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分析道路照明設(shè)計參數(shù)的敏度

作者: 時間:2011-12-11 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
以往,通常是憑者的經(jīng)驗,很難做到科學(xué)合理、經(jīng)濟節(jié)能。如今,出現(xiàn)了很多照明軟件,可以方便地計算評估設(shè)計的合理性。DIALux4.1就是一款由德國DIAL公司開發(fā)的比較出色的照明設(shè)計軟件。
  
敏度分析,或叫靈敏度分析(sensitivity analysis)是數(shù)學(xué)的一個分支:數(shù)值代數(shù)中的一個概念,它廣泛應(yīng)用于控制工程、結(jié)構(gòu)優(yōu)化等學(xué)科。實際上就是確定如果一個或更多的輸入值發(fā)生變化時,輸出結(jié)果會有什么樣的變化。按照傳統(tǒng)理論,做敏度分析首先要有關(guān)于輸出量和輸入量之間關(guān)系的數(shù)學(xué)函數(shù)表達式,再通過一系列微積分的運算才能得出結(jié)論。但是,有些問題的數(shù)學(xué)模型是很難表達的,這就造成了求解的困難。而現(xiàn)如今,電子計算機可以將很復(fù)雜的問題全部數(shù)值化,從而令許多難題迎刃而解。
  
2 DIALux程序簡介
  
DIALux軟件誕生至今已整整14年,版本也從最初的1.0發(fā)展到現(xiàn)在的4.1。功能更是日臻完備。
  
從前,許多設(shè)計師以"概念"與"經(jīng)驗"來做照明設(shè)計的判斷,但在照明產(chǎn)業(yè)的專業(yè)訴求上來說,如果要真正做好照明規(guī)劃,還需要燈具廠商提供各種正確的照明數(shù)據(jù),再經(jīng)過電腦模擬計算之后,才可以較精準地產(chǎn)生設(shè)計者所要的數(shù)據(jù)與效果;不然,只能是一個人為的個人經(jīng)驗值而已。
  
德國DIAL公司基于多年在照明技術(shù)與市場研究的觀察,發(fā)現(xiàn)世界各國的照明計算軟件多局限于單一廠牌的運算,而所有的照明設(shè)計案卻大多為采用多家廠商的照明燈具之綜合應(yīng)用,并不符合實際的操作需求。因此,邀集了世界著名廠商如Philips, BEGA, THORN, ERCO, OSRAM, BJB, Meyer, Louis Poulsen 等公司,共同投資于具有"統(tǒng)合應(yīng)用性"的新照明軟件之開發(fā),并于1992年成功地推出了DIALux照明軟件,首次現(xiàn)身于漢諾威展覽中,即得到各界的認可,并逐漸成為歐洲照明軟件的頂級品牌。
  
由于DIALux可以統(tǒng)合各種照明燈具,做精準的照明計算,且還具有虛擬實境的功能,讓整個空間設(shè)計案,不管是室內(nèi)、室外、建筑、展場的"照明設(shè)計規(guī)劃",都能以3D立體圖的方式在電腦中完美地呈現(xiàn),而所有的照明數(shù)據(jù),也都以圖表化的方式清楚地詳列出來,加上操作介面相當(dāng)簡易、人性化,因此一推出便立即在歐洲各國引起熱烈的回響,也為業(yè)界建立起一個公認的照明"標準"依據(jù)。
  
DIALux除了現(xiàn)有的十多種歐洲語系外,已于2003年底推出了中文版。
  
另外,DIALux最大的特點為其"共享軟件"的理念,且每年都會有約兩次的升級改版,因此任何人都能到"DIALux"的網(wǎng)站上下載使用。
  
使用者可以將DIALux當(dāng)成一個照明設(shè)計的實驗室,在施工前將照明的配置圖于軟件上反復(fù)實驗到最完美的地步。如此一來,就不會再有施工時,發(fā)現(xiàn)照度不夠,或是發(fā)現(xiàn)照明角度不恰當(dāng)?shù)葐栴},而臨時換燈具、改配置等情形發(fā)生了。
  
目前,擁有堅強的照明技術(shù)團隊與研究室背景的德國DIALux照明軟件,成為歐美各國的設(shè)計師實現(xiàn)"完美照明"與"精準設(shè)計"理想的最佳輔助工具。
  
