淺談智能照明控制系統(tǒng)在村鎮(zhèn)老年人設(shè)施中的應用

安科瑞 陳聰

摘要：通過分析村鎮(zhèn)養(yǎng)老建筑照明的發(fā)展現(xiàn)狀、老年人夜間活動以及建筑節(jié)能管理的需求，梳理出村鎮(zhèn)養(yǎng)老建筑使用智能照明有待解決的問題，明確智能照明控制系統(tǒng)的設(shè)置原則，篩選出定時、感應、聯(lián)動3種適用控制技術(shù)，并在村鎮(zhèn)養(yǎng)老建筑的通用型場所和房間進行應用示范研究，提出實施過程中需要注意的事項。

關(guān)鍵詞：老年人設(shè)施；養(yǎng)老建筑；智能照明；適用技術(shù)；定時控制；感應控制；聯(lián)動控制；節(jié)能

0 引言

當前，我國正值人口老齡化加速發(fā)展的關(guān)鍵時期，針對養(yǎng)老事業(yè)需要考慮養(yǎng)老設(shè)施是否發(fā)揮作用，是否有效滿足老年人的需求?？萍际估夏耆说纳罡篮镁褪?范，以智能照明為例，智能化、感應式的照明設(shè)計，讓老年人避免“摸黑來開燈，關(guān)燈摸黑走”的不便，提高老年人日常生活起居的舒適度。

需要說明的是，在JGJ 450-2018《老年人照料設(shè)施建筑設(shè)計標準》中，把養(yǎng)老院、老人院、福利院、敬老院、老年養(yǎng)護院等統(tǒng)稱為老年人全日照料設(shè)施，圖1是老年人設(shè)施的分類。本文把老年人全日照料設(shè)施簡稱為養(yǎng)老建筑，且只關(guān)注村鎮(zhèn)級養(yǎng)老建筑的智能照明適用技術(shù)。

圖 1 老年人設(shè)施分類

1 需求分析

1.1 現(xiàn)狀

養(yǎng)老建筑除為老人們提供舒適的環(huán)境外，節(jié)約能源和降低運行費用也不容忽視。由于智能照明控制系統(tǒng)能夠根據(jù)不同使用需求，預先設(shè)置流程，用的方法提供的照明，大大降低了建筑能耗，達到兩全其美的目的而成為養(yǎng)老建筑中的新寵。

傳統(tǒng)照明的工作電壓過高是光源壽命成倍降低乃至損壞的致命原因。智能照明控制系統(tǒng)能有效抑制電網(wǎng)的沖擊電壓和浪涌電壓，可通過控制電壓進而延長光源壽命；智能照明控制系統(tǒng)所采用的軟啟動和軟關(guān)斷技術(shù)，能避免對光源的熱沖擊，使光源壽命得以延長。據(jù)統(tǒng)計，采取智能照明控制技術(shù)，可延長光源和燈具壽命2-4倍，不僅節(jié)約了更換光源和燈具的費用，還大大減少了維護的工作量，有效地降低了照明系統(tǒng)的運行成本，尤其對于難安裝部位的燈具及昂貴的光源更具有特殊意義。

1.2 村鎮(zhèn)養(yǎng)老建筑需求分析

村鎮(zhèn)養(yǎng)老建筑中設(shè)置智能照明控制系統(tǒng)主要是為了滿足老年人夜間活動以及建筑節(jié)能管理的需要。

1.2.1 老年人夜間活動需要

老年人的視力和行動能力較弱，地影響到老年人的夜間活動。為了方便老年人的夜間活動，需在養(yǎng)老建筑的出入口、居室的門外、盥洗盆/槽、廚房操作臺、居室至衛(wèi)生間的走道墻壁等處增設(shè)照明燈具；然而，隨著照明燈具的增多，照明開關(guān)數(shù)量也隨之增多，會讓老年人徒增記憶眾多開關(guān)位置的煩惱。這就需要考慮在養(yǎng)老建筑中安裝適用的智能照明設(shè)備，即在增加照明燈具滿足老年人夜間活動需求的同時，不給老年人增加負擔。

