光污染控制工程课件

1、五 光污染控制工程目录CONTENTS概述光污染的测量及评价光污染的防治管理光污染的防治技术5.1.1光污染及其类型光污染及其类型 光污染是现代社会中伴随着新技术的发展而出现的环境问题,是干扰光或过量的光辐射对人、生态环境和天文观测等造成的负面影响的总称,属于物理性污染。光污染是局部的,随距离的增加而迅速减弱,在环境中不存在残留物,光源消失后污染即消失。5.1.1光污染及其类型光污染及其类型 国际上一般将光污染分成 3 类,即彩光污染、白亮污染、人工白昼。光污染按波长分类可分为可见光污染、红外线污染、紫外线污染。光污染的类型5.1.2光污染产生的原因产生原因城市光污染的来源主要包括以下几个方面

2、:建筑物或构筑物夜景照明产生的溢散光和反射光。各类道路照明产生的溢散光和反射光。商业街以外地区的城市广告标志照明产生的溢散光和眩光。商业街的建筑物、店面和广告标志照明,特别是高亮度的霓虹灯、投光灯广告及灯箱广告照明产生的溢散光、眩光和反射光。园林、绿地和旅游景点的景观照明产生的溢散光和干扰光。广场、体育场馆、工厂、工地、矿山、港口、码头及立交桥等大面积照明产生的溢散光、干扰光和反射光。引起光污染的主要原因还包括很多人为的因素。 1.2 光纤通信系统的构成及分类 1.2.1 光纤通信系统的基本构成 主要组成部分包括光纤、光发送器、光接收器、光中继器和适当的接口设备等。实际中，光发送器和光接收器安

3、放在同一机架中，合称为光纤传输终端设备，简称光端机。图1-2 光纤通信系统的基本构成框图1.2.2 光纤通信系统分类 1按传输信号划分 （1）光纤模拟通信系统 （2）光纤数字通信系统（目前广泛采用 ） 2按光波长和光纤类型划分 （1）短波长（0.85 m）多模光纤通信系统 通信速率低于34 Mb/s，中继间距在10 km以内。 （2）长波长光纤通信系统 （见下页） 1.31 m多模光纤通信系统 通信速率为34 Mb/s 和 140 Mb/s， 中继间距为20 km左右 1.31 m单模光纤通信系统 通信速率可达140 Mb/s 和 565 Mb/s， 中继间距为3050 km（140 Mb/s

4、） 1.55 m单模光纤通信系统 通信速率可达565 Mb/s以上， 中继间距更长，可达70 km左右3按调制方式划分（1）直接强度调制光纤通信系统 该系统将待传输的数字电信号直接在光源的发光过程中进行调制，使光源发出的光本身就是已调制光，又称为内调制光纤通信系统。目前广泛采用。 （2）外调制光纤通信系统 该系统是在光源发出光之后，在光的输出通路上加调制器（如电光晶体等）进行调制，又称为间接调制光纤通信系统。 （3）外差光纤通信系统 该系统又称为相干光通信系统。在研制中。 4按传输速率划分 （1）低速光纤通信系统 传输速率为 2 Mb/s, 8 Mb/s （2）中速光纤通信系统 传输速率为 3

5、4 Mb/s, 140 Mb/s （3）高速光纤通信系统 传输速率 565 Mb/s 5按应用范围划分 （1）公用光纤通信系统 （2）专用光纤通信系统6按数字复接类型(即速率转换制式)划分（1）准同步数字系列（PDH）光纤通信系统 目前 565 Mb/s以下速率的光纤通信系统多属此类（2）同步数字系列（SDH）光纤通信系统 目前，已经实用的SDH系统其单波长通信速率可达 2.5 Gb/s, 10 Gb/s 和 40 Gb/s 1.3 数字话路基础知识 1.3.1 语音信号的PCM数字化图1-3 语音信号的PCM数字化框图 1.3.2 话路的时分复用（TDM） 1. 时分复用的原理方法 2. 时

6、分复用的目的 3. 我国采用的PCM基群的帧结构 图1-4 PCM基群的帧结构 PCM基群对一帧中的32个时隙做了如下规定 ： （1）每路语音在一帧中只占用1个时隙 TS1TS15, TS17TS31共30个时隙分别依次传输30路 PCM语音信号。 （2）TS0是同步时隙 （3）TS16是信令时隙 在PCM基群中，每16帧称为一个复帧，正好完成30个 话路信令的传输（由第115帧的TS16实现）与同步分离 （由第0 帧的TS16实现）。光污染的测量及评价光污染的测量光污染的评价5.25.2.1光污染的测量光通量 对光进行定量分析是进行光污染评价及防治的前提,目前常用的光的基本物理量主要有光通量

7、、发光强度、照度、亮度、曝光度及明度。 光通量指按照国际规定的标准人眼视觉特性评价的辐射通量的导出量,用来描述不同波长组成的辐射能量被人眼接收后所引起的总的视觉效应。光通量的单位为流明(lm) ,通常用 来表示。光通量是说明某一光源向四周发射出的光能总量,不同光源发出的光通量在空间的分布是不同的。 光通量的计算公式如下: ( ) = K m V ( ) p ( ）5.2.1光污染的测量照度 光照强度是指单位面积上所接受可见光的能量,简称照度,单位为勒克斯 (Lux 或 lx),符号为E，用于指示光照的强弱和物体表面积被照明程度的量。一个被光线照射的表面上的照度定义为照射在该表面单位面积上的光通

