利爾達(dá)恒照度智慧教室光環(huán)境

　　原科技部曹建民副部長(zhǎng)在2019視覺(jué)健康創(chuàng)新發(fā)展國(guó)際論壇(Vision China 2019)親臨利爾達(dá)展臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)(如圖1所示)，了解恒照度智慧教室照明原理和教室光環(huán)境實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)云平臺(tái)，對(duì)利爾達(dá)以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)賦能傳統(tǒng)照明予以肯定，強(qiáng)調(diào)照度等傳感數(shù)據(jù)采集監(jiān)控分析的重要性，鼓勵(lì)和要求對(duì)教室恒照度光傳感器等標(biāo)定的長(zhǎng)期精準(zhǔn)及穩(wěn)定性進(jìn)一步技術(shù)創(chuàng)新突破。

　　圖1 曹部長(zhǎng)參觀利爾達(dá)展臺(tái)

　　1

　　目前我國(guó)近視患者達(dá)6億，青少年近視率居世界第一，近視儼然成為“國(guó)病”。伴隨著近視人口的增加，還有一個(gè)更嚴(yán)峻的問(wèn)題：近視的高發(fā)呈現(xiàn)低齡化趨勢(shì)。高中生和大學(xué)生的近視率均已超過(guò)七成并逐年上升，小學(xué)生的近視率也接近40%。國(guó)家衛(wèi)生健康委等6部門(mén)聯(lián)合發(fā)文，明確表示近視是一種不可逆的變化，也就是說(shuō)，近視不可治愈。誘發(fā)近視的原因很多，遺傳是其中一個(gè)因素。環(huán)境因素也是主要原因，如用眼時(shí)間太長(zhǎng)，看電視距離太近，看的電視畫(huà)面濃度太深、色彩太刺眼，寫(xiě)作業(yè)時(shí)的姿勢(shì)不正確，照明光線過(guò)強(qiáng)或過(guò)弱，使用手機(jī)、電腦無(wú)節(jié)制，飲食不均衡，在較顛簸的車(chē)子里或趴著或走路時(shí)看書(shū)，睡眠不足，等等�？傊�，用眼過(guò)度、視覺(jué)疲勞是導(dǎo)致青少年近視的重要因素，不良的照明環(huán)境更易引起視疲勞。

　　國(guó)家政策對(duì)教室光環(huán)境提出明確要求，2018年8月31日教育部等八部門(mén)制定《綜合防控兒童青少年近視實(shí)施方案》。方案要求學(xué)校改善視覺(jué)環(huán)境，學(xué)校教室照明衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)達(dá)標(biāo)率應(yīng)達(dá)到100%，學(xué)校要請(qǐng)權(quán)威機(jī)構(gòu)監(jiān)測(cè)證明教室照明達(dá)標(biāo);教育部每年對(duì)校外培訓(xùn)機(jī)構(gòu)教室采光照明、課桌椅配備、電子產(chǎn)品等達(dá)標(biāo)情況開(kāi)展全覆蓋專項(xiàng)檢查;國(guó)家衛(wèi)生健康委每年會(huì)同相關(guān)部門(mén)按照采光和照明國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，對(duì)學(xué)校、托幼機(jī)構(gòu)和校外培訓(xùn)機(jī)構(gòu)教室進(jìn)行抽檢、記錄并公布。更多的相關(guān)法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)或即將陸續(xù)出臺(tái)。

　　目前，教室光環(huán)境狀況堪憂，教室光照度不均勻，角落燈光偏暗;課桌面和黑板光照度不達(dá)標(biāo)，容易導(dǎo)致學(xué)生視疲勞;眩光嚴(yán)重，影響學(xué)習(xí)專注度，如圖2所示。因此，教室光環(huán)境改善勢(shì)在必行。教室光照度必須更換新型燈具，保證光照環(huán)境達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn);所有教室光照環(huán)境必須嚴(yán)加監(jiān)管，避免教室燈具光衰老化、損壞等，從而導(dǎo)致光照度不達(dá)標(biāo);學(xué)校需要建立對(duì)教室照明監(jiān)管到位的光環(huán)境管理系統(tǒng)。

