浅谈智能照明控制系统在村镇老年人设施中的应用

安科瑞武陈燕

摘要：通过分析村镇养老建筑照明的发展现状、老年人夜间活动以及建筑节能管理的需求，梳理出村镇养老建筑使用智能照明有待解决的问题，明确智能照明控制系统的设置原则，筛选出定时、感应、联动3种适用控制技术，并在村镇养老建筑的通用型场所和房间进行应用示范研究，提出实施过程中需要注意的事项。

关键词：老年人设施；养老建筑；智能照明；适用技术；定时控制；感应控制；联动控制；节能

0 引言

当前，我国正值人口老龄化加速发展的关键时期，针对养老事业需要考虑养老设施是否发挥作用，是否有效满足老年人的需求。科技使老年人的生活更美好就是典范，以智能照明为例，智能化、感应式的照明设计，让老年人避免“摸黑来开灯，关灯摸黑走”的不便，提高老年人日常生活起居的舒适度。

需要说明的是，在JGJ 450-2018《老年人照料设施建筑设计标准》中，把养老院、老人院、福利院、敬老院、老年养护院等统称为老年人全日照料设施，图1是老年人设施的分类。本文把老年人全日照料设施简称为养老建筑，且只关注村镇级养老建筑的智能照明适用技术。

图 1 老年人设施分类

1 需求分析

1.1 现状

养老建筑除为老人们提供舒适的环境外，节约能源和降低运行费用也不容忽视。由于智能照明控制系统能够根据不同使用需求，预先设置流程，用的方法提供的照明，大大降低了建筑能耗，达到两全其美的目的而成为养老建筑中的新宠。

传统照明的工作电压过高是光源寿命成倍降低乃至损坏的致命原因。智能照明控制系统能有效抑制电网的冲击电压和浪涌电压，可通过控制电压进而延长光源寿命；智能照明控制系统所采用的软启动和软关断技术，能避免对光源的热冲击，使光源寿命得以延长。据统计，采取智能照明控制技术，可延长光源和灯具寿命2-4倍，不仅节约了更换光源和灯具的费用，还大大减少了维护的工作量，有效地降低了照明系统的运行成本，尤其对于难安装部位的灯具及昂贵的光源更具有特殊意义。

1.2 村镇养老建筑需求分析

村镇养老建筑中设置智能照明控制系统主要是为了满足老年人夜间活动以及建筑节能管理的需要。

1.2.1 老年人夜间活动需要

老年人的视力和行动能力较弱，地影响到老年人的夜间活动。为了方便老年人的夜间活动，需在养老建筑的出入口、居室的门外、盥洗盆/槽、厨房操作台、居室至卫生间的走道墙壁等处增设照明灯具；然而，随着照明灯具的增多，照明开关数量也随之增多，会让老年人徒增记忆众多开关位置的烦恼。这就需要考虑在养老建筑中安装适用的智能照明设备，即在增加照明灯具满足老年人夜间活动需求的同时，不给老年人增加负担。

1.2.2 建筑节能管理需要

一盏灯的电耗不大，但成千上万盏灯的电耗总量不是小数字，尤其对经费紧张的村镇级养老建筑来讲，这部分开支不容小觑。基于老年人的生理特点，在养老建筑中设置的照明灯具数量比其它类型建筑要多，照度要求也高，自然而然耗电量也大。如果对养老建筑中的照明用电管理跟不上，将不利于建筑节能的要求。

1.3 存在问题

传统照明系统是依赖人工完成不同区域、不同时段的开/闭灯；但经常会出现：有的区域在有些时段不需要开灯，却忘记关灯，导致能源白白浪费。如果采用智能照明控制系统，能自动定时开/闭灯、能根据照度自动开/闭灯等，有效管理能耗。对于村镇养老建筑，如果使用智能照明控制需解决好下列问题：

a. 村镇级与城市级的养老建筑相比，体量、规模和投资均偏小，需研究确定适用于村镇养老建筑的智能照明解决方案。在满足使用功能的前提下强化成本控制，例如：以场景数量核算控制面板；开关量模块尽量都能接入回路，减少空置；面板安装在出入口处；管理平台不控制领导办公室、多功能厅等。

b. 针对养老建筑中众多的照明灯具，需解决方便老年人开/闭和一键控制场景的问题。

c. 如何有利于建筑节能管理？

村镇养老建筑中智能化的应用，不是面子工程，而是要切实解决老年人的实际使用问题，提升老年人的生活品质，优化养老建筑的使用功能。

2 设置原则

智能照明控制系统的设置要在重视老年人使用习惯和操作特点的基础上，落实精细化管理策略，实现绿色养老，体现实用、适用和经济性。

2.1 注重使用习惯

结合老年人的使用习惯，体现人文关怀。例如：无线控制开关面板，尽量不要随机设置，依然按照传统位置进行安装，避免老年人记忆力衰退、随机设置导致找不到；按照传统位置安装，符合老年人长期以来形成的固定操作习惯。

