智能照明和控制系統(tǒng)在醫(yī)院建筑中的應用

王蘭

安科瑞電氣股份有限公司   上海嘉定  201801

摘要：現(xiàn)階段，我國的社會經(jīng)濟的發(fā)展水平不斷提高，為智能照明系統(tǒng)的發(fā)展帶來了新的契機。文章主要介紹了幾類智能照明系統(tǒng)，分析了其優(yōu)點，并介紹了智能照明系統(tǒng)在醫(yī)院建筑中的具體應用，具有一定的參考價值。

關鍵詞：智能照明系統(tǒng)；智能建筑；節(jié)能

0、引言

智能照明系統(tǒng)是電磁調(diào)壓及電子感應技術的延伸，改變照明電路中由于不平衡負荷帶來的額外損耗，利用提高功率因數(shù)來降低照明電器的工作溫度，實現(xiàn)智能照明。智能建筑是指將建筑物的結(jié)構、系統(tǒng)、服務、管理等因素組成用戶所需求的組合，給用戶提供一個便利、快捷的居住環(huán)境。文章介紹智能照明系統(tǒng)在智能建筑中的實際應用。

1、傳統(tǒng)照明系統(tǒng)存在的問題

智能照明系統(tǒng)是基于傳統(tǒng)照明發(fā)展而來的，因此針對傳統(tǒng)照明系統(tǒng)存在的問題進行分析，可以不斷改進智能照明系統(tǒng)，完善其照明功能。以醫(yī)院建筑為例，分析傳統(tǒng)照明系統(tǒng)存在的主要問題。

1.1 照明系統(tǒng)布局不合理，規(guī)劃不科學

燈光照明在醫(yī)院不同區(qū)域，其布局和設計也各不相同。通常，傳統(tǒng)模式基于設計一體化，在各個區(qū)域均采用統(tǒng)一方案，沒有考慮醫(yī)院實際情況，造成部分地方照明亮度不足，而部分地方則亮度過高，從而影響整體的照明效果。

1.2 照明燈具不能與時俱進

醫(yī)院的燈光對醫(yī)院工作者和患者都有著重要的作用，可是醫(yī)院的燈具暴露出來一些問題，如光源暴露、遮光角過大、燈具產(chǎn)品頻閃嚴重、顯色性低，色溫不一致、出光效率低等，同時部分損壞燈具未能及時得以更換，這些問題都將影響其照明效果。

2、智能照明系統(tǒng)分類及其工作原理

控制系統(tǒng)是智能照明的根本所在，其原理是根據(jù)不同的時間、亮度控制不同區(qū)域的照明設備，是智能家居的核心組成部分。智能照明系統(tǒng)之所以深受廣大人民的喜愛，主要是因為可以隨亮度進行編程控制，人們可以根據(jù)不同的需求進行提前設定。這些提前設定的系統(tǒng)稱為場景，可以讓調(diào)光器系統(tǒng)或者中央建筑控制系統(tǒng)通過編程實現(xiàn)自動調(diào)用。智能照明系統(tǒng)類型較多，主要分為以下幾類。

2.1 遙控照明

遙控照明是通過無線電信號來控制燈具的一種控制方法，具有簡單、方便的特點。該控制技術已經(jīng)非常成熟，采用數(shù)碼控制的效果替換傳統(tǒng)機械開關進行控制。這種控制技術主要是通過無線數(shù)字識別，可以讓每個開關獨立工作，不是彼此依存，因此不存在干擾行為。但是，無線數(shù)碼技術存在以下問題：遙控器指向難以把控，接收器接收信息的準確性難以感應。無線射頻遙控無方向性，其信號無輻射且具有很強的穿透力，開關方便更換，而且安裝時接線簡單，僅需要將開關和電燈直接連接，不影響房間的布局和美觀。

2.2 感應照明

感應照明的介質(zhì)是人，人體散發(fā)熱量，產(chǎn)生特定波長的紅外線，感應照明通過對特定波長來判定是否有人經(jīng)過，從而控制照明燈具的開關。感應照明具有延時性，這是其與遙控開關的區(qū)別。根據(jù)感應照明這一延時特性，可以控制其范圍內(nèi)的燈光，實現(xiàn)人來則亮，人走則滅的功能。

2.3 觸感照明

觸感照明通過在相關設備內(nèi)設置感應芯片，主要采用的是電容感應，手的觸摸可以改變電容，以此控制開關。智能照明系統(tǒng)多種多樣，不同的設備具有不同的工作原理，但目的都是服務用戶，實現(xiàn)智能控制的普及化。

