原科技部曹建民副部長在2019視覺健康創(chuàng)新發(fā)展國際論壇(Vision China 2019)親臨利爾達展臺現(xiàn)場(如圖1所示)，了解恒照度智慧教室照明原理和教室光環(huán)境實時監(jiān)測云平臺，對利爾達以物聯(lián)網(wǎng)技術賦能傳統(tǒng)照明予以肯定，強調(diào)照度等傳感數(shù)據(jù)采集監(jiān)控分析的重要性，鼓勵和要求對教室恒照度光傳感器等標定的長期精準及穩(wěn)定性進一步技術創(chuàng)新突破。

　　圖1 曹部長參觀利爾達展臺

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　　目前我國近視患者達6億，青少年近視率居世界第一，近視儼然成為“國病”。伴隨著近視人口的增加，還有一個更嚴峻的問題：近視的高發(fā)呈現(xiàn)低齡化趨勢。高中生和大學生的近視率均已超過七成并逐年上升，小學生的近視率也接近40%。國家衛(wèi)生健康委等6部門聯(lián)合發(fā)文，明確表示近視是一種不可逆的變化，也就是說，近視不可治愈。誘發(fā)近視的原因很多，遺傳是其中一個因素。環(huán)境因素也是主要原因，如用眼時間太長，看電視距離太近，看的電視畫面濃度太深、色彩太刺眼，寫作業(yè)時的姿勢不正確，照明光線過強或過弱，使用手機、電腦無節(jié)制，飲食不均衡，在較顛簸的車子里或趴著或走路時看書，睡眠不足，等等�？傊�，用眼過度、視覺疲勞是導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。

　　國家政策對教室光環(huán)境提出明確要求，2018年8月31日教育部等八部門制定《綜合防控兒童青少年近視實施方案》。方案要求學校改善視覺環(huán)境，學校教室照明衛(wèi)生標準達標率應達到100%，學校要請權威機構監(jiān)測證明教室照明達標;教育部每年對校外培訓機構教室采光照明、課桌椅配備、電子產(chǎn)品等達標情況開展全覆蓋專項檢查;國家衛(wèi)生健康委每年會同相關部門按照采光和照明國家有關標準要求，對學校、托幼機構和校外培訓機構教室進行抽檢、記錄并公布。更多的相關法規(guī)、標準已經(jīng)或即將陸續(xù)出臺。

　　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標，容易導致學生視疲勞;眩光嚴重，影響學習專注度，如圖2所示。因此，教室光環(huán)境改善勢在必行。教室光照度必須更換新型燈具，保證光照環(huán)境達到國家標準;所有教室光照環(huán)境必須嚴加監(jiān)管，避免教室燈具光衰老化、損壞等，從而導致光照度不達標;學校需要建立對教室照明監(jiān)管到位的光環(huán)境管理系統(tǒng)。

　　學校光環(huán)境改善的解決方案，適宜以物聯(lián)網(wǎng)技術賦能照明燈具為主，樹立“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)，對教室光環(huán)境數(shù)據(jù)自動監(jiān)測、調(diào)控，使教室光照度隨環(huán)境亮度變化而自動調(diào)整。

　　圖2 傳統(tǒng)教室的照明使課桌和黑板的照明均不達標

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

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

　　利爾達注重教室照明燈具見光不見燈、無眩光，由此可提升學生學習專注度。燈具0~100的無級調(diào)光曲線平滑，且無頻閃。利爾達物聯(lián)網(wǎng)光環(huán)境管理系統(tǒng)如圖3所示。利爾達的核心競爭力是物聯(lián)網(wǎng)智慧照明系統(tǒng)集成和自運行，如圖4所示。

　　圖3 利爾達物聯(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

　　在教室照明設計中，為確保學生集中注意力，桌面和黑板的亮度應為最高。因此，教室照明通常由對課桌的一般照明和對黑板的局部照明組成，如圖5所示。

　　黑板照明與師生的相對位置關系是，燈具一般安裝在位于書寫板法線成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位置關系

　　圖6 教室照明眩光保護

　　4 學校照明質(zhì)量問題

　　4.1 眩光

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

　　圖7 教室內(nèi)的不良眩光(左)與見光不見燈照明(右)

　　4.2 頻閃

　　頻閃是指電光源光通量以一定頻率的波動。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、視覺疲勞與不適等神經(jīng)學疾病有密切關系。

　　在運動物體的速度和光源頻閃頻率成倍數(shù)關系時，運動物體的運動狀態(tài)就會產(chǎn)生靜止、倒轉、運動速度緩慢等三種狀態(tài)周期性重復的錯誤視覺，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)是對光源對物體的顯色能力的評價，能正確表現(xiàn)物質(zhì)本來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)對物體的影響

　　高品質(zhì)教室燈具應該是高品質(zhì)的布光均勻的燈具，確保教室的照明環(huán)境達到國家照明衛(wèi)生標準。提供美術、書法等專業(yè)化教室高顯色指數(shù)的照明環(huán)境。見光不見燈，無眩光，無藍光，無頻閃，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，黑板燈開啟500 lx，教室燈開啟300 lx，白天窗簾開啟。恒照度傳感進入工作狀態(tài)，投影機進入待機狀態(tài)。

　　投影模式時，黑板燈關閉，教室燈亮度降低至150 lx，窗簾關閉。恒照度傳感器進入工作狀態(tài)，投影機進入工作狀態(tài)。

　　自習模式時，黑板燈關閉，教室燈亮度300 lx，窗簾開啟/關閉。恒照度傳感器進入工作狀態(tài)，投影機進入待機狀態(tài)。

　　休息模式時，黑板燈關閉，色溫2 700 K。教室燈亮度降低至40 lx，窗簾關閉或開啟，恒照度傳感器進入工作狀態(tài)，投影機進入待機狀態(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)測數(shù)據(jù)大屏，直觀表現(xiàn)光照度達標、空氣質(zhì)量、二氧化碳濃度、能耗、學生近視率等參數(shù)，體現(xiàn)了學校信息化、智能化。不僅作為家長了解學校的窗口，還可以給政府部門提供實時監(jiān)測數(shù)據(jù)并記錄保存，提供監(jiān)督管理便利。

　　7 物聯(lián)網(wǎng)后臺管理系統(tǒng)

　　物聯(lián)網(wǎng)后臺管理系統(tǒng)可以實現(xiàn)一鍵控制所有教室設備的狀態(tài)。非接觸強電，避免傳統(tǒng)的去電房拉閘，避免了大電流對燈具電器的沖擊，使用壽命更長。實時監(jiān)測教室各種設備的運行狀態(tài)、自動故障上報、耗材提醒。方便節(jié)能管理，可自動定時開關。

　　8 智慧教室的標準配置

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

　　圖10 智慧教室的標準配置

　　9 小結

　　利爾達物聯(lián)網(wǎng)技術賦能以照明器具為主，樹立“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)，對教室光環(huán)境數(shù)據(jù)自動監(jiān)測、自動調(diào)控，提高教室光照度隨環(huán)境亮度變化而自動調(diào)整，從而實現(xiàn)了恒照度智慧教室光環(huán)境，開啟教室科學照明、健康照明、恒照度照明的新紀元。

　　參考文獻

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　　[2] 安波. 利爾達智能教室解決方案[J].[3] 顏重光, 安波. 藍光LED光引擎設計思考[J]. 今日電子, 2011(12): 45-47.

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

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