1.2.2 建筑節(jié)能管理需要

一盞燈的電耗不大，但成千上萬盞燈的電耗總量不是小數(shù)字，尤其對經(jīng)費緊張的村鎮(zhèn)級養(yǎng)老建筑來講，這部分開支不容小覷?；诶夏耆说纳硖攸c，在養(yǎng)老建筑中設(shè)置的照明燈具數(shù)量比其它類型建筑要多，照度要求也高，自然而然耗電量也大。如果對養(yǎng)老建筑中的照明用電管理跟不上，將不利于建筑節(jié)能的要求。

1.3 存在問題

傳統(tǒng)照明系統(tǒng)是依賴人工完成不同區(qū)域、不同時段的開/閉燈；但經(jīng)常會出現(xiàn)：有的區(qū)域在有些時段不需要開燈，卻忘記關(guān)燈，導致能源白白浪費。如果采用智能照明控制系統(tǒng)，能自動定時開/閉燈、能根據(jù)照度自動開/閉燈等，有效管理能耗。對于村鎮(zhèn)養(yǎng)老建筑，如果使用智能照明控制需解決好下列問題：

a. 村鎮(zhèn)級與城市級的養(yǎng)老建筑相比，體量、規(guī)模和投資均偏小，需研究確定適用于村鎮(zhèn)養(yǎng)老建筑的智能照明解決方案。在滿足使用功能的前提下強化成本控制，例如：以場景數(shù)量核算控制面板；開關(guān)量模塊盡量都能接入回路，減少空置；面板安裝在出入口處；管理平臺不控制領(lǐng)導辦公室、多功能廳等。

b. 針對養(yǎng)老建筑中眾多的照明燈具，需解決方便老年人開/閉和一鍵控制場景的問題。

c. 如何有利于建筑節(jié)能管理？

村鎮(zhèn)養(yǎng)老建筑中智能化的應用，不是面子工程，而是要切實解決老年人的實際使用問題，提升老年人的生活品質(zhì)，優(yōu)化養(yǎng)老建筑的使用功能。

2 設(shè)置原則

智能照明控制系統(tǒng)的設(shè)置要在重視老年人使用習慣和操作特點的基礎(chǔ)上，落實精細化管理策略，實現(xiàn)綠色養(yǎng)老，體現(xiàn)實用、適用和經(jīng)濟性。

2.1 注重使用習慣

結(jié)合老年人的使用習慣，體現(xiàn)人文關(guān)懷。例如：無線控制開關(guān)面板，盡量不要隨機設(shè)置，依然按照傳統(tǒng)位置進行安裝，避免老年人記憶力衰退、隨機設(shè)置導致找不到；按照傳統(tǒng)位置安裝，符合老年人長期以來形成的固定操作習慣。

智能照明在養(yǎng)老建筑中要貼合老年人豐富的實際應用需求，以適用技術(shù)為本，愉悅體驗，逐步接受；否則，只專注，硬性套用，反而事倍功半。

2.2 操作層面

按照老年人的特點，控制操作不能復雜化，越簡單越好。例如：控制面板的設(shè)置是一鍵控制；盡量采用自動智能控制。智能照明控制不能變成老年人的操作累贅和使用包袱。

2.3 精細化管理

結(jié)合養(yǎng)老建筑的布局，針對定時、感應、聯(lián)動3種控制模式，具體場景應研究確定對口方案和控制策略，例如：食堂就餐區(qū)應設(shè)置集中化、總開關(guān)定時控制模式，完成對全部照明的定時開/閉；照度傳感器適用于起居室、文娛與保健用房等老年人接受日光浴的區(qū)域。通過區(qū)域及場景的不同智能化設(shè)置，充分體現(xiàn)養(yǎng)老建筑的精細化管理水平。

2.4 綠色且經(jīng)濟

智能照明能夠減少過度照明，合理降低燈具負載，延長燈具壽命，實現(xiàn)綠色養(yǎng)老建筑。在養(yǎng)老建筑中選擇實用、適用且造價低的智能照明技術(shù)，既改善了老年人的生活質(zhì)量，又提高了養(yǎng)老企業(yè)的管理水平。

