基于模糊评价方法的图书馆照明质量研究
基于模糊评价方法的图书馆照明质量研究 近年来，随着智能技术的突飞猛进，大批学者对智能照明控制系统进 行了大量的研究和实践，进而改善照明质量。但在许多研究中提到的照明质量， 很大程度是指光环境的视觉质量，其主要参数为:亮度分布、照度、眩光、闪烁、 维护等。而图书馆作为读者获取信息的重要场所，其阅览室、自习室以及书库等 面积大，读者流动性强，这些地方灯光控制难，能源浪费厉害，这些地方的照明 除了提供健康的学习环境外，还应从控制技术和节能的层面加以考虑，真正保障 读者的视觉健康，方便读者的灯光控制，节约有限的电力资源。为此，本文将系 统地、综合地对影响照明光环境的视觉质量、控制质量以及能效利用质量的相关 因素进行研究，并沿用国内学者提出的基于模糊数学的住宅光环境综合评价法， 建立图书馆光环境质量模糊评价模型，进而减少评判者受价值观、思想情感、所 处环境、地位等不同的影响，为提高图书馆人工照明光环境质量提供重要的理论 意义和实用价值。1图书馆光环境质量影响因素 图书馆是学生的第二课堂，是读者获取各类信息的重要场所，读者的 视觉健康、灯具的合理控制、能源的有效使用等是照明设计者需要思考的问题， 也是照明光环境质量影响的主要因素，即视觉质量、控制质量、能效利用质量。
视觉质量的优劣将直接影响读者的视觉健康，合适的室内照明对读者 信息获取和专业知识的学习有很好地帮助，反之则容易引起视觉疲劳，使学习效 率大打折扣。如果一个人长时间工作在以下环境将不同程度上的给读者的身心健 康造成影响。(1)室内照度值太高或者过低，光线刺眼或者暗淡;(2)室内照明亮度 分布变化过大，明暗交替明显;(3)照度值在短时间内迅速发生变化，出现闪烁现 象;(4)光源显色指数过低(显色指数80)，不能分清彩色书本的正常颜色;(5)产生较 强的眩光，引起不舒适的感觉或降低观察细部和目标的能力；
(6)出现阴影，导 致人眼视力下降以及头晕等心理或生理不适。因此，作为用眼时间较长的图书馆， 在照明光环境质量评价时，应将照度、照度均匀性、照度稳定性、眩光、显色指 数和阴影等作为保障视觉质量的重要考核指标。
2图书馆光环境质量的模糊评价 针对用户的照明质量评价，通常使用的手段是问卷调查，然而，用户 在对其照明质量进行评价时，往往是凭借自己的感觉和经验做出相应的判断，因此，在评判时有时会难以准确清楚地表明自己体会和看法，经常使用“大概”““基 本”““好象”等概念，尽管问卷调查设计时一般使用“优”、“良”、“一般”、“差”等 选择项进行评价，但也具有极大的模糊性和边界性。为此，本文将利用模糊综合 评价法对其进行定量定性分析，进而更便捷、实用地解决没有明确边界的问题， 以便给出更具参考价值的综合评价值。
2.1模糊数学理论 模糊综合评价法是一种基于模糊数学的综合评标方法，主要根据模糊 关系原理，将因素集、评判集以及各因素的权重集三者组合建立模糊矩阵关系， 然后经过一系列运算后求出综合判断的结果@。
(1)评判集 评判集是被调查者对调查对象可能做出的各种评价结果所组成的集 合。例如，对水平照度的调查中，调查者可能对其有非常满意、比较满意、基本 满意、不满意、很不满意等评价情况。如果用大写字母V来表示，那么F=(KbK2".v)。
各兀素《;(i=1，2，…，ra)代表各种可能的总的评判结果。
(2)因素集 因素集即为影响评价结果的主要部分或全部观察项，即因素组成的集 合，假定因素集为U，则有：
U={U,,U2,U3…V,,} 在本文中，,、2……分别代表影响光环境质量的相关因素。如:平均照 度、照度均匀性、照度稳定性、眩光、阴影等。评价者对这些因素的评价存在着 不同的结 果，假定因素的评价结果有n、2-示为：
Ri={rii,ri2,ri3…r,} 对于若干因素的评判结果，可有矩阵 等几种，就将其表(1)权重集 在对某质量进行评价时，设定的评价因素往往存在重要和非重要的关 系。重要的因素，对质量起着至关重要的作用，有的甚至是一票否决，导致整个 项目不合格或者不满意。不重要的因素对其质量的整体影响虽然不是很明显，但 对于进一步改善相应工作有着一定的作用。权重就是指某一指标在整体评价中的 相对重要程度。一般情况下，各因素的权重是通过专家组讨论后给予赋值，然后 经一系列的数学处理后确定其权重。
如权重集为A，则可表示为：
(2)模糊关系 根据评判集、因素集和权重集，利用模糊关系可以构建一个新的集合， 假设评价结果集为B，则有：
由此，结合指标权重和测评结果，进行逐级模糊评判，求得各层次各 因素的模糊评价集，进而计算出最后的雄。
2.2图书馆光环境质量模糊评价 根据模糊评价数学模型，可得到其评价的基本步骤是:(i)确定图书馆 照明光环境质量的评价因素集和评判集;(2)对各评价因素进行权重分配；
