CN1849616A - 用于为多个照明装置生成更换时间表的自动生成系统 - Google Patents
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Abstract
描述了一种用于规划多个照明装置的运行的系统、方法和计算机程序。例如在一个百货商店里面,可能安装了许多不同类型的照明装置,例如,白炽灯、放电管以及荧光灯。所有这些照明装置具有一定寿命周期并且最终需要被替换。按照本发明的所述之系统、方法和计算机程序自动地确定一个具有用于更换照明装置之维护事件的更换时间表,这导致特定时间间隔内整体最小成本。用户为每组照明装置输入多个参数,包括该组中照明装置的数量、照明装置的类型、价格和/或寿命周期、工作时间,以及用于准备开销的第一开销参数和用于更换开销的第二开销参数。最优更换时间表以这样一种方式被计算:在不同组具有相同更换时间的情况下,第一开销参数仅被计算一次。
Description
本发明涉及一种用于规划多个照明装置的运行的系统、方法以及计算机程序。
在许多设施中,在同一个场所例如在同一个建筑物中使用大量不同类型的照明装置。例如在一个百货商店里面,可能安装了许多不同类型的照明装置,例如,白炽灯、放电灯以及荧光灯。所有这些照明装置具有一定寿命周期并且最终需要被替换。
在一方面,这可以通过在单个照明装置损坏之后对其更换而实现。然而,以这种方式对单个照明装置进行更换有诸多缺点。更换单个照明装置的开销相当可观并且包括准备开销(例如搜索更换部件的时间和工作、服务人员到达地点的时间、安装梯子或其它装置的时间)和实际更换开销(更换损坏的灯管的工作和时间)。
有可能通过更换整组照明装置来减少开销,例如,比如在一个房间中5%的灯管损坏之后,更换该房间中所有的灯管。然而,这种方法也有缺点。需要观察灯管的当前状态。在更换期间,该机构的正常运转可能被中断。特别地,不能规划相关成本。
US-A1-2002/0143421公开了一种用于对设备执行预测维护的数据处理系统,例如该设备被指定为机械设备、电气设备、数据处理系统、电子或光设备。该数据处理系统包括一个部件数据库以及一个维护人员数据库。一个调度器调度对设备部件的维护。所述调度基于数据库、耗用时间以及一个维护因子,所述维护因子可以是关于部件维护的一个财务估计。上述数据处理系统允许在设备运营商和诸如部件供应商或维修服务供应商的贸易伙伴之间开展电子商务或企业与企业之间的电子商贸。
虽然如上面所述的数据处理系统一般地能够提供对必要维护事件和成本的概览,仍然需要专门适用于管理多个照明装置的规划系统以及管理方法。因此,本发明的一个目的是提出一种用于规划多个照明装置的运行的系统、方法和计算机程序,从而提供成本效益最高的运行方式。
该目的是由按照权利要求1所述的一种系统、权利要求9所述的一种方法以及权利要求10所述的一种计算机程序实现的。从属权利要求则涉及到优选实施例。
按照本发明,一种用于自动规划多个照明装置的运行的系统配备了用于存储要运行的该照明装置的多个参数的输入和存储装置,以及用于计算该照明装置的更换时间表的计算装置。
优选地,所述输入和存储装置是由一个数据处理系统提供的,包括一个或多个数字计算机。所述输入装置可以包括直接连接到一个计算机的装置,诸如,例如键盘、鼠标、触摸屏等。输入装置还可以通过一个网络接口提供。类似地,存储装置可以包括任何已知类型的、与数字计算机连接的存储装置,诸如磁盘、随机访问存储器、光学装置等。另外,存储装置可以通过一个计算机网络提供。
按照本发明的系统接受描述要运行的照明装置的多个参数的输入。在一个场所的照明装置被划分成多个组,其中每个组包括相同类型的照明装置。对于每个组,存储了指示该组中照明装置之数量、照明装置之类型和/或价格、寿命周期期望以及工作时间的参数。
此外,存储了第一和第二开销参数。第一开销参数代表用于准备更换特定场所之照明装置的开销,而第二开销参数代表用于实际更换照明装置的开销。可以使用更多参数来提供关于照明装置的更多信息。
所述计算装置使用这些参数来为照明装置计算一个更换时间表。按照本发明,计算更换时间表使得在一个给定的时间间隔内(最优化间隔),所有组的整体成本最小化。按照本发明,通过同时更换一组中所有的照明装置,并且考虑更换特定场所照明装置的准备成本,可以实现有成本效益的运行,其中无论是更换一组或几组照明装置,准备开销将相同。
为了实现后者,所述计算装置为每组计算出更换并置换照明装置的群组成本,并且在不同组具有相同更换时间的情况下,仅仅计算一次代表准备开销的第一开销参数。因此,在一个成本最优的更换时间表中,在通过只为所述场所中更换照明设备做一次准备而节省的成本(例如,维护人员到达所述场所的成本/时间、将置换照明装置运输到所述场所的成本/时间、在所述场所提供必要设备的成本/时间)将超过由实际寿命周期期望到达前更换照明装置所引入的额外成本(这最终将导致在最优间隔内更高的更换次数)的情况下,对于不同照明装置组将提供相同的更换时间。
借助按照本发明的系统、方法以及计算机程序,为多个照明装置的操作员提供了一种用于有效地规划照明装置的运行以及调度更换时间来将成本减少到最小的装置。
