關于四川文理學院大學生用電現狀分析及對策研究

李正波 游洋 范小鳳 楊宗濤

【摘 要】高校大學生是環境教育的重要對象。通過描述當前大學生在宿舍和教室、圖書館和路燈的用電情況，探討其用電行為特征，并對其用電行為進行解析，建立教室和路燈的用電優化模型，擬對圖書館與宿舍用電現狀提供針對性的建議。

【關鍵詞】用電行為；用電優化模型；宿舍用電現狀

1.緒論

1.1問題背景

節約能源是我國的基本國策，建立節約型社會是我國的戰略目標，合理用能不僅能體現一個國家的綜合國力，還是提高國民經濟整體素質，實現可持續發展的重要部分。隨著四川文理學院事業的發展及招生規模的不斷擴大，校園內電力消耗直線上漲，電力浪費現象普遍存在且存在一些不必要的浪費。因此，學院采取各種有效的措施和先進的管理模式來節約能源成為必然。

1.2問題敘述

因學院的主要電力消耗為宿舍、教室、路燈和圖書館，所以我們將根據其用電的實際情況與相關制約因素分析提出我校以合理用能、降低消耗、節約用能為目的的合理的用電管理模型。我們將分別從大學生的宿舍和教室、路燈和圖書館逐一進行分析及研究。

1.3問題研究的意義

由于相對寬松的管理環境，現代大學生用電量浪費的現象普遍存在，而且，因用電不規范的安全事故時有發生。為了改善四川文理學院用電管理模式構建節約型和諧校園，同時，減輕學校的財政負擔，就需探索有效而領先的用電管理模式。為了防患于未然，增強大學生的合理用電意識，我們對大學生用電現狀分析及對策研究是很有必要的，且這更加有利于大學生規范自己用電行為，對電量浪費更敏感，更能體現國家的可持續發展目標。

2.大學生用電現狀分析

2.1大學生用電行為的特點[1]

學生宿舍和教室用電行為既與大學生自身利益緊密相連，也直接影響著高校節能減排行動的成效。當前大學生宿舍和教室節電、節能行為并不顯著，具體表現在：用電行為遵從方便和舒適原則；使用大功率用電設備現象十分嚴重；個體較少購買節能、節電產品；宿舍成員間無明顯的制止用電浪費行為；個體在管護“公”“私”電力設備上存在明顯差異。

2.2阻礙大學生節電行為的因素分析

2.2.1大學生對電價不敏感。

四川文理學院現行水電管理制度規定，宿舍用電學生按市價統一購電，可以無限額購買。宿舍用電行為是與個人經濟利益相關的用電行為，經濟因素對其具有重要影響。來自于家庭提供的資金是大學生消費的主要來源，也是其滿足自身需求的資本。按照宿舍現行“人均分攤”的支付方式及學生的一學期的生活費，學生個體一學期只需預付少量電費成本就可滿足自身的電力需求。而在教室和圖書館，只要有學生上自習，其白熾燈全開，但無人對其做法感到不對。這就直接導致學生對電費不敏感，價格杠桿就難以發揮激勵學生節電的作用。

2.2.2制度監督不力。

水電管理制度的不完善對主體行為有極大影響，“擦邊球”行為大量存在，宿舍檢查由學?；蚋鲗W院組織，以定期檢查的形式，由學生會相關人員負責檢查，對于違規用電者，給予口頭警告和收回所用電器。但部分宿舍成員因與其熟識，基于人情和面子，檢查人員會將收回電器“還”給宿舍，從而使得宿舍檢查成了“形式主義”，以致違規使用大功率電器仍十分普遍。教室和圖書館的用電管理不足，無人時或人少時，燈依然亮著。