3 應用

通過分析養(yǎng)老建筑通用場所和房間的特點，篩選出智能照明的適用技術(shù)以定時、感應、聯(lián)3種控制模式為主，按需靈活配置，形成多點控制、場景管理、調(diào)光調(diào)色、分區(qū)控制等功能，將傳統(tǒng)的人工手動控制轉(zhuǎn)換成智能照明自動管控，提高管理水平，減少養(yǎng)老建筑的運行維護費用。

3.1 適用技術(shù)

村鎮(zhèn)養(yǎng)老建筑體量小、投資有限，需從現(xiàn)有眾多的的智能照明控制技術(shù)中篩選出實用、適用技術(shù)，解困老年人的亟需問題，同時達到建筑節(jié)能的目的。以下就定時、感應、聯(lián)動3種控制技術(shù)及其適用部位予以介紹。

3.1.1 定時控制

定時控制是智能照明控制系統(tǒng)根據(jù)所設(shè)定的時間，自動對回路進行開/閉、調(diào)光、自動切換場景等控制。在智能照明控制系統(tǒng)中，預設(shè)時間、周期、控制范圍、控制方式，均可由用戶自定義設(shè)置。養(yǎng)老建筑中常規(guī)的定時時段是按照作息時間，劃分為：上班、下班、午休。表1是安裝和未安裝照明定時控制的對比分析。

表 1 安裝和未安裝照明定時控制的對比分析

在此，只列舉了上班、下班、午休的定時控制應用，如果其它場景像投影模式、自由活動模式等，都能實施精細化管理，長此以往，養(yǎng)老建筑的整體節(jié)能將非?？捎^。

3.1.2 感應控制

系統(tǒng)通過接收傳感器的感應信號，執(zhí)行預先設(shè)定的控制程序，對相關(guān)的回路進行開/閉、調(diào)光、自動切換場景等控制。在養(yǎng)老建筑中，實際應用以紅外/微波雙鑒傳感器和照度傳感器的感應技術(shù)居多，表2是安裝和未安裝照明感應控制的對比分析。

表 2 安裝和未安裝照明感應控制的對比分析

設(shè)置照明感應控制，不僅實現(xiàn)了建筑節(jié)能，而且靠窗區(qū)域，系統(tǒng)智能地利用室外自然光，使老年人在室內(nèi)曬太陽，接受充足的日光浴。

對于感應控制設(shè)備，可以選用紅外/微波雙鑒傳感器或者照度傳感器單一功能的設(shè)備，也可選用紅外/微波雙鑒傳感器與照度傳感器進行功能集成的設(shè)備。

照度傳感器感應控制是根據(jù)預先設(shè)定的照度值，跟隨感知區(qū)域的照度變化，自動轉(zhuǎn)換白晝場景。白天，系統(tǒng)將燈光調(diào)暗，光照度調(diào)節(jié)到老年人視覺的范圍；天氣晴朗時，室內(nèi)燈光自動調(diào)暗；天氣陰暗時，室內(nèi)燈光按預設(shè)的照度自動調(diào)亮。當夜幕降臨時，系統(tǒng)進入“傍晚”工作狀態(tài)，緩慢地調(diào)亮各區(qū)域的照度。

3.1.3 聯(lián)動控制

從智能化系統(tǒng)集成管理來講，智能照明控制系統(tǒng)需與消防應急照明和疏散指示系統(tǒng)、火災自動報警系統(tǒng)、安全防范系統(tǒng)、建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)等進行聯(lián)動控制。當發(fā)生火災等緊急情況時，可聯(lián)動關(guān)閉正常照明，強制打開應急照明并顯示逃生方向；強制打開應急通道的電子門鎖；強制關(guān)閉空調(diào)、打開通風設(shè)備等。