按照本发明的一种演化,提供了数据库装置来存储多种照明装置类型。对于每种类型的照明装置,可以存储多个参数,例如价格和部件的期望寿命周期值。通过利用这种数据库装置,输入到系统的参数方便了用户,因为可以在数据库中查找类似于产品的价格和寿命周期的参数,而不必由操作员提供。最新的产品信息可以由照明装置的制造商提供。
在本发明的一个重要演化中,提供了替换装置,用于为至少其中一组之当前的照明装置类型确定至少一种备选照明装置类型。备选照明装置类型将能够代替实际的照明装置,并且因而具有例如相同的插槽以及效果(在可以忍受的范围内)如相同的颜色和亮度,但是在价格、寿命周期值和/或功耗方面与当前照明装置类型不同。在计算更换时间表期间,估计了可能的照明装置类型的调换。在调换导致整体成本比不调换要低时,所计算的最优更换时间表将包含该调换。这可以一种建议的形式提供给用户,指示出通过调换可以节省的成本。
虽然只考虑照明装置的寿命周期和价格上述替换可能已经是有益的(因为,例如,一种不同的照明装置,虽然更贵,可能具有更加适合更换时间表的寿命周期),如果额外地考虑功耗的成本将会形成更多优点。成本最优更换时间表的计算将揭示出例如节能灯更高的单价对于特定组是否合适。
优选地,为了存储多个项目而提供数据存储装置。每个项目包括部署在一个场所的多组照明装置。优选地,该系统可被多个人访问,每个人可以管理一个或多个项目。可以使得该系统可通过计算机网络访问,通过计算机网络来接受输入并定向输出。更优选地,可以提供作为客户端/服务器应用程序的该系统,其中连接到网络的服务器计算机为同样连接到网络的多个客户端提供应用。
按照本发明的一个演化,通常在用户确认之后存储计算的更换时间表。该系统包括发消息装置,通过该装置可以向用户发送消息来提醒即将到来的已规划的照明装置更换。这些消息可以在一个预先确定的时间提前发出,以便有可能安排服务人员以及所需的材料在规划的时间在正确的位置可用。
按照本发明的计算机程序允许规划多个照明装置运行。所述计算机程序可被存储在一个磁记录介质或光记录介质上。该程序可以在一台计算机或一组计算机上被执行。该程序能够优选采取客户端/服务器结构,其中该程序本身运行在一台服务器计算机上,客户端可以访问该服务器,特别地,通过一个计算机网络。
对于该程序的用户接口(输入例程),优选使用html或xml代码。用于在数据库中存储参数的存储例程以及用于计算更换时间表的计算例程可以以任何计算机可执行的形式提供。
下面将结合附图描述本发明的一个优选实施例。在附图中,
图1显示了多个照明装置的管理自动规划系统的符号表示;
图2显示了具有不同照明装置之设施的符号表示;
图3显示了一个项目结构的符号图;
图4显示了主框架的结构;
图5显示了搜索数据库的一个搜索页;
图6显示了具有数据库搜索结果的一个结果页;
图7显示了一个项目概览表;
图8显示了成本表的两个例子,显示了随时间的累计总体成本;
图9显示了“阈值接受”最优化方法的一个流程图;
图10显示了登录和注册模块的一个结构图;
图11显示了一个项目模块结构概览图;
图12显示了图11之模块一部分的详细结构图;
图13显示了图12之模块一部分的详细结构图;
图14显示了图11之模块一部分的详细结构图;
图15显示了计算模块的结构图;
图16显示了输出模块的结构图;
图17显示了消息模块的结构图。
图1显示了用于多个照明装置的运行的规划系统之主要部件的符号表示。该系统在用户侧包括一个连接到网络12的客户端计算机10。该系统还在服务器侧包括一个连接到相同的网络12的并具有数据库16的服务器计算机14。
客户端计算机10可以是一个常规的PC,通常包括处理器、存储器以及输入/输出设备(未显示)。计算机10还包括一个网络接口。操作系统运行在计算机10上以便接受来自输入设备(例如键盘、鼠标)的输入并且驱动输出设备(例如监视器)。在一个优选实施例中,客户端计算机10可以运行Windows操作系统,并且安装了http客户端程序(浏览器)用于访问网络12上的html/xml内容。在该优选实施例中,所述浏览器程序可以执行JavaScript语言的指令。可能的程序是适当版本的Netscape Navigator或Microsoft Internet Explorer。
计算机网络12可以是局域网、广域网或任何其它类型的计算机网络。大量计算机可以连接到网络12。在一个优选实施例中,网络12是互联网,并且客户端计算机10和服务器计算机14使用TCP/IP协议互相通信。
服务器计算机14可以是任何类型的计算机,包括常规的PC。在所述优选实施例中,计算机14包括一个用于在网络12上提供http服务的http服务器软件。服务器计算机14执行PHP4语言的服务器侧指令。显然该系统将涉及多个用户,并且数值最优化计算将在服务器14上运行。因此,应当理解:一般应使用允许快速执行大量计算的服务器计算机14,可能是一个多处理器系统或甚至是几个服务器计算机的一个集群。
图2显示了部署在设施20中的照明装置的符号表示。设施20可以是部署在某个场所的任意类型的设施,例如一个工厂、一个办公楼、一个百货商店等。
设施20中照明装置是几种类型的。例如,可以假定设施20是一个百货商店,其中在天花板下面部署了多个放电灯。这些照明装置形成了第一组L1。此外,在百货商店的许多地方,有其它的照明装置。常规的白炽灯可以部署在几个地方,这里将被称为第二组L2。此外,在百货商店的展示箱中,可能使用卤素灯,形成第三组L3。
