安全人機(jī)工程課程設(shè)計(jì)

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河南城建學(xué)院

《安全人機(jī)工程學(xué)》課程設(shè)計(jì)

班級(jí)專業(yè)

課程名稱安全人機(jī)工程學(xué)號(hào)姓名指導(dǎo)教師楊

市政與環(huán)境工程學(xué)院

2023年6月

前言

河南城建學(xué)院圖書館是一個(gè)專業(yè)性的高校圖書館。始建于1985年，1992年建成4178平方米的圖書館樓，1999年建成計(jì)算機(jī)局域網(wǎng),實(shí)現(xiàn)了采訪、編目、流通的自動(dòng)化管理，2000年建成電子閱覽室，開始為讀者提供了更為豐富的信息服務(wù)。2023年2月投入使用的新校區(qū)圖書館建筑面積23000平方米，是一個(gè)大開放大流通、館藏資源多樣化、特色化，融傳統(tǒng)圖書與數(shù)字資源于一體的現(xiàn)代化復(fù)合圖書館。一個(gè)合理舒適的照明環(huán)境，會(huì)把人留在圖書館的時(shí)間更長(zhǎng)，對(duì)人的視覺健康也能起到積極的作用。

1975年，國(guó)際圖書館協(xié)會(huì)和機(jī)構(gòu)聯(lián)合會(huì)在法國(guó)里昂召開的圖書館職能科學(xué)探討會(huì)確認(rèn)了現(xiàn)代圖書館具有保存人類文化遺產(chǎn)、進(jìn)行社會(huì)教育、傳遞科學(xué)情報(bào)、開發(fā)智力資源等主要的社會(huì)職能。

書店在法國(guó)里昂召開的圖書館職能科學(xué)探討會(huì)確認(rèn)了現(xiàn)代圖書館具有保存人類文化遺產(chǎn)、進(jìn)行社會(huì)教育、傳遞科學(xué)情報(bào)、開發(fā)智力資源等主要的社會(huì)職。也就可以這么說:圖書館的照明要與保存人類文化遺產(chǎn)、進(jìn)行社會(huì)教育、傳遞科學(xué)情報(bào)、開發(fā)智力資源等功能相適應(yīng)。

大學(xué)圖書館是大學(xué)生讀書學(xué)習(xí)的重要場(chǎng)所，圖書館的照明質(zhì)量對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)和視覺健康有著重要的影響，探討我國(guó)的建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)圖書館照明的要求和實(shí)際中存在的不足，提出解決方式，保護(hù)大學(xué)生的視覺健康具有現(xiàn)實(shí)意義。

目錄

1圖書館建筑對(duì)照明環(huán)境的要求1

1.1館藏區(qū)11.2閱覽區(qū)11.3工作區(qū)12圖書館建筑現(xiàn)有照明標(biāo)準(zhǔn)1

2.1照度22.2眩光22.3一般顯色指數(shù)23調(diào)整圖書館建筑照明設(shè)計(jì)的方法3

3.1在源頭上考慮解決問題，設(shè)計(jì)方與使用方充分溝通。34改進(jìn)LED照明系統(tǒng)需求4

4.1智能照明控制原理54.2節(jié)能量計(jì)算75結(jié)語(yǔ)86通稱顯色指數(shù)。符號(hào)為Ra}Ra標(biāo)準(zhǔn)值(最高值)為100，按標(biāo)準(zhǔn)4.4.2項(xiàng)規(guī)定:長(zhǎng)期工作或停留的房間或場(chǎng)所，照明光源的顯色指數(shù)(Ra)不宜小于80。這就說明圖書館的燈具選用或更換光源，其一般顯色指數(shù)Ra必需達(dá)到80這一指標(biāo)，才能有益于讀者的長(zhǎng)期視覺識(shí)別行為。

3調(diào)整圖書館建筑照明設(shè)計(jì)的方法

3.1在源頭上考慮解決問題，設(shè)計(jì)方與使用方充分溝通。

嚴(yán)格依照建筑設(shè)計(jì)方的圖紙，選用與之大小尺寸、位置完全一致的書架書桌擺放，這對(duì)設(shè)計(jì)師的專業(yè)素質(zhì)有很高的要求，室內(nèi)效果有保障，不足的是使用過程中不能靈活調(diào)整。一般采用以下兩種布燈方式:

①照明方式A:燈具安裝在通道上方，燈具間距與桌子距離一致。這種裝燈方式對(duì)燈具的配光要求較高，燈具主要的光通要偏向兩側(cè)桌而的位置。目前大多數(shù)的這樣安裝的燈具并沒有采用圖中所示的配光，需要設(shè)計(jì)師選擇合理配光的燈具(見圖3).