智能照明控制系統(tǒng)中帶有消防信號接口的開關(guān)量模塊，應能接收由火災自動報警系統(tǒng)內(nèi)的消防模塊發(fā)送的干接點信號或DC 24V信號，按預設(shè)邏輯自動對相應回路進行聯(lián)動控制。

3.2 應用研究

只對村鎮(zhèn)養(yǎng)老建筑中通用型場所和房間進行應用示范研究，未提及的場所和房間，可視具體項目情況，參考通用型場所和房間的應用技術(shù)，制定適用的解決方案。

3.2.1 起居室、臥室

起居室長走道的照明，需采用紅外/微波雙鑒傳感器進行兩端控制，避免老人在黑暗中行走造成危險。臥室至衛(wèi)生間的走道墻面距地0.40m處，應設(shè)置感應腳燈，方便老年人夜間活動，減少跌倒危險。

當使用照度傳感器時，起居室照度預設(shè)值不應低于200lx，臥室照度預設(shè)值不應低于150lx。

3.2.2 門廳、走廊、電梯廳、樓梯間

根據(jù)門廳、走廊、電梯廳和樓梯間的功能需要及人員活動規(guī)律，合理選用感應、聯(lián)動控制技術(shù)：

a. 日常采用紅外/微波雙鑒傳感器，人來燈亮、人走燈滅。當貴賓訪問時，開啟全部燈，轉(zhuǎn)為歡迎模式。

b. 配置照度傳感器，當自然光線充足時，關(guān)燈以節(jié)省電能；光線不足時，根據(jù)人員活動的需要進行開燈。

c. 當發(fā)生消防報警時，聯(lián)動強制關(guān)閉正常照明，打開應急照明、顯示逃生方向。

d. 當使用照度傳感器時，門廳照度預設(shè)值不應低于200lx，走廊和電梯廳的照度預設(shè)值不應低于150lx，樓梯間照度預設(shè)值不應低于100lx；疏散路徑地面水平照度預設(shè)值不應低于10lx。

3.2.3 食堂、文娛與保健用房

食堂設(shè)置的滅蠅燈應按不同氣候區(qū)、分季節(jié)開/閉，例如：南方地區(qū)，智能控制春、夏、秋季點亮，冬季關(guān)閉；北方地區(qū)，智能控制夏、秋季點亮，春、冬季關(guān)閉。但當同一個場所設(shè)置了多個滅蠅燈時，在保證滅蠅的前提下，合理設(shè)計智能控制的流程，使滅蠅燈輪流開/閉，既避免了滅蠅燈長明，易損耗，又達到了節(jié)能目的。當食堂選用紫外線殺菌燈時，應嚴格按照GB 19258-2012《紫外線殺菌燈》的規(guī)定，設(shè)計智能控制的流程，有人時，聯(lián)動關(guān)閉紫外線殺菌燈，避免對人體造成傷害。

文娛與保健用房中的閱覽室，老年人普遍存在視力欠佳的問題，為了保證閱覽室的水平和垂直照度、均勻度達標，避免眩光、頻閃、顯色指數(shù)低、色溫過高、藍光等，需在閱覽室的燈具上配置照度傳感器，對光環(huán)境實現(xiàn)自動監(jiān)測和調(diào)控，使照度隨環(huán)境的變化而自動調(diào)整，達到恒照度控制的目標。同時，出于節(jié)能考慮，在閱覽室、健身房等處可結(jié)合紅外/微波雙

鑒傳感器的區(qū)域性移動和微動感應功能，實施精細化智能控制。

使用照度傳感器時，食堂照度預設(shè)值不應低于200lx，文娛與保健用房照度預設(shè)值不應低于300lx。

3.2.4 衛(wèi)生間、浴室、盥洗室

衛(wèi)生間照明選用紅外/微波雙鑒傳感器控制，有人使用時自動開燈，無人時自動關(guān)燈。

當使用照度傳感器時，衛(wèi)生間、浴室、盥洗室的照度預設(shè)值不應低于200lx。

3.3 注意事項

對于智能照明控制系統(tǒng)除考慮技術(shù)類型和技術(shù)應用外，還需考慮傳感器的安裝要點、紅外/微波雙鑒傳感器的探測范圍、系統(tǒng)通信協(xié)議的影響、有線和無線系統(tǒng)的選擇、本地平臺和云端平臺的區(qū)分選用、啟用系統(tǒng)巡檢功能等，以下就這些方面進行簡述。

