【精品】教室灯光模型的分析.doc

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1、关于教室灯光问题的数学模型及分析姓名：陈金华学号：08125028摘要：自从电被发现以后，灯光成了人们生活屮重要的一部分.它让人们的生理时钟延长，加速了人类文明的进程，无论是现在社会还是未来社会部能体现出照明越来越重要的存在价值.木文针对目前学校教室照度普遍偏低的现象，结合国家最新的有关标准和现有的照明情况，建立了教室平均照度的计算模型.对教室平均照度进行分析后，在分别考虑了反射照度和育射照度对照度值影响的基础上，逐步建立数学模型，最后求得平面上任意一点的照度值关于坐标轴兀的关系函数，从而加以分析，得岀结论•论文屮以湖北文理学院教学区6栋教学楼的普通教室308为实

2、例，用数学建模的形式来对该问题进行研究，并将我校采用的LI光灯和该教室的相关数据带入模型进行计算，并对结果进行分析，指出模型与结论的不足点,并对此进行总结与推广.关键字：灯光教室数学模型平均照度照度均匀度1绪论11.1论文研究现状11.2论文研究的目的和意义11.3论文研究的方法和思路11.4论文研究的范围12问题的提出23问题的分析4模型的建立44.1问题一44.1.1模型假设44.1.2模型符号的说明44.1.3模型的建立求解54.1.4模型的分析总结54.2问题二54.2.1模型假设64.2.2模型符号说明64.2.3模型的建立求解64.2.4模型的分析总结

3、及对结果的说明13425模型的改进及评价154.3问题三16431模型假设164.3.2模型符号的说明164.3.3模型的建立求解174.3.4模型的分析总结175参考文献错误！未定义书签。6致谢错误！未定义书签。1绪论1.1论文研究现状据统计数据显示，我国学生近视发生率高达60%,位居世界第一•究其原因,除饱受诟病的课业负担重导致用眼疲劳以外，教室的照明条件不良也是其重要因素•由于我们国内现有的大多数教室都是2004年以前所建立的，教室内的灯源数量及摆设大多都是按照《中小学校教室采光和照明卫生标准》旧标准设计的⑴,而社会发展到现在，随着各种科学技术的不断进步，人

4、们对视觉的认识也在不断加深，相应的对灯光设计，关照强度提出了更高的要求，最新标准修订了教师课桌面、黑板的照明标准，增加了对光源、教室统一眩光值、照明功率密度以及维护系数的规定•其中要求教室课桌面上的维持平均照度值不应低于300Lx；教室黑板应设局部照明灯，其维持平均照度不应低于500Lx121.而白今年1刀1LI开始实施的《中小学校设计规范》(GB50099-2011),也将平均照度300Lx作为普通教室的照明标准⑶并冃根据复旦大学电光源研究所的有关研究成果,300Lx只是中小学教室照度的底线，同时，呼吁国家能够突破底线，给广大学了营造一个舒适明亮的学习环境.1・

5、2论文研究的目的和意义灯光不仅是实际照明的条件，同时也是表达空间形态，营造室内环境气氛的基本要素•在长期的学习过程中，视觉效果受眼睛接受信息的有效性，光环境及同学对事物的读解的综合作用•木课题通过对教室灯光问题的研究，结合T生部和国家标准委修订并于2011年5月发布的《中小学校教室采光和照明卫生标准》屮的相关要求，能够对教室内的视觉坏境冇一个更加明确的了解。为了更加具体的阐明教室内的相关数据，本课题将以数学建模的方式来处理，同时也希望能够在灯光摆设方面提出自己的一些意见•希望在资源有限的情况下，结合国家发布的最新要求，提出更加科学合理的方案，希望可以在一定程度上改

6、善教室内的视觉环境，保护好同学们的眼睛•本课题将随着问题的需要逐一建立数学模型，尽管模型本身存在不少缺陷，但仍然希望为后面的研究者们提供一个研究方案。1・3论文研究的方法和思路木课题将用数学建模的方法去阐述教室内的灯光问题•所以，课题的主要内容就是对室内灯光建立数学模型，并讲行分析计算得岀结论.具体一点，就是当我们需要从定量的角度分析和研究室内灯光时，我们先要在深入调查研究、了解光源型号、室内模型、单个灯光在不同距离的光照强度、以及有关部门颁布的相关标准等信息、然后作出简化假设、分析内在规律，接着用数学的符号和语言，把它表述为数学式子，也就是数学模型⑷，最后用通过

7、计算得到的模世结果，来说明教室课桌及黑板上的实际照度值与相关规定的数据并异并接受检验•若是通过了检验，则可以根据模型，提出改进意见，若是弟异太过异常，则修改假设，重新建模计算.首先需要通过公式计算出整个教室的总光通量，看情况赋予适合的空间利用系数和维权系数计算出平均照度，并与相关规范标准比较给出建议.建立一支日光灯发出的光线在教室地面个点的照度分布的数学模型，然后对教室照明情况进行分析，间教室中各日光灯照度进行叠加便得到了教室中，桌面各点的照度分布，计算出照度均匀度，并与相关规范标准比较给出建议.然后接下来通过移动光源位置，建立模型，重新计算，并于国家有关规定值再

8、次进行比较