一、选题背景与意义

（一）选题背景

随着城市化进程的加速，高层建筑如雨后春笋般涌现。电梯作为高层建筑中不可或缺的垂直交通工具，其能耗问题日益凸显。据相关研究表明，电梯能耗在高层建筑总能耗中占据了相当大的比例。传统的电梯控制系统往往采用较为简单的调度算法，无法根据实际的客流情况进行高效的调度，导致电梯频繁启停、空驶等现象，造成了大量的能源浪费。

近年来，智能群控算法在电梯系统中的应用逐渐成为研究热点。智能群控算法通过对电梯运行状态、客流信息等多方面数据的实时监测和分析，能够实现对电梯的优化调度，提高电梯的运行效率，从而达到节能的目的。然而，目前对于智能群控算法在高层建筑电梯系统中的节能效益评估还缺乏系统、全面的研究。

（二）选题意义

本课题旨在对智能群控算法在高层建筑电梯系统中的节能效益进行评估，具有重要的理论和实际意义。在理论方面，本研究将为智能群控算法在电梯系统中的应用提供科学的评估方法和理论依据，有助于进一步完善智能群控算法的理论体系。在实际应用方面，通过准确评估智能群控算法的节能效益，能够为电梯制造商、物业管理部门等提供决策参考，促进智能群控算法在高层建筑电梯系统中的推广应用，从而降低高层建筑的能耗，实现节能减排的目标。

二、研究目标与内容

（一）研究目标

本课题的研究目标是建立一套科学、合理的智能群控算法在高层建筑电梯系统中的节能效益评估体系，准确评估智能群控算法的节能效果，并分析影响节能效益的因素，为智能群控算法的优化和推广提供依据。

（二）研究内容

1.智能群控算法原理与应用研究 深入研究智能群控算法的基本原理和常见类型，分析不同智能群控算法在高层建筑电梯系统中的应用特点和优势。

2.节能效益评估指标体系构建 结合高层建筑电梯系统的特点和运行规律，构建一套科学、合理的节能效益评估指标体系，包括能耗降低率、运行效率提升率等。

3.评估方法研究 研究适合智能群控算法节能效益评估的方法，如模拟仿真法、现场测试法等，并对不同评估方法的优缺点进行分析比较。

4.影响因素分析 分析影响智能群控算法节能效益的因素，如建筑类型、客流模式、电梯配置等，并探讨如何通过优化这些因素来提高节能效益。

5.案例分析 选择典型的高层建筑电梯系统，应用所建立的评估体系和方法对智能群控算法的节能效益进行评估，并对评估结果进行分析和总结。

三、研究方法与技术路线

（一）研究方法

1.文献研究法 通过查阅国内外相关文献，了解智能群控算法在电梯系统中的研究现状和发展趋势，为课题研究提供理论支持。

2.模拟仿真法 利用计算机模拟软件，对高层建筑电梯系统的运行过程进行模拟，分析不同智能群控算法的节能效果。

3.现场测试法 选择典型的高层建筑电梯系统，进行现场测试，收集电梯的运行数据，评估智能群控算法的实际节能效益。

4.数据分析方法 运用统计学方法对收集到的数据进行分析处理，得出科学、准确的评估结果。

（二）技术路线

1.前期准备阶段 查阅相关文献，确定研究目标和内容，制定研究方案。

2.理论研究阶段 研究智能群控算法的原理和应用，构建节能效益评估指标体系和评估方法。

3.实验研究阶段 利用模拟仿真软件和现场测试方法，对智能群控算法的节能效益进行评估。

4.数据分析与总结阶段 对实验数据进行分析处理，总结智能群控算法的节能效果和影响因素，撰写研究报告。

四、预期成果与创新点

（一）预期成果

1. 节能效益评估体系的建立

本研究将构建一套科学完备的智能群控算法节能效益评估体系。该体系基于"全生命周期-多维度-多层次"的设计理念，包含三个核心组成部分：

在评估框架方面，采用"输入-过程-输出"的系统模型，全面考量电梯群控系统的能源流动特征。输入维度关注电力消耗、设备损耗等直接能源指标；过程维度分析调度策略、运行模式等控制参数；输出维度评估运输效率、候梯时间等服务品质。这种全方位的评估框架，能够客观反映智能群控算法的综合性能。

在指标体系方面，设计了包含5个一级指标、15个二级指标的评估体系。一级指标涵盖能源效率、设备损耗、服务质量、环境影响和经济成本。每个二级指标都制定了详细的测量方法和评价标准，确保评估的科学性和可操作性。

在评估方法方面，创新性地提出了"基准-改进"对比分析法。通过建立传统控制模式下的能耗基准，与智能群控算法的实际运行数据进行系统对比，准确量化节能效益。同时，开发了动态权重调整机制，根据不同建筑类型和使用场景，自动调节各指标的权重系数，增强评估的适用性。

