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Gebäudetechnik: Intelligente Gebäudemanagementsysteme

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Ein Blick auf die Vorteile der Steuerung des Fahrbetriebs durch intelligente Gebäudemanagementsysteme

Eine Rückkehr in die Vergangenheit

Vor hundert Jahren wussten die Aufseher und Betreuer von Aufzugsgruppen in den ersten Hochhäusern um die Aktivitäten in diesen Gebäuden. In verkehrsreichen Zeiten koordinierten sie den Pkw-Betrieb, um die Anzahl der Haltestellen, dh die Umlaufzeiten der Pkw, zu reduzieren, um die Auf- und Abtransportkapazitäten zu erhöhen. Durch die Zuweisung von aufwärts reisenden Passagieren mit demselben Ziel zu einem bestimmten Auto wurden die Aufwärtsfahrten kürzer. Durch die Zuweisung von Abfahrtsrufen zu bestimmten Fahrzeugen wurden auch die Abfahrtszeiten reduziert. Menschliche Intelligenz und Erfahrung, verbale Kommunikation und Signalkontrollen der damaligen Zeit gewährleisteten eine effiziente Leistung. Später verbesserten Sprechanlagen ihre Koordination.

Gebäudemanager setzten Aufzugswärter ein, um Gruppen zu kontrollieren. Dies war eine praktische und solide Lösung, da die Teilnehmer die Verkehrsbedingungen und -trends kennen. Sie kannten die Ziele der Fahrgäste, die besten Lösungen für die momentane Verkehrslage und konnten diese Lösungen den Fahrgästen vermitteln.

Obwohl die Aufzugstechnik für das Bewegen von Kabinen und Türen zuständig ist, ist die Koordination des Kabinenbetriebs, also die Zuordnung von Fahrgästen zu bestimmten Kabinen, ein separates Problem. Der Kern dieses Problems ist die Kommunikation zwischen einzelnen Passagieren und intelligenten Steuerungssystemen. Begleiter und Zieleingabetafeln, die den Fahrgästen Anweisungen geben, waren gute Lösungen, aber Mobiltelefone, die eine direkte Kommunikation mit jedem Fahrgast ermöglichen, können die ultimative Lösung sein. Die beste Lösung sollte allen Gruppen zur Verfügung stehen und kann durch die Übergabe der Steuerung des Fahrkorbbetriebs an intelligente Gebäudemanagementsysteme erreicht werden. Alternativ können intelligente Aufzugsgruppensteuerungen Gebäudemanagementfunktionen übernehmen.

Als vor etwa 60 Jahren automatische Kontrollen Signalkontrollen ablösten, wurden Aufseher und Begleiter abgeschafft. In der Folge wurden die Effizienz und die Servicequalitäten von Gruppen erheblich reduziert. Seitdem wurden traditionelle Gruppen mit Auf/Ab-Tasten an den Haltestellen und Etagentasten in Autos durch die zufälligen Ziele der Passagiere gesteuert. Dieser Kontrollverlust impliziert, dass die Effizienz traditioneller Gruppen am schlechtesten ist, wenn sie am meisten benötigt wird, dh während des stärksten Verkehrs.

Zielsteuerungen für Gruppen von Aufzügen

Die erste Gruppe mit Zielsteuerung wurde Ende der 1960er Jahre in Sydney installiert. Es scheiterte an einer unzureichenden Relaistechnik. Die Wiedereinführung der Zielgruppensteuerung mit moderner Technik vor rund 25 Jahren hat sich bewährt. Derzeit ist es das beliebteste Gruppensteuerungssystem. Bei diesen Systemen müssen die Passagiere ihr Ziel auf den Bedienfeldern in der Lobby eingeben. Die Steuerung reagiert, indem sie jeden Fahrgast einem bestimmten Auto zuweist. Der wesentliche Unterschied zu herkömmlichen Gruppen ist das Fehlen von Etagentasten in den Autos.

