Студент Сычев Д.В., студент Симаков П.Л.

Тамбовский государственный технический университет, Россия

Эвристический алгоритм канальной трассировки осветительных установок

Из всех инженерных устройств установки искусственного освещения являются, наверное, самыми массовыми. Они обеспечивают возможность нормальной жизнедеятельности человека в условиях отсутствия или недостатка естественного света вне зависимости от времени суток, сезона и погоды во всех сферах хозяйства и жизни людей. Поэтому рациональное освещение помещений – один из важнейших элементов благоприятных условий труда.

Проектирование осветительных установок состоит из двух этапов: светотехнического и электротехнического. Светотехнический этап заключается в определении числа, расположения и мощности светильников, необходимых для обеспечения заданного значения освещенности. В электротехнической части проектирования начальным и ключевым является вопрос о размещении групповых щитков. Затем сети компонуются и наносятся на план и производится расчет их сечений.

К электротехнической части проектирования относится также и вопрос трассировки линий групповой сети. Она подчинена ряду нормативных требований и практических рекомендаций, составленных, в том числе, и из соображений удобства прокладки кабеля и его дальнейшего обслуживания. Эти требования следующие: линии должны прокладываться по возможно более коротким трассам; при открытой проводке прокладка осуществляется параллельно стенам помещения, при скрытой, если это возможно – по кратчайшему направлению; желательно совмещать трассы линий, идущих в одном направлении. К этим требованиям можно добавить еще два: распределительная коробка на кабельной трассе не должна содержать более 4 вводов кабеля; светильники должны быть распределены по фазам таким образом, чтобы перекос фаз не превышал порогового значения. Исходя из этих требований, можно предложить следующий словесный алгоритм оптимальной трассировки кабеля. Дан план помещения с размещенными на нем светильниками и заданной точкой ввода кабеля. Зададим в качестве начального приближения канал, проходящий по центру помещения (рис. 1). Попытаемся соединить все светильники с каналом проводом, перпендикулярным ему, имея ввиду, что в одной точке может сходиться не более 4 участков кабеля. Если соединить все светильники не удалось, задаем новое начальное приближение – два канала, разделяющих помещение на равные части. Продолжаем процедуру до тех пор, пока не будут найдены каналы, обеспечивающие соединение всех светильников в сеть. После того, как начальное приближение получено, проверяем выполнение ограничение перекоса фаз, если задействовано более одной фазы. Если значение перекоса фаз не удовлетворяет пороговому, выполняется процедура перераспределения светильников.

Рис. 1. Начальное приближение с одним каналом

После того, как допустимое приближение найдено, переходим к процедуре его улучшения. Для этого будем с некоторым шагом изменять координаты каналов до тех пор, пока не будет найдена минимальная совокупная длина кабеля (рис. 2). Запоминаем значение целевой функции и задаем новое начальное приближение, добавив еще один канал. Процесс продолжается, пока не будет найден минимум целевой функции.

Рис. 2. Улучшенное приближение

Вышеприведенный алгоритм может быть применен при открытой трассировке групповых сетей. Если используется закрытый способ прокладки кабеля, то допускается его следование не только параллельно стенам, но и по кратчайшему пути (рис. 3). В этом случае полученное решение можно улучшить. Для этого будем изменять координаты точек перегиба трасс в направлении, перпендикулярном каналу, до тех пор, пока снова не получим минимум целевой функции. Данная оптимизация может проводиться на каждом шаге после выполнения ограничения.

Рис. 3. Пример скрытой трассировки

Представленный алгоритм является эвристическим, поэтому найденное решение будет оптимистичным.

Литература:

1. Кнорринг Г. М. Осветительные установки. — Л.: Энергоиздат. Ленингр. отд-ние, 1981. — 288 с.