科技馆自动供电系统建模探析

颜景浩

摘 要：现代化的科技馆许多展项具有大耗电的投影设备、LCD大屏幕等，但对电缺乏适当的自动管理系统，耗电成为科技馆运营中一个非常大的支出。根据科技馆的实际情况和特点，对科技馆自动用电系统核心建模做一探索。

关键词：科技馆 供电 建模

中图分类号：TP27 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）007-012-02

科技馆属于公益设施，科技馆的支出由财政承担。正因为如此，在科技馆的管理运营中就可能缺少“精打细算”。一个明显的例子，就是对电缺乏适当的自动管理系统。现代化的科技馆，绝大多数需要使用电力，其中许多展项又有大耗电的投影设备、LCD大屏幕等，因此耗电成为科技馆运营中一个非常大的支出。据统计，一个中型科技馆耗电功率在120万千瓦左右。这方面的挖潜应该不小。据现在科技馆对用电系统的管理情况来看，如果采用一套自动用电系统，自动控制展项的用电和展厅的照明、空调等，就可以最大限度地降低浪费，为科技馆节省大笔支出。

本文根据科技馆的实际情况和特点，对科技馆自动用电系统核心建模做一探索。

1 问题分析

为了便于分析，以某一市地科技馆为例。展馆周三至周日开放，周一周二闭馆，节假日开放，时间为上午9：00开馆，下午16：30闭馆。办公区域周一至周二轮班，其他时间需上班，时间为上午8：30上班，下午16：50下班。科技馆还会有其他区域，在时间上会有所不同，但建模的结构都相似。为简化模型，仅以展厅为例馆和办公区域这两个主要部分做讨论。

为了说明问题的方便，从简到繁进行扩展和延伸。

1.1 第一种：精简模式

按照该科技馆的实际情况，自动供电系统应满足如下的功能：

（1）控制系统分别控制两个工作时间不同的区域：展厅和办公区域。

（2）展厅按照开馆和闭馆时间，自动送电和关电。

（3）办公区域按工作时间，自动送电和关电。

根据这种要求，模结构可以为：

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；

}

}

类关系如图1。

图1 精简模式类关系图

工作原理：根据当前时间分别调用PowerOn或PowerOff方法，实现自动控制。

1.2 第二种：进一步深化模式

上述简单模式简单的按照工作时间进行供关电，显然不能满足实际的需要。原因：

（1）闭馆时间内可能维修，需要送电。

（2）闭馆时间内可能来团参观，需要送电。

（3）办公区域因事加班的时候，需要送电。

（4）在正常开放时间，因事闭馆，需要能断电。

（5）办公区域因事放假，需要断电。

因此，展厅和办公区域在接受自动控制的同时，必须能够手工干预，这种手工干预就象一个开关按钮，可以人为地决定电的供断，并且这种人工干预要高于自动控制，否则因为二者的命令是相互否定的，一个供电系统无法同时受两个相互矛盾的指令控制，这就象一个指令向北，一个指令向南，无法同时满足两个指令的请求。以事例说明：16：50后，突然来团参观，需要送电，手工送电后，但自动控制系统根据时间已经过了闭馆时间就自动断电，即便手工再次送电，自动系统又断电，循环往复，手工干预失败。事实上，由于自动控制系统的反应时间为毫秒级，从宏观上看，就是一直处于断电状态，人的手工干预就象没有发生任何动作。鉴此，系统必须要有处理这种例外的功能。当手工控制指令发出时，自动控制系统就放下控制权。从程序的角度来说，一旦手工控制，就替代了自动控制。

这种客观要求，我们可以联想到用方法的重载来实现。在前面的PowerController类中，对PowerOn和PowerOff两个方法进行重载：

public void PowerOn（Area area，bool switchTo）

{

area.PowerState = switchTo；

}

public void PowerOff（Area area， bool switchTo）

{

area.PowerState = switchTo；

}

重载PowerOn和PowerOff两个方法，一旦手工控制switchTo不为空，PowerState就只跟switchTo有关，也就实现了让自动控制失效，只服从手工控制的目的。

从类关系图（如图2）中可以清楚地看到，第二种与第一种的差别就是对于PowerOn和PowerOff进行重载。

图2 深化模式类关系图

工作原理：根据当前时间分别调用PowerOn或PowerOff方法，实现自动控制；如果有手工干预，则重载控制方法。

1.3 第三种：细化模式

但上述第二种模式仍存在缺陷。第二种模式把办公区域和展厅分别当作一个整体来处理，这虽然从管理角度上来说，从无到有，对电的供应上产生了一定的自动效果，从精致、细化的角度来说，上述方案还是显得粗放，不实用。现在从这个科技馆办公区域的上班情况进行分析。办公区域周一至周二是轮班，并不是所有办公室在这两天都上班。但上述模型只把办公区域当作一个整体来设计，要么全部供电，要么全部停电。对于加班的情况也是如此，往往并不是所有办公室加班。上述的模型并不能识别这种具体的情况，未能将控制具体到每一间办公室。展厅也存在这种情况，有时比如维修展品，也仅给展品所处的展室（展区）供电即可。

按照这个思路，就需要程序能够识别每一间办公室。这可以通过给每一间办公室和每一个展室或展区编号（ID）来实现。在程序模型上，展区跟展室按相同对象来处理，也视作展室。

其基本思路：将办公区域与展厅两个区域作为两个组，其下再包含各个办公室和展区，上述的控制方法PowerOn和PowerOff应用的主体不再是两个大区域（Area），而是各个办公室或展室（Room）。

其模型为：

工作原理：办公区域和展厅作为两个组，除了整体上对其控制外，但又可以具体到各个Room进行控制，最小的控制单元为Room。

2 结论

通过对问题的一步步深入分析，模型由简单到复杂，最终形成一个实用可操作的模型。本文给出的是最基层的模型关系，作为基石在此基础上去实现业务。当然，本文的目的是阐述建模基本思路，在实际运用中还需要做进一步地细化。