Leider war das theoretische Leistungspotential von Gruppen bisher unbekannt. Aus diesem Grund verwendet die aktuelle Generation der Zielgruppensteuerungen zur Steuerung Algorithmen und Simulationssysteme. Diese Kontrollen sind reaktiv, aber nicht proaktiv oder intelligent. Folglich können bestehende Zielgruppensteuerungen nicht unter allen Verkehrsbedingungen die bestmögliche Leistung liefern oder garantieren. Die Unsicherheit in Bezug auf die Gruppenleistung hat Aufzugsunternehmen dazu veranlasst, ihre eigenen proprietären Zielgruppensteuerungen zu erstellen; von denen jeder behauptet, die beste Lösung zu sein.

Die Entdeckung der inhärenten Relativität von Up-/Down-Transportkapazitäten, zeitabhängigen Servicequalitäten sowie des Platz- und Energiebedarfs von Gruppen hat den Entwurf intelligenter Zielgruppensteuerungssysteme ermöglicht. Diese Steuerungen ermöglichen die bestmögliche Leistung jeder Gruppe unter allen Verkehrsbedingungen. Ein früherer Artikel mit dem Titel „The Planning and Performance of Groups of Elevators“ (ELEVATOR WORLD, Oktober 2011) offenbarte, dass intelligente Steuerungen die Effizienz von Vier-Wagen-Gruppen um 25 % verbessern können. Bei Sechsergruppen ist das Verbesserungspotenzial noch höher. Dieser Artikel und ein Buch mit demselben Titel können auf der Website www.elevatorgroupcontrols.com gelesen oder heruntergeladen werden.

Lernfähigkeiten

Intelligente Zielgruppensteuerungen generieren vielfältige Daten, denn sie überwachen und analysieren permanent Fahrzeugbetrieb, Ladevolumen, Serviceeinsätze und andere Daten. Diese Systeme und ihre Lernfähigkeiten liefern Muster für Aufwärts- und Abwärtsverkehrsdichten, Servicerufe, Stockwerke und weitere Daten für das spezifische Gebäude oder die Zone, die von einer Gruppe bedient wird. Dieses Know-how oder diese künstliche Erfahrung wird genutzt, um Verkehrsbedingungen zu antizipieren und die bestmögliche Reaktion auf jeden Serviceruf für aktuelle Verkehrsbedingungen bereitzustellen.

Die von lernenden Systemen offengelegten Daten können auch für Gebäudeverwalter und Mieter interessant sein. Daher ist es von Vorteil, intelligente Zielsteuerungen und deren Lernfunktionen in intelligente Gebäudeleitsysteme zu integrieren.

Direkte Kommunikationssysteme

Ein wesentliches Merkmal intelligenter Gebäudemanagementsysteme ist die direkte Kommunikation zwischen Benutzern und Managementsystemen. Obwohl ein Direktkommunikationssystem in jede Aufzugsgruppensteuerung integriert werden kann, ist der logische Ort für ein solches System die Gebäudeleittechnik. Diese Systemarchitektur hat viele Vorteile.

Eine direkte Kommunikation kann über Mobiltelefone realisiert werden, die beim Betreten des Gebäudes automatisch mit der Gebäudeleittechnik Kontakt aufnehmen. Die Steuerung kann dem Benutzer mitteilen: „Wagen 'E' fährt in 14 Sekunden zur 11. Etage ab.“ Der Benutzer kann diese Zuordnung durch die Registrierung eines anderen Ziels aufheben. Er erhält umgehend aktualisierte Anweisungen. Besucher müssen sich an einer Rezeption oder einem Sicherheitsschalter einchecken, um ihren Zweck anzugeben und mit einem mobilen Gerät ausgestattet sein, das den Zugang zu bestimmten Etagen ermöglicht. Alternativ kann das Mobiltelefon eines Besuchers so programmiert werden, dass es die Benutzung von Aufzügen erlaubt. Wenn ein Besucher ein Auto auf einer eingeschränkten Etage verlässt, werden er und die Sicherheit automatisch informiert. Der Zugang zu einer begrenzten Anzahl von Etagen kann sowohl für Besucher als auch für Gebäudenutzer gelten. Für definierte Zeiträume können auch Zugangsbeschränkungen gelten.