按照图1的系统被用来为设施20中的照明装置的运行生成一个时间表并且执行该时间表。目标是在特定时间段中设施20的最有成本效益的运行,所述时间段可以从几个月延伸到几年。
在该系统(以下将详细描述)中,设施管理员能够生成表明该设施中的照明装置在哪个时间点需要被更换的更换时间表。
对于用户还有更多的功能,这里将不详细描述。例如,设施管理员可以管理调换照明装置的人员并且可以从批发商处获得所需部件的报价。在另一方面批发商可以登录进该系统并接收到照明装置报价请求,并且可以决定提供相应的报价。
该系统被实现为运行在服务器计算机14上的一个计算机程序,在优选实施例中,可以通过http协议在网络12上访问该计算机。多个用户通过网络12从他们的客户端计算机访问服务器计算机14,优选地网络12是互联网。服务器计算机14在关联数据库16中存储所有输入的数据,并且向用户提供输入和检索信息的接口。
该服务仅仅对注册用户可用。对于每个用户,可以存储多个项目。图3显示了项目“百货商店_01”之结构的符号表示,包括多个项目部件P1a,P1b...。在每个部件中,存储了关于部署在相同场所中的多组照明装置的信息。在图3的项目中,部件P1a表示图2中的设施20,具有部署在设施20中的所有照明装置组L1,L2和L3。
如上所述,用户通过浏览器程序访问服务器计算机14。服务器计算机14动态地产生将在客户端计算机10上显示的html页面。这些页面具有许多控制元素,例如链接、按钮、下拉列表、输入框等。这些页面彼此被链接,因此通过使用控制元素,用户能够在页面之间导航。
这些页面的结构以图的形式显示在图10-17中。在这些图中,每个页面由一个方框表示。在适当的地方,为了更好地概览,几个页面被显示为椭圆形。页面之间的箭头代表从一个页面到另外一个页面的可能的导航。
服务器计算机14的数据库16存储用户数据、顾客数据、人员数据、页面内容以及访问许可。数据库16还存储客户端输入的项目数据。此外,数据库16存储大量照明装置数据。
数据库16中的照明装置数据包括关于多种不同灯的信息。对于每种灯,存储了多个数据库字段,包括诸如制造商、产品家族、制造商标签、功率、光色、寿命周期值等信息。在优选实施例中,为每种灯管存储了下述寿命周期值:Lifetime_conv_5:常规功率供应下直到5%的灯管损坏的总体点燃时间,Lifetime_conv_10:常规功率供应下直到10%的灯管损坏的总体点燃时间,Lifetime_elect_5:电子功率供应下直到5%的灯管损坏的总体点燃时间,Lifetime_elect_10:电子功率供应下直到10%的灯管损坏的总体点燃时间。
图10显示了用户登录模块的结构。开始时,向用户提供了一个起始页0.1。从起始页可以选择一个Flash动画0.9,它向用户介绍了该系统。已经注册的用户可以从起始页访问登录屏幕0.2。先前未注册的用户可以在注册页0.3上注册,其中在页面0.5上显示了服务条款。在成功注册后(0.6),用户可以登录进服务。在口令被成功发送后(0.8),显示了一个主框架0.4。
图4显示了主框架,如它被客户端计算机10所显示的那样。该屏幕被划分成所示的三个区域,顶端区域T,左侧区域L以及主区域M。页面可以被加载进三个区域中的每一个。
在主框架0.4的顶部区域T中,加载了一个主导航页0.7。主导航页允许用户访问不同的模块:“项目”、“配置”、“顾客”、“人员”、“报表”以及“监察名单”。
图11-14显示了项目模块的结构。页面1.0项目导航被加载进主框架的位置L并且作为该模块内的导航。
在该模块内,每个用户仅仅可以访问自己的项目。用户可以选择创建新项目(1.1),编辑已有的项目(1.2)或显示一个更换时间表(1.3)。
图12显示了一个新项目是如何被创建的结构。页面1.1创建新项目被加载进主框架位置M。该页面向用户显示了已有项目的一个概览。对于新项目的创建,用户要么可以选择一个对应的向导(1.1.1)要么手动创建(1.1.2)。用户还可以选择拷贝一个已有项目(1.1.3),之后将向他显示一个警告(1.1.3.1)来引起特别注意,并且接着他将能够编辑拷贝的项目(1.2)。
在下面,将以通过使用向导创建新项目(1.1.1)来解释新项目的创建。从图12可以清楚看到,这也可以手动实现(1.1.2)。
该向导在主框架的位置M以一个欢迎页面1.1.1.1开始。接着该向导在整个创建过程指导用户。
首先,用户可以通过创建并输入项目部件(1.1.1.2,1.1.1.2.1)和项目子部件(1.1.3,1.1.3.1)来输入项目结构。对于每个项目,有许多可被单独调整的设置。
对于每个项目,由用户输入并且在数据库16中存储了下面的数据:项目名称,项目关联的顾客,该项目每kWh的电费,维护人员到达该项目位置的旅行成本,以周为单位的最优间隔。
所述最优间隔是照明装置的运行与维护将在其中被最优化的时间段。最优化间隔最多可达10年。
每个项目可被与顾客名称相关联。特定用户的顾客列表存储在数据库16中,其中还可以存储更多的顾客数据。
此外,需要由用户输入该项目某些设置的缺省值:(a)照明装置每星期平均点燃时间或备选地,(b)每星期工作日的数量以及每个工作日的平均点燃时间,(c)更换该项目中单个照明装置所需的以分钟为单位的时间,(d)该项目中照明装置的部署成本,(e)使用节能灯而不是通用灯的可能性是/否?(f)使用电子功率供应还是常规功率供应?