智能照明在养老建筑中要贴合老年人丰富的实际应用需求，以适用技术为本，愉悦体验，逐步接受；否则，只专注，硬性套用，反而事倍功半。

2.2 操作层面

按照老年人的特点，控制操作不能复杂化，越简单越好。例如：控制面板的设置是一键控制；尽量采用自动智能控制。智能照明控制不能变成老年人的操作累赘和使用包袱。

2.3 精细化管理

结合养老建筑的布局，针对定时、感应、联动3种控制模式，具体场景应研究确定对口方案和控制策略，例如：食堂就餐区应设置集中化、总开关定时控制模式，完成对全部照明的定时开/闭；照度传感器适用于起居室、文娱与保健用房等老年人接受日光浴的区域。通过区域及场景的不同智能化设置，充分体现养老建筑的精细化管理水平。

2.4 绿色且经济

智能照明能够减少过度照明，合理降低灯具负载，延长灯具寿命，实现绿色养老建筑。在养老建筑中选择实用、适用且造价低的智能照明技术，既改善了老年人的生活质量，又提高了养老企业的管理水平。

3 应用

通过分析养老建筑通用场所和房间的特点，筛选出智能照明的适用技术以定时、感应、联3种控制模式为主，按需灵活配置，形成多点控制、场景管理、调光调色、分区控制等功能，将传统的人工手动控制转换成智能照明自动管控，提高管理水平，减少养老建筑的运行维护费用。

3.1 适用技术

村镇养老建筑体量小、投资有限，需从现有众多的的智能照明控制技术中筛选出实用、适用技术，解困老年人的亟需问题，同时达到建筑节能的目的。以下就定时、感应、联动3种控制技术及其适用部位予以介绍。

3.1.1 定时控制

定时控制是智能照明控制系统根据所设定的时间，自动对回路进行开/闭、调光、自动切换场景等控制。在智能照明控制系统中，预设时间、周期、控制范围、控制方式，均可由用户自定义设置。养老建筑中常规的定时时段是按照作息时间，划分为：上班、下班、午休。表1是安装和未安装照明定时控制的对比分析。

表 1 安装和未安装照明定时控制的对比分析

在此，只列举了上班、下班、午休的定时控制应用，如果其它场景像投影模式、自由活动模式等，都能实施精细化管理，长此以往，养老建筑的整体节能将非常可观。

3.1.2 感应控制

系统通过接收传感器的感应信号，执行预先设定的控制程序，对相关的回路进行开/闭、调光、自动切换场景等控制。在养老建筑中，实际应用以红外/微波双鉴传感器和照度传感器的感应技术居多，表2是安装和未安装照明感应控制的对比分析。

表 2 安装和未安装照明感应控制的对比分析

设置照明感应控制，不仅实现了建筑节能，而且靠窗区域，系统智能地利用室外自然光，使老年人在室内晒太阳，接受充足的日光浴。

对于感应控制设备，可以选用红外/微波双鉴传感器或者照度传感器单一功能的设备，也可选用红外/微波双鉴传感器与照度传感器进行功能集成的设备。

照度传感器感应控制是根据预先设定的照度值，跟随感知区域的照度变化，自动转换白昼场景。白天，系统将灯光调暗，光照度调节到老年人视觉的范围；天气晴朗时，室内灯光自动调暗；天气阴暗时，室内灯光按预设的照度自动调亮。当夜幕降临时，系统进入“傍晚”工作状态，缓慢地调亮各区域的照度。

3.1.3 联动控制

从智能化系统集成管理来讲，智能照明控制系统需与消防应急照明和疏散指示系统、火灾自动报警系统、安全防范系统、建筑设备监控系统等进行联动控制。当发生火灾等紧急情况时，可联动关闭正常照明，强制打开应急照明并显示逃生方向；强制打开应急通道的电子门锁；强制关闭空调、打开通风设备等。

