｄｓｓｏｍｅａｕｘｉｌｉａｒｙｆｕｎｃｔｉｏｎｓｔｏｒｅａｌｉｚｅｔｈｅｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅｅｌｅｖａｔｏｒ．Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｆｒｕｉｔｓｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｔｙｏｆｔｈｅｅｌｅｖａｔｏｒａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ｓｉｍｐｌｉｆｙｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｅｘｐａｎｄｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｒａｎｇｅ，ａｎｄｒｅａｌｉｚｅｔｈｅａｕｔｏｍａｔｉｏｎａｎｄｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｔｈｅｅｌｅｖａｔｏｒ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｅｌｅｖａｔｏｒ；ｓｐｅｅｃｈｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ；ｃｏｎｔａｃｔ－ｆｒｅｅｖｏｉｃｅｃｏｎｔｒｏｌ；ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ基金项目：大学生创新创业训练计划项目（２０２３年立项）㊂作者简介：王金硕（２００４－），男，本科生，主要研究方向：电子工程；张紫阳（２００３－），男，本科生，主要研究方向：电子工程；郑昌威（２００３－），男，本科生，主要研究方向：电子工程㊂通讯作者：宋㊀蕾（１９７６－），女，博士，副教授，主要研究方向：冶金工程㊂Ｅｍａｉｌ：２３２７６０３９６２＠ｑｑ．ｃｏｍ收稿日期：２０２３－０３－３００㊀引㊀言随着人工智能和边缘计算的不断普及与发展，人们的生活水平日渐提高，语音识别技术作为智能化发展的一个重要分支已经成为了社会发展的潮流方向［１］㊂从生产方面来说，通过语音智能控制电梯的模式能够克服传统电梯的局限性，进一步提高自动化和智能化水平［２］；从生活方面来说，电梯具有使用频繁㊁使用人群复杂㊁空间狭小㊁空气难以流通等特点，使用者直接接触按键将可能造成病毒的传播，而无接触控制模式可以极大程度地减小病毒传播的风险［３］㊂另外，无接触式的电梯控制方式可以减少因频繁使用按键导致的按键损伤，减小维护成本［４］㊂智能电梯控制系统主要通过语音模块实现电梯的无接触控制，并结合面部识别进行人员认定，继而又添加了传感器模组结合单片机进行一般风险的处理㊂通过将语音识别和面部识别相结合的方式实现电梯的智能化控制，从而有效提高了电梯运行的安全性㊂１㊀设计思路为实现智能电梯语音识别控制系统的主要功能，在语音智能控制的基础上，通过加装人脸识别系统㊁语音识别功能㊁一般风险处理等辅助模块进一步实现电梯的智能化设计，其自动控制模式也极大地促进了电梯的智能化㊂首先，为了减小运营成本并保证人员安全，目前很多社区和办公场所通过门卡的方式限制外来人员使用电梯，但刷门卡通过有时候也会带来很多不便，比如忘带门卡等情况［５］㊂而通过人脸识别和语音识别的方式对外来人员进行区分，不仅可以使识别更精确，保证安全，还可以切实提升电梯使用的便捷性，防止因 丢卡 