智能照明及控制系統在醫院建筑中的應用

任運業

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：現階段，我國的社會經濟的發展水平不斷提高，為智能照明系統的發展帶來了新的契機。文章主要介紹了幾類智能照明系統，分析了其優點，并介紹了智能照明系統在醫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；智能建筑；節能

0、引言

智能照明系統是電磁調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，利用提高功率因數來降低照明電器的工作溫度，實現智能照明。智能建筑是指將建筑物的結構、系統、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、快捷的居住環境。文章介紹智能照明系統在智能建筑中的實際應用。

1、傳統照明系統存在的問題

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

1.1 照明系統布局不合理，規劃不科學

燈光照明在醫院不同區域，其布局和設計也各不相同。通常，傳統模式基于設計一體化，在各個區域均采用統一方案，沒有考慮醫院實際情況，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

醫院的燈光對醫院工作者和患者都有著重要的作用，可是醫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、智能照明系統分類及其工作原理

控制系統是智能照明的根本所在，其原理是根據不同的時間、亮度控制不同區域的照明設備，是智能家居的核心組成部分。智能照明系統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，人們可以根據不同的需求進行提前設定。這些提前設定的系統稱為場景，可以讓調光器系統或者中央建筑控制系統通過編程實現自動調用。智能照明系統類型較多，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。該控制技術已經非常成熟，采用數碼控制的效果替換傳統機械開關進行控制。這種控制技術主要是通過無線數字識別，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

感應照明的介質是人，人體散發熱量，產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別。根據感應照明這一延時特性，可以控制其范圍內的燈光，實現人來則亮，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，實現智能控制的普及化。

3、智能照明系統的優點

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

4、智能照明系統在醫院智能建筑中應用的優勢

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

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

4.1 實現照明自動調節

智能照明系統可以使醫院的照明設備處于全自動控制狀態。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智能醫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，智能照明系統通過編程，切換到舒服工作狀態，自動調節各個區域的亮度，開啟時時監測系統。在無人區，照明設備自動關閉；檢測到有人時，將燈光調整到合適的亮度。通過編程，產生固定的工作模式，從而實現整個建筑開關的智能控制，營造滿足不同時間，不同需求的環境。

4.2 改善工作效率和工作環境

在傳統照明系統中，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生疲勞，降低其工作效率，而智能照明系統中的可調光電子鎮流器工作在較高的頻率，達到 7000 Hz，可以讓燈光保持穩定。

4.3 實現節能降本

智能照明系統對大多數燈具進行智能調光，根據室外光的強弱，自動調整室內光的強度，讓室內的光強度始終保持在一個恒定值，充分利用自然光，達到節能的目的。

智能照明系統讓傳統的照明系統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、智能照明系統在醫院智能建筑中的具體應用

智能照明系統由于其自身具有的優勢，被廣泛應用在門診大廳、護士工作區域、公共區域、特別區域等。

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，以達到節能的目的。

在夜間，可一根據患者數量以及不醫院的光照來進行調節亮度。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，以調節亮度。

5.2 護士工作區域

在護士工作區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，系統感應到聲音，會開啟燈光，并持續相應的時間。

5.3 公共區域

在公共區域的燈光多數需要達到節能化的要求。因為公共區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。根據前文可知，控制系統是智能照明的根本所在，其可以根據時間、亮度需求控制不同區域的照明設備，用戶根據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域，所以其他地方的燈控系統就會暫時性關閉，這既保證了暗處需要燈光的效果，也能夠節約能源，因此智能照明控制系統是公共區域的選擇之一。

5.4 特別區域

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兒童身體特點適當的減弱，老年病房則應該反之，適度增強光照亮度。特別區域可結合使用場景等因素進行集中控制。

5.5 辦公區域

在辦公區域，可以將員工所使用的地方劃分為多個獨立的區域，可以根據各個區域所需求的光照強度進行調整，也可以實現集中控制。

5.6 樓道等相關區域

樓道等區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 園林照明區域

園林照明區域所采用的智能照明系統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，當到白天時通過光感又可自動將燈源關掉，從而達到節能的目的。

6、應用場景

系統功能：

1、開關控制：對通道、走廊、公共區域、樓梯間、會議室按照單個照明回路、區域、樓層等實現對應照明的開關燈控制，監視受控回路的開關狀態。

2、調光控制：滿足區域照度和亮度調節要求，支持在通道、走廊、公共區域、樓梯間、會議室等場所監測照度或亮度，并根據需要自動/手動調節開燈數量和燈光亮度，充分利用自然光源，滿足節約了能源，營造了舒適的生活工作環境。

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

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

5、分區、總控：支持運行管理人員實時監視各區域、樓層、樓棟的照明狀態，并根據需要進行分區、分層、分樓棟按需要分區控制、總控制。

6、實時報警：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，提示內容為故障時間、模塊位置、故障說明。

7、歷史記錄查詢：查詢任意時段內的事件記錄，支持“當日"“最近7天"“自定義時段"方式查詢歷史事件。

7、現場圖片

8、產品選型

9、結束語

與傳統照明方式相比，智能照明系統具有一定的優勢，不僅可以滿足不同用戶對照明的個性化需求，還可以實現節能環保，充分利用智能化照明系統，有助于實現建筑照明的智能化。目前，智能照明系統已經實現了由不節能、不智能向節能、智能化的過渡，這是社會發展的進步，也科技信息化發展的一個重要體現。

【參考文獻】

[1]吳運銓,智能照明系統在醫院建筑中的應用。

[2]賈蘊哲,樓宇智能照明控制系統的研究[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的設計與實現[J],自動化表,2017,38(3):93-96。

[4]安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2022.05版。

作者介紹：

任運業，男，現任職于安科瑞電氣有限公司，主要從事無線測溫系統的研發與應用。