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基于Dialux EVO的中小学教室照明优化方法研究

基于Dialux EVO的中小学教室照明优化方法研究

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作者：覃剑戈北京建筑大学

学位级别：硕士

随着学业越来越繁重,加之各种电子产品对青少年视力的影响,导致中小学生近视率不断增加,青少年视力健康问题备受关注。研究表明教室光环境的好坏是影响学生视力的一个重要因素,而教室光环境与教室照明设计有着密切关系,因此需要对教室... 详细信息

随着学业越来越繁重,加之各种电子产品对青少年视力的影响,导致中小学生近视率不断增加,青少年视力健康问题备受关注。研究表明教室光环境的好坏是影响学生视力的一个重要因素,而教室光环境与教室照明设计有着密切关系,因此需要对教室照明的设计提出更高的要求。本文从照明优化方法入手,结合辅助性照明设计软件与机器学习算法,提出一种中小学教室照明优化方法的模型系统,该系统通过输入目标值即可获得满足要求的照明优化方案。此系统优化了传统设计方法,提高了设计效率,且输出结果能很好地满足中小学生教室光环境需求,为中小学教室照明的设计、施工提供了一种有效的技术手段。论文在大量调研国内外相关研究的基础上,通过对教室照明方法及规范的总结,对比分析了国内外中小学教室照明现状,并对比传统公式法和辅助性软件照明计算法,分析了计算机软件优化照明的优势,确定了Dialux EVO作为本课题研究工作的辅助性照明设计软件。为了研究系统中需要考虑的输入输出量,本文利用Dialux EVO对光源参数、教室光环境参数及教室灯具空间参数分别进行了仿真分析,系统性地探讨了其对教室照明质量的影响,提出了室内吊灯和黑板灯的照明优化方法。基于室内吊灯和黑板灯的照明优化方法,本文利用Dialux EVO建立中小学教室三维空间模型,真实模拟了教室光照环境。通过改变模型中不同参数的数值,对中小学教室进行了多次照明仿真,并记录仿真数据。对数据进行预处理,然后分别导入由MATLAB建立的支持向量机和BP神经网络预测模型,通过对两种算法预测结果的精度进行误差分析,提出了基于BP神经网络的中小学教室照明优化方法的模型系统,并利用BP神经网络仿真结果搭建了室内吊灯和黑板灯优化方法模型系统的人机交互界面,实现了系统的可操作性。最后对模型优化结果进行了实际测试,通过模型优化结果与实际测试结果的对比,验证了本文优化方法的有效性和实用性。

关键词： Dialux EVO 中小学教室照明优化方法支持向量机 BP神经网络

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基于PSO-SVM和Dialux的体育场馆场地照明优化设计研究

基于PSO-SVM和Dialux的体育场馆场地照明优化设计研究

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作者：常昊北京建筑大学

学位级别：硕士

随着国家科技发展及人民生活水平的提高,增强国民身体素质备受重视,因而体育场馆的规模和数量也逐渐增多。同时,比赛场地的光环境要求也相对较高,高清电视转播符合时代发展的需求。目前高等级体育场馆的照明设计仍依靠设计师项目经验和... 详细信息

随着国家科技发展及人民生活水平的提高,增强国民身体素质备受重视,因而体育场馆的规模和数量也逐渐增多。同时,比赛场地的光环境要求也相对较高,高清电视转播符合时代发展的需求。目前高等级体育场馆的照明设计仍依靠设计师项目经验和试凑方法来实现,节能优化效果不佳。寻求一种便捷且智能的照明优化方法来提高设计效率和减少能耗尤为重要,因此本文针对高等级体育场馆照明设计的灯具相关参数和照明要求之间的关系特点,探讨了高等级体育场馆的照明优化方法。（1）分析了国内外体育场馆照明的研究现状,以室外足球场和室内手球场、篮球场为例,对其相关标准进行了阐述,并对比研究了传统照明计算方法和照明仿真软件计算方法,利用Dialux 4.13进行照明计算和仿真。结合实际的体育场馆,使用Dialux 4.13建立了三维空间模型,讨论了光源参数和光环境参数对体育场馆照明水平的影响。（2）提出了一种基于PSO（Particle Swarm Optimization）-SVM（Support Vector Machine）和MFGA（Magnifying Front Genetic Algorithm）算法结合的体育场馆照明优化方法。首先利用PSO-SVM算法预测出每种灯具的数量和灯具高度,再应用MFGA算法优化灯具的瞄准点,最后使用Dialux完成体育场馆场地照明设计。通过输入所需要的照度水平能够得到满足要求的照明设计方案,输出值能够满足高等级体育赛事的照明需求,提高了设计效率,优化了节能效果,为大型赛事体育场馆的照明设计提供了一种有效的方法。（3）针对PSO算法的全局搜索和收敛能力,于初始种群中引入混沌理论提高其遍历性,在迭代过程中引入粒子自适应变异算法,避免陷入局部最优;优化了算法中的惯性权重和学习因子,提高了PSO算法的应用效果。仿真结果验证了改进的PSO-SVM算法预测精度效果优于SVM及BP神经网络算法,并利用PSO-SVM算法搭建了体育场馆的人机交互界面,提高了照明设计效率。（4）验证了基于PSO-SVM和MFGA算法对于体育场馆场地照明优化设计的有效性和实用性。以室内手球场、篮球场和室外足球场为例进行了仿真实验,实验结果表明优化后的体育场馆照明水平均有所提升。在能源方面,室外体育场节约了35.800kW,室内体育馆节约了6.4kW。

关键词： Dialux MFGA PSO-SVM 体育场馆照明优化方法

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