王強

摘 要：針對圖書館書庫及閱覽室占地面積大、人員流動性強等特點，智能照明控制系統以照度檢測器和雙鑒探測器實時采集的室內照度和人員活動情況數據為依據，經照明控制器邏輯判斷形成相應的分區照明控制策略，實現對區域照明燈具通斷組合的智能調節和控制。工程實踐應用表明，采用智能網絡控制對圖書館照明系統進行改造后，整體節電率可達30%左右，節電節能效果比較明顯，其具有非常良好的推廣應用價值。

關鍵詞：照明系統;照度;節能改造;圖書館

中圖分類號：TU113.662文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2021）04-0135-03

Abstract： In view of the characteristics such as large area， strong mobility of personnel at the library's stack room and reading room， based on the real-time data of indoor illumination and personnel activities collected by illuminance detector and dual detector， and according to the logic judgment of lighting controller to form the corresponding partition lighting control strategy， the intelligent lighting control system can realize the intelligent adjustment and control by on-off combination of regional lighting lamps. The engineering application practice shows that after the library lighting system transformation by using intelligent network control， the overall power saving rate can reach about 30%， and the energy saving effect is obvious， which has a very good application effect.

Keywords： lighting system;illumination;energy saving transformation;library

公共圖書館是城市服務的重要基礎設施，同時也是知識和文化的集散地，起著不同于城市其他學習場所的獨特作用。圖書館服務對象為大量的讀者，具有開啟時間長、人員流動性大等特點，加上書庫儲存書籍較多、閱覽室面積較大，相應照明能耗也較其他公共建筑大[1]。據統計，圖書館照明能耗占整個建筑能耗的35%以上，節能降耗已成為公共圖書館能耗改造研究的重要內容[2]。為適應網絡化、數字化、自動化和智能化的信息時代需求，建立信息交互及時、多時段動態管控、綠色環保的智能化照明節能系統，依靠強大的計算機網絡技術和智能傳感技術，實現“人來燈亮、人走燈滅、智能調節”的照明節能調控[3]，在滿足舒適照明需求的同時，有效降低照明系統能耗，具有非常重要的工程實踐應用研究意義。

1 公共圖書館照明現狀及設計標準

1.1 照明現狀

公共圖書館的服務對象為大量讀者，主要功能建筑物包括書庫、閱覽室、辦公室和展廳等。其中，書庫、閱覽室占地面積較大且是讀者主要活動區域，相應地，其光源設置密集，光照度要求較高，相光源功率較大。常規人工控制照明系統中，在圖書館對外開放時，室內照明光源基本是全面開啟，尤其在市民工作期間，書庫、閱覽室的閱讀人員較少，全明狀態的開啟方式會造成大量的電能資源浪費[4]。另外，常規人工集中控制模式無法結合外部光照等特點，合理調控照明燈具組合和光源照度，這也是造成圖書館電能損耗較大的主要原因。因此，結合國家照明指標要求，合理設計智能調控照明系統，盡量做到“按需照明、動態調控”，以減少不合理光源使用，提高照明系統使用壽命，降低運行能耗。

1.2 照度標準指標

《建筑照明設計標準》（GB 50034—2013）對圖書館照明的照度標準有明確要求，分房間或場所照明的照度標準指標為：電子閱覽室、采編間為水平面0.75 m高，500 SI;一般閱覽室、辦公室、報告廳、陳列室、工作間為水平面0.75 m高，300 SI;檔案庫、休閑廳為水平面0.75 m高，200 SI;書庫、書架為垂直面0.25 m高，50 SI。圖書館照明控制系統設計時，要在滿足照度標準指標要求的基礎上，通過引入傳感器技術、計算機技術和網絡技術等，確保照明系統具有較高的節能降耗效果。

2 智能照明節能控制方案

照明控制系統不僅能夠減少公共圖書館燈具在單位時間內的電能資源損耗，還能降低照明燈具及照明系統的綜合使用時間，達到延長照明燈具及照明系統綜合使用壽命的目的。現在國外發達城市公共圖書館已普遍采用先進的智能照明節能控制系統，相比較而言，我國公共圖書館照明控制系統還不夠完善，照明燈具的控制依然以人工定時開/關為主，缺乏有效的節能控制手段。因此，公共圖書館智能照明節能控制系統研究就具有非常重要的工程實踐意義。