(3)利用 模糊关系构建各因素的模糊评判矩阵;(4)求出光环境质量的评判结果集;(5)确定 照明光环境质量的评判结果定。下面，以重庆文理学院图书馆为例对图书馆光环 境质量的综合评价加以研究。
(1)确定评价因素集 根据图书馆照明质量的影响因素，本课题确定了图书馆光环境质量总 体目标A，由3个一级因素、i2个二级因素、i0三级因素组成模糊评价指标体系， 如图i所示。
(2)确定评价集 在划分评判等级时要满足评价人员能力的要求，等级过少会夸大或缩小隶属度程度，客观性出现偏差，等级过多，则会增加评价人员区分语义的难度， 介于此，本文使用V={非常满意，比较满意，基本满意，不满意’很不满意，作为 图书馆照明光环境质量的模糊评价模型的评价集。
⑶因素集权重的确定 确定各因素权重的方法很多，而最优传递矩阵改进的层次分析法能直 接求出权重，使判断矩阵满足一致性要求。
首先，利用专家法和标度法对照明光环境质量的ABC3层因素集进行 权重分析，并利用本领域的5位专家对各因素进行评分，然后作平均和取整处理， 最后求得A,B1，B2和B3的判断矩阵如下：
d)运用方根法计算C*的特征值，并作归一化，即为所求权重集A。
最后，按此方法，计算出整个综合评价指标体系的相应权重，并根据 调查统计的评价结果，建立模糊评价矩阵。
(4)建立模糊评价矩阵 模糊综合评价集可通过模糊统计方法求得。如果某定性因素（如照度 稳定性）对N位读者进行问卷调查，其调查结果分别有非常满意55%、比较满意 38%、基本满意7%、不满意0%、很不满意0%，那么模糊综合评价集为(0.55，0.38， 0.07,0,0)。由此，结合指标权重和测评结果，运用ofl=(/Wv6J进行逐级模糊综合 评判，求得各层次各因素的模糊评价集。通过各级计算，、2、3的值分别为：=(024， 037，032，0.05，0.01);2=(034，0.14，0.19，024，0.08);；
=(021，055，0.18，0.02， 0)，最后由第一层次3个因素的模糊综合评价集构成一个模糊综合评价矩阵R，进 而利用3=4oR可得到该图书馆读者满意度的模糊综合评价集：
(4)评价结果及数据分析 由上面B=(0.24,0.4,0.27,0.06,0.02)的评价结果表明，调查者对该图书 馆照明光环境质量的总体评价态势是:非常满意占28%，比较满意占40%，基本满 意占23%,不满意占6%,非常不满意占2%。为了让相应的决策层对其结果进行整体把握，可将评价结果还原成分值，即把评价等级与相应的分数对应起来，非常满 意为100分，比较满意为80分，基本满意为60分，不满意为40分，非常不满意为 20分。总评分可表示为：
其评价结果尸=75(接近80)，说明该图书馆的照明光环境质量的评价 结果为比较满意。同样的方法，对一级、二级及三级指标进行计算得出了相应的 评价分数。其中，水平照度、眩光评价、控制方式3个指标的分数较低，表明这 将是本照明系统目前存在问题，其主要原因为：
第一，图书馆仍利用简单的集中控制方式，由管理者上班时根据天气 情况，凭借经验决定灯具开启的数量和方位，其照度值往往达不到阅读需要的 300lx。另外，当天气由晴朗变为阴暗时，没能及时打开灯具补充室内照明，致 使照度值急剧下降，影响读者视觉健康。
第二，图书馆的窗户、窗帘仍采用手动控制模式，受气候及控制者主 观性的影响，其室外自然光强度和方向经常得不到有效控制，使室内光线摄人不 足或者过多出现昏暗、眩光等现象，影响自然光的合理利用。
由此，可以看出利用模糊综合评价法的评价结果与该图书馆的实际情 况是一致，说明模糊综合评价法用于建筑照明光环境的评价是可行的，能对照明 工程的改造方案提出科学依据。
3结语 本文较创新地提出了图书馆光环境质量受光环境的视觉质量、控制质 量和能效利用质量3个方面因素的影响，并对其详细研究后认为:水平照度、照度 均匀性、照度稳定性、眩光、显色指数、阴影是影响视觉质量的核心因素;控制 方式、控制点的布置、场景转换是影响。
本文为了增强软件安全性和稳定性，提出了一种基于波动结构自动机 的软件故障决策树构建方法，分析波动结构的自动机模型，采用加权平均波动度 衡量这种波动性，控制质量的重要因素;光源选择、自然光利用是能效利用质量 的关键因素。这因素都将对视觉与心理健康和能源利用产生深远的影响，理应成 为图书馆照明光环境质量的重要评价指标。之后，本文利用模糊理论构建了图书 馆照明光环境模糊评价模型，并以重庆文理学院博文馆为例进行照明质量的论证，其结果与博文馆现有照明系统不足吻合较好，证明了运用模糊理论对照明工程质 量进行综合评价具有一定的适用价值。