節(jié)能燈與聲控?zé)魞?yōu)化配置的影響因素分析

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(商丘師范學(xué)院 數(shù)學(xué)系,河南 商丘 476000)

0 引言

照明用電是人們工作學(xué)習(xí)和日常生活最為基本的電力需求,長(zhǎng)期以來(lái),我國(guó)照明用電占全國(guó)總用電量的十分之一以上,已經(jīng)超過(guò)全國(guó)電力總消費(fèi)的增長(zhǎng)幅度．為了節(jié)約電能,保護(hù)環(huán)境,改善照明質(zhì)量,國(guó)家經(jīng)委與聯(lián)合國(guó)開(kāi)發(fā)計(jì)劃署(UNDP)和全球環(huán)境基金(GEF)共同組織開(kāi)發(fā)的“中國(guó)綠色照明工程”促進(jìn)項(xiàng)目,于2001年9月正式啟動(dòng),以推動(dòng)中國(guó)綠色照明工程的快速發(fā)展[1]．綠色照明是通過(guò)科學(xué)的照明設(shè)計(jì),采用效率高、壽命長(zhǎng)、安全、性能穩(wěn)定的節(jié)能電器產(chǎn)品,包括高效節(jié)能光源、高效節(jié)能附件(如鎮(zhèn)流器)、高效節(jié)能燈具以達(dá)到高效、舒適、安全、經(jīng)濟(jì)、有益環(huán)境和提高人們工作和生活質(zhì)量,以及有益于是們身心健康,并體現(xiàn)現(xiàn)代文明的照明系統(tǒng)．

目前,我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)和居民使用照明器具多為第一代和第二代產(chǎn)品,如白熾燈、鹵鎢燈、高壓汞燈等等,這些光源使用壽命短、光效低、顯色性較差,不僅造成大量的電能浪費(fèi),而且也難以滿足工農(nóng)業(yè)和居民對(duì)高質(zhì)量照明的要求．鑒于此,國(guó)家有關(guān)部門啟動(dòng)了“綠色照明工程”,大力推廣高效節(jié)能電源和燈具電器,如金屬鹵素?zé)?、?xì)管熒光燈、三基色高效節(jié)能燈等,這些第三代節(jié)能燈具大多具有高光效、長(zhǎng)壽命的特點(diǎn),性價(jià)比較高,照明顯色性也得到改善．在節(jié)能燈的推廣中,關(guān)于節(jié)能燈的質(zhì)量、初期投資、回收期長(zhǎng)短、電費(fèi)節(jié)約情況等等,這些看似簡(jiǎn)單的問(wèn)題,卻往往難以回答,成為推廣應(yīng)用中的主要問(wèn)題．如何發(fā)揮節(jié)能燈節(jié)約電能和緩和高峰電力的雙重作用,同時(shí),考慮到只需要短時(shí)照明的場(chǎng)所,如廊道、樓梯間、衛(wèi)生間等,如何將節(jié)能燈與聲光控?zé)粲行У亟Y(jié)合起來(lái),尋求最優(yōu)的配置效果,對(duì)于保護(hù)環(huán)境,提高全社會(huì)的節(jié)能意識(shí),促進(jìn)節(jié)能減排,實(shí)現(xiàn)“綠色照明” 有著重要的意義[2-3]．

1 節(jié)能燈與聲控?zé)舻墓?jié)能原理

節(jié)能燈主要通過(guò)節(jié)能鎮(zhèn)流器經(jīng)燈管燈絲加熱,大約在1160K溫度時(shí),燈絲開(kāi)始發(fā)射電子,電子碰撞氬原子產(chǎn)生彈性碰撞,氬原子碰撞后產(chǎn)生能量又碰撞汞原子,汞原子在吸收能量后躍遷產(chǎn)生電離,發(fā)生235.7nm的紫外線,紫外線激發(fā)熒光粉發(fā)光．由于熒光燈工作時(shí)燈絲的溫度在1160K左右,比白熾燈工作的溫度2200～2700K低很多,所以它的壽命大大提高,達(dá)到5000h以上,由于它不存在白熾燈那樣的電流熱效應(yīng),熒光粉的能量轉(zhuǎn)換效率也很高,達(dá)到每瓦50流明以上．

聲光控?zé)舻墓?jié)能功能是,在白天或光線較強(qiáng)的場(chǎng)所即使有較大的聲響也能控制燈泡不亮,晚上或光線較弱時(shí)遇到聲響(如說(shuō)話聲、腳步聲等)后燈自動(dòng)點(diǎn)亮,經(jīng)約30s(時(shí)間可設(shè)定)后自動(dòng)熄滅,這樣夜晚不需要有人去關(guān)燈,既節(jié)約了用電量(約90%),又延長(zhǎng)了燈泡的使用壽命(5倍以上)[4]．