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②照明方式B:燈具安裝在桌而上方，燈具間距與桌子距離一致。這種裝燈方式對(duì)燈具的配光要求較低，大多數(shù)燈具都能適用。關(guān)鍵是燈具總是在桌而中心上方，桌子而必需較寬，這樣書寫時(shí)不會(huì)被自身的陰影遮擋(見圖4)。

4改進(jìn)LED照明系統(tǒng)需求

由于高校圖書館是人員密集的場(chǎng)所，室內(nèi)各區(qū)域?qū)φ彰鞯男枨蟛槐M一致。根據(jù)各區(qū)域的環(huán)境及工作特點(diǎn)，筆者對(duì)照明系統(tǒng)的控制方式提出如下需求:

(1)自動(dòng)調(diào)光控制:針對(duì)一般閱覽室、電子閱覽室、多功能室等區(qū)域日間照明時(shí)間長(zhǎng)的特點(diǎn)，根據(jù)室內(nèi)照度自動(dòng)控制燈具的開啟數(shù)量，最大限度利用自然光;同時(shí)采用時(shí)間控制，避免人為因素導(dǎo)致的電能浪費(fèi);

(2)紅外移動(dòng)控制:走道和書庫(kù)門口宜采用此方式，人來(lái)燈亮，人離開后延時(shí)關(guān)閉，以儉約能源;

(3)區(qū)域場(chǎng)景控制:合理的區(qū)域劃分能有效地儉約能源，通過編程可改變各區(qū)域的光照度，以適應(yīng)各種場(chǎng)合的不同場(chǎng)景需求。如多媒體教室設(shè)置為會(huì)議狀態(tài)、多媒體上課狀態(tài)、清潔衛(wèi)生狀態(tài)等多種場(chǎng)景模式。然而，目前的控制方式完全需要依靠人工管理才能實(shí)現(xiàn)，無(wú)法根據(jù)需求自動(dòng)開、照料明設(shè)備，因而要想實(shí)現(xiàn)上述需求，需要借助于智能照明控制系統(tǒng)。

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智能照明系統(tǒng)一般由傳感器(如光纖感應(yīng)器、面板開關(guān))、執(zhí)行器(如調(diào)光電子鎮(zhèn)流器)、網(wǎng)絡(luò)通信單元(路由器、中繼器等)、輔助單元(如電源、導(dǎo)軌)等組成(見圖2)，遵循統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，借助各種不同的“預(yù)設(shè)置〞控制方式和控制元件，對(duì)不同時(shí)間、不同環(huán)境的光亮進(jìn)行確切設(shè)置和合理管理。

4.1智能照明控制原理

之前所提及的自然調(diào)光控制需求，就是利用傳感器將采集到的照度信息轉(zhuǎn)變成某種信號(hào)通過網(wǎng)絡(luò)層再傳遞給執(zhí)行器，執(zhí)行器根據(jù)當(dāng)前照度來(lái)判斷是否控制室內(nèi)燈具的開閉，同時(shí)通過規(guī)律判斷，控制開啟燈具的數(shù)量;同理，其余3種需求也是通過傳感器將時(shí)鐘信號(hào)、位移信號(hào)或場(chǎng)景信號(hào)傳遞給執(zhí)行器來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的控制(見圖3)，在此不再贅述。

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以普通閱覽室為例，在圖4中所示的位置安裝照度傳感器，分別檢測(cè)室外和室內(nèi)不同位置的光線強(qiáng)弱，調(diào)理對(duì)應(yīng)光源的強(qiáng)度。例如:傳感器a檢測(cè)的結(jié)果會(huì)影響a區(qū)域，傳感器b的采樣結(jié)果同搭理影響b區(qū)域。依此類推，靠近窗戶的區(qū)域與遠(yuǎn)離窗戶的區(qū)域的照度都可以通過傳感器實(shí)現(xiàn)不同程度的調(diào)理。這樣的控制方式充分利用了室內(nèi)的自然光，儉約了電能，也延長(zhǎng)了燈具的使用壽命。此外，還可以在不同位置安裝一定數(shù)量的時(shí)間控制器。假使在下班時(shí)間有部分燈具由于人為因素沒有關(guān)閉，超過一定的時(shí)限，系統(tǒng)則默認(rèn)關(guān)閉所有燈具。這一控制方式特別適用于工作區(qū)。

