科技館自動供電系統(tǒng)建模探析

顏景浩

摘 要：現(xiàn)代化的科技館許多展項具有大耗電的投影設(shè)備、LCD大屏幕等，但對電缺乏適當?shù)淖詣庸芾硐到y(tǒng)，耗電成為科技館運營中一個非常大的支出。根據(jù)科技館的實際情況和特點，對科技館自動用電系統(tǒng)核心建模做一探索。

關(guān)鍵詞：科技館 供電 建模

中圖分類號：TP27 文獻標識碼：A 文章編號：1007-3973（2013）007-012-02

科技館屬于公益設(shè)施，科技館的支出由財政承擔(dān)。正因為如此，在科技館的管理運營中就可能缺少“精打細算”。一個明顯的例子，就是對電缺乏適當?shù)淖詣庸芾硐到y(tǒng)?，F(xiàn)代化的科技館，絕大多數(shù)需要使用電力，其中許多展項又有大耗電的投影設(shè)備、LCD大屏幕等，因此耗電成為科技館運營中一個非常大的支出。據(jù)統(tǒng)計，一個中型科技館耗電功率在120萬千瓦左右。這方面的挖潛應(yīng)該不小。據(jù)現(xiàn)在科技館對用電系統(tǒng)的管理情況來看，如果采用一套自動用電系統(tǒng)，自動控制展項的用電和展廳的照明、空調(diào)等，就可以最大限度地降低浪費，為科技館節(jié)省大筆支出。

本文根據(jù)科技館的實際情況和特點，對科技館自動用電系統(tǒng)核心建模做一探索。

1 問題分析

為了便于分析，以某一市地科技館為例。展館周三至周日開放，周一周二閉館，節(jié)假日開放，時間為上午9：00開館，下午16：30閉館。辦公區(qū)域周一至周二輪班，其他時間需上班，時間為上午8：30上班，下午16：50下班。科技館還會有其他區(qū)域，在時間上會有所不同，但建模的結(jié)構(gòu)都相似。為簡化模型，僅以展廳為例館和辦公區(qū)域這兩個主要部分做討論。