3.3.1 傳感器安裝要點

傳感器安裝時，需滿足下列要求：

a.紅外/微波雙鑒傳感器探測范圍內(nèi)不應放置易產(chǎn)生誤干擾的物體，如窗簾、高大植物、盆栽等。

b.照度傳感器安裝位置不應有燈具或其它光源直射，也不應朝向表面反射率高的物體，如鏡子、顯示器等。

c.紅外/微波雙鑒傳感器的安裝位置距離玻璃門/窗及門口、通風口等產(chǎn)生氣流的地方，至少2m，紅外/微波雙鑒傳感器的安裝高度距離地面2.5-3.2m。

d.兩個傳感器的間距至少6m。

3.3.2 紅外/微波雙鑒傳感器的探測范圍

紅外/微波雙鑒傳感器的探測區(qū)域分為移動和微動（如圖2所示），微動指晃頭、揮手臂等微小動作；移動指人體走動的大動作。微動探測覆蓋區(qū)域直徑5 m，移動探測覆蓋區(qū)域直徑10m。

注：以地面為界，上半部分是傳感器安裝高度的立面（正視圖）示意，下半部分是傳感器探測覆蓋區(qū)域的平面（俯視圖）示意。

圖2 傳感器探測范圍示意

3.3.3 通信協(xié)議影響

當智能照明控制系統(tǒng)使用不同的通信協(xié)議時，組網(wǎng)方式、控制線纜類型、控制設(shè)備數(shù)量、網(wǎng)關(guān)類型等均不同，通信協(xié)議決定系統(tǒng)的類型。實際工作中，要根據(jù)建筑項目體量、控制功能來定位系統(tǒng)類型和智能控制產(chǎn)品的檔次；盡量選用標準化的通信協(xié)議，降低系統(tǒng)使用方面的局限性。

3.3.4 有線和無線系統(tǒng)

首先有線和無線系統(tǒng)所使用的通信協(xié)議不同；其次有線系統(tǒng)需要布線，無線則無需布線，省錢省力。對于實際項目應靈活采用有線或無線或有線與無線有機結(jié)合的系統(tǒng)，構(gòu)成系統(tǒng)優(yōu)化、功能強大的解決方案。

3.3.5 本地和云端平臺

系統(tǒng)管控平臺有本地和云端之分，可二選一。本地平臺屬自持平臺，擁有自主管轄權(quán)；而云端平臺的優(yōu)勢在于可通過遠程進行管控，省去本地平臺的運維成本。

3.3.6 系統(tǒng)巡檢功能

系統(tǒng)應具備在線巡檢功能，一旦發(fā)現(xiàn)線路故障、設(shè)備故障，可及時上報。同時，出于對老年人生活習慣特殊性的考慮，對于特定區(qū)域，系統(tǒng)每天晚上自動開啟照明回路巡檢功能，按照預設(shè)，每隔一定時間系統(tǒng)巡檢所有照明回路狀態(tài)，自動關(guān)閉未使用的回路，實現(xiàn)節(jié)能。

4 安科瑞智能照明控制系統(tǒng)

4.1 概述

ALIBUS智能照明產(chǎn)品采用RS485總線技術(shù)，技術(shù)成熟可靠，安全穩(wěn)定。開關(guān)驅(qū)動器具備獨立工作的能力，適用于一些中小型的項目；模塊化設(shè)計，可以任意拼接擴展，同時預留I/O口以及Modbus接口，還可以滿足與AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)管理云平臺進行數(shù)據(jù)交換。

4.2 應用場所

適合于各類智能小區(qū)、醫(yī)院、學校、酒店、工廠，以及體育場所、機場、隧道、車站等大型公建項目的照明控制需求。

4.3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

4.4 系統(tǒng)功能

1）實時檢測并顯示各個模塊的在線狀態(tài)，反饋現(xiàn)場受控回路的開關(guān)狀態(tài)，監(jiān)控界面按照樓層各分區(qū)的布局和回路列表來瀏覽。