而无法使用电梯的情况发生［６］㊂同时，外来人员也可以语音申请㊁并在允准后使用电梯，避免了外来人员无法使用电梯的情况，从而提供了更好的使用体验㊂其次，通过添加对一般风险的预警㊁外界连接交流等功能实现对电梯突发状况的风险处理㊂当风险发生时电梯会自动向外部发送运行状态异常信号，同时电梯内人员也可选择与外界进行语音联络，有助于外部人员较快地了解电梯内部情况㊂智能无接触控制系统在语音唤醒后开始收集使用者的面部信息，在面部信息比对完成后开启对电梯的语音化控制，通过语音模组对声音进行收取并将相应的控制信号输出给单片机，由单片机处理并输出信号控制电梯㊂外来人员使用电梯时也可向系统发出请求，经允许后可以使用电梯㊂此外，当检测或者接收到紧急情况信息时，单片机也将开启应急处理模式，并将电梯内部情况实时传递到外部总控端，以利于外界了解电梯内部和人员情况，更加及时，便捷地应对和处理突发情况㊂２㊀语音模块设计２．１㊀语音模块硬件介绍电梯的无接触化控制由ＶＣ－０２语音识别模组实现的㊂该模组使用了ＵＳ５１６Ｐ６语音芯片，能够精确完成声音信号与数字信号的相互转换，从而实现语音识别的功能［７］㊂ＵＳ５１６Ｐ６芯片支持数字信号处理（ＤＳＰ）指令集以及浮点运算单元，可以定制语音算法算子，实现对音频信息的收集与处理，具有良好的稳定性［８］㊂该离线识别算法与芯片架构深度融合，在音频方面支持Ｉ２Ｓ总线输入输出及模拟和数字音频输入与双声道数字模拟输出，可以实现语音控制的个性化定制和精准识别功能㊂ＶＣ－０２的应用电路如图１所示㊂D A C_RM I C-M I C+G P I O_B7/T X1G P I O_B6/R X1G P I O_A25N CS D A/G P I O_B3S C L/G P I O_B2T C K/G P I O_B O/T XS P K+S P K-G N DV C CG P I O_A27G P I O_B8D A C_LG P I O_A26N C T M S/G P I O_B1/R XM I C-M I C+S P K+ S P K-M I CS P KV C-02V C C图１㊀ＶＣ－０２应用电路Ｆｉｇ．１㊀ＶＣ－０２ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｃｉｒｃｕｉｔ２．２㊀语音识别模块设计系统的语音识别模块以ＶＣ－０２语音识别模组为主控单元，在设置好命令词后通过识别声音与命令词比对输出相应的控制信号㊂命令词实现的功能主要分为电梯控制㊁用户注册和自动化转人工等多个方面㊂ＶＣ－０２通过提前设置的声音命令词和声音播报，让使用者可以通过说出对应的命令词实现控制系统的启用㊁对电梯的控制以及进行相应的操作［９］㊂芯片对每一个命令词都有一个相应的控制信号，将信息发送至单片机以判断对电梯下一步的控制方案㊂如芯片在识别到使用者前往的楼层时，将通过串口向单片机发送控制信号，并由单片机发送对电梯的控制信息使电梯到达相应楼层㊂在使用过程中，语音模块将按照先后顺序依次读取命令词，以防止语音识别系统在复杂的使用环境下混淆命令词㊂在ＶＣ－０２语音模组中还添加了特定识别词，以实现外来人员识别㊁人员信息注册㊁唤醒声音识别系统和应急通讯等功能㊂当语音识别模块接收到上述特殊命令词后，将相应的控制信息发送到单片机，在信息处理的单片机上预留了一个输入和输出端口，通过有线的方式将上述特殊信息传递给总控端对信息进行处理，处理后将控制信息发送到单片机中㊂当单片机接收到可以使用的信号时，语音识别的流程如图２所示㊂单片机收取信息执行对应操作特殊命令词V C-02收取声音选择操作方案退出录入完成申请录入信息是否为批准用户语音唤醒开始语音识别与人脸识别相结合是否图２㊀语音识别流程图Ｆｉｇ．２㊀Ｆｌｏｗｃｈａｒｔｏｆｓｐｅｅｃｈｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ３㊀面部识别模块设计３．