节能灯与声控灯优化配置的影响因素分析

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(商丘师范学院 数学系,河南 商丘 476000)

0 引言

照明用电是人们工作学习和日常生活最为基本的电力需求,长期以来,我国照明用电占全国总用电量的十分之一以上,已经超过全国电力总消费的增长幅度．为了节约电能,保护环境,改善照明质量,国家经委与联合国开发计划署(UNDP)和全球环境基金(GEF)共同组织开发的“中国绿色照明工程”促进项目,于2001年9月正式启动,以推动中国绿色照明工程的快速发展[1]．绿色照明是通过科学的照明设计,采用效率高、寿命长、安全、性能稳定的节能电器产品,包括高效节能光源、高效节能附件(如镇流器)、高效节能灯具以达到高效、舒适、安全、经济、有益环境和提高人们工作和生活质量,以及有益于是们身心健康,并体现现代文明的照明系统．

目前,我国工业生产和居民使用照明器具多为第一代和第二代产品,如白炽灯、卤钨灯、高压汞灯等等,这些光源使用寿命短、光效低、显色性较差,不仅造成大量的电能浪费,而且也难以满足工农业和居民对高质量照明的要求．鉴于此,国家有关部门启动了“绿色照明工程”,大力推广高效节能电源和灯具电器,如金属卤素灯、细管荧光灯、三基色高效节能灯等,这些第三代节能灯具大多具有高光效、长寿命的特点,性价比较高,照明显色性也得到改善．在节能灯的推广中,关于节能灯的质量、初期投资、回收期长短、电费节约情况等等,这些看似简单的问题,却往往难以回答,成为推广应用中的主要问题．如何发挥节能灯节约电能和缓和高峰电力的双重作用,同时,考虑到只需要短时照明的场所,如廊道、楼梯间、卫生间等,如何将节能灯与声光控灯有效地结合起来,寻求最优的配置效果,对于保护环境,提高全社会的节能意识,促进节能减排,实现“绿色照明” 有着重要的意义[2-3]．

1 节能灯与声控灯的节能原理

节能灯主要通过节能镇流器经灯管灯丝加热,大约在1160K温度时,灯丝开始发射电子,电子碰撞氩原子产生弹性碰撞,氩原子碰撞后产生能量又碰撞汞原子,汞原子在吸收能量后跃迁产生电离,发生235.7nm的紫外线,紫外线激发荧光粉发光．由于荧光灯工作时灯丝的温度在1160K左右,比白炽灯工作的温度2200～2700K低很多,所以它的寿命大大提高,达到5000h以上,由于它不存在白炽灯那样的电流热效应,荧光粉的能量转换效率也很高,达到每瓦50流明以上．

声光控灯的节能功能是,在白天或光线较强的场所即使有较大的声响也能控制灯泡不亮,晚上或光线较弱时遇到声响(如说话声、脚步声等)后灯自动点亮,经约30s(时间可设定)后自动熄灭,这样夜晚不需要有人去关灯,既节约了用电量(约90%),又延长了灯泡的使用寿命(5倍以上)[4]．

2 节能灯与声控灯优化配置的影响因素

在我国目前情况下,建立节能灯与声控灯优化配置的评价指标是一项十分复杂困难的工作[5-6],这是因为我国的节能灯比较缺乏,加之各地区的情况和使用环境差别很大,例如电网电压的稳定性、节能灯开关的频度和环境条件等．本着科学性、可操作性的原则,考虑到节能灯的质量、节能性、经济性,我们认为节能灯与声控灯的优化配置受节能灯经济寿命、节能灯光效、节能灯光衰、节能灯的损坏指数、节能灯性能价格比、声控灯声光控开关灵敏指数、节能灯与声控灯的年照明费用等7个方面的影响．

1)节能灯的经济寿命F

2)节能灯的光效η

3)节能灯的光衰K

4)节能灯的损坏指数I

5)节能灯的性能价格比R

6)声控灯声光控开关的灵敏指数μ

7)节能灯与声控灯的年照明费用C

3 各影响因素权重的确定方法

考虑到节能灯与声控灯优化配置的影响因素,下面给出以粗糙集为理论的节能灯与声控灯优化配置各影响因素权重的确定方法[7-10]．

Step2 初始信息系统S指标体系的属性约简.粗糙集理论的属性约性原理为剔除多余指标提供了有效的方法．

对属性ri∈R,如果Ind(R)=Ind(R-{ri}),则称ri是冗余的,即指标ri在指标体系中是多余的,可以约简掉,否则,称ri是独立的或者必要的.若∀r∈R,r都是独立的,则称R是独立的.若R是独立的,且A⊆R,则A也是独立的.

若A⊆R是独立的,并且Ind(A)=Ind(R),则称A是R的一个约简.R中所有不可省略关系的集合称为R的核(core),记作core(R).

观察初始信息系统S=(U,A,V,f),对于论域U,若属性ai,aj∈A对应的评价对象的属性值相同,则认为ai,aj具有相同的分辨能力,只需保留一个.经过删除相关列后初步简化信息系统,缩减对应的初始指标体系.

属性ai∈A在A中的重要性为SGFA-{ai}(ai)=H(A)-H(A-{a}),ai∈A的权重定义为

设每个评判指标的综合权重为wi,则定义wi=pβi+(1-p)αi(0≤p≤1).

其中βi是主观权重,主观权重是依据专家的某些特长设定的,如专家的能力水平、专业性、知名度和职位高低等．αi是由粗糙集得到的客观权重,p是经验因子,它反映决策过程中决策者对主观权重和客观权重的偏好程度,p越大,表明决策者越重视专家的经验知识,反之表明决策者更重视客观权重.

4 结束语

随着近代照明技术的发展和节能照明产品的开发,照明节能有很大的空间．照明节能重在采用合理的照明方案．从经济、节能的意义上讲,寻求声控灯与节能灯的最优配置不失为节能降耗的一种好办法．本文分析了节能灯与声控灯优化配置的影响因素,充分利用粗糙集理论的属性约简功能和信息熵的概念及相关分析计算各指标的重要程度,由此归一化处理得到各评判指标的权重,有效地克服了指标权重确定的主观性．限于篇幅,我们将在后续文章中给出节能灯与声控灯优化配置的实证分析．

[1]王敏.“绿色照明”的节能潜力及对策[J].灯与照明,2003,27(2):49-50.

[2]姚悦.关于绿色照明节能工和的设想[J].城市照明,2010,14(1):27-28.

[3]梁浩,马玉静.照明设计的节能实践[J].城市建设,2010,(3):321-322.

[4]李升源,李瑞珍.一种简单实用的楼道灯光声控制电路[J].中国照明电器,2005(6):15-17.

[5]张建民,渠时远,时兴.节能灯质量评价指标体系及评价原则与方法研究[J].中国能源,1999(2):9-10.

[6]郭志林,唐满想,张平等.声控灯与节能灯优化配置的粗糙集评价方法[J].阜阳学院学报：自然科学版,2010,27(3):23-26.

[7]张文修,吴伟志,梁吉业,等.粗糙集理论与方法[MJ].北京:科学出版社,2001.

[8]沈晓凡.基于粗糙集的考试成绩分析[J].计算机与数字工程,2007,35(11):9-10..

[9]刘希宋,李.基于粗糙集理论的企业自主创新能力评价研究[J].科技进步与对策,2008,25(1):135-138.

[10]吕松涛,郭志林.基于粗糙集理论的企业自主创新能力评价模型[J].西南民族大学学报:自然科学版,2009,36(1):66-69.