為了說明問題的方便，從簡到繁進行擴展和延伸。

1.1 第一種：精簡模式

按照該科技館的實際情況，自動供電系統(tǒng)應(yīng)滿足如下的功能：

（1）控制系統(tǒng)分別控制兩個工作時間不同的區(qū)域：展廳和辦公區(qū)域。

（2）展廳按照開館和閉館時間，自動送電和關(guān)電。

（3）辦公區(qū)域按工作時間，自動送電和關(guān)電。

根據(jù)這種要求，模結(jié)構(gòu)可以為：

public class Area

{

public bool PowerState { get； set； }

}

public class Musem ： Area{ }

public class Office ： Area{ }

public class PowerController

{

public void PowerOn（Area area）

{

area.PowerState = true；

}

public void PowerOff（Area area）

{

area.PowerState = false；

}

}

類關(guān)系如圖1。

圖1 精簡模式類關(guān)系圖

工作原理：根據(jù)當前時間分別調(diào)用PowerOn或PowerOff方法，實現(xiàn)自動控制。

1.2 第二種：進一步深化模式

上述簡單模式簡單的按照工作時間進行供關(guān)電，顯然不能滿足實際的需要。原因：

（1）閉館時間內(nèi)可能維修，需要送電。

（2）閉館時間內(nèi)可能來團參觀，需要送電。

（3）辦公區(qū)域因事加班的時候，需要送電。

（4）在正常開放時間，因事閉館，需要能斷電。

（5）辦公區(qū)域因事放假，需要斷電。

因此，展廳和辦公區(qū)域在接受自動控制的同時，必須能夠手工干預(yù)，這種手工干預(yù)就象一個開關(guān)按鈕，可以人為地決定電的供斷，并且這種人工干預(yù)要高于自動控制，否則因為二者的命令是相互否定的，一個供電系統(tǒng)無法同時受兩個相互矛盾的指令控制，這就象一個指令向北，一個指令向南，無法同時滿足兩個指令的請求。以事例說明：16：50后，突然來團參觀，需要送電，手工送電后，但自動控制系統(tǒng)根據(jù)時間已經(jīng)過了閉館時間就自動斷電，即便手工再次送電，自動系統(tǒng)又斷電，循環(huán)往復(fù)，手工干預(yù)失敗。事實上，由于自動控制系統(tǒng)的反應(yīng)時間為毫秒級，從宏觀上看，就是一直處于斷電狀態(tài)，人的手工干預(yù)就象沒有發(fā)生任何動作。鑒此，系統(tǒng)必須要有處理這種例外的功能。當手工控制指令發(fā)出時，自動控制系統(tǒng)就放下控制權(quán)。從程序的角度來說，一旦手工控制，就替代了自動控制。

這種客觀要求，我們可以聯(lián)想到用方法的重載來實現(xiàn)。在前面的PowerController類中，對PowerOn和PowerOff兩個方法進行重載：

public void PowerOn（Area area，bool switchTo）

{

area.PowerState = switchTo；

}

public void PowerOff（Area area， bool switchTo）

{

area.PowerState = switchTo；

}

重載PowerOn和PowerOff兩個方法，一旦手工控制switchTo不為空，PowerState就只跟switchTo有關(guān)，也就實現(xiàn)了讓自動控制失效，只服從手工控制的目的。

從類關(guān)系圖（如圖2）中可以清楚地看到，第二種與第一種的差別就是對于PowerOn和PowerOff進行重載。

圖2 深化模式類關(guān)系圖

工作原理：根據(jù)當前時間分別調(diào)用PowerOn或PowerOff方法，實現(xiàn)自動控制；如果有手工干預(yù)，則重載控制方法。

1.3 第三種：細化模式

但上述第二種模式仍存在缺陷。第二種模式把辦公區(qū)域和展廳分別當作一個整體來處理，這雖然從管理角度上來說，從無到有，對電的供應(yīng)上產(chǎn)生了一定的自動效果，從精致、細化的角度來說，上述方案還是顯得粗放，不實用?，F(xiàn)在從這個科技館辦公區(qū)域的上班情況進行分析。辦公區(qū)域周一至周二是輪班，并不是所有辦公室在這兩天都上班。但上述模型只把辦公區(qū)域當作一個整體來設(shè)計，要么全部供電，要么全部停電。對于加班的情況也是如此，往往并不是所有辦公室加班。上述的模型并不能識別這種具體的情況，未能將控制具體到每一間辦公室。展廳也存在這種情況，有時比如維修展品，也僅給展品所處的展室（展區(qū)）供電即可。

按照這個思路，就需要程序能夠識別每一間辦公室。這可以通過給每一間辦公室和每一個展室或展區(qū)編號（ID）來實現(xiàn)。在程序模型上，展區(qū)跟展室按相同對象來處理，也視作展室。

其基本思路：將辦公區(qū)域與展廳兩個區(qū)域作為兩個組，其下再包含各個辦公室和展區(qū)，上述的控制方法PowerOn和PowerOff應(yīng)用的主體不再是兩個大區(qū)域（Area），而是各個辦公室或展室（Room）。

其模型為：

工作原理：辦公區(qū)域和展廳作為兩個組，除了整體上對其控制外，但又可以具體到各個Room進行控制，最小的控制單元為Room。

2 結(jié)論

通過對問題的一步步深入分析，模型由簡單到復(fù)雜，最終形成一個實用可操作的模型。本文給出的是最基層的模型關(guān)系，作為基石在此基礎(chǔ)上去實現(xiàn)業(yè)務(wù)。當然，本文的目的是闡述建?；舅悸?，在實際運用中還需要做進一步地細化。