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。