智能照明控制系统中带有消防信号接口的开关量模块，应能接收由火灾自动报警系统内的消防模块发送的干接点信号或DC 24V信号，按预设逻辑自动对相应回路进行联动控制。

3.2 应用研究

只对村镇养老建筑中通用型场所和房间进行应用示范研究，未提及的场所和房间，可视具体项目情况，参考通用型场所和房间的应用技术，制定适用的解决方案。

3.2.1 起居室、卧室

起居室长走道的照明，需采用红外/微波双鉴传感器进行两端控制，避免老人在黑暗中行走造成危险。卧室至卫生间的走道墙面距地0.40m处，应设置感应脚灯，方便老年人夜间活动，减少跌倒危险。

当使用照度传感器时，起居室照度预设值不应低于200lx，卧室照度预设值不应低于150lx。

3.2.2 门厅、走廊、电梯厅、楼梯间

根据门厅、走廊、电梯厅和楼梯间的功能需要及人员活动规律，合理选用感应、联动控制技术：

a. 日常采用红外/微波双鉴传感器，人来灯亮、人走灯灭。当贵宾访问时，开启全部灯，转为欢迎模式。

b. 配置照度传感器，当自然光线充足时，关灯以节省电能；光线不足时，根据人员活动的需要进行开灯。

c. 当发生消防报警时，联动强制关闭正常照明，打开应急照明、显示逃生方向。

d. 当使用照度传感器时，门厅照度预设值不应低于200lx，走廊和电梯厅的照度预设值不应低于150lx，楼梯间照度预设值不应低于100lx；疏散路径地面水平照度预设值不应低于10lx。

3.2.3 食堂、文娱与保健用房

食堂设置的灭蝇灯应按不同气候区、分季节开/闭，例如：南方地区，智能控制春、夏、秋季点亮，冬季关闭；北方地区，智能控制夏、秋季点亮，春、冬季关闭。但当同一个场所设置了多个灭蝇灯时，在保证灭蝇的前提下，合理设计智能控制的流程，使灭蝇灯轮流开/闭，既避免了灭蝇灯长明，易损耗，又达到了节能目的。当食堂选用紫外线杀菌灯时，应严格按照GB 19258-2012《紫外线杀菌灯》的规定，设计智能控制的流程，有人时，联动关闭紫外线杀菌灯，避免对人体造成伤害。

文娱与保健用房中的阅览室，老年人普遍存在视力欠佳的问题，为了保证阅览室的水平和垂直照度、均匀度达标，避免眩光、频闪、显色指数低、色温过高、蓝光等，需在阅览室的灯具上配置照度传感器，对光环境实现自动监测和调控，使照度随环境的变化而自动调整，达到恒照度控制的目标。同时，出于节能考虑，在阅览室、健身房等处可结合红外/微波双

鉴传感器的区域性移动和微动感应功能，实施精细化智能控制。

使用照度传感器时，食堂照度预设值不应低于200lx，文娱与保健用房照度预设值不应低于300lx。

3.2.4 卫生间、浴室、盥洗室

卫生间照明选用红外/微波双鉴传感器控制，有人使用时自动开灯，无人时自动关灯。

当使用照度传感器时，卫生间、浴室、盥洗室的照度预设值不应低于200lx。

3.3 注意事项

对于智能照明控制系统除考虑技术类型和技术应用外，还需考虑传感器的安装要点、红外/微波双鉴传感器的探测范围、系统通信协议的影响、有线和无线系统的选择、本地平台和云端平台的区分选用、启用系统巡检功能等，以下就这些方面进行简述。

3.3.1 传感器安装要点

传感器安装时，需满足下列要求：

a.红外/微波双鉴传感器探测范围内不应放置易产生误干扰的物体，如窗帘、高大植物、盆栽等。

b.照度传感器安装位置不应有灯具或其它光源直射，也不应朝向表面反射率高的物体，如镜子、显示器等。

c.红外/微波双鉴传感器的安装位置距离玻璃门/窗及门口、通风口等产生气流的地方，至少2m，红外/微波双鉴传感器的安装高度距离地面2.5-3.2m。

d.两个传感器的间距至少6m。

3.3.2 红外/微波双鉴传感器的探测范围

红外/微波双鉴传感器的探测区域分为移动和微动（如图2所示），微动指晃头、挥手臂等微小动作；移动指人体走动的大动作。微动探测覆盖区域直径5 m，移动探测覆盖区域直径10m。