2.2.3節電意識還未成為一種時尚。

高校大學生中盲目消費、攀比消費、超前消費等現象十分普遍。隨著電子產品功能多樣化，產品待機時間日益變短，“人不離機”、“通宵充電”等已是常態，能耗則越來越大。這也從反面證明，節電行動尚未發展成為一種時尚，一種可持續、普遍執行的日常行為，而僅僅是參與節電志愿活動時的短暫行為，因而對大學生的影響并不大。

3.大學生用電對策研究

3.1關于宿舍用電建議

3.1.1在保障學生基本用電需求的前提下，設定每個寢室的合理用電量，對于超額部分，實施階梯式電價和最高限額，將超額部分用于獎勵節電成效顯著的寢室，把節電的要求和益處體現在具體的實效之中；

3.1.2制度方面，建立“權責明確、目標清晰、措施精細”的用電管理制度，采取“節約獎勵、超額收費”的管理方式，并將宿舍的節電成效與學生的評獎評優掛鉤，激發學生節電節能的主動性。此外，學校、學院和學生團體三方加強合作，采取定期檢查和突擊抽查的方式，做到獨立檢查，相互督查，監管學生違規用電，并將獎懲落到實處，責任歸至個人；

3.1.3用電教育方面，發揮網絡、電視等大眾媒體的優勢，積極宣傳科學用電知識，營造良好的節電氛圍。學校?？梢蚤_設用電相關選修課和用電相關課題，組織環保調研工作，理論與實踐平衡發展，從而提升學生的節電積極性和實踐能力水平；

3.1.4團體組織方面，環保團體應設計和開展具有小、巧、精、智等特點的并具可操作性和容易見成效的節電活動，舉辦團體交流會和組織知識競賽或節電戶外活動，暢通信息傳達和溝通渠道，提高活動參與度；

3.1.5學生自身層面，大學生首先應認識到，環境已經處于危機狀態，節約能源，保護環境是自身的責任。大學生消費時，應考慮產品的節能指標和環保影響；宿舍內設立“節電提示語”，從現在做起，養成“人走燈滅”、“睡前斷電源”等良好的用電行為習慣，舍友之間互相監督，主動協商，積極配合；宿舍之間加強經驗交流和分享，共同進步。

3.2教室用電優化模型[2]

3.2.1模型假設。

3.2.1.1全校學生是否上自習是相互獨立事件；

3.2.1.2假設教室所有的座位完好，且環境相同，不存在同學愿不愿意去坐的狀況，每位同學僅占一個座位，且上自習的可能性為0.7；且每個宿舍區人數相等均為800人，而上自習的可能性為0.7，則每個宿舍區需要上自習的學生為560人；

3.2.1.3假設教室的燈管都完好，如果一個教室被使用，即將教室內所有燈管全部打開；

3.2.1.4假設僅考慮正常上課的情況，不考慮假期教室空閑、臨近考試階段緊張復習等因素；

3.2.1.5假設學校有8000名學生，分別住在10個宿舍區，現有的45個教室分為9個自習區，按順序5個教室為1個區，即1，2，3，4，5為第1區，…，41，42，43，44，45為第9區；學生到各教室上自習的滿意程度與到該教室的距離有關系。距離近，則滿意程度高；距離遠，則滿意程度降低；

3.2.1.6假設學生從宿舍區到一個自習區的距離與到自習區任何教室的距離相同；

3.2.1.7假設每個同學滿意度與選擇自習教室的距離正相關，即選擇與宿舍越近的教室上自習，滿意程度越高。

3.2.2符號說明。

3.2.3定義滿意度。

根據實際情況，只有宿舍區對自習區有滿意程度，但是為了方便定義滿意程度，根據相對比較法定義以下條件：。一般情況下，自習區相對于宿舍區而言有吸引力的指標：。由于自習區對宿舍區沒有滿意度，可以定義。

此時可以表示成：；

定義對的滿意度的公式為：。

3.2.4建立產銷非平衡模型。

各自習區都能容納每個宿舍區上自習的學生。令，又學 生到哪個自習區上自習是模糊的，根據模糊集的概念，可以將滿意度作為論域的隸屬函數。給定閾值， 就可以確定集合。設，即當滿意度時，該宿舍的需要上自習學生才會進教室上自習，。