应当注意,这些值仅仅是缺省值。在许多情况下,这些值对于同一个项目中的不同灯组是不同的。例如,不同灯组的平均点燃时间可能相当不同。然而,这些缺省值以这样一种方式被使用:从项目根到其关联部件以及子部件,它们通过一种分层结构被继承。在这个结构里面,缺省设置可被改写。在部件以及子部件使用与其关联的整体相同的设置的情况下,这些设置不需要由用户重复输入,而是通过继承已经被填充。例如,如果缺省参数(a)被设置为每周的平均工作小时数,所有创建的组开始时将具有相同的值(a)。对于大多数组照明装置,这个值已经是合适的值,因为照明装置仅仅在工作时间被打开。对于那些需要不同值的组,缺省值(a)可被改写。
正如后面将变得显而易见的,参数(a)-(d)将被直接用在最优化中。值(e)允许用户手动地选择通用灯是否可被节能灯替换。这个决定只可以由用户作出,因为只有他知道该灯是否可被替换,根据相应节能灯的几何外观。值(f)被用来确定荧光灯的寿命周期,这取决于功率供应的类型。
对于每个项目部件和子部件,用户给出部件/子部件的名称以及子部件到项目部件或项目根的关联。此外,对于每个部件/子部件,参数(a)-(f)是从关联的整体继承的,但可以由用户改写。例如,如果用户选择为设施的不同区域创建不同的项目子部件,他可以改变更换一个灯所需时间的缺省值(c)。正如在后面变得显而易见地,值(c)再次仅仅被用作一个缺省值,并且对于每组灯可以被重写。
页面1.1.1.1.1获取协议可被用户显示并打印。打印页作为模板供用户创建一个该设施中要管理的所有照明装置的目录。以这种方式,用户搜集后面所需的数据来为项目部件/子部件以及相应的灯组提供所需信息。
在页面1.1.1.5上,输入了各个照明装置组的数据。对于每个组,需要由用户提供下面的参数:组名称,与项目部件/子部件的关联,该组中照明装置的数量。
此外,每组继承了参数(a)-(f),并且如果这些参数与项目缺省值不同,可以为每组进行单独调整。
此外对于每个组,用户需要指定该组中照明装置的类型。相应的页面显示在图13中。
上面描述了存储在数据库16中的照明装置数据。基于这些信息,用户可以在页面1.1.5.1上指定一个特定组的照明装置。图5显示了相应页面的一个例子,其中用户可以从下拉列表中选择搜索标准:制造商、类型、功率以及颜色。通过使用一个按钮“开始搜索”,服务器计算机14接着从数据库16中搜索匹配这些规范的灯。
图6显示了相应搜索结果的一个例子(页面1.1.1.5.2),用户可以通过激活相应的“选择”按钮从中选择当前灯组的类型。
现在回到图12,在输入所有项目部件、子部件以及相应的灯组之后,向用户提供了页面1.1.1.6,其中他可以选择完成输入或返回并编辑单个输入(没有显示)。
回到图11,用户可以从项目导航页1.0选择编辑一个特定的项目。相应的结构显示在图14中。从图14可以清楚,在编辑一个项目期间,用户可以选择编辑或添加项目部件、子部件或灯组。当然,用户还可以编辑项目数据(例如项目名称,顾客,电费,旅行成本)或者项目的其中一个缺省值。接着用户可以选择更新该项目(页面1.2.1)。在更新过程中,根据项目状态,可能需要重新计算。同样,有可能先前输入的变化会影响项目状态(例如,如果引入了一种新的照明装置类型,对于该类型需要获得报价)。在进行之前,用户被告知这样一种变化。
如果用户选择编辑一个组,在页面1.2.3.1上检查是否可以在数据库中识别出一种新输入的照明装置类型。
页面1.2.4选择状态允许用户选择项目状态。对于一个项目,下述状态是可能的:
1.获取
区域、子区域以及灯组的定义仍然未结束。
2.获取结束
获取已经完成,但是仍然需要照明装置报价,因此依然不能生成更换时间表。
3.产品控制激活
在这个状态,仍然不会生成更换时间表。然而,如果数据库中发生了关于用户已经选择的灯的变化,用户希望收到相应的系统消息。
4.更换时间表监视激活
已经生成了更换时间表并且系统监视即将到达的更换日期。对于逼近的更换日期(更换日期前x天),产生一个通知消息,该消息将出现在下面描述的监察列表中。另外,用户接收到通知他即将到达的更换日期的电子邮件。
5.归档
该项目已经结束并且已被申明为归档。不可以做进一步更改,但是项目数据可被察看。
用户可以输入关于其顾客的系统数据,用户为这些顾客管理不同的设施。雇佣人员来更换照明装置的用户还可以在该系统中管理其人力资源。如果照明装置更换被计划在没有足够人员可用的时间,该系统可以使用这个信息来生成警告。另外,用户可以使用该系统获得照明装置的报价。批发商可以登录系统,接收报价请求并且提供这些报价。虽然对于该系统特别有用,这些特殊特征不构成本发明的部分并且将不被进一步解释。