采用智能照明系統(tǒng)，全天的照明消耗可作如下估算(普通閱覽室):

(1)上午:由于早晨8:00-9:00室內(nèi)光線較弱，可以點(diǎn)亮室內(nèi)近30%的燈;9:30-12:00期間，尋常光線較強(qiáng)，無(wú)需點(diǎn)亮光源。

(2)中午:根據(jù)該圖書館日常作息習(xí)慣，12:00-13:30為體息時(shí)間，工作人員大多外出就餐或體息，系統(tǒng)執(zhí)行時(shí)間控制，將閱覽室內(nèi)光源全部關(guān)閉，能耗為0

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(3)下午:13:30-16:30期間，外界自然光充足，可以不用點(diǎn)亮光源。16:30-17:30，室內(nèi)距離窗戶較遠(yuǎn)的位置需要開啟燈具增加照度，至多點(diǎn)亮50%的光源。

(4)晚上:尋常19:30-22:30期間光線越來(lái)越弱，因此，需要開啟的燈具數(shù)量也逐漸增加，照度也將達(dá)到最大。

根據(jù)相關(guān)人員對(duì)普通閱覽室的試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)，采用智能照明系統(tǒng)后，閱覽室內(nèi)的燈具日平均照明時(shí)間由原先的8h縮短為6.5h};

4.2節(jié)能量計(jì)算

4.2.1當(dāng)前控制方式下照明負(fù)荷計(jì)算

目前普通閱覽室采用均勻的燈具布置方法，每盞燈橫向間距1200mm，縱向間距1500mm。該閱覽室總面積約300mZ，有100盞熒光燈，單套燈具總功率為36W，鎮(zhèn)流器能耗占2W。根據(jù)公式(1)計(jì)算此區(qū)域

照明功率密度值LPD得:

假使每天該閱覽室開放時(shí)間為lOh，正常狀況下燈具大約有7}-9h的開啟時(shí)間，這里以平均每天8h計(jì)算，則每天消耗的電量約為:

4.2.2采用節(jié)能方案運(yùn)行后照明負(fù)荷計(jì)算

節(jié)能方案采用高效燈具和智能控制系統(tǒng)相結(jié)合的方式，以此為前提，基于3.1的方案，更換燈具后該閱覽室照明功率密度值LPD’為(燈管功率28W電子鎮(zhèn)流器功率1w):

另外，根據(jù)3.2.1所提出需求，采用智能照明系統(tǒng)后，安裝在特別位置的傳感器會(huì)根據(jù)自然光線的強(qiáng)弱和上下班狀態(tài)來(lái)自動(dòng)調(diào)理燈具的開啟數(shù)量，將閱覽室內(nèi)的照度控制在合理的范圍內(nèi)，從而單套燈具的平均日開啟時(shí)間由8h縮短

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為6.5h，從而每天消耗的電量約為:

4.2.3計(jì)算結(jié)果比較

綜上所述，在采用節(jié)能方案后，理論上閱覽室內(nèi)的照明功率密度將由原來(lái)的12.7W/mZ減少到9.7mZ,每平方米照明能耗儉約量

考慮到充分利用自然光后減少的照明時(shí)

間，預(yù)計(jì)全天可節(jié)省電量，儉約率高達(dá)38%。

5結(jié)語(yǔ)

要獲得理想的照明方式，以目前的熒光燈光源為主的照明，需要更高的造價(jià)和花費(fèi)更多的電能，這違背了低碳經(jīng)濟(jì)的宗旨。假使LED光源燈具能夠進(jìn)一步提高光效，降低成本，就能以較低的能耗獲得理想的照明，例如由于光源與燈具的緊湊，我們可以在天花上安裝燈具導(dǎo)軌，再將燈具安裝于導(dǎo)軌之上，按不同場(chǎng)所的現(xiàn)場(chǎng)尺度調(diào)理燈具的位置、距離，以期獲得最正確的照明效果。隨著我國(guó)LED照明行業(yè)的高速發(fā)展，燈具的形式與安裝方式都可能顛覆現(xiàn)有的方式。只有避免和解決圖書館照明中的不足之處，才能提高圖書館的照明質(zhì)量，有利于大學(xué)生在圖書館長(zhǎng)時(shí)間的學(xué)習(xí)，也有利于大學(xué)生的視覺健康。

儉約能源為目的，保證良好的照明效果為前提，提出更換高效節(jié)能燈具和建立智能照明控制系統(tǒng)兩種節(jié)能措施，通過對(duì)普