　　學(xué)校光環(huán)境改善的解決方案，適宜以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)賦能照明燈具為主，樹(shù)立“光環(huán)境管理專家”，以“高精度光感傳感器+恒照度燈具”組成智慧照明系統(tǒng)，對(duì)教室光環(huán)境數(shù)據(jù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)、調(diào)控，使教室光照度隨環(huán)境亮度變化而自動(dòng)調(diào)整。

　　圖2 傳統(tǒng)教室的照明使課桌和黑板的照明均不達(dá)標(biāo)

　　2 利爾達(dá)物聯(lián)網(wǎng)光環(huán)境管理系統(tǒng)

　　利爾達(dá)物聯(lián)網(wǎng)光環(huán)境管理系統(tǒng)包括利爾達(dá)云服務(wù)器、PC主機(jī)、網(wǎng)關(guān)、數(shù)據(jù)大屏、微信公眾號(hào)、用戶手機(jī)、講臺(tái)快捷控制器、教室燈、黑板燈、照度傳感器、空氣質(zhì)量傳感器、投影機(jī)、窗簾電機(jī)等。強(qiáng)大的物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)系統(tǒng)，使智能管理教室照明更科學(xué)、更便捷。

　　利爾達(dá)注重教室照明燈具見(jiàn)光不見(jiàn)燈、無(wú)眩光，由此可提升學(xué)生學(xué)習(xí)專注度。燈具0~100的無(wú)級(jí)調(diào)光曲線平滑，且無(wú)頻閃。利爾達(dá)物聯(lián)網(wǎng)光環(huán)境管理系統(tǒng)如圖3所示。利爾達(dá)的核心競(jìng)爭(zhēng)力是物聯(lián)網(wǎng)智慧照明系統(tǒng)集成和自運(yùn)行，如圖4所示。

　　圖3 利爾達(dá)物聯(lián)網(wǎng)光環(huán)境管理系統(tǒng)

　　圖4 物聯(lián)網(wǎng)智慧照明系統(tǒng)集成

　　3 教室燈具布置規(guī)則

　　在教室照明設(shè)計(jì)中，為確保學(xué)生集中注意力，桌面和黑板的亮度應(yīng)為最高。因此，教室照明通常由對(duì)課桌的一般照明和對(duì)黑板的局部照明組成，如圖5所示。

　　黑板照明與師生的相對(duì)位置關(guān)系是，燈具一般安裝在位于書(shū)寫(xiě)板法線成55°仰角的位置，如圖6所示。 人眼正常注意視線范圍是平視上方30°到下方60°，在這個(gè)區(qū)域里出現(xiàn)刺眼的光為眩光。燈具防眩光是在此區(qū)域加裝遮光裝置。

　　圖5黑板照明與師生的相對(duì)位置關(guān)系

　　圖6 教室照明眩光保護(hù)

　　4 學(xué)校照明質(zhì)量問(wèn)題

　　4.1 眩光

　　眩光(Dazzle)是指視野中由于不適亮度分布，或在空間或時(shí)間上存在極端的亮度對(duì)比，以致引起視覺(jué)不舒適和降低物體可見(jiàn)度的視覺(jué)條件。視野內(nèi)產(chǎn)生人眼無(wú)法適應(yīng)之光亮感覺(jué)，可能引起厭惡、不舒服。在視野中某—局部地方出現(xiàn)過(guò)高的亮度或前后發(fā)生過(guò)大的亮度變化。眩光是引起視覺(jué)疲勞的重要原因之一。

　　圖7 教室內(nèi)的不良眩光(左)與見(jiàn)光不見(jiàn)燈照明(右)

　　4.2 頻閃

　　頻閃是指電光源光通量以一定頻率的波動(dòng)。目前，大多數(shù)教室采用熒光燈管，由于其交流電輸入的特性造成其工頻頻閃，這種頻閃是造成眼部疲勞的直接原因。光源頻閃與偏頭痛、視覺(jué)疲勞與不適等神經(jīng)學(xué)疾病有密切關(guān)系。

　　在運(yùn)動(dòng)物體的速度和光源頻閃頻率成倍數(shù)關(guān)系時(shí)，運(yùn)動(dòng)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)就會(huì)產(chǎn)生靜止、倒轉(zhuǎn)、運(yùn)動(dòng)速度緩慢等三種狀態(tài)周期性重復(fù)的錯(cuò)誤視覺(jué)，容易引發(fā)工傷事故。圖8為有頻閃的燈具。