把學生宿舍區看作產地，把自習區看作銷地，各自習區的人均用電功率即為運輸單價，各自習區的座位數即為銷量，上自習的學生數即為產量。由于所有教室座位數多于上自習的學生人數，所以這是一個產銷非平衡的問題，且銷量大于產量，見宿舍區和自習區產銷非平衡表4-4。在建立產銷非平衡表時，首先需要通過閥值對產地與銷地之間的運輸情況進行篩選，只有當對的滿意度大于0.8時，對才有運輸。

根據產銷非平衡運輸問題的數學模型，設第自習區的人均用電功率即運輸問題中的單價為，用表示從到的運量，即宿舍區到自習區上自習的人數，即可以建立以下模型：

求解時需要將產銷非平衡問題轉化為產銷平衡問題。在產銷平衡表中增加一個假想的學生宿舍，即運輸中的銷地，其產量即需要上自習的學生人數為6844-5600=1244人。而在單位運價表上，令從該假想產地到各銷地的運價，即該假想學生宿舍中上自習的學生不需要消耗電量。

用表上數據求解模型，可以求得最優方案如下：每個自習區在滿足自習人數的條件下，開放的教室應滿足用電量最小的原則。B1有513名學生上自習；B2有590名學生上自習；B3有781名學生上自習；B4有720名學生上自習；B5有580名學生上自習； B6有1051名學生上自習；B7有786名學生上自習；B8有579名學生上自習；B9不開放。

3.3關于圖書館用電研究

我們學校的圖書館，現在是無論白天黑夜都是開著燈，有時候明明看得見，卻依然開著燈，這就造成了不必要的鋪張浪費。因此我們建議圖書館的白熾燈使用光控，光控方式簡單，安裝維護非常方便且價格低廉，并能更有效的節約能源。因我們學校圖書館基本不開空調，所以不存在空調熱氣的電量損失。

3.4關于校園路燈優化模型[3]

3.4.1模型假設。

3.4.1.1假設路燈的高度相同，均為h，路燈之間均為a，道路寬度為d，路燈的功率為p；

3.4.1.2假設所有校園路燈都緊靠在路的邊界線上，且照明效果都相同。光源是點光源。

3.4.1.3假設路燈對照明強度最小的A點（A點位于8個路燈中心，且路燈是在筆直道路的兩旁）的影響，只需考慮A點周圍最近的8個路燈，其它較遠的路燈對其影響可忽略。

3.4.2模型的建立。

3.4.3模型的求解

若p=2000w，，d=10m，由MATLAB優化工具箱得到最優解：a=15.44m，h=6.88m。

4.總結

現代大學生節約意識淡薄，在學校無節制的使用電力，其原因不僅是大學生自身，也是學校對相關方面的教育和監督方面存在較大的問題有關。身為大學生我們有義務，有責任去提高這種意識，節約能源從我做起，從身邊的小事做起。其次，學校方面也要為此下更大的功夫，讓節約能源成為一種時尚，使當代大學生對其用電行為更加嚴謹。當今世界競爭激烈，能源是首要問題，我們要有危機感，這樣才能使我國日益強大，赫然聳于世界名族之林。

參考文獻：

[1]顧金土.某高校大學生宿舍用電狀況的現狀調查與分析，科普網，2015.

[2]肖立順.教室用電資源優化問題[J].科技傳播，2009.

[3]高尚.路燈安置優化問題研究[J].數學的實踐與認識，2004.

基金項目：

四川文理學院2015年大學生科學研究項目《關于四川文理學院大學生用電現狀分析及對策研究》（項目編號：X2015Z006）

作者簡介：

李正波（1995—），男，四川宜賓人，現四川文理學院數學學院2014級2班學生。