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路燈的常見問題與解決方法
一、路燈的常見問題:
(1)路燈分布規劃(huá):在照明(míng)強度的要求已知時,;
(2)路燈開放時間優化;
(3)路燈維護優化;
3.問題(tí)研究的意義;
通過對路燈問題的研究(jiū),找到(dào)一種安置方案,優(yōu)化現有路燈(dēng)布局,使路燈能耗降低,以節省經濟投入(rù)。
二、問題分析:
要使能耗最小,在路燈功率一定(dìng)的情況下,隻能減(jiǎn)少路燈的使用量。因此,在滿足最低照明功率的前提(tí)下,通過改變路燈的高度來(lái)使路燈之間的距離達到最優是本問題的一個解(jiě)決方案。
三、模型假(jiǎ)設
(1)所有路燈都(dōu)緊(jǐn)靠在路的邊界線上,且照明效果都相同(tóng)。光源是點光源。在單個(gè)光源照射(shè)下,距光(guāng)源L的點(diǎn)的光照強度為C=f(L);在(zài)多光源照射下,某一點的光照強度為各光源對該點光照強度的代數和。道路處處等寬,路麵上每一點的光照(zhào)強度至少要達到C0。
(2)假設路燈為完全規範的,即處處(chù)等寬,一排路燈的寬度為 ,兩排路燈的寬(kuān)度為 。
四、變量說(shuō)明
1. 照度定(dìng)律:點光源O的發光強度是,則距點光源O為(wéi)的(de)點的(de)照度為
2. 參量變量說明:
(1)設路燈的高度:h ,
路的寬度:
(2)經過實際(jì)考察,路燈的功率:(3)路燈的間距(jù): =2200W
(4)查(chá)閱資料可知,使物體可見的最低照明強(qiáng)度:=20W/m2
五、模型建立與求(qiú)解
(1).單排路(lù)燈平直道路的路燈優化問題 首先考慮直路上隻(zhī)安裝一排(pái)路燈時的(de)最優化方案,目的是通過(guò)調整路燈的高度和間距,使路燈的間距盡可能大(dà),以減少路燈數量,節(jiē)約(yuē)成本。
忽略相鄰的四盞路(lù)燈之外路燈對該點(diǎn)的影響。
(2).兩排路燈直路(lù)的優(yōu)化問題
兩排路燈安置有對稱和非對稱兩種形式,考慮美觀,本方案針對對稱安置優(yōu)化問題進行討論。同(1)中研究方法,試圖尋找路麵光照度最小點,使其不小於c0即可。易得,八盞(zhǎn)路燈構成的平行四邊形中心為光強最弱點。則在(zài)滿(mǎn)足照度最低要求下h與的關係式,同樣(yàng)利用C程序求解,解得當h=7.4時,的值(zhí)最大(dà),
(3).十字路(lù)口的路燈安置
根據兩排路燈直路的討論,滿足照(zhào)度要求的路燈最大間距(jù)為25米(mǐ)。那麽兩條7米寬的路交叉(chā),可看作在一條道路相臨兩(liǎng)盞燈之間插入一條道路,即不改變當前路燈分布是完全可行的。若考慮美觀,可(kě)將路燈對稱地排(pái)在十字路口的四個角上。
(4).丁(dīng)字路口的路燈安置
丁字路與十字路(lù)類似,亦可看作在一條道路的一側相臨兩盞燈之間插(chā)入一(yī)條道路,不改變當前路燈分布也是完全可行的。此時若考慮路口安全問題,可在支路所對方向安置一盞燈。
本課題中主要(yào)討論了單排(pái)路燈、兩排路燈、十字路口、丁字路口的路(lù)燈安置優化問題,按照國(guó)家(jiā)標準,路燈間距的最大值應為路燈的高度的3.5倍,這與我們的研究結果是相符的。但此次建模也存在著一定的缺陷,例如對於更加複(fù)雜的路況,小組曾集中討論,但並未得到理想的結果;在考慮兩排路燈安置的優化問題時,從美觀出發,隻考慮了道(dào)路兩(liǎng)側路燈對稱分布的情況。
六、解決方案:
1.設置路(lù)燈的作用是為了校園的美觀(guān),更(gèng)是為了方便廣(guǎng)大學生的出行,根據天氣的具體情況,靈活機(jī)動地開啟或(huò)者(zhě)關閉路燈(dēng),可以使路燈切(qiē)實發揮自身的作(zuò)用。
2.路燈開關的時間應該根據天氣的實際情況來決定,靈活機動一些,不能墨(mò)守成規。如果天氣狀況不好,到了規定的關閉(bì)時間,天空陰暗,能見度很低,就應該適當地延長;如果天氣很好,即使沒有到了關閉時間也應該立即關閉,可以盡可能地節省能源,降低路燈使用的成本。天氣狀況很好,能見度很高,路燈還亮著,浪費能源。
3.維修優化
在校園,常可見壞了的路燈,而無人(rén)管(guǎn)理。針對目前路燈維(wéi)護方式的不合理性,為了廣大(dà)師生出行的方便,以及盡可能的(de)節約能源和節省經費,製定出合理的維修方式是很有必要的。
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