2）當發(fā)生模塊離線、網(wǎng)關(guān)設(shè)備掉線或者狀態(tài)反饋和下發(fā)控制命令不一致時會發(fā)生故障報警，并將故障報警信息記錄并顯示在界面中。

3）可以對單個照明回路實現(xiàn)開關(guān)控制；每個模塊、樓層都有相應的模塊控制開關(guān)和樓層控制開關(guān)，也可以一個模塊或者整個樓層實現(xiàn)開關(guān)控制。

4）開關(guān)驅(qū)動器支持過零觸發(fā)功能，負載（燈具）的分合操作僅在交流電過零時進行；可有效減少電磁干擾以及對電網(wǎng)的沖擊，延長燈具與控制裝置的壽命。

5）對每個照明回路可以預設(shè)掉電狀態(tài)，當照明電源掉電時，開關(guān)驅(qū)動器會自動切換到預設(shè)的掉電狀態(tài)；確保重新上電時燈具的開關(guān)狀態(tài)是確定與可控的。

6）拖動調(diào)光控件，照明設(shè)備從0%到100%進行調(diào)光，可以對單個照明回路實現(xiàn)調(diào)光控制，調(diào)光總控可以對一個模塊的照明回路實現(xiàn)調(diào)光控制，也可以對多個照明回路實現(xiàn)調(diào)光控制，通過圖標的亮滅狀態(tài)反饋現(xiàn)場開關(guān)的狀態(tài)。

7）點擊場景控件，打開或者關(guān)閉對應場景設(shè)置，軟件界面上顯示不同的場景模式和場景功能，通過圖標的亮滅顯示對應的場景狀態(tài)是打開還是關(guān)閉。

8）設(shè)置定時時間，確認時間點后，對該事件點執(zhí)行的動作進行設(shè)置，設(shè)置燈在設(shè)定的時間點亮或者滅。

9）系統(tǒng)可以通過預設(shè)的當?shù)亟?jīng)緯度信息，自動計算每天的日升日落時間；根據(jù)天文時鐘控制照明開關(guān)，實現(xiàn)日落開燈、日出關(guān)燈的功能。

10）所有定時控制計劃均可下發(fā)保存至驅(qū)動模塊；當上位機系統(tǒng)故障或模塊離線時，驅(qū)動模塊可以利用自帶的RTC時鐘維持定時控制計劃的正常執(zhí)行，不影響日常的照明控制效果。

11）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是分布式總線結(jié)構(gòu)；系統(tǒng)內(nèi)各元件不依賴于其他元件而能夠獨立工作；系統(tǒng)內(nèi)各元件可以通過程序的設(shè)定實現(xiàn)功能的多樣性。

12）預留BA或第三方集成平臺接口，采用modbus、opc等方式。

5 設(shè)備選型

6 結(jié)語

在村鎮(zhèn)養(yǎng)老建筑中推廣應用智能照明控制技術(shù)應分步實施，首先對篩選出的適用技術(shù)進行應用研究，接著實施系統(tǒng)平臺的統(tǒng)一管控，最后實現(xiàn)平臺通過WEB 瀏覽器訪問并可提供云端服務(wù)。智能照明在**程度地提升老年人使用需求的同時，應有效地降低養(yǎng)老建筑照明能耗，為村鎮(zhèn)養(yǎng)老事業(yè)添磚加瓦。

參考文獻

[1]張藝凡. 我國鄉(xiāng)鎮(zhèn)養(yǎng)老院的現(xiàn)狀分析與對策建議［J］.科技資訊，2017（17）：206 - 208.

[2]中國建筑科學研究院建筑照明設(shè)計標準，等. GB 50034-2013［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2013.

[3]張霄云.村鎮(zhèn)老年人設(shè)施中智能照明適用技術(shù)研究.北京

[4]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應用手冊.2022.05版