　　圖8 有頻閃的燈具

　　4.3 顯色指數(shù)

　　顯色指數(shù)是對(duì)光源對(duì)物體的顯色能力的評(píng)價(jià)，能正確表現(xiàn)物質(zhì)本來(lái)的顏色需使用顯色指數(shù)(Ra)高的光源，其最高為100。數(shù)值接近100，顯色性越好。

　　圖9不同的顯色指數(shù)對(duì)物體的影響

　　高品質(zhì)教室燈具應(yīng)該是高品質(zhì)的布光均勻的燈具，確保教室的照明環(huán)境達(dá)到國(guó)家照明衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。提供美術(shù)、書(shū)法等專業(yè)化教室高顯色指數(shù)的照明環(huán)境。見(jiàn)光不見(jiàn)燈，無(wú)眩光，無(wú)藍(lán)光，無(wú)頻閃，顯色指數(shù)高，保證恒照度。

　　5 智慧教室情景模式配置

　　上課模式時(shí)，黑板燈開(kāi)啟500 lx，教室燈開(kāi)啟300 lx，白天窗簾開(kāi)啟。恒照度傳感進(jìn)入工作狀態(tài)，投影機(jī)進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。

　　投影模式時(shí)，黑板燈關(guān)閉，教室燈亮度降低至150 lx，窗簾關(guān)閉。恒照度傳感器進(jìn)入工作狀態(tài)，投影機(jī)進(jìn)入工作狀態(tài)。

　　自習(xí)模式時(shí)，黑板燈關(guān)閉，教室燈亮度300 lx，窗簾開(kāi)啟/關(guān)閉。恒照度傳感器進(jìn)入工作狀態(tài)，投影機(jī)進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。

　　休息模式時(shí)，黑板燈關(guān)閉，色溫2 700 K。教室燈亮度降低至40 lx，窗簾關(guān)閉或開(kāi)啟，恒照度傳感器進(jìn)入工作狀態(tài)，投影機(jī)進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。

　　6 數(shù)據(jù)可視化大屏

　　數(shù)據(jù)可視化大屏光環(huán)境系統(tǒng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)大屏，直觀表現(xiàn)光照度達(dá)標(biāo)、空氣質(zhì)量、二氧化碳濃度、能耗、學(xué)生近視率等參數(shù)，體現(xiàn)了學(xué)校信息化、智能化。不僅作為家長(zhǎng)了解學(xué)校的窗口，還可以給政府部門(mén)提供實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)并記錄保存，提供監(jiān)督管理便利。

　　7 物聯(lián)網(wǎng)后臺(tái)管理系統(tǒng)

　　物聯(lián)網(wǎng)后臺(tái)管理系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)一鍵控制所有教室設(shè)備的狀態(tài)。非接觸強(qiáng)電，避免傳統(tǒng)的去電房拉閘，避免了大電流對(duì)燈具電器的沖擊，使用壽命更長(zhǎng)。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)教室各種設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、自動(dòng)故障上報(bào)、耗材提醒。方便節(jié)能管理，可自動(dòng)定時(shí)開(kāi)關(guān)。

　　8 智慧教室的標(biāo)準(zhǔn)配置

　　智慧教室的標(biāo)準(zhǔn)配置如圖10所示。教室燈、黑板燈作為教室照明的主體均在利爾達(dá)物聯(lián)網(wǎng)光環(huán)境管理系統(tǒng)中。

　　圖10 智慧教室的標(biāo)準(zhǔn)配置

　　9 小結(jié)

　　利爾達(dá)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)賦能以照明器具為主，樹(shù)立“光環(huán)境管理專家”，以“恒照度光感傳感器+恒照度燈具”組成智慧系統(tǒng)，對(duì)教室光環(huán)境數(shù)據(jù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)、自動(dòng)調(diào)控，提高教室光照度隨環(huán)境亮度變化而自動(dòng)調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)了恒照度智慧教室光環(huán)境，開(kāi)啟教室科學(xué)照明、健康照明、恒照度照明的新紀(jì)元。

　　參考文獻(xiàn)

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　　[4] 顏重光. 智能LED照明系統(tǒng)與傳感技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)[C]//照明用電源與智能控制技術(shù)研討會(huì). 2013.[5] 顏重光. LED智能照明技術(shù)新發(fā)展[J].

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