安全人机工程课程设计

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河南城建学院

《安全人机工程学》课程设计

班级专业

课程名称安全人机工程学号姓名指导教师杨

市政与环境工程学院

2023年6月

前言

河南城建学院图书馆是一个专业性的高校图书馆。始建于1985年，1992年建成4178平方米的图书馆楼，1999年建成计算机局域网,实现了采访、编目、流通的自动化管理，2000年建成电子阅览室，开始为读者提供了更为丰富的信息服务。2023年2月投入使用的新校区图书馆建筑面积23000平方米，是一个大开放大流通、馆藏资源多样化、特色化，融传统图书与数字资源于一体的现代化复合图书馆。一个合理舒适的照明环境，会把人留在图书馆的时间更长，对人的视觉健康也能起到积极的作用。

1975年，国际图书馆协会和机构联合会在法国里昂召开的图书馆职能科学探讨会确认了现代图书馆具有保存人类文化遗产、进行社会教育、传递科学情报、开发智力资源等主要的社会职能。

书店在法国里昂召开的图书馆职能科学探讨会确认了现代图书馆具有保存人类文化遗产、进行社会教育、传递科学情报、开发智力资源等主要的社会职。也就可以这么说:图书馆的照明要与保存人类文化遗产、进行社会教育、传递科学情报、开发智力资源等功能相适应。

大学图书馆是大学生读书学习的重要场所，图书馆的照明质量对学生的学习和视觉健康有着重要的影响，探讨我国的建筑照明设计标准对图书馆照明的要求和实际中存在的不足，提出解决方式，保护大学生的视觉健康具有现实意义。

目录

1图书馆建筑对照明环境的要求1

1.1馆藏区11.2阅览区11.3工作区12图书馆建筑现有照明标准1

2.1照度22.2眩光22.3一般显色指数23调整图书馆建筑照明设计的方法3

3.1在源头上考虑解决问题，设计方与使用方充分沟通。34改进LED照明系统需求4

4.1智能照明控制原理54.2节能量计算75结语86通称显色指数。符号为Ra}Ra标准值(最高值)为100，按标准4.4.2项规定:长期工作或停留的房间或场所，照明光源的显色指数(Ra)不宜小于80。这就说明图书馆的灯具选用或更换光源，其一般显色指数Ra必需达到80这一指标，才能有益于读者的长期视觉识别行为。

3调整图书馆建筑照明设计的方法

3.1在源头上考虑解决问题，设计方与使用方充分沟通。

严格依照建筑设计方的图纸，选用与之大小尺寸、位置完全一致的书架书桌摆放，这对设计师的专业素质有很高的要求，室内效果有保障，不足的是使用过程中不能灵活调整。一般采用以下两种布灯方式:

①照明方式A:灯具安装在通道上方，灯具间距与桌子距离一致。这种装灯方式对灯具的配光要求较高，灯具主要的光通要偏向两侧桌而的位置。目前大多数的这样安装的灯具并没有采用图中所示的配光，需要设计师选择合理配光的灯具(见图3).

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②照明方式B:灯具安装在桌而上方，灯具间距与桌子距离一致。这种装灯方式对灯具的配光要求较低，大多数灯具都能适用。关键是灯具总是在桌而中心上方，桌子而必需较宽，这样书写时不会被自身的阴影遮挡(见图4)。

4改进LED照明系统需求

由于高校图书馆是人员密集的场所，室内各区域对照明的需求不尽一致。根据各区域的环境及工作特点，笔者对照明系统的控制方式提出如下需求:

(1)自动调光控制:针对一般阅览室、电子阅览室、多功能室等区域日间照明时间长的特点，根据室内照度自动控制灯具的开启数量，最大限度利用自然光;同时采用时间控制，避免人为因素导致的电能浪费;

(2)红外移动控制:走道和书库门口宜采用此方式，人来灯亮，人离开后延时关闭，以俭约能源;

(3)区域场景控制:合理的区域划分能有效地俭约能源，通过编程可改变各区域的光照度，以适应各种场合的不同场景需求。如多媒体教室设置为会议状态、多媒体上课状态、清洁卫生状态等多种场景模式。然而，目前的控制方式完全需要依靠人工管理才能实现，无法根据需求自动开、照料明设备，因而要想实现上述需求，需要借助于智能照明控制系统。

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智能照明系统一般由传感器(如光纤感应器、面板开关)、执行器(如调光电子镇流器)、网络通信单元(路由器、中继器等)、辅助单元(如电源、导轨)等组成(见图2)，遵循统一的网络协议，借助各种不同的“预设置〞控制方式和控制元件，对不同时间、不同环境的光亮进行确切设置和合理管理。