Direkte Kommunikation impliziert, dass das Gebäudemanagementsystem die schwankende Bevölkerung jedes Stockwerks überwachen kann. Diese Daten sind auch für Mieter von Interesse, die den Personal- und Besucherstrom einsehen möchten. Daten zur Stockwerksbevölkerung können auch für die Klimaanlage von Interesse sein oder die Beleuchtung in bestimmten Bereichen reduzieren, wenn ein Stockwerk leer ist. Bevölkerungs- und Verkehrsdichtemuster einzelner Stockwerke werden bei der Überprüfung der Mietverhältnisse von Interesse sein. Eine Reduzierung von Verkehrsspitzen kann erreicht werden, wenn die Arbeitszeiten der Mieter mit relevanten Stockwerks- und Verkehrsdichtedaten besprochen werden. Obwohl die Begleiter der Vergangenheit für Gebäudemanager eine interessante Informationsquelle gewesen sein müssen, liegt es auf der Hand, dass intelligente Gebäudemanagementsysteme noch viel mehr können.

Verbesserte Gruppeneffizienz

Direkte Kommunikation impliziert, dass das Gebäudemanagementsystem jederzeit über vollständige Daten bezüglich der Transportanforderungen, dh der momentanen Verkehrsbedingungen, verfügt. Die momentane Verkehrsdichte von und zu jedem Stockwerk sowie die Anzahl der wartenden Passagiere auf jedem Stockwerk und deren Ziele sind jederzeit bekannt. Erfasst werden die Warte- und Fahrzeit im Auto jedes Fahrgastes sowie die Zeit bis zum Zielort (Summe aus Warte- und Fahrzeit). Diese Daten können für jeden Verkehrszeitraum analysiert und ausgewertet werden. Dies impliziert, dass Verkehrsdichtemuster und andere Daten des Gebäudes, das von einer bestimmten Gruppe bedient wird, genau sind. Es bedeutet auch, dass Gebäude „intelligent“ sein können, dh über das Wissen um aktuelle und zu erwartende Verkehrssituationen verfügen und den Fahrgästen vermitteln können, welches Auto die frühestmögliche Ankunft am Zielort gewährleistet.

Abwärtsfahrenden Fahrgästen, die auf einem höheren Stockwerk warten, kann ein aufwärtsfahrender Wagen zugewiesen werden, der auf diesem Stockwerk hält, da dieser in Kürze für die Umkehrung vorgesehen ist. Dadurch wird verhindert, dass eine andere Kabine oder die betroffene Kabine während der Abwärtsfahrt auf dieser Etage anhält. Ebenso kann ein nach oben fahrender Fahrgast in einem unteren Stockwerk einem nach unten fahrenden Fahrkorb, der auf diesem Stockwerk anhält, zugewiesen werden, da er nach der Umkehr auf Stockwerk null dazu bestimmt ist, das Ziel des Fahrgasts zu bedienen. Steigt ein Fahrgast irrtümlich in ein nicht zugeordnetes Fahrzeug ein, wird die Zuordnung dieses Fahrgastes zu einem anderen Fahrzeug automatisch aufgehoben. Der betroffene Passagier wird über das weitere Vorgehen informiert. Ihr Autor erwartet, dass die direkte Kommunikation zu einer zusätzlichen Effizienzsteigerung von ca. 10 % beiträgt.

Gebäudesicherheit

Ein Problem für hohe Gebäude ist die Sicherheit, die durch direkte Kommunikation verbessert werden kann. Während eines Notfalls kann ein Gebäudeverwalter die Bevölkerung einer betroffenen Etage(n) über eine gefährliche Situation informieren. Verlässt ein Besucher einen zugewiesenen Wagen auf einer nicht zugelassenen Etage, werden Fahrgast und Sicherheit automatisch informiert. Der Sicherheitsdienst kann den Passagier sofort kontaktieren und seinen Bewegungen folgen. Hat sich ein Besucher ein Mobilgerät vom Sicherheitsschalter ausgeliehen und gibt es nicht zurück, kann er vor Verlassen des Gebäudes angehalten werden.

