淺談智能照明控制系統在村鎮老年人設施中的應用

安科瑞 陳聰

摘要：通過分析村鎮養老建筑照明的發展現狀、老年人夜間活動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題，明確智能照明控制系統的設置原則，篩選出定時、感應、聯動3種適用控制技術，并在村鎮養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。

關鍵詞：老年人設施；養老建筑；智能照明；適用技術；定時控制；感應控制；聯動控制；節能

0 引言

當前，我國正值人口老齡化加速發展的關鍵時期，針對養老事業需要考慮養老設施是否發揮作用，是否有效滿足老年人的需求。科技使老年人的生活更美好就是*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“摸黑來開燈，關燈摸黑走”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、老年養護院等統稱為老年人全日照料設施，圖1是老年人設施的分類。本文把老年人全日照料設施簡稱為養老建筑，且只關注村鎮級養老建筑的智能照明適用技術。

圖 1 老年人設施分類

1 需求分析

1.1 現狀

養老建筑除為老人們提供舒適的環境外，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；智能照明控制系統所采用的軟啟動和軟關斷技術，能避免對光源的熱沖擊，使光源壽命得以延長。據統計，采取智能照明控制技術，可延長光源和燈具壽命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足老年人夜間活動以及建筑節能管理的需要。

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、居室至衛生間的走道墻壁等處增設照明燈具；然而，隨著照明燈具的增多，照明開關數量也隨之增多，會讓老年人徒增記憶眾多開關位置的煩惱。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字，尤其對經費緊張的村鎮級養老建筑來講，這部分開支不容小覷。基于老年人的生理特點，在養老建筑中設置的照明燈具數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 存在問題

傳統照明系統是依賴人工完成不同區域、不同時段的開/閉燈；但經常會出現：有的區域在有些時段不需要開燈，卻忘記關燈，導致能源白白浪費。如果采用智能照明控制系統，能自動定時開/閉燈、能根據照度自動開/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。在滿足使用功能的前提下強化成本控制，例如：以場景數量核算控制面板；開關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/閉和一鍵控制場景的問題。

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，而是要切實解決老年人的實際使用問題，提升老年人的生活品質，優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的基礎上，落實精細化管理策略，實現綠色養老，體現實用、適用和經濟性。

2.1 注重使用習慣

結合老年人的使用習慣，體現人文關懷。例如：無線控制開關面板，盡量不要隨機設置，依然按照傳統位置進行安裝，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，符合老年人長期以來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際應用需求，以適用技術為本，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

結合養老建筑的布局，針對定時、感應、聯動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：食堂就餐區應設置集中化、總開關定時控制模式，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域。通過區域及場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，實現綠色養老建筑。在養老建筑中選擇實用、適用且造價低的智能照明技術，既改善了老年人的生活質量，又提高了養老企業的管理水平。

3 應用

通過分析養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以定時、感應、聯3種控制模式為主，按需靈活配置，形成多點控制、場景管理、調光調色、分區控制等功能，將傳統的人工手動控制轉換成智能照明自動管控，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

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中篩選出實用、適用技術，解困老年人的亟需問題，同時達到建筑節能的目的。以下就定時、感應、聯動3種控制技術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根據所設定的時間，自動對回路進行開/閉、調光、自動切換場景等控制。在智能照明控制系統中，預設時間、周期、控制范圍、控制方式，均可由用戶自定義設置。養老建筑中常規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，養老建筑的整體節能將非常可觀。

3.1.2 感應控制

系統通過接收傳感器的感應信號，執行預先設定的控制程序，對相關的回路進行開/閉、調光、自動切換場景等控制。在養老建筑中，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，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，自動轉換白晝場景。白天，系統將燈光調暗，光照度調節到老年人視覺的范圍；天氣晴朗時，室內燈光自動調暗；天氣陰暗時，室內燈光按預設的照度自動調亮。當夜幕降臨時，系統進入“傍晚”工作狀態，緩慢地調亮各區域的照度。

3.1.3 聯動控制

從智能化系統集成管理來講，智能照明控制系統需與消防應急照明和疏散指示系統、火災自動報警系統、安全防范系統、建筑設備監控系統等進行聯動控制。當發生火災等緊急情況時，可聯動關閉正常照明，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；強制關閉空調、打開通風設備等。