8、量,面元dS上的光通量为d,则此面元上的照度E的计算公式如下:5.2.1光污染的测量发光强度 发光强度指光源所发出的光通量在空间的分布密度,符号为 I ,单位为坎德拉 ( cd )。若光源在某一方向上的微小立体角 d 内发出的光通量为 d ,则该方向上的发光强度计算公式如下:5.2.1光污染的测量亮度 亮度是衡量发光体表面发光强弱的物理量。人眼从一个方向观察光源,在这个方向上的光强与人眼所见到的光源面积之比,定义为该光源单位的亮度,即单位投影面积上的发光强度,亮度的单位是坎德拉/平方米 (cd/m2 ),符号为L,其计算公式如下:5.2.1光污染的测量曝光度 受照表面的照度 E 对被照时间 t

9、 的积分称为该表面的曝光度,用 H 表示,即:曝光度的单位为 lx s 或 lx h 。5.2.1光污染的测量明度(1)明度又称色阶、光度或色度,是指色彩的明暗程度。从光的物理性质来看,色彩的明度与光波振幅的大小有关,振幅越大,进光量越大,物体对光的反射率越高,因此明度也就越高;反之,振幅越小,明度也就越低。(2)有彩色系指光源色、反射光或透射光能够在视觉中显示出某一种单色光特征的色彩序列。基本度量单位包括明度、色调、饱和度。(3)无彩色系指光源色、反射光或透射光未能在视觉中显示出某一种单色光特征的色彩序列。基本度量单位只有明度。5.2.2光污染的评价失能眩光评价方法不舒适眩光评价方法光污染的

10、防治管理控制好污染源加强光污染立法5.35.3.1控制好污染源控制好污染源 随着照明技术的不断发展,光污染成为不可忽视的问题。要减少光污染带来的危害,应防治结合,首先要控制好光污染源,即加强城市规划与管理,提高灯光设施的质量,立足地方实际,如上海市规定 “夏季 23点以后彩灯熄灭”,其次明确城市不同部位照明亮度标准。5.3.2加强光污染立法加强光污染立法 目前我国暂时没有专门防治光污染的法律法规,也没有相关部门负责灯光扰民问题,行政诉讼法民事诉讼法等也未涉及追究造成光污染者行政、民事责任的规定。地方有的光污染的明文条例主要强调防治,未提及侵害发生后如何处理,暂无相应处罚条例。 所以要减少光污染

11、带来的危害,首先,在控制好光污染源的同时,还需要制定统一的标准及相关法律依据,国家和地方政府应该结合自身实际制定合理的光污染标准,并在此基础上制定严格的光污染设施的管制法规、规章和制度,环保、规划、城管、卫生等部门依法加强公共场所、娱乐场所、商场等场所的灯光使用监督及管理,预防和控制环境中的光污染。光污染的防治技术彩光污染防治技术白亮污染防治技术人工白昼污染防治技术可见光污染防治技术5.4红外线、紫外线污染防治技术5.4.1彩光污染防治技术彩光污染防治技术 对于彩光污染,首先应从源头进行控制,在城市建设中设计生态化、环保型的夜景灯光。使用绿色照明产品。其次,对广告牌和霓虹灯应加以控制和科学管理

12、。最后,在建筑物和娱乐场所周围,要多植树、栽花、种草和增加水面,以改善光环境。彩光污染防治技术冲击5.4.2白亮污染防治技术白亮污染防治技术 白亮污染的主要污染源为玻璃幕墙玻璃幕墙光污染问题主要从城市规划、玻璃幕墙立面设计、玻璃幕墙的选材等方面进行防控。(1)加强城市规划,进行合理、多样化的立面设计(2)选择新型幕墙玻璃材料,有效降低放射光强度(3)加强城市绿化白亮污染防治技术冲击5.4.3人工白昼污染防治技术人工白昼污染防治技术 人工白昼污染控制措施主要从两个方面进行。(1)合理规划夜景照明设计(2)选择合适的照明工具人工白昼污染防治技术冲击5.4.4可见光污染防治技术直接眩光的限制 直接眩

13、光的防治本质就是限制视野内光源或灯具的亮度。光源的亮度是产生眩光的主要原因之一,一般情况下不同的光源类型会产生不同的眩光效应,通常光源越亮,眩光的效应越大,其不同光源对应的眩光效应如表 5-2 所示。 因此在达到照明要求的前提下,应减小光源功率以避免高亮度照明。另外,可采用透明、半透明或不透明的格栅及棱镜将光源封闭起来以控制光源的可见亮度。5.4.4可见光污染防治技术反射眩光的限制不舒服眩光的限制降低眩光源与背景的亮度对比度是限制不舒适眩光的有效方法,研究表明,在一定范围内,背景亮度上升时,眩光等级降低;背景亮度降低时,眩光等级上升。(1)降低光源的亮度(2)灯具布置在反射眩光区以外(3)增加光源的数量,提高照度(4)适当提高环