為了考慮照明系統動態調控及后期兼容發展需求，智能照明節能控制系統按照“分散集控”網絡架構進行設計。圖書館運行管理人員根據圖書館人員流動、環境光照度等情況，通過系統主機進入上位機調控系統，即可對系統相關特性參數進行設置和調整，如設置和修改照明照度、人體移動雙鑒探測器和感光傳感器的閾值等，以確保照明系統根據實際照明需求動態調節燈具的組合;可在操作平臺上對照明系統的啟/停時間進行設置;系統可以根據照度實測值，結合光照度等特性參數，動態調節照明燈具組合、光源狀態、照明時間等特性參數;系統接入智能電表，可以實現對區域能耗數據的動態采集和實時統計分析，并能形成相應數據分析表格和曲線，便于管理人員查找和分析高能耗照明區域的原因。系統管理平臺支持數據的遠傳和遠程操控，可將供配電系統、能耗數據等上傳到圖書館能耗信息監控管理平臺，實現對照明系統的遠程監控管理。智能照明節能控制系統的邏輯組成架構如圖1所示。智能照明控制器提供定時控制、無人感應控制和照度控制3種功能。

2.1 定時控制功能

此種模式主要應用于書庫和閱覽室的照明。為了提高圖書館管理效率，人們會根據圖書館的開/閉館時間，設置書庫和閱覽室區域的照明自動啟/閉操作。

2.2 無人感應控制功能

考慮到書庫、檔案庫、陳列廳等區域的應用特征，系統針對這些區域照明需求提供無人感應功能，即將照明燈具按區域實施分區控制，開放時間內僅讓主要通道采取常明控制，而書架、陳列區等則結合雙鑒探測器，根據人員活動情況，動態調節活動區域范圍內照明燈具的啟動，當檢測器探測到無人或人員離開60 s后，自動關斷其余照明。其通過按需合理啟動燈具，形成動態區域組合，有效降低照明燈具的開啟時間，在滿足相關區域照明功能需求的基礎上，合理進行調節，以降低照明系統能耗[5-6]。

2.3 照明控制功能

考慮到閱覽區域的功能特征以及現代圖書館書架與閱覽書桌共區域布置情況，閱覽區根據書桌分布情況實施分區智能控制。同時，智能照明控制器除了會根據時間自動啟動系統外，還可以根據照度檢測器采集的實時照度值、自然光照強度等數據，動態調整區域照明燈具組合，確保照明區域具有良好的照明質量和節能效果。

3 智能照明控制系統應用能效分析

某圖書館采用圖1所示的節能控制方案，對圖書館10間書庫及閱覽室進行照明系統節能改造。每間書庫及閱覽室共設置8個智能照明控制器、16個照度檢測器和32個雙鑒探測器，其中，照明光源、照度檢測器和雙鑒探測器通過總線拓撲結構接入智能照明控制器，經RS485網絡和TCP/IP總線與系統控制主機完成數據信息的交互共享。另外，每個智能照明控制分區設置一面照明配電箱，通過智能電表實現對能耗數據的實時采集和上傳分析。整個改造工程共采用80個智能照明控制器、160個照度檢測器和320個雙鑒探測器，改造工程總工期為3個月。系統調試完成后，為了評估其節能降耗效果，研究人員將系統設置為常規（改造前）和智能調控模式（改造后），分別運行1周，通過計算機系統自動采集的能耗數據進行分析，其改造前后的照明特征數據對比如表1所示。

從表1對比數據可以看出，照明系統采用智能控制系統后，其電能損耗明顯降低，除文娛館外，其他區域的節電率均保持在20%以上。其中，古典中文書庫2和外文書庫節電率均超過50%，主要原因是古典中文書庫2和外文書庫借閱人員較少、借閱人次也較少，智能照明控制系統集中了雙鑒探測器和照度檢測器數據，可以動態調整該區域的照明燈具組合，節電效果明顯。文娛館主要儲藏文娛期刊、音樂和舞蹈等聲像資料，借閱人員較多、人員流動比較頻繁，因此改造前后的節電率也較低。根據上述分析，圖書館采用智能照明控制系統進行節能改造，總體可以獲得至少30%的節電率，系統節電節能效果十分明顯。

4 結語

智能照明控制系統依據雙鑒探測器和照度檢測器采集的實時環境光線強弱變化、人員流動情況等數據信息，通過區域燈具的組合調配和智能控制，實現了“人來燈亮、人走燈滅、智能調節”的燈控效果。實踐應用表明，智能照明控制系統的整體節電率可以超過30%，節能改造回收周期也較短，實現了對圖書館常規照明控制方式的革新，其具有非常良好的工程實踐應用效果。

參考文獻：

[1]孫景偉，丁學用.圖書館照明控制系統的設計與實現[J].信息與電腦（理論版），2020（7）：98-100.

[2]賈志城，白建軍.基于ZigBee網絡的圖書館智能照明系統設計[J].建筑設計管理，2014（4）：76-79.

[3]姚偉用.試論高校圖書館閱覽室照明系統節能方案的確定[J].建設科技，2017（13）：72-74.

[4]黎震.公共圖書館照明系統EMC模式LED節能改造項目研究[J].公共圖書館，2016（3）：58-62.

[5]楊再仲.圖書館照明節能設計研究[J].城市建筑，2013（24）：166.

[6]丁永威.無錫圖書館節能照明控制系統設計[J].電工文摘，2015（2）：37-39.