*DIALux 的主要功能與特性:
  
? 人性化的工作介面。
? 豐富的材質(zhì)和建模元件庫。
? 使用者自定的燈具和模組資料庫。
? 數(shù)萬種燈具產(chǎn)品選擇。
? 設(shè)室內(nèi)、戶外、街道、燈具排列等精靈模式,可快速完成設(shè)計。
? 處理燈具和瞄準位置的繪圖方式。
? 靈活、精準、和快速的運算。
? 能與其他軟件相容。
? 能任意旋轉(zhuǎn)三維或平面圖的各個角度觀看您的作品。
? 依據(jù)CIE(國際照明學(xué)會)各項標準。
? 專業(yè)和詳細的報告使客戶留下深刻的印象。
  
3設(shè)計模型的基本參數(shù)
  
本文參照的是CIE(國際照明委員會)推薦的設(shè)計標準,見表1
  
假想基本計算模型的路寬8米,雙向2車道,照明等級M2,維護系數(shù)0.75,柏油路面類型R3,亮度系數(shù)0.07,見圖1、圖2。

分析道路照明設(shè)計參數(shù)的敏度
  

圖1 基本計算模型平面圖


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圖2 基本計算模型斷面圖
  
燈 具:Philips 204 Family SGS204 TP PC 1xSON-PP150W
光通量:17000 lm
光強最大值:
角 度 70°:305 cd/klm
角 度 80°:120 cd/klm
角 度 90°:11 cd/klm
  
在能夠與下部垂直線形成規(guī)定角度的所有方向上,照明裝置安裝正確。
安排符合光強等級 G2.
安排符合眩光指數(shù)等級 D.5.
瓦 數(shù):168 W
排 列:單側(cè)排列
燈桿距離:24.0 m

分析道路照明設(shè)計參數(shù)的敏度

圖3 路燈配光曲線


4基本計算模型計算結(jié)果

分析道路照明設(shè)計參數(shù)的敏度
  

基本計算模型計算結(jié)果見圖4-圖6。

分析道路照明設(shè)計參數(shù)的敏度


圖4 路面等照度圖

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圖5 線道1觀察器所見路面亮度圖


5敏度分析結(jié)果
  
因燈桿距離、燈具安裝高度、吊桿角度這三個設(shè)計參數(shù)對最終結(jié)果的影響很大,所以應(yīng)重點研究它們的變化對結(jié)果的影響。
  
通過程序計算,得出線道1(line1)及線道2(line2)的結(jié)果,如圖7-圖15。(因TI在5%-9%之間,SR在0.4-0.5之間,變化很小,故不對他們進行繪圖分析)

分析道路照明設(shè)計參數(shù)的敏度


圖7 燈桿距離的變化對平均亮度的影響

分析道路照明設(shè)計參數(shù)的敏度

圖8 燈桿距離的變化對總體均勻度的影響


分析道路照明設(shè)計參數(shù)的敏度


圖9 燈桿距離的變化對縱向均勻度的影響

分析道路照明設(shè)計參數(shù)的敏度


圖10 燈具安裝高度的變化對平均亮度的影響

分析道路照明設(shè)計參數(shù)的敏度


圖11 燈具安裝高度的變化對總體均勻度的影響

分析道路照明設(shè)計參數(shù)的敏度


圖12 燈具安裝高度的變化對縱向均勻度的影響

分析道路照明設(shè)計參數(shù)的敏度


圖13 吊桿角度的變化對平均亮度的影響

分析道路照明設(shè)計參數(shù)的敏度


圖14 吊桿角度的變化對總體均勻度的影響

分析道路照明設(shè)計參數(shù)的敏度

圖15 吊桿角度的變化對縱向均勻度的影響
  
綜合各種結(jié)果可以作出判斷,選擇燈桿距離24m、燈具安裝高度8m、吊桿角度6°是一種比較合理的設(shè)計方案。進一步,還可以分析懸臂長度等因素對設(shè)計結(jié)果的影響。
  
6結(jié)語
應(yīng)用DIALux4.1軟件輔助道路照明的設(shè)計,有助于在設(shè)


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