安科瑞 陳聰

摘要：通過(guò)分析村鎮養老建筑照明的發(fā)展現狀、老年人夜間活動(dòng)以及建筑節能管理的需求，梳理出村鎮養老建筑使用智能照明有待解決的問(wèn)題，明確智能照明控制系統的設置原則，篩選出定時(shí)、感應、聯(lián)動(dòng)3種適用控制技術(shù)，并在村鎮養老建筑的通用型場(chǎng)所和房間進(jìn)行應用示范研究，提出實(shí)施過(guò)程中需要注意的事項。

關(guān)鍵詞：老年人設施；養老建筑；智能照明；適用技術(shù)；定時(shí)控制；感應控制；聯(lián)動(dòng)控制；節能

0 引言

當前，我國正值人口老齡化加速發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期，針對養老事業(yè)需要考慮養老設施是否發(fā)揮作用，是否有效滿(mǎn)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、感應式的照明設計，讓老年人避免“摸黑來(lái)開(kāi)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(shuō)明的是，在JGJ 450-2018《老年人照料設施建筑設計標準》中，把養老院、老人院、福利院、敬老院、老年養護院等統稱(chēng)為老年人全日照料設施，圖1是老年人設施的分類(lèi)。本文把老年人全日照料設施簡(jiǎn)稱(chēng)為養老建筑，且只關(guān)注村鎮級養老建筑的智能照明適用技術(shù)。

圖 1 老年人設施分類(lèi)

1 需求分析

1.1 現狀

養老建筑除為老人們提供舒適的環(huán)境外，節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能夠根據不同使用需求，預先設置流程，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老建筑中的新寵。

傳統照明的工作電壓過(guò)高是光源壽命成倍降低乃至損壞的致命原因。智能照明控制系統能有效抑制電網(wǎng)的沖擊電壓和浪涌電壓，可通過(guò)控制電壓進(jìn)而延長(cháng)光源壽命；智能照明控制系統所采用的軟啟動(dòng)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(cháng)。據統計，采取智能照明控制技術(shù)，可延長(cháng)光源和燈具壽命2-4倍，不僅節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 村鎮養老建筑需求分析

村鎮養老建筑中設置智能照明控制系統主要是為了滿(mǎn)足老年人夜間活動(dòng)以及建筑節能管理的需要。

1.2.1 老年人夜間活動(dòng)需要

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

1.2.2 建筑節能管理需要

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

1.3 存在問(wèn)題

傳統照明系統是依賴(lài)人工完成不同區域、不同時(shí)段的開(kāi)/閉燈；但經(jīng)常會(huì )出現：有的區域在有些時(shí)段不需要開(kāi)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，能自動(dòng)定時(shí)開(kāi)/閉燈、能根據照度自動(dòng)開(kāi)/閉燈等，有效管理能耗。對于村鎮養老建筑，如果使用智能照明控制需解決好下列問(wèn)題：

a. 村鎮級與城市級的養老建筑相比，體量、規模和投資均偏小，需研究確定適用于村鎮養老建筑的智能照明解決方案。在滿(mǎn)足使用功能的前提下強化成本控制，例如：以場(chǎng)景數量核算控制面板；開(kāi)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. 針對養老建筑中眾多的照明燈具，需解決方便老年人開(kāi)/閉和一鍵控制場(chǎng)景的問(wèn)題。

c. 如何有利于建筑節能管理？

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

2 設置原則

智能照明控制系統的設置要在重視老年人使用習慣和操作特點(diǎn)的基礎上，落實(shí)精細化管理策略，實(shí)現綠色養老，體現實(shí)用、適用和經(jīng)濟性。

2.1 注重使用習慣

結合老年人的使用習慣，體現人文關(guān)懷。例如：無(wú)線(xiàn)控制開(kāi)關(guān)面板，盡量不要隨機設置，依然按照傳統位置進(jìn)行安裝，避免老年人記憶力衰退、隨機設置導致找不到；按照傳統位置安裝，符合老年人長(cháng)期以來(lái)形成的固定操作習慣。

智能照明在養老建筑中要貼合老年人豐富的實(shí)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(zhuān)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(diǎn)，控制操作不能復雜化，越簡(jiǎn)單越好。例如：控制面板的設置是一鍵控制；盡量采用自動(dòng)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