Bewertung der Gruppenleistung

Ein exakter Vergleich von Servicequalitäten verschiedener Typen und/oder Marken von Gruppensteuerungen ist möglich. Die Vergleichsmethode ist die Verkehrssimulation auf Basis identischer Verkehrslisten. Dies impliziert, dass eine bessere Leistung von Gruppen mit intelligenten Zielsteuerungen unabhängig von den auf der oben genannten Website veröffentlichten mathematischen Systemen und Logiken nachgewiesen werden kann.

Gruppenplanung

Intelligente Zielgruppen machen die Planung von Gruppenkonfigurationen und Gruppenservicequalitäten zur exakten Übung. Einvernehmlich vereinbarte Servicequalitäten können vertraglich zugesichert werden. Die kontinuierliche Überwachung aller Servicequalitäten des Konzerns ermöglicht es Gebäudemanagern, die Einhaltung der vertraglich zugesicherten Daten zu überprüfen.

Intelligente Gebäude

Zukünftige Gebäude werden intelligent sein und viele neue Funktionen haben, einschließlich besserer Aufzugsservicequalitäten. Ihre Aufzugsgruppen bestehen normalerweise aus fünf oder sechs Kabinen mit viel geringeren Vertragslasten. Die Positionierung von Schächten kann in einer Linie oder gegenüberliegend erfolgen. Im Vergleich zu bestehenden Gruppen werden durch diese Konfigurationen die Warte- und Fahrzeiten in den Waggons erheblich verkürzt.

Die Fahrgäste werden entspannt, weil sie sich nicht an einem Lobby-Panel ein Ziel anmelden und das zugewiesene Auto notieren müssen. Die Fahrgäste gehen direkt zum zugewiesenen Auto und kennen die Abfahrtszeit. Im Vergleich zu bestehenden Gruppen werden die Servicefrequenzen für Gruppen mit sechs Wagen um bis zu 100 % höher sein. Dies bedeutet, dass die Zahl der Passagiere in Autos und das Warten auf Autos geringer ist. In den meisten Fällen wird der Aufzugsservice mit dem Taxiservice vergleichbar sein, wobei nur wenige Passagiere in jedem Auto zu noch weniger Zielen fahren. Während der Verkehrsspitzen werden die Autos nicht zu voll, da die Kontrolle der zulässigen Anzahl von Haltestellen auch die Kontrolle der Wagenladungen beinhaltet.

Zunehmende Verkehrsdichten erfordern eine Reduzierung der zulässigen Anzahl von Up- und Down-Stopps, um die Transportkapazitäten zu erhöhen. Dies bedeutet, dass die Wartezeiten steigen, aber die Fahrzeiten in den Autos werden verkürzt. Der intelligenten Steuerung ist inhärent, dass die Verkürzung der durchschnittlichen Fahrzeit im Auto die durchschnittliche Wartezeiterhöhung übersteigt. Die durchschnittliche Zeit bis zum Zielort für Passagiere wird dadurch reduziert. Diese Eigenschaft könnte für den Bereich der Verkehrsdichten, der den Planungen und Annahmen für ein bestimmtes Gebäude zugrunde liegt, vertraglich zugesichert werden.

Die Servicequalitäten bestehender Gruppen können durch Modernisierung mit intelligenten Steuerungen deutlich verbessert werden. Die Verbesserungen der Servicequalität und Energieeinsparungen können nachgewiesen werden, bevor ein Modernisierungsauftrag erteilt wird. Diese Verbesserungen und Einsparungen könnten vertraglich garantiert werden.

Alle genannten Features basieren auf der Lernfähigkeit intelligenter Steuerungen. Eine Gruppe von Aufzügen, die die Verkehrsmuster und Stockwerke des von einer bestimmten Gruppe bedienten Gebäudes nicht kennt, kann keine intelligenten Steuerungsentscheidungen treffen. Wenn vor 100 Jahren Gruppen jeden Tag von unterschiedlichen Betreuern bedient wurden, hätten die Betreuer keine gute Arbeit leisten können.

Mit der Einführung von Zielgruppenkontrollen Ende der 1980er Jahre beschleunigte die Modernisierung bestehender Gebäude die weltweite Akzeptanz dieser Kontrollen. Die Modernisierung bestehender Gebäude mit intelligenter Steuerung kann durchaus den gleichen Effekt haben.

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