图15显示了计算模块的结构。页面5.0“计算导航”被加载进主框架位置L。页面5.1计算概览被加载进主框架位置M。页面5.1计算概览向用户提供了一个所有项目的列表并且为每个项目提供运行最优化或画出计算图表。此外,可以在页面5.3为每个项目设置许多选项,包括每小时的人工成本,估计的价格上涨率(以每年百分比),先前从批发商获得的照明装置价格,寿命周期容忍水平(5%或10%),即在该损坏率之后更换照明装置,寿命周期调整因子(缺省为100%)以及最优化是否应该包括用替换照明装置替换当前照明装置的选项。
上面提到的寿命周期调整因子允许用户按照被管理的设施的特定环境为照明装置输入一个调整寿命周期值的因子。数据库中的寿命周期值是按照标准环境中的IEC标准确定的。然而,在实际设施中,不同的影响因素(环境温度,震动/震荡,电源电压变化等)可能影响该设施中工作的照明装置的实际寿命周期。为了考虑这些影响,用户可以按照过去的经验输入相应的寿命周期调整因子。例如,如果一个用户已经观察到在其设施中照明装置平均比为该特定照明装置按照IEC标准给出的值提前10%损坏,那么用户可以输入一个90%的寿命周期调整因子。
在这些选项被设置后,可以在页面1.3.1.1激活实际的最优化。
最优化的目标是为特定时间间隔获得最小成本。在该最优化时间将内,计算项目中各个组的成本之和作为总体成本:
CTotal=CGroup(1)+CGroup(2)+...+CGroup(i)
对于一个组的成本CGroup是从照明装置成本CLamps,旅行成本CTravel,人员成本CPersonnel,部署成本CDisposal以及能量成本CEnergy计算得到的:
CGroup=CLamps+CTravel+CPersonnel+CDisposal+CEnergy
对于各个灯组,更换次数NChanges是根据最优化间隔内总体点燃时间(根据参数(a)或(b)计算的,通过将每周平均点燃时间与最优化间隔中的周数进行相乘)以及该灯适当的寿命周期值TLifetime计算的,考虑了用户选择的寿命周期容忍度(5%或10%),并且对于荧光灯考虑了是否使用常规功率供应或电子功率供应的信息:
NChanges=TBurn/TLifetime
应当注意,上面给出的NChanges值仅仅是近似值,只有当照明装置在其点燃时间超出期望寿命周期后被直接更换时它才有效。因此,这个NChanges值仅仅作为最优化中的起始值。在后面将要描述的最优化过程中,不同的更换时间表将被评估,并且接着将使用时间更换次数重新计算总体成本。
对于每个组,根据先前从批发商获得的单价CUnit,该组中灯的数量NLamps以及最优化间隔中更换次数NChanges来计算照明装置成本:
CLamps=NLamps*CUnit*NChanges
旅行成本CTraval是根据到达成本和离开成本计算的(2*CRoute)。在相同日期两组或多组照明装置被更换的情况下,旅行成本被除以那个日期同时更换的数量:
CTraval=((2*CRoute)/Nsame_change_time1)+((2*CRoute)/Nsame_change_time2)+...+((2*CRoute)/Nsame_change_timei)
对于特定组每次更换的人员成本Cpersonnel_per_change是根据该组的参数(c)(更换一个灯所需的以分钟为单位的时间)、该组中灯的数量以及每单位时间的平均人员成本计算的:
人员成本是根据每次更换人员成本Cpersonnel_per_change和最优化间隔中更换次数NChanges计算的:
CPersonnel=Cpersonnel_per_change*NChanges
对于每组,部署成本CDisposal是根据该组中照明装置的数量NLamps,每灯部署成本CDisposal_per_lamp以及时间间隔中更换次数NChanges计算的:
CDisposal=NLamps*CDisposal_per_lamp*NChanges
能量成本CEnergy是根据已知的电费CkWh,最优化间隔内照明装置总体点燃时间TBurn,每个照明装置的功耗PLamp以及该组中照明装置数量NLamps计算的:
CEnergy=CkWh*TBurn*PLamp*NLamps
在最优化过程中,生成了一个导致在最优化间隔内上面计算的总体成本CTotal最小化的更换时间表。所述最优化是通过使用数值最优化算法实现的。在一个优选实施例中,所使用的最优化算法是知名的“阈值接受”方法的一个变种,后者是“模拟退火”方法的一个变种。阈值接受方法的一般结构显示在图9中。最优化以开始配置X0开始,在本案例中,X0是例如将被直观地选择的用于当前项目的更换时间表,这里每组照明装置在其点燃时间超过对于给定容忍度的已知寿命周期后被立即更换。