結合養老建筑的布局，針對定時(shí)、感應、聯(lián)動(dòng)3種控制模式，具體場(chǎng)景應研究確定對口方案和控制策略，例如：食堂就餐區應設置集中化、總開(kāi)關(guān)定時(shí)控制模式，完成對全部照明的定時(shí)開(kāi)/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域。通過(guò)區域及場(chǎng)景的不同智能化設置，充分體現養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(guò)度照明，合理降低燈具負載，延長(cháng)燈具壽命，實(shí)現綠色養老建筑。在養老建筑中選擇實(shí)用、適用且造價(jià)低的智能照明技術(shù)，既改善了老年人的生活質(zhì)量，又提高了養老企業(yè)的管理水平。

3 應用

通過(guò)分析養老建筑通用場(chǎng)所和房間的特點(diǎn)，篩選出智能照明的適用技術(shù)以定時(shí)、感應、聯(lián)3種控制模式為主，按需靈活配置，形成多點(diǎn)控制、場(chǎng)景管理、調光調色、分區控制等功能，將傳統的人工手動(dòng)控制轉換成智能照明自動(dòng)管控，提高管理水平，減少養老建筑的運行維護費用。

3.1 適用技術(shù)

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

3.1.1 定時(shí)控制

定時(shí)控制是智能照明控制系統根據所設定的時(shí)間，自動(dòng)對回路進(jìn)行開(kāi)/閉、調光、自動(dòng)切換場(chǎng)景等控制。在智能照明控制系統中，預設時(shí)間、周期、控制范圍、控制方式，均可由用戶(hù)自定義設置。養老建筑中常規的定時(shí)時(shí)段是按照作息時(shí)間，劃分為：上班、下班、午休。表1是安裝和未安裝照明定時(shí)控制的對比分析。

表 1 安裝和未安裝照明定時(shí)控制的對比分析

在此，只列舉了上班、下班、午休的定時(shí)控制應用，如果其它場(chǎng)景像投影模式、自由活動(dòng)模式等，都能實(shí)施精細化管理，長(cháng)此以往，養老建筑的整體節能將非?？捎^(guān)。

3.1.2 感應控制

系統通過(guò)接收傳感器的感應信號，執行預先設定的控制程序，對相關(guān)的回路進(jìn)行開(kāi)/閉、調光、自動(dòng)切換場(chǎng)景等控制。在養老建筑中，實(shí)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

設置照明感應控制，不僅實(shí)現了建筑節能，而且靠窗區域，系統智能地利用室外自然光，使老年人在室內曬太陽(yáng)，接受充足的日光浴。

對于感應控制設備，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備，也可選用紅外/微波雙鑒傳感器與照度傳感器進(jìn)行功能集成的設備。

照度傳感器感應控制是根據預先設定的照度值，跟隨感知區域的照度變化，自動(dòng)轉換白晝場(chǎng)景。白天，系統將燈光調暗，光照度調節到老年人視覺(jué)的范圍；天氣晴朗時(shí)，室內燈光自動(dòng)調暗；天氣陰暗時(shí)，室內燈光按預設的照度自動(dòng)調亮。當夜幕降臨時(shí)，系統進(jìn)入“傍晚”工作狀態(tài)，緩慢地調亮各區域的照度。

3.1.3 聯(lián)動(dòng)控制

從智能化系統集成管理來(lái)講，智能照明控制系統需與消防應急照明和疏散指示系統、火災自動(dòng)報警系統、安全防范系統、建筑設備監控系統等進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制。當發(fā)生火災等緊急情況時(shí)，可聯(lián)動(dòng)關(guān)閉正常照明，強制打開(kāi)應急照明并顯示逃生方向；強制打開(kāi)應急通道的電子門(mén)鎖；強制關(guān)閉空調、打開(kāi)通風(fēng)設備等。

智能照明控制系統中帶有消防信號接口的開(kāi)關(guān)量模塊，應能接收由火災自動(dòng)報警系統內的消防模塊發(fā)送的干接點(diǎn)信號或DC 24V信號，按預設邏輯自動(dòng)對相應回路進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制。

3.2 應用研究

只對村鎮養老建筑中通用型場(chǎng)所和房間進(jìn)行應用示范研究，未提及的場(chǎng)所和房間，可視具體項目情況，參考通用型場(chǎng)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(cháng)走道的照明，需采用紅外/微波雙鑒傳感器進(jìn)行兩端控制，避免老人在黑暗中行走造成危險。臥室至衛生間的走道墻面距地0.40m處，應設置感應腳燈，方便老年人夜間活動(dòng)，減少跌倒危險。