１㊀ＯｐｅｎＭＶ的人脸识别ＯｐｅｎＭＶ是一种可以通过编程语言实现其逻辑功能的可编程摄像头模块［１０］，其人脸识别的主要功能是通过局部二值模式（ＬｏｃａｌＢｉｎａｒｙＰａｔｔｅｒｎ）特征描述的，ＬＢＰ通过描述图像局部特征的算子，提取特征纹理，完成人脸识别［１１］㊂人脸检测是通过００２智㊀能㊀计㊀算㊀机㊀与㊀应㊀用㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第１４卷㊀ＯｐｅｎＭＶ的构造函数进行匹配并判断对象是否处于图像中㊂通过该函数可以更精准地对电梯内部人员进行面部识别，ＯｐｅｎＭＶ通过对每一位电梯使用者进行拍照记录，将使用者的面部信息与数据库中的人脸模型进行相似度匹配，匹配成功后发送命令信号，进行语音控制电梯的操作［１３］㊂３．２㊀面部识别设计面部识别功能主要是由ＯｐｅｎＭＶ摄像头模块进行数据采集，实现人脸信息录入和电梯进入人员的识别两个功能㊂在对语音电梯控制系统进行语音唤醒后，要对进入电梯人员进行识别㊂ＯｐｅｎＭＶ将采集到的人脸信息与数据库中的人脸数据加以比对，找出比对符合率最大的，并判断符合率是否达到人脸匹配成功的要求㊂如果识别失败则转入人脸信息的录入，摄像头将采集不同角度和不同表情的人脸数据进行储存，并将录用的人脸信息进行备份㊂人脸识别流程如图３所示㊂单片机收取信息执行对应操作选择操作方案申请录入信息语音唤醒开始录入完成退出人脸识别识别成功识别失败图３㊀人脸识别流程图Ｆｉｇ．３㊀Ｆｌｏｗｃｈａｒｔｏｆｆａｃｅｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎ４㊀一般风险处理电梯成为人们日常生活中重要的组成部分，保证电梯安全运行是公共设施建设的必要要求［１４］㊂而在电梯内发生的风险一般都是突发的，没有太多的反应时间，同时电梯封闭的环境也易导致营救人员对内部突发状况和人员情况不了解，增加了救援难度［１５］㊂在智能电梯控制系统设计的过程中主要围绕对风险的及时感知与预警以及对突发情况的辅助通讯等方面展开㊂通过预警㊁通讯与辅助救援等方面增强电梯使用的安全性，使智能电梯控制系统成为电梯安全运行的保障之一［１６］㊂４．１㊀风险预警风险预警模块在电梯开始运行时开启，将传感器传输出的电梯运行状况信号传递给单片机进行检测㊂由于电梯内部为封闭空间，为保证数据传输的稳定性，单片机检测到的运行状况数据将通过有线的方式传输到数据库中［１７］㊂当系统监测到电梯运行异常时，将通知外界的总控端进行预警㊂风险预警的预警状态分为４种：电梯运行速度异常㊁火警故障㊁断电故障和电梯门异常，电梯的运行状态结构如图４所示㊂运行速度异常火警故障断电故障电梯门异常单片机对传感器信号进行检测并进行逻辑分析红外感应电源检测温度检测光电传感器开关门信号电源维修信号火警信号电梯运行状态图４㊀电梯运行状态Ｆｉｇ．４㊀Ｒｕｎｎｉｎｇｓｔａｔｅｏｆｔｈｅｅｌｅｖａｔｏｒ㊀㊀目前市面上大多数种类的电梯是由轿厢中的控制系统控制电梯运行的，该系统主要以单片机或者可编程逻辑控制器（ＰＬＣ）作为控制核心［１８］㊂电梯在运行过程中由电机带动钢丝绳控制轿厢升降，轿厢中的控制系统接收到系统命令后，串行总线和电梯顶部的电机进行通讯［１９］，电梯的位置是由轿厢中的控制系统来进行检测的，一般都采用增量编码器计数的方式配合双稳态磁开关或光电开关来识别轿厢位置，从而将电梯的位置信号传递给电梯控制系统［２０］㊂系统通过接收电梯的位置信号计算电梯的运行速度，判断电梯运行状态是否异常㊂电梯运行速度由电梯通过楼层的时间决定，电梯平均速度计算公式如下：Ｖ－＝ðｎｉ＝１ｄｎｔｉ㊀㊀其中，ｄ为楼层宽度；ｎ为电梯从开始运行到停止状态时通过的楼层数量；ｔｉ为电梯从开始运行到停止状态通过每一个楼层所用的时间㊂另外，系统还添加了温度传感器，当温度值高于预警值时系统将发送火警故障预警㊂系统的电源检测电路能够判断电梯是否为带电状态，当检测到电梯为无电状态时发送断电预警，并添加了１２Ｖ的锂电池外加电源以确保预警功能的正常运行㊂在电梯门处添加红外感应模块，当电梯在停止状态时开启，开启后如果单片机延时一定时间无法检测到红外感应，则发送电梯门异常故障预警等㊂４．