СТРУКТУРА ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ ПОДБОРА КОМПОНЕНТОВ СВЕТОДИОДНЫХ СВЕТИЛЬНИКОВ

АННОТАЦИЯ

В статье описана структура информационной системы подбора компонентов светодиодных светильников. Рассмотрены основные методы светотехнического расчета, а также методы многокритериальной оптимизации.

Ключевые слова: информационная система, подбор компонентов, светодиодные светильники, светотехнический расчет, метод использования коэффициентов светового потока, точечный метод, многокритериальная оптимизация, метод свертки критериев.

На сегодняшний день светодиодное освещение является наиболее энергоэффективной и быстроразвивающейся технологией современного освещения. При одинаковой яркости свечения светодиоды потребляют примерно на 85% меньше электроэнергии, чем лампы накаливания, и на 50% меньше, чем люминесцентные лампы. Светодиодное оборудование не содержит вредных веществ и является абсолютно безопасным для окружающей среды. Кроме того, светодиоды практически не выходят из строя и не нуждаются в регулярном обслуживании, а срок их службы может достигать ста тысяч часов.

Для того, чтобы использовать все преимущества светодиодного освещения, необходимо грамотно подобрать элементы светильника. Это делает актуальной разработку информационной системы (ИС) подбора компонентов светодиодных светильников.

ИС позволяет проектировщикам быстро подготовить заказ на производство продукции и исключает ошибки, которые могут возникнуть при выборе из большого числа различных элементов светильника.

Структура ИС включает в себя модуль ввода для расчета данных, модуль определения метода светотехнического расчета, модуль подбора элементов светильника по их совместимости, модуль проведения многокритериальной оптимизации и модуль выдачи результатов работы системы. (Рис. 1).

Рисунок 1. Структура информационной системы

В первую очередь необходимо получить от пользователя системы исходные данные об объекте, на котором будет устанавливаться освещение. При расчете освещения в помещение используются такие данные, как габариты помещения, высота рабочей поверхности, требуемая освещенность, а также коэффициент отражения. Если необходимо провести расчет уличного освещения, то потребуются данные о ширине проезжей части (пешеходной дорожки), высоте установки светильников и нормируемая яркость покрытия. Эти параметры необходимы для проведения светотехнического расчета.

Светотехнический расчет позволяет определить тип, число и мощность светильников. Основными методами светотехнического расчета являются метод коэффициента использования светового потока и точечный метод.

Метод коэффициента светового потока является наиболее удобным и широко применяемым методом расчета общего освещения горизонтальных поверхностей. Суть метода заключается в определении расчетного светового потока светильника, который сопоставляется с нормированным световым потоком. В результате находится число и мощность светильников, которые необходимо установить. Данный метод применяется в системе для расчета общего равномерного освещения.

Упрощенной формой метода коэффициента использования светового потока является метод удельной мощности. Этот метод не дает точных значений и применяется для ориентировочных расчетов общего равномерного освещения. Максимальная погрешность расчета по методу удельной мощности составляет ±20%.

Точечный метод применяется в тех случаях, когда нужно обеспечить освещенность в точке пространства. Этот метод подходит для расчета местного освещения, в том числе на участках с затемнением, перепадами высот или наклонными поверхностями. Для подсчета общего освещения метод достаточно сложен, поскольку не учитывает некоторые важные составляющие. Этот метод используется в системе для расчета локального освещения.

После проведения светотехнического расчета система в зависимости от введенных исходных данных подбирает хранящиеся в базе данных компоненты светильника, определяет их совместимость и выдает список готовых светильников.

У каждого светодиодного светильника есть определенный набор параметров, по которым определяется наиболее оптимальный вариант. В случае, когда этот параметр является единственным, совершить выбор не составляет труда. Но на практике, как правило, встречаются задачи, связанные с поиском наилучшего решения при наличии нескольких параметров оптимальности. Для решения задачи выбора при большом количестве доступных вариантов применяется многокритериальная оптимизация.

Рассмотрим некоторые методы многокритериальной оптимизации.

Наиболее распространенным и часто используемым при решении многокритериальных задач оптимизации является метод линейной свертки критериев. Он заключается в назначении коэффициентов в линейной комбинации исходных критериев и последующей ее экстремизации на множестве допустимых вариантов. Согласно этому методу найденное таким способом решение считается наилучшим.

Метод последовательных уступок целесообразно применять для решения тех многокритериальных задач, в которых все частные критерии упорядочены по степени важности. При использовании этого метода необходимо предварительно упорядочить критерии в порядке убывания важности, а затем последовательно решать несколько оптимизационных задач.

Идея метода идеальной точки состоит в том, что необходимо найти на множестве такую точку, которая оптимальна сразу по всем критериям. Как правило, такой точки не существует, но для каждой альтернативы можно определить расстояние до идеальной точки и выбрать ту, для которой это расстояние минимально.

Для решения многокритериальной задачи подбора светильника выберем метод линейной свертки критериев. При решении задачи данным методом эксперт самостоятельно задает веса каждой из целевых функций, что позволяет найти решение с наибольшей суммарной выгодой. В результате выполнения многокритериальной оптимизации система выдает оптимальный вариант светодиодного светильника.

Для сокращения времени выдачи результатов в системе используется база прецедентов. При рассмотрении очередного варианта светильника отыскивается похожий прецедент в качестве аналога. Вместо того, чтобы заново решать задачу подбора компонентов светодиодного светильника, можно использовать решение, которое было получено в схожей ситуации.

Список литературы:

1. Карпов Л. Е., Юдин В. Н.  Методы добычи данных при построении локальной метрики в системах вывода по прецедентам – ИСП РАН, 2007.
2. Метод коэффициента использования светового потока [электронный ресурс] – Режим доступа. – URL: https://studme.org/261161/agropromyshlennost/metod_koeffitsienta_ispolzovaniya_svetovogo_potoka (дата обращения 05.02.2020)
3. Методы расчета освещения [электронный ресурс] – Режим доступа: http://electricalschool.info/main/lighting/581-metody-rascheta-osveshhenija.html (дата обращения 05.02.2020)
4. Ногин В.Д. Линейная свертка критериев в многокритериальной оптимизации – Искусственный интеллект и принятие решений, 2014. - 82 с.
5. Пособие к МГСН 2.06-99 Расчет и проектирование искусственного освещения помещений общественных зданий, 1999.
6. Проталинский И.О. Алгоритмизация процесса нахождения паретто-оптимального управления для группы мобильных роботов // Наука вчера, сегодня, завтра: сб. ст. по матер. V междунар. науч.-практ. конф. № 5. – Новосибирск: СибАК, 2013.
7. Шляга А. Ю. Многокритериальная оптимизация – Вестник Московского государственного университета печати, 2016.