2. 模拟仿真与现场测试实验

本研究采用"虚实结合"的研究方法，通过模拟仿真和现场测试相互验证，确保评估结果的可靠性。

模拟仿真平台基于建筑信息模型和离散事件仿真技术构建，具有以下特点：真实还原高层建筑的垂直交通需求特征，包括早晚高峰、午间平峰等典型时段的客流分布；精确建模电梯设备的动力学特性，考虑加速度、载重等因素对能耗的影响；支持多种群控算法的并行测试，实现控制策略的快速验证。平台还具备能耗可视化功能，直观展示不同场景下的能源流动情况。

现场测试选择具有代表性的高层建筑作为实验对象，采用"前-后"对比研究设计。测试方案包括：安装高精度电能计量装置，实时监测电梯系统能耗；部署客流监测系统，采集运输需求数据；设置多组对照实验，控制干扰变量。

3. 研究成果的总结与应用

本研究将形成系统的知识成果，推动智能群控技术的实际应用。

研究报告将详细阐述评估体系的构建原理、实施方法和应用案例。重点分析不同建筑类型的评估结果差异，总结智能群控算法的适用条件。报告还将提出标准化的评估流程和操作指南，为行业提供可复制的评估方法。

计划在智能建筑、电梯技术等领域的权威期刊发表2-3篇学术论文。论文主题包括：智能群控算法的能效特性研究、节能效益评估方法创新、优化控制策略探讨等。通过学术交流，促进评估理论的不断完善。

（二）创新点

1. 评估指标体系的创新构建

本研究在评估指标体系构建方面实现了重要突破：

提出了"能源-设备-服务"三位一体的评估框架。传统评估多关注单一能耗指标，本研究创新性地将设备损耗和服务质量纳入评估体系，实现节能与可靠、效率与体验的平衡。例如，设计了"能耗-磨损"关联指标，量化不同调度策略对设备寿命的影响。

开发了动态权重调整算法。针对写字楼、医院、酒店等不同建筑类型，自动调节各指标的权重系数。如医院电梯侧重运输效率，权重向候梯时间倾斜；酒店电梯注重舒适性，则增加加速度变化的考量。引入了全生命周期评估视角。不仅测算运行阶段的直接节能量，还考量算法更新带来的设备改造成本、维护费用变化等间接因素，提供更全面的经济效益分析。

2. 评估方法的创新整合

本研究在评估方法上实现了重要创新：

创建了"数字孪生+实体验证"的双轨评估模式。数字孪生平台基于BIM和物联网技术构建，可模拟各种极端场景，测试算法的鲁棒性；实体验证则通过安装在多个建筑的监测系统，采集真实运行数据。两者相互校验，既保证了评估的全面性，又确保了结果的可靠性。

开发了混合评估算法。将基于物理模型的白色评估、基于数据的黑色评估和基于专家经验的灰色评估有机结合，形成优势互补。例如，用物理模型计算基础能耗，用机器学习预测特殊场景下的能耗变化，再通过专家知识修正评估结果。

设计了多时间尺度评估方案。短时评估分析调度策略的即时效果；中时评估考察不同时段的性能变化；长时评估追踪季节因素和建筑功能变化的影响。这种多尺度评估，全面把握算法的适应能力。

3. 优化措施的创新提出

基于深入的影响因素分析，本研究提出了一系列创新优化措施：

在算法层面，开发了"需求-能耗"双目标优化模型。传统群控算法多聚焦运输效率，本研究创新性地将能耗预测模型嵌入调度决策，实现每个派梯指令都经过能耗评估。例如，在平峰时段优先启用能效更高的电梯，适当延长部分乘客的候梯时间。

在系统层面，提出了"电梯-建筑"协同节能策略。将电梯运行与建筑能源管理系统联动，在电价高峰时段自动调节运行模式；与空调系统协同，利用电梯井道的烟囱效应促进自然通风。这种系统级优化，挖掘了额外的节能潜力。

在实施层面，设计了"云-边-端"协同架构。云端进行大数据分析和算法训练；边缘计算节点实时优化群控策略；电梯控制器精确执行指令。这种分布式架构，既保证了计算效率，又确保了响应速度。

五、可行性分析

（一）理论可行性

本课题的研究建立在智能群控算法、电梯运行理论、节能评估等相关理论基础之上，这些理论已经相对成熟，为课题研究提供了坚实的理论支持。

（二）技术可行性

目前，计算机模拟仿真技术和现场测试技术已经非常成熟，能够满足本课题研究的需要。同时，相关的数据分析软件和工具也为数据处理和分析提供了便利。

（三）资源可行性

学校图书馆拥有丰富的学术文献资源，能够满足课题研究的文献查阅需求。同时，学校还配备了先进的实验设备和软件，为课题研究提供了良好的实验条件。

（四）人员可行性

课题组成员具备扎实的专业知识和丰富的研究经验，能够胜任本课题的研究工作。同时，指导教师在相关领域具有深厚的学术造诣，能够为课题研究提供及时、有效的指导。