注：以地面为界，上半部分是传感器安装高度的立面（正视图）示意，下半部分是传感器探测覆盖区域的平面（俯视图）示意。

图2 传感器探测范围示意

3.3.3 通信协议影响

当智能照明控制系统使用不同的通信协议时，组网方式、控制线缆类型、控制设备数量、网关类型等均不同，通信协议决定系统的类型。实际工作中，要根据建筑项目体量、控制功能来定位系统类型和智能控制产品的档次；尽量选用标准化的通信协议，降低系统使用方面的局限性。

3.3.4 有线和无线系统

首先有线和无线系统所使用的通信协议不同；其次有线系统需要布线，无线则无需布线，省钱省力。对于实际项目应灵活采用有线或无线或有线与无线有机结合的系统，构成系统优化、功能强大的解决方案。

3.3.5 本地和云端平台

系统管控平台有本地和云端之分，可二选一。本地平台属自持平台，拥有自主管辖权；而云端平台的优势在于可通过远程进行管控，省去本地平台的运维成本。

3.3.6 系统巡检功能

系统应具备在线巡检功能，一旦发现线路故障、设备故障，可及时上报。同时，出于对老年人生活习惯特殊性的考虑，对于特定区域，系统每天晚上自动开启照明回路巡检功能，按照预设，每隔一定时间系统巡检所有照明回路状态，自动关闭未使用的回路，实现节能。

4 安科瑞智能照明控制系统

4.1 概述

ALIBUS智能照明产品采用RS485总线技术，技术成熟可靠，安全稳定。开关驱动器具备独立工作的能力，适用于一些中小型的项目；模块化设计，可以任意拼接扩展，同时预留I/O口以及Modbus接口，还可以满足与AcrelEMS企业微电网管理云平台进行数据交换。

4.2 应用场所

适合于各类智能小区、医院、学校、酒店、工厂，以及体育场所、机场、隧道、车站等大型公建项目的照明控制需求。

4.3 系统结构

4.4 系统功能

1）实时检测并显示各个模块的在线状态，反馈现场受控回路的开关状态，监控界面按照楼层各分区的布局和回路列表来浏览。

2）当发生模块离线、网关设备掉线或者状态反馈和下发控制命令不一致时会发生故障报警，并将故障报警信息记录并显示在界面中。

3）可以对单个照明回路实现开关控制；每个模块、楼层都有相应的模块控制开关和楼层控制开关，也可以一个模块或者整个楼层实现开关控制。

4）开关驱动器支持过零触发功能，负载（灯具）的分合操作仅在交流电过零时进行；可有效减少电磁干扰以及对电网的冲击，延长灯具与控制装置的寿命。

5）对每个照明回路可以预设掉电状态，当照明电源掉电时，开关驱动器会自动切换到预设的掉电状态；确保重新上电时灯具的开关状态是确定与可控的。

6）拖动调光控件，照明设备从0%到100%进行调光，可以对单个照明回路实现调光控制，调光总控可以对一个模块的照明回路实现调光控制，也可以对多个照明回路实现调光控制，通过图标的亮灭状态反馈现场开关的状态。

7）点击场景控件，打开或者关闭对应场景设置，软件界面上显示不同的场景模式和场景功能，通过图标的亮灭显示对应的场景状态是打开还是关闭。

8）设置定时时间，确认时间点后，对该事件点执行的动作进行设置，设置灯在设定的时间点亮或者灭。

9）系统可以通过预设的当地经纬度信息，自动计算每天的日升日落时间；根据天文时钟控制照明开关，实现日落开灯、日出关灯的功能。

10）所有定时控制计划均可下发保存至驱动模块；当上位机系统故障或模块离线时，驱动模块可以利用自带的RTC时钟维持定时控制计划的正常执行，不影响日常的照明控制效果。

11）系统结构是分布式总线结构；系统内各元件不依赖于其他元件而能够独立工作；系统内各元件可以通过程序的设定实现功能的多样性。

12）预留BA或第三方集成平台接口，采用modbus、opc等方式。

5 设备选型

6 结语

在村镇养老建筑中推广应用智能照明控制技术应分步实施，首先对筛选出的适用技术进行应用研究，接着实施系统平台的统一管控，***后实现平台通过WEB 浏览器访问并可提供云端服务。智能照明在***大程度地提升老年人使用需求的同时，应有效地降低养老建筑照明能耗，为村镇养老事业添砖加瓦。