3、智能照明系統(tǒng)的優(yōu)點

隨著科學技術不斷發(fā)展，智能化覆蓋了各行各業(yè)。人們的生活水平不斷提高，消費水平不斷提高，對居住環(huán)境的智能化、舒服性的要求也不斷提高。智能化照明系統(tǒng)的應用 , 能讓建筑物內(nèi)部各種用電設備節(jié)約能源，提高設備的使用壽命。智能照明系統(tǒng)對電子設備的作用會較明顯，實現(xiàn)了對各種用電設備的控制。其中，智能調(diào)光控制系統(tǒng)可以讓室內(nèi)的燈光根據(jù)建筑物外部的光度變化，對自然光進行合理的利用，從而實現(xiàn)節(jié)約能源。

4、智能照明系統(tǒng)在醫(yī)院智能建筑中應用的優(yōu)勢

智能照明系統(tǒng)是智能建筑基本的設施，具有非常重要的地位。醫(yī)院是一個時刻都需要保持設備安全的場所，照明設備是醫(yī)院設備的基礎，是醫(yī)院照明系統(tǒng)的根本所在。

智能照明系統(tǒng)在實現(xiàn)照明控制智能化的基礎上，還可提高工作效率和管理水平，能實現(xiàn)可觀的節(jié)能效用，減少維護費用，這些優(yōu)勢使其在醫(yī)院建筑設計中的應用越來越廣泛。

4.1 實現(xiàn)照明自動調(diào)節(jié)

智能照明系統(tǒng)可以使醫(yī)院的照明設備處于全自動控制狀態(tài)。通過事先對照明設備進行合理分配，可以事先對照明設備根據(jù)智能醫(yī)院的需求時間進行編程化管理，合理利用照明設備，進行有序的全自動切換。例如，休息時間，智能照明系統(tǒng)通過編程，切換到舒服工作狀態(tài)，自動調(diào)節(jié)各個區(qū)域的亮度，開啟時時監(jiān)測系統(tǒng)。在無人區(qū)，照明設備自動關閉；檢測到有人時，將燈光調(diào)整到合適的亮度。通過編程，產(chǎn)生固定的工作模式，從而實現(xiàn)整個建筑開關的智能控制，營造滿足不同時間，不同需求的環(huán)境。

4.2 改善工作效率和工作環(huán)境

在傳統(tǒng)照明系統(tǒng)中，日光燈會有 100 Hz 的頻率閃動，這種頻閃會讓工作人員的眼睛產(chǎn)生疲勞，降低其工作效率，而智能照明系統(tǒng)中的可調(diào)光電子鎮(zhèn)流器工作在較高的頻率，達到 7000 Hz，可以讓燈光保持穩(wěn)定。

4.3 實現(xiàn)節(jié)能降本

智能照明系統(tǒng)對大多數(shù)燈具進行智能調(diào)光，根據(jù)室外光的強弱，自動調(diào)整室內(nèi)光的強度，讓室內(nèi)的光強度始終保持在一個恒定值，充分利用自然光，達到節(jié)能的目的。

智能照明系統(tǒng)讓傳統(tǒng)的照明系統(tǒng)機械化開關變成可智能化、可編程化管理，能夠讓整樓的管理者將管理意識運用到照明系統(tǒng)中，以減少大樓的運行維護費用，提升回報率。

5、智能照明系統(tǒng)在醫(yī)院智能建筑中的具體應用

智能照明系統(tǒng)由于其自身具有的優(yōu)勢，被廣泛應用在門診大廳、護士工作區(qū)域、公共區(qū)域、特別區(qū)域等。

5.1 門診大廳

在白天，可以讓光線感應到自動控制大廳的照度。根據(jù)光照度強弱，將相應的燈光開啟或者關閉，能夠讓門診大廳保持照度達到一個恒定值，以達到節(jié)能的目的。

在夜間，可一根據(jù)患者數(shù)量以及不醫(yī)院的光照來進行調(diào)節(jié)亮度。通過光線的感應以便于控制大廳的窗簾，在夏天光線強烈時，自動放下窗簾，以調(diào)節(jié)亮度。

5.2 護士工作區(qū)域

在護士工作區(qū)域可以對各病房的照明可以進行定時管理。通過傳感器和控制器控制相關照明設備的自動開關；深夜的光度需求較少，為 1 ～ 2 1x，系統(tǒng)感應到聲音，會開啟燈光，并持續(xù)相應的時間。