在下一步骤,阈值T被确定为一个数值。
现在,选择了一个新的配置Y,它是来自开始配置X的一个轻微变化。对于给定的最优化问题,这意味着在新的配置Y中,选择的更换时间与当前配置X中的略微不同。因为对于各个组,更换时间通常不允许被延迟(因为那样照明装置的故障率将增加超过可接受的阈值),对于一个灯组,变化的配置Y通常将具有至少一个比开始配置X0早的更换日期。
在下一部骤,对于配置X和Y求成本函数CTotal的值。计算差值并与阈值T进行比较。如果该差值小于或等于T,那么新的配置Y变成当前配置。如果不是,该算法回到上一个步骤并且选择一个新的变化的配置Y。
每次发现旧配置和新配置之间的成本差值低于阈值T,T的值被减小一个预先确定的值x。重复该算法直到在预先确定次数的迭代中不能发现有效的备选(CTotal(Y)-CTotal(X)≤T)。
应当注意,上面描述的算法仅仅代表最优化之可能实现的一个例子。其它方法是可能的。根据服务器计算机14在一个可接受的响应时间内可以实现的计算数量,甚至能够通过使用“强力”方法计算出一个绝对最小成本(计算所有可能的场景并且选择具有最小成本的配置)。还可以使用对于技术人员已知的大量其它的最优化策略和算法。
上面描述的最优化仅仅优化了最优化间隔中整组照明装置被更换的次数。然而,用户可以备选地选择一种扩展的最优化,其中不仅优化了更换时间表本身,并且该系统还考虑了调换灯的种类。数据库16包含关于大量可用灯的数据。在扩展的最优化期间(它也是按照图9和上面相应的解释实现的),根据数据库16确定了照明装置的备选类型。备选装置必须满足某些标准:它们必须适合与实际照明装置相同的插槽,需要提供等量的光线,需要具有相同的光色(在一个预先确定的容忍度内)等。备选照明装置可能在功耗和寿命周期值方面与当前照明装置不同(例如节能灯与常规白炽灯)并且因此将对成本函数CTotal的值具有重要影响。用备选类型替换照明装置将会是最优化每个迭代步骤中确定新的配置Y的一部分。
回到图15,用户可以在页面5.1计算概览上选择可选的计算图表。相应的页面计算图表5.2显示了一个允许设施管理员确定最优化间隔内成本的图表。在该图表中,成本作为在时间上的累积函数被显示,其中某个时间点上的值对应于直到那个时间点所产生的所有成本之和。
这种计算图表的例子显示在图8中,这将在下面结合最优化例子详细描述。
对于作为服务提供者以按月收费的方式为照明装置提供维护服务的用户,该计算图表可以显示一个第二曲线,其中显示了总收入。这允许这些用户计算一个适当的月收费。
图16显示了一个报表模块。这里,用户可以从系统查询各种信息,诸如更换计划,照明装置信息,成本图等。
页面6.0输出导航被加载到主框架位置L并且作为导航服务向用户提供页面6.1获取协议、6.2项目概览、6.3下载灯信息以及6.4数据导出的选择。
页面6.1获取协议打印出一个获取表单,它可被用于收集关于设施中所有照明装置的信息。
页面6.2项目概览被加载到主框架位置M。该页面显示了当前用户的所有项目并且提供了关于这些项目的选项。
图7显示了这种项目概览的一个例子。对于每个项目,显示了规划的下一个的更换。在选择了页面6.2.1中相应的链接之后,显示了详细的更换时间表。另外一个链接导致页面6.2.2向用户显示成本图(图8)。又一个链接导致页面6.2.3给出了从批发商获得的关于该项目中照明装置的报价细节,这些细节可以在页面6.2.3.1上被打印。可以在页面6.2.4上察看该项目的照明装置订单列表。
可以从页面6.0输出导航访问页面6.3下载照明装置信息。在这个页面上,用户可以下载一个可用的照明装置的目录单。
页面6.0输出导航上的另一个选项是数据导出。相应的页面6.4允许用户导出其报价请求,获得的报价以及详细订单列表。可能的导出格式是csv文件(可以导入到微软的Excel,微软的Access或其它数据库程序),或xml文件,xml文件将来将被大量程序支持。
图17显示了一个监察列表模块。页面7.0监察列表可以从主导航页面1.0中访问(见图10)。页面7.0监察列表显示了所有项目以及相应的下一次更换日期。另外,在一个单独组中显示更换时间表包括接下来30天内的更换日期的所有项目。
在注册用户登录之后,页面7.0.1监察列表/系统消息被直接加载进主框架位置M。该页显示了一个具有接下来30天内更换日期的所有项目的列表。还显示了关于该用户的系统消息。