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

3.2.2 門(mén)廳、走廊、電梯廳、樓梯間

根據門(mén)廳、走廊、電梯廳和樓梯間的功能需要及人員活動(dòng)規律，合理選用感應、聯(lián)動(dòng)控制技術(shù)：

a. 日常采用紅外/微波雙鑒傳感器，人來(lái)燈亮、人走燈滅。當貴賓訪(fǎng)問(wèn)時(shí)，開(kāi)啟全部燈，轉為歡迎模式。

b. 配置照度傳感器，當自然光線(xiàn)充足時(shí)，關(guān)燈以節省電能；光線(xiàn)不足時(shí)，根據人員活動(dòng)的需要進(jìn)行開(kāi)燈。

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

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

3.2.3 食堂、文娛與保健用房

食堂設置的滅蠅燈應按不同氣候區、分季節開(kāi)/閉，例如：南方地區，智能控制春、夏、秋季點(diǎn)亮，冬季關(guān)閉；北方地區，智能控制夏、秋季點(diǎn)亮，春、冬季關(guān)閉。但當同一個(gè)場(chǎng)所設置了多個(gè)滅蠅燈時(shí)，在保證滅蠅的前提下，合理設計智能控制的流程，使滅蠅燈輪流開(kāi)/閉，既避免了滅蠅燈長(cháng)明，易損耗，又達到了節能目的。當食堂選用紫外線(xiàn)殺菌燈時(shí)，應嚴格按照GB 19258-2012《紫外線(xiàn)殺菌燈》的規定，設計智能控制的流程，有人時(shí)，聯(lián)動(dòng)關(guān)閉紫外線(xiàn)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(wèn)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、顯色指數低、色溫過(guò)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(shí)現自動(dòng)監測和調控，使照度隨環(huán)境的變化而自動(dòng)調整，達到恒照度控制的目標。同時(shí)，出于節能考慮，在閱覽室、健身房等處可結合紅外/微波雙

鑒傳感器的區域性移動(dòng)和微動(dòng)感應功能，實(shí)施精細化智能控制。

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

3.2.4 衛生間、浴室、盥洗室

衛生間照明選用紅外/微波雙鑒傳感器控制，有人使用時(shí)自動(dòng)開(kāi)燈，無(wú)人時(shí)自動(dòng)關(guān)燈。

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

3.3 注意事項

對于智能照明控制系統除考慮技術(shù)類(lèi)型和技術(shù)應用外，還需考慮傳感器的安裝要點(diǎn)、紅外/微波雙鑒傳感器的探測范圍、系統通信協(xié)議的影響、有線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)系統的選擇、本地平臺和云端平臺的區分選用、啟用系統巡檢功能等，以下就這些方面進(jìn)行簡(jiǎn)述。

3.3.1 傳感器安裝要點(diǎn)

傳感器安裝時(shí)，需滿(mǎn)足下列要求：

a.紅外/微波雙鑒傳感器探測范圍內不應放置易產(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(mén)/窗及門(mén)口、通風(fēng)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(gè)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域分為移動(dòng)和微動(dòng)（如圖2所示），微動(dòng)指晃頭、揮手臂等微小動(dòng)作；移動(dòng)指人體走動(dòng)的大動(dòng)作。微動(dòng)探測覆蓋區域直徑5 m，移動(dòng)探測覆蓋區域直徑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使用不同的通信協(xié)議時(shí)，組網(wǎng)方式、控制線(xiàn)纜類(lèi)型、控制設備數量、網(wǎng)關(guān)類(lèi)型等均不同，通信協(xié)議決定系統的類(lèi)型。實(shí)際工作中，要根據建筑項目體量、控制功能來(lái)定位系統類(lèi)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，降低系統使用方面的局限性。

3.3.4 有線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)系統

首先有線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)系統所使用的通信協(xié)議不同；其次有線(xiàn)系統需要布線(xiàn)，無(wú)線(xiàn)則無(wú)需布線(xiàn)，省錢(qián)省力。對于實(shí)際項目應靈活采用有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)或有線(xiàn)與無(wú)線(xiàn)有機結合的系統，構成系統優(yōu)化、功能強大的解決方案。

3.3.5 本地和云端平臺

系統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；而云端平臺的優(yōu)勢在于可通過(guò)遠程進(jìn)行管控，省去本地平臺的運維成本。

3.3.6 系統巡檢功能

系統應具備在線(xiàn)巡檢功能，一旦發(fā)現線(xiàn)路故障、設備故障，可及時(shí)上報。同時(shí)，出于對老年人生活習慣特殊性的考慮，對于特定區域，系統每天晚上自動(dòng)開(kāi)啟照明回路巡檢功能，按照預設，每隔一定時(shí)間系統巡檢所有照明回路狀態(tài)，自動(dòng)關(guān)閉未使用的回路，實(shí)現節能。