5.3 公共區(qū)域

在公共區(qū)域的燈光多數(shù)需要達到節(jié)能化的要求。因為公共區(qū)域通常對電力損耗較大，如果使用一般照明設施，可能存在 24 h 常亮的情況，這造成了資源的嚴重浪費。根據(jù)前文可知，控制系統(tǒng)是智能照明的根本所在，其可以根據(jù)時間、亮度需求控制不同區(qū)域的照明設備，用戶根據(jù)自己的不同需求可以進行提前設定，使其受到廣泛應用。白天光照充足，需要燈光的地方只有走廊等較暗公共區(qū)域，所以其他地方的燈控系統(tǒng)就會暫時性關閉，這既保證了暗處需要燈光的效果，也能夠節(jié)約能源，因此智能照明控制系統(tǒng)是公共區(qū)域的選擇之一。

5.4 特別區(qū)域

兒童和老人是社會的特殊群體，需要特別關注。兒科病房的光照強度應該根據(jù)兒童身體特點適當?shù)臏p弱，老年病房則應該反之，適度增強光照亮度。特別區(qū)域可結(jié)合使用場景等因素進行集中控制。

5.5 辦公區(qū)域

在辦公區(qū)域，可以將員工所使用的地方劃分為多個獨立的區(qū)域，可以根據(jù)各個區(qū)域所需求的光照強度進行調(diào)整，也可以實現(xiàn)集中控制。

5.6 樓道等相關區(qū)域

樓道等區(qū)域一般使用自動照明的智能控制方式，一般在正常的工作時間段會全開，不在工作時間內(nèi)會減少照明，這可保障行人安全，也可避免資源過度浪費。同時，可以設置上手動開關，能夠隨手讓開關閉合，或者使用紅外線控制方式。

5.7 園林照明區(qū)域

園林照明區(qū)域所采用的智能照明系統(tǒng)主要是由光線感應和定時相配合進行操控的。夜晚主要分兩個時間段，前半夜通過光感自動開啟燈源進行照明；后半夜可提前利用定時器自動將部分燈管關閉，當?shù)桨滋鞎r通過光感又可自動將燈源關掉，從而達到節(jié)能的目的。

6、應用場景

系統(tǒng)功能：

1、開關控制：對通道、走廊、公共區(qū)域、樓梯間、會議室按照單個照明回路、區(qū)域、樓層等實現(xiàn)對應照明的開關燈控制，監(jiān)視受控回路的開關狀態(tài)。

2、調(diào)光控制：滿足區(qū)域照度和亮度調(diào)節(jié)要求，支持在通道、走廊、公共區(qū)域、樓梯間、會議室等場所監(jiān)測照度或亮度，并根據(jù)需要自動/手動調(diào)節(jié)開燈數(shù)量和燈光亮度，充分利用自然光源，滿足節(jié)約了能源，營造了舒適的生活工作環(huán)境。

3、場景控制：支持不同的場景模式控制，根據(jù)不同區(qū)域的功能需求，設定場景，完成相關照明燈具的控制組合，滿足美化工作環(huán)境、提高舒適度需求。

4、照明回路電路監(jiān)測：實時監(jiān)視各照明支路/回路的運行電流、開關狀態(tài)，并自動分析回路是否有故障狀態(tài)并預警。

5、分區(qū)、總控：支持運行管理人員實時監(jiān)視各區(qū)域、樓層、樓棟的照明狀態(tài)，并根據(jù)需要進行分區(qū)、分層、分樓棟按需要分區(qū)控制、總控制。

6、實時報警：當發(fā)生模塊離線、網(wǎng)關設備掉線或者狀態(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，提示內(nèi)容為故障時間、模塊位置、故障說明。

7、歷史記錄查詢：查詢?nèi)我鈺r段內(nèi)的事件記錄，支持“當日"“最近7天"“自定義時段"方式查詢歷史事件。

7、現(xiàn)場圖片

8、產(chǎn)品選型

9、結(jié)束語

與傳統(tǒng)照明方式相比，智能照明系統(tǒng)具有一定的優(yōu)勢，不僅可以滿足不同用戶對照明的個性化需求，還可以實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保，充分利用智能化照明系統(tǒng)，有助于實現(xiàn)建筑照明的智能化。目前，智能照明系統(tǒng)已經(jīng)實現(xiàn)了由不節(jié)能、不智能向節(jié)能、智能化的過渡，這是社會發(fā)展的進步，也科技信息化發(fā)展的一個重要體現(xiàn)。

【參考文獻】

[1]吳運銓,智能照明系統(tǒng)在醫(yī)院建筑中的應用。

[2]賈蘊哲,樓宇智能照明控制系統(tǒng)的研究[D],石家莊:河北科技大學,2020。

[3]孟慶豐,黃越洋,石元博,等,實驗教學樓智能照明系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[J],自動化表,2017,38(3):93-96。

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