接下来,将给出借助该系统管理图2的设施20的一个例子。应当注意,给出这个极端简单的具有仅仅三个组的例子仅仅是为了示例的目的。实际上,项目将涉及大得多的组数。对于设施20的简单结构,当然没有必要将项目划分成部件和子部件。然而,出于示例的目的,选择了图3给出的项目结构。
相关的用户是设施20的设施管理员。该用户将使用其客户端计算机10借助一个例如Microsoft Internet Explorer的html客户端程序来访问服务器计算机14。在连接到服务器之后,他将首先经历注册和登录过程(图10)。然后他将从主导航页面0.7选择“项目导航”,并且从相应的页面1.0的选项“创建新项目”输入其项目。
用户接着通过输入项目结构继续进行项目创建(图12),按照图3项目结构有项目部件P1a以及灯组L1,L2和L3。用户将输入缺省参数(a)-(f),并在需要的地方改写这些用于各个灯组的值。接着用户将项目状态从1(获取)改变到2(获取完成)。
在下一步,用户将设置报价请求来从系统中活动的批发商获得该项目中使用的照明装置的报价。获取报价之后,用户将在页面1.0项目导航上为该项目选择选项“显示更换时间表”,在页面1.3.1“设置偏好”上输入其偏好并且接着使系统开始最优化。
系统接着利用输入的数据来确定一个最优的更换时间表,如上所述。对于设施20的例子,下面的更换时间表可能是由服务器确定的最优更换时间表:
项目:百货商店_01
部件:P1a
组L1
组L2
组L3
*无备选*
更换时间表:
开始:1.1.2004
20.3.2004 更换L2
1.5.2004 更换L1,L2,L3
20.8.2004 更换L2
…
这个例子中的更换时间表的确定没有考虑照明装置的备选类型。更换日期从01.01.2004开始。大概80天之后,组L2中的白炽灯需要被更换。通常,组L2的灯必须在另一个80天之后被第二次更换。但是,最优更换时间表将所有三组灯的更换一起放到该日期之前的01.05.2004。虽然在这种方式中,组L2中的照明装置在它们到达其期望之寿命周期的实际尽头之前被更换,整体成本仍然较低。就是说,因为旅行成本CTravel仅仅需要在01.05.2004这一天考虑一次,而不是如果这些灯组在不同的日期被更换时的多次。
图8显示了相应的累积成本CTotal(以实线显示)随时间t变化的成本图表。在两个更换日期之间,由于功耗成本线性增加。在第一次更换日期,只有组L2被更换,因此有一个相对小的步进值,对应于引入的成本。在第二次更换日期,该步进值相当大,因为所有三组L1,L2和L3被更换。
在设施20的一个替代例中,用户选择了系统应该考虑备选照明装置类型。一个最优化更换时间表的例子将会如下:
项目名称:百货商店_01
部件:P1a
组L1
组L2
组L3
*考虑备选*
更换时间表:
开始: 1.1.2004
20.3.2004 更换L2,用飞利浦Master PL
代替
18W
1.5.2004 更换L1,L2,L3
1.10.2004 更换L1,L2,L3
…
当考虑上面的更换时间表,比较有备选和无备选的情况时,可以清楚地看到:20.03.2004这一天对于灯组L2的第一次更换事件相同。然而,在第二种情况中,组L2的白炽灯被灯光颜色、插座类型等一致的节能灯所代替。这些节能灯比常规的白炽灯具有较低的电能消耗以及更长的寿命周期。
然而,在第二次更换时间,也是所有三组L1,L2和L3一起在01.05.2004这一天被更换,虽然这里再一次灯组L2的寿命周期没有到达。然而,通过在01.05.2004这一天将所有三组L1,L2和L3的更换组合在一起,三组的更换间隔现在几乎相同,从而对于所有三组,所有后面的更换可以在相同的时间被执行,因而为后续更换节省了大量成本。
图8以虚线显示了相关成本图表。在第一次更换事件处,组L2的照明装置被节能灯代替。注意由于节能灯成本较高,这点的成本步进值比图8中相应的步进值要明显大。然而,在第一次更换事件之后,更换事件之间由于功耗引起的进一步的增加较小,因为新安装的节能灯功耗较低。在第二次更换事件处,成本步进值相当大因为组L1,L2和L3被同时更换。然而,这里旅行成本CTravel再次只被引入一次。
从图8可以看出,备选更换时间表导致在所显示的时间间隔中较低的整体成本。
在用户已经生成并查看适当的更换时间表后,他可以退出系统。现在用户拥有最优化间隔内必需的维护事件的完整概览并且可以作出相应的安排。用户还具有该时间间隔的详细预报。