智能照明控制系統中帶有消防信號接口的開關量模塊，應能接收由火災自動報警系統內的消防模塊發送的干接點信號或DC 24V信號，按預設邏輯自動對相應回路進行聯動控制。

3.2 應用研究

只對村鎮養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，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，減少跌倒危險。

當使用照度傳感器時，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 門廳、走廊、電梯廳、樓梯間

根據門廳、走廊、電梯廳和樓梯間的功能需要及人員活動規律，合理選用感應、聯動控制技術：

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，轉為歡迎模式。

b. 配置照度傳感器，當自然光線充足時，關燈以節省電能；光線不足時，根據人員活動的需要進行開燈。

c. 當發生消防報警時，聯動強制關閉正常照明，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/閉，例如：南方地區，智能控制春、夏、秋季點亮，冬季關閉；北方地區，智能控制夏、秋季點亮，春、冬季關閉。但當同一個場所設置了多個滅蠅燈時，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/閉，既避免了滅蠅燈長明，易損耗，又達到了節能目的。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》的規定，設計智能控制的流程，有人時，聯動關閉紫外線殺菌燈，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，對光環境實現自動監測和調控，使照度隨環境的變化而自動調整，達到恒照度控制的目標。同時，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，有人使用時自動開燈，無人時自動關燈。

當使用照度傳感器時，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類型和技術應用外，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、系統通信協議的影響、有線和無線系統的選擇、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不應放置易產生誤干擾的物體，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。微動探測覆蓋區域直徑5 m，移動探測覆蓋區域直徑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 通信協議影響

當智能照明控制系統使用不同的通信協議時，組網方式、控制線纜類型、控制設備數量、網關類型等均不同，通信協議決定系統的類型。實際工作中，要根據建筑項目體量、控制功能來定位系統類型和智能控制產品的檔次；盡量選用標準化的通信協議，降低系統使用方面的局限性。

3.3.4 有線和無線系統

首先有線和無線系統所使用的通信協議不同；其次有線系統需要布線，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合的系統，構成系統優化、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 系統巡檢功能

系統應具備在線巡檢功能，一旦發現線路故障、設備故障，可及時上報。同時，出于對老年人生活習慣特殊性的考慮，對于特定區域，系統每天晚上自動開啟照明回路巡檢功能，按照預設，每隔一定時間系統巡檢所有照明回路狀態，自動關閉未使用的回路，實現節能。

4 安科瑞智能照明控制系統

4.1 概述

ALIBUS智能照明產品采用RS485總線技術，技術成熟可靠，安全穩定。開關驅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企業微電網管理云平臺進行數據交換。

4.2 應用場所

適合于各類智能小區、醫院、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 系統結構

4.4 系統功能

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

2）當發生模塊離線、網關設備掉線或者狀態反饋和下發控制命令不一致時會發生故障報警，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開關控制；每個模塊、樓層都有相應的模塊控制開關和樓層控制開關，也可以一個模塊或者整個樓層實現開關控制。

4）開關驅動器支持過零觸發功能，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掉電狀態，當照明電源掉電時，開關驅動器會自動切換到預設的掉電狀態；確保重新上電時燈具的開關狀態是確定與可控的。

6）拖動調光控件，照明設備從0%到100%進行調光，可以對單個照明回路實現調光控制，調光總控可以對一個模塊的照明回路實現調光控制，也可以對多個照明回路實現調光控制，通過圖標的亮滅狀態反饋現場開關的狀態。

7）點擊場景控件，打開或者關閉對應場景設置，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是打開還是關閉。

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

9）系統可以通過預設的當地經緯度信息，自動計算每天的日升日落時間；根據天文時鐘控制照明開關，實現日落開燈、日出關燈的功能。

10）所有定時控制計劃均可下發保存至驅動模塊；當上位機系統故障或模塊離線時，驅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行，不影響日常的照明控制效果。

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

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

在村鎮養老建筑中推廣應用智能照明控制技術應分步實施，首先對篩選出的適用技術進行應用研究，接著實施系統平臺的統一管控，最后實現平臺通過WEB 瀏覽器訪問并可提供云端服務。智能照明在**程度地提升老年人使用需求的同時，應有效地降低養老建筑照明能耗，為村鎮養老事業添磚加瓦。

參考文獻

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