4 安科瑞智能照明控制系統

4.1 概述

ALIBUS智能照明產(chǎn)品采用RS485總線(xiàn)技術(shù)，技術(shù)成熟可靠，安全穩定。開(kāi)關(guān)驅動(dòng)器具備獨立工作的能力，適用于一些中小型的項目；模塊化設計，可以任意拼接擴展，同時(shí)預留I/O口以及Modbus接口，還可以滿(mǎn)足與AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)管理云平臺進(jìn)行數據交換。

4.2 應用場(chǎng)所

適合于各類(lèi)智能小區、醫院、學(xué)校、酒店、工廠(chǎng)，以及體育場(chǎng)所、機場(chǎng)、隧道、車(chē)站等大型公建項目的照明控制需求。

4.3 系統結構

4.4 系統功能

1）實(shí)時(shí)檢測并顯示各個(gè)模塊的在線(xiàn)狀態(tài)，反饋現場(chǎng)受控回路的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，監控界面按照樓層各分區的布局和回路列表來(lái)瀏覽。

2）當發(fā)生模塊離線(xiàn)、網(wǎng)關(guān)設備掉線(xiàn)或者狀態(tài)反饋和下發(fā)控制命令不一致時(shí)會(huì )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(gè)照明回路實(shí)現開(kāi)關(guān)控制；每個(gè)模塊、樓層都有相應的模塊控制開(kāi)關(guān)和樓層控制開(kāi)關(guān)，也可以一個(gè)模塊或者整個(gè)樓層實(shí)現開(kāi)關(guān)控制。

4）開(kāi)關(guān)驅動(dòng)器支持過(guò)零觸發(fā)功能，負載（燈具）的分合操作僅在交流電過(guò)零時(shí)進(jìn)行；可有效減少電磁干擾以及對電網(wǎng)的沖擊，延長(cháng)燈具與控制裝置的壽命。

5）對每個(gè)照明回路可以預設掉電狀態(tài)，當照明電源掉電時(shí)，開(kāi)關(guān)驅動(dòng)器會(huì )自動(dòng)切換到預設的掉電狀態(tài)；確保重新上電時(shí)燈具的開(kāi)關(guān)狀態(tài)是確定與可控的。

6）拖動(dòng)調光控件，照明設備從0%到100%進(jìn)行調光，可以對單個(gè)照明回路實(shí)現調光控制，調光總控可以對一個(gè)模塊的照明回路實(shí)現調光控制，也可以對多個(gè)照明回路實(shí)現調光控制，通過(guò)圖標的亮滅狀態(tài)反饋現場(chǎng)開(kāi)關(guān)的狀態(tài)。

7）點(diǎn)擊場(chǎng)景控件，打開(kāi)或者關(guān)閉對應場(chǎng)景設置，軟件界面上顯示不同的場(chǎng)景模式和場(chǎng)景功能，通過(guò)圖標的亮滅顯示對應的場(chǎng)景狀態(tài)是打開(kāi)還是關(guān)閉。

8）設置定時(shí)時(shí)間，確認時(shí)間點(diǎn)后，對該事件點(diǎn)執行的動(dòng)作進(jìn)行設置，設置燈在設定的時(shí)間點(diǎn)亮或者滅。

9）系統可以通過(guò)預設的當地經(jīng)緯度信息，自動(dòng)計算每天的日升日落時(shí)間；根據天文時(shí)鐘控制照明開(kāi)關(guān)，實(shí)現日落開(kāi)燈、日出關(guān)燈的功能。

10）所有定時(shí)控制計劃均可下發(fā)保存至驅動(dòng)模塊；當上位機系統故障或模塊離線(xiàn)時(shí)，驅動(dòng)模塊可以利用自帶的RTC時(shí)鐘維持定時(shí)控制計劃的正常執行，不影響日常的照明控制效果。

11）系統結構是分布式總線(xiàn)結構；系統內各元件不依賴(lài)于其他元件而能夠獨立工作；系統內各元件可以通過(guò)程序的設定實(shí)現功能的多樣性。

12）預留BA或第三方集成平臺接口，采用modbus、opc等方式。

5 設備選型

6 結語(yǔ)

在村鎮養老建筑中推廣應用智能照明控制技術(shù)應分步實(shí)施，首先對篩選出的適用技術(shù)進(jìn)行應用研究，接著(zhù)實(shí)施系統平臺的統一管控，最后實(shí)現平臺通過(guò)WEB 瀏覽器訪(fǎng)問(wèn)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(shí)，應有效地降低養老建筑照明能耗，為村鎮養老事業(yè)添磚加瓦。

參考文獻

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