如果用户后续登录进系统,将以页面7.0.1向他显示监察列表和系统消息。所述监察列表将显示在接下来的三十天中哪个项目中有到期的更换事件。另外,与用户是否登录进系统无关,他将有规律地通过电子邮件接收到系统通知其即将到达的更换事件的通知消息。
如果用户按照更换时间表管理设施20,在最优化间隔内产生的总体成本将会最小化。
应当注意,上述系统代表本发明的一个优选实施例。技术人员将能理解本发明可以不同方式被实践。
一种可能的修改涉及到,不是仅仅生成并显示一个更换时间表,而是系统主动地监视照明装置的更换状态。实施的维护事件(照明装置的更换)被输入进系统。有可能不管系统的推荐,在较早或较晚的时候实施了一次更换。在输入实际更换日期之后,系统可以重新开始最优化来检查上述不同的更换时间是否导致推荐一个具有不同后续更换时间的不同的更换事件表。
Claims (10)
1.用于自动规划多个照明装置的运行的系统,所述系统包括输入和存储装置,所述输入和存储装置被配置用于输入和存储多个参数,所述多个参数用于相同场所中多个包括相同类型的照明装置的组,其中每组的参数至少包括:该组中照明装置的数量,照明装置的类型,和/或价格以及照明装置的寿命周期值,照明装置的运行时间,表示用于准备更换所述场所的照明装置之开销的第一开销参数,以及表示更换照明装置之开销的第二开销参数,所述系统进而包括计算装置,所述计算装置被配置用于计算一个更换时间表,所述更换时间表具有更换各个组中所有照明装置的更换时间,其中所述的更换时间表被计算为使得在一个给定的时间间隔对于所有组的整体成本被最小化,其中所述计算装置被配置为使得为对于每个组计算了在所述时间间隔内更替照明装置的组成本,并且其中在对于不同组具有相同更换时间的情况下,第一开销参数仅被计算一次。
2.按照权利要求1的系统,所述系统还包括数据库装置,所述数据库装置被配置用于存储多个照明装置类型,其中对于每种照明装置类型至少存储了该照明装置类型之照明装置的价格和寿命周期值。
3.按照权利要求2的系统,所述系统还包括替换装置,用于对于所述组至少之一之当前照明装置类型,确定至少一个备选照明装置类型,其中所述计算装置被配置用来计算所述的更换时间表,使得所述时间表包括如果对于所述给定时间间隔而进行类型替换的整体成本比不替换时小,则所述当前照明装置类型被所述备选类型替换。
4.按照权利要求3的系统,其中所述数据库装置被配置用于为每种照明装置类型存储一个功耗值,以及其中所述计算装置被配置用于对于所述给定时间间隔计算考虑功耗的成本的总体成本。
5.按照前面权利要求其中之一的系统,其中存储装置被提供用于存储多个项目,其中每个项目包括部署在一个场所的多组照明装置。
6.按照权利要求5的系统,其中所述输入和存储装置被配置用于向用户查询多个缺省参数,其中对于所述项目中每组照明装置,所述缺省参数被拷贝,但可以由用户改写。
7.按照前面权利要求其中之一的系统,其中所述输入和存储装置包括一个网络接口,所述系统还包括输出装置以便在所述网络接口上输出至少所述时间表。
8.按照前面权利要求其中之一的系统,其中所述系统还包括用于存储所述更换时间表的存储装置,以及用于自动地发送提醒更换照明装置之消息的消息装置。
9.用于规划多个照明装置的运行的方法,其中为处于相同场所的包括类似照明装置的多个组存储了多个参数,其中每组的参数至少包括:该组中照明装置的数量,照明装置的类型,和/或价格以及照明装置的寿命周期值,照明装置的运行时间,表示用于更换所述照明装置之准备开销的第一开销参数,以及表示用于更换照明装置之开销的第二开销参数,其中计算一个具有用于更换各个组中所有照明装置之更换时间的更换时间表,使得在一个给定的时间间隔,所有组的整体成本被最小化,其中对于每个组,计算用于在所述时间间隔内更替照明装置的组成本,并且其中在不同组具有相同更换时间的情况下,第一开销参数仅被计算一次。
10.用于规划多个照明装置的运行的计算机程序,具有用于输入和存储一个场所中多组类似照明装置之参数的输入和存储例程,其中每个组的参数至少包括:该组中照明装置的数量,照明装置的类型,和/或价格以及照明装置的寿命周期值,照明装置的工作时间,表示用于更换照明装置之准备开销的第一开销参数,以及表示用于更换照明装置之开销的第二开销参数,以及用于确定一个具有更换各个组中所有照明装置之更换时间的更换时间表的计算例程,其中所述计算例程计算所述更换时间表使得在一个给定的时间间隔,所有组的整体成本被最小化,其中对于每个组,计算在所述时间间隔内更替照明装置的组成本,并且其中在不同组具有相同更换时间的情况下,第一开销参数仅被计算一次。
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