2 節(jié)能燈與聲控?zé)魞?yōu)化配置的影響因素

在我國(guó)目前情況下,建立節(jié)能燈與聲控?zé)魞?yōu)化配置的評(píng)價(jià)指標(biāo)是一項(xiàng)十分復(fù)雜困難的工作[5-6],這是因?yàn)槲覈?guó)的節(jié)能燈比較缺乏,加之各地區(qū)的情況和使用環(huán)境差別很大,例如電網(wǎng)電壓的穩(wěn)定性、節(jié)能燈開(kāi)關(guān)的頻度和環(huán)境條件等．本著科學(xué)性、可操作性的原則,考慮到節(jié)能燈的質(zhì)量、節(jié)能性、經(jīng)濟(jì)性,我們認(rèn)為節(jié)能燈與聲控?zé)舻膬?yōu)化配置受節(jié)能燈經(jīng)濟(jì)壽命、節(jié)能燈光效、節(jié)能燈光衰、節(jié)能燈的損壞指數(shù)、節(jié)能燈性能價(jià)格比、聲控?zé)袈暪饪亻_(kāi)關(guān)靈敏指數(shù)、節(jié)能燈與聲控?zé)舻哪暾彰髻M(fèi)用等7個(gè)方面的影響．

1)節(jié)能燈的經(jīng)濟(jì)壽命F

2)節(jié)能燈的光效η

3)節(jié)能燈的光衰K

4)節(jié)能燈的損壞指數(shù)I

5)節(jié)能燈的性能價(jià)格比R

6)聲控?zé)袈暪饪亻_(kāi)關(guān)的靈敏指數(shù)μ

7)節(jié)能燈與聲控?zé)舻哪暾彰髻M(fèi)用C

3 各影響因素權(quán)重的確定方法

考慮到節(jié)能燈與聲控?zé)魞?yōu)化配置的影響因素,下面給出以粗糙集為理論的節(jié)能燈與聲控?zé)魞?yōu)化配置各影響因素權(quán)重的確定方法[7-10]．

Step2 初始信息系統(tǒng)S指標(biāo)體系的屬性約簡(jiǎn).粗糙集理論的屬性約性原理為剔除多余指標(biāo)提供了有效的方法．

對(duì)屬性ri∈R,如果Ind(R)=Ind(R-{ri}),則稱ri是冗余的,即指標(biāo)ri在指標(biāo)體系中是多余的,可以約簡(jiǎn)掉,否則,稱ri是獨(dú)立的或者必要的.若?r∈R,r都是獨(dú)立的,則稱R是獨(dú)立的.若R是獨(dú)立的,且A?R,則A也是獨(dú)立的.

若A?R是獨(dú)立的,并且Ind(A)=Ind(R),則稱A是R的一個(gè)約簡(jiǎn).R中所有不可省略關(guān)系的集合稱為R的核(core),記作core(R).

觀察初始信息系統(tǒng)S=(U,A,V,f),對(duì)于論域U,若屬性ai,aj∈A對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)對(duì)象的屬性值相同,則認(rèn)為ai,aj具有相同的分辨能力,只需保留一個(gè).經(jīng)過(guò)刪除相關(guān)列后初步簡(jiǎn)化信息系統(tǒng),縮減對(duì)應(yīng)的初始指標(biāo)體系.

屬性ai∈A在A中的重要性為SGFA-{ai}(ai)=H(A)-H(A-{a}),ai∈A的權(quán)重定義為

設(shè)每個(gè)評(píng)判指標(biāo)的綜合權(quán)重為wi,則定義wi=pβi+(1-p)αi(0≤p≤1).

其中βi是主觀權(quán)重,主觀權(quán)重是依據(jù)專家的某些特長(zhǎng)設(shè)定的,如專家的能力水平、專業(yè)性、知名度和職位高低等．αi是由粗糙集得到的客觀權(quán)重,p是經(jīng)驗(yàn)因子,它反映決策過(guò)程中決策者對(duì)主觀權(quán)重和客觀權(quán)重的偏好程度,p越大,表明決策者越重視專家的經(jīng)驗(yàn)知識(shí),反之表明決策者更重視客觀權(quán)重.

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著近代照明技術(shù)的發(fā)展和節(jié)能照明產(chǎn)品的開(kāi)發(fā),照明節(jié)能有很大的空間．照明節(jié)能重在采用合理的照明方案．從經(jīng)濟(jì)、節(jié)能的意義上講,尋求聲控?zé)襞c節(jié)能燈的最優(yōu)配置不失為節(jié)能降耗的一種好辦法．本文分析了節(jié)能燈與聲控?zé)魞?yōu)化配置的影響因素,充分利用粗糙集理論的屬性約簡(jiǎn)功能和信息熵的概念及相關(guān)分析計(jì)算各指標(biāo)的重要程度,由此歸一化處理得到各評(píng)判指標(biāo)的權(quán)重,有效地克服了指標(biāo)權(quán)重確定的主觀性．限于篇幅,我們將在后續(xù)文章中給出節(jié)能燈與聲控?zé)魞?yōu)化配置的實(shí)證分析．

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