4.1智能照明控制原理

之前所提及的自然调光控制需求，就是利用传感器将采集到的照度信息转变成某种信号通过网络层再传递给执行器，执行器根据当前照度来判断是否控制室内灯具的开闭，同时通过规律判断，控制开启灯具的数量;同理，其余3种需求也是通过传感器将时钟信号、位移信号或场景信号传递给执行器来实现不同的控制(见图3)，在此不再赘述。

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以普通阅览室为例，在图4中所示的位置安装照度传感器，分别检测室外和室内不同位置的光线强弱，调理对应光源的强度。例如:传感器a检测的结果会影响a区域，传感器b的采样结果同搭理影响b区域。依此类推，靠近窗户的区域与远离窗户的区域的照度都可以通过传感器实现不同程度的调理。这样的控制方式充分利用了室内的自然光，俭约了电能，也延长了灯具的使用寿命。此外，还可以在不同位置安装一定数量的时间控制器。假使在下班时间有部分灯具由于人为因素没有关闭，超过一定的时限，系统则默认关闭所有灯具。这一控制方式特别适用于工作区。

采用智能照明系统，全天的照明消耗可作如下估算(普通阅览室):

(1)上午:由于早晨8:00-9:00室内光线较弱，可以点亮室内近30%的灯;9:30-12:00期间，寻常光线较强，无需点亮光源。

(2)中午:根据该图书馆日常作息习惯，12:00-13:30为体息时间，工作人员大多外出就餐或体息，系统执行时间控制，将阅览室内光源全部关闭，能耗为0

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(3)下午:13:30-16:30期间，外界自然光充足，可以不用点亮光源。16:30-17:30，室内距离窗户较远的位置需要开启灯具增加照度，至多点亮50%的光源。

(4)晚上:寻常19:30-22:30期间光线越来越弱，因此，需要开启的灯具数量也逐渐增加，照度也将达到最大。

根据相关人员对普通阅览室的试验统计，采用智能照明系统后，阅览室内的灯具日平均照明时间由原先的8h缩短为6.5h};

4.2节能量计算

4.2.1当前控制方式下照明负荷计算

目前普通阅览室采用均匀的灯具布置方法，每盏灯横向间距1200mm，纵向间距1500mm。该阅览室总面积约300mZ，有100盏荧光灯，单套灯具总功率为36W，镇流器能耗占2W。根据公式(1)计算此区域

照明功率密度值LPD得:

假使每天该阅览室开放时间为lOh，正常状况下灯具大约有7}-9h的开启时间，这里以平均每天8h计算，则每天消耗的电量约为:

4.2.2采用节能方案运行后照明负荷计算

节能方案采用高效灯具和智能控制系统相结合的方式，以此为前提，基于3.1的方案，更换灯具后该阅览室照明功率密度值LPD’为(灯管功率28W电子镇流器功率1w):

另外，根据3.2.1所提出需求，采用智能照明系统后，安装在特别位置的传感器会根据自然光线的强弱和上下班状态来自动调理灯具的开启数量，将阅览室内的照度控制在合理的范围内，从而单套灯具的平均日开启时间由8h缩短

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为6.5h，从而每天消耗的电量约为:

4.2.3计算结果比较

综上所述，在采用节能方案后，理论上阅览室内的照明功率密度将由原来的12.7W/mZ减少到9.7mZ,每平方米照明能耗俭约量

考虑到充分利用自然光后减少的照明时

间，预计全天可节省电量，俭约率高达38%。

5结语

要获得理想的照明方式，以目前的荧光灯光源为主的照明，需要更高的造价和花费更多的电能，这违背了低碳经济的宗旨。假使LED光源灯具能够进一步提高光效，降低成本，就能以较低的能耗获得理想的照明，例如由于光源与灯具的紧凑，我们可以在天花上安装灯具导轨，再将灯具安装于导轨之上，按不同场所的现场尺度调理灯具的位置、距离，以期获得最正确的照明效果。随着我国LED照明行业的高速发展，灯具的形式与安装方式都可能颠覆现有的方式。只有避免和解决图书馆照明中的不足之处，才能提高图书馆的照明质量，有利于大学生在图书馆长时间的学习，也有利于大学生的视觉健康。

俭约能源为目的，保证良好的照明效果为前提，提出更换高效节能灯具和建立智能照明控制系统两种节能措施，通过对普