２㊀辅助通讯当电梯被判断为异常运行时，电梯内的人员可１０２第３期王金硕，等：智能电梯语音识别控制系统设计以通过语音控制或外界强制与电梯内部进行语音连接㊂电梯内部与外界的信息采用有线的方式以防止电梯内部封闭信号弱等问题㊂通过与内部人员的沟通了解电梯内部状况，以便于救援人员对电梯内人员精准㊁有效地开展救援㊂５　结束语智能电梯语音识别控制系统通过无接触化语音控制模式实现对电梯的运行㊁人员识别㊁故障检测等功能㊂系统结构相对简单，对于电梯的多种应用环境都有良好的功能性，泛用性强㊂系统的设计包括语音与面部双识别㊁无接触控制电梯㊁突发状况的预警通讯，符合了当下智能化发展的设计需求㊂智能电梯语音识别控制系统设计对基础设施智能化建设提供了新的解决方案，系统的具体设计细节也有待进一步完善㊂参考文献［１］吴哲顺．基于协同边缘计算的声纹识别系统的研究与实现［Ｄ］．广州：广东工业大学，２０２０．［２］汪鑫，于浩，张雨婷，等．基于单片机的智能电梯系统的设计与研究［Ｊ］．物联网技术，２０２２，１２（９）：６８－６９．［３］陈伍昌，蒋政培．应对新冠肺炎疫情的电梯防疫包和无接触式呼梯选层技术［Ｊ］．中国电梯，２０２１，３２（２４）：６３－６５．［４］郝天玥．基于神经网络的无接触电梯控制系统的应用研究［Ｄ］．大连：大连交通大学，２０２１．［５］骆凯．浅谈电梯ＩＣ卡刷卡系统［Ｊ］．特种设备安全技术，２０２０（２）：４５－４６．［６］赵慧，张伟，郝喆．基于ＯｐｅｎＭＶ视觉模块的人脸识别监控系统研究［Ｊ］．信息化研究，２０２２，４８（１）：５５－５８．［７］刘金凤．基于ＤＳＰ的语音转换系统研究［Ｄ］．长春：吉林大学，２００６．［８］曾铮．基于ＤＳＰ和ＵＳＢ的声音信号采集系统设计［Ｄ］．北京：北方工业大学，２００６．［９］郭罡，李锦宇，李小兵，等．嵌入式命令词语音识别系统［Ｊ］．信号处理，２００４（５）：５２５－５２８，４７４．［１０］王大伟，陈章玲．基于ＬＢＰ与卷积神经网络的人脸识别［Ｊ］．天津理工大学学报，２０１７，３３（６）：４１－４５．［１１］姜煜杰．改进的ＬＢＰ算法在人脸识别中的研究与应用［Ｊ］．湖北师范大学学报（自然科学版），２０２３，４３（２）：５１－５９．［１２］刘庆婷，陈梅．基于ＯｐｅｎＭＶ的智能门卫系统［Ｊ］．信息技术与信息化，２０２１（６）：２７３－２７７．［１３］胡徐胜，陶彬彬，曾胜．基于ＳＴＭ３２的测温与身份识别系统设计［Ｊ］．天津理工大学学报，２０２１，３７（４）：３６－３９．［１４］王壹创，冯顺念，成龙，等．关于疫情期间免接触电梯的设计［Ｊ］．电子制作，２０２２，３０（１２）：６－８．［１５］李宇杰，段二明．分析电梯检验中的控制系统常见问题及解决措施［Ｊ］．中国设备工程，２０２３（２４）：１７３－１７５．［１６］王恩亮，华驰，陈洁．基于ＳＴＭ３２Ｆ１０３ＺＥＴ６的自定义通信协议电梯监控系统设计［Ｊ］．中国安全生产科学技术，２０１６，１２（１２）：１６０－１６５．［１７］陈军．基于ＡＲＭ嵌入式的电梯信息采集及微投系统优化与研究［Ｄ］．武汉：武汉纺织大学，２０２１．［１８］闫妍．智能电梯控制中的ＰＬＣ节能设计与实现［Ｊ］．电子制作，２０１５（１６）：１７．［１９］申玉宏，刘丽．单片机在电梯自动控制中的应用分析［Ｊ］．电子制作，２０１５（１）：５４．［２０］孔庆鹏．电梯轿厢井道精密位置检测与变频驱动系统的研究［Ｄ］．杭州：浙江工业大学，２００２．２０２智㊀能㊀计㊀算㊀机㊀与㊀应㊀用㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第１４卷㊀。