防治城市光污染

孫瑜

摘要：隨著城市發(fā)展速度越來(lái)越快，在杭州等一線城市有了越來(lái)越多的建筑使用玻璃外墻，產(chǎn)生了一種新的城市污染—光污染，但是并不是所有人都能意識(shí)到它的危害性。因此，我們?cè)O(shè)想運(yùn)用光敏傳感器和智能語(yǔ)音控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)將百葉窗物聯(lián)網(wǎng)化，在常用的雙層玻璃幕墻中鑲?cè)胩厥獠牧纤频陌偃~窗，通過(guò)感受外界溫度和濕度來(lái)調(diào)節(jié)感光，防治城市光污染。

關(guān)鍵詞：光污染 城市玻璃幕墻 光敏傳感器 智能窗簾

1 光污染的定義和分類

光污染，是指燥光對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的污染。燥光，是環(huán)境污染物。廣義的光污染包括一些可能對(duì)人的視覺(jué)環(huán)境和身體健康產(chǎn)生不良影響的事物，包括生活中常見(jiàn)的書本紙張、墻面涂料的反光甚至是路邊彩色廣告的‘光芒亦可算在此列，光污染所涉及的范圍之廣由此可見(jiàn)一斑。在日常生活中，人們常見(jiàn)的光污染的狀況多為由鏡面建筑反光所導(dǎo)致的行人和司機(jī)的眩暈感，以及夜晚不合理燈光給人體造成的不適感。

一般將光污染分為 3 類，即白亮污染、人工白晝和彩光污染[2]。

2 光污染的危害

2.1對(duì)人體的影響

白亮污染會(huì)使人頭疼心煩，甚至發(fā)生失眠，食欲下降，情緒低落等神經(jīng)衰弱癥狀。人工白晝會(huì)引起人睡眠質(zhì)量降低、失眠，擾亂人體生物鐘。

2.2對(duì)環(huán)境的影響

光合作用是植物生長(zhǎng)的源泉，越來(lái)越多的城市照明延長(zhǎng)了白天的時(shí)間，人工光照破壞了它們的生物周期，它們新陳代謝也受到影響。城市里的鳥因燈光四季不分，人工光常使鳥類在遷徙的時(shí)候迷失方向，城市里亮如白晝的夜晚及持續(xù)不斷的噪聲使它們極難適應(yīng)，它們無(wú)法遵循正常的活動(dòng)規(guī)律。

2.3對(duì)天文觀測(cè)的影響

由于光污染，天光亮度大增，使得勘測(cè)星空變得困難，中科院紫金山天文臺(tái)觀測(cè)站的夜間觀測(cè)已幾乎荒廢。日益嚴(yán)重的光污染剝奪了人們觀賞星空的樂(lè)趣。

3 玻璃幕墻----有害光反射

3.1研究背景

隨著我國(guó)城市建設(shè)的不斷發(fā)展，大面積采用玻璃幕墻的建筑已隨處可見(jiàn)，現(xiàn)在人們購(gòu)房更加追求建筑的采光和藝術(shù)設(shè)計(jì)感，喜歡選用玻璃幕墻，而與磚、混凝土相比，玻璃幕墻施工方便，可以減輕高層建筑的重量，也受到設(shè)計(jì)者的青睞。

3.2玻璃幕墻大量使用的危害

從玻璃幕墻反射的刺眼的光可以破壞人眼視網(wǎng)膜上的感光細(xì)胞，產(chǎn)生瞬間眩光干擾司機(jī)，極易造成交通事故。烈日下駕車的司機(jī)會(huì)因玻璃幕墻的反射光而引起突發(fā) 性暫時(shí)失明和視力錯(cuò)覺(jué)， 極易發(fā)生交通事故， 且眼睛長(zhǎng)時(shí)間受強(qiáng)烈刺激，極易引起視覺(jué)疲勞， 導(dǎo)致駕駛員出錯(cuò)。由此可見(jiàn)，不合理的玻璃幕墻建筑威脅著城市交通安全。

由玻璃幕墻折射出來(lái)的白熾光不僅比太陽(yáng)光的亮度大，而且還有聚焦的作用，會(huì)使被折射的物體升溫，其強(qiáng)光折射到居民區(qū)和辦公室也引起了許多民事糾紛。

3.3目前使用的玻璃幕墻類型

早期使用的玻璃幕墻中，大量采用全鍍膜玻璃和高反射率玻璃[5]?，F(xiàn)代使用的新型玻璃，如越來(lái)越多的Low-E玻璃，彩釉玻璃，這一切技術(shù)手段都可解決光污染的問(wèn)題。以透明度劃分，中空Low-E玻璃可分為高透型和遮陽(yáng)型兩種。從鍍膜層數(shù)工藝上劃分，中空Low-E玻璃還可以分為單銀和雙銀兩種。

4 相關(guān)物理原理

4.1光敏傳感器工作原理

光敏傳感器是利用光敏元件將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的傳感器。它的敏感波長(zhǎng)在可見(jiàn)光波長(zhǎng)附近，包括紅外線波長(zhǎng)和紫外線波長(zhǎng)。

4.2紅外線接收原理

紅外線發(fā)射接收器件紅外線遙控是目前使用最廣泛的一種通信和遙控手段，具有體積小、功耗低、功能強(qiáng)、成本低等特點(diǎn)，在電視機(jī)、空調(diào)等大小型電器裝置上也紛紛采用紅外線遙控。內(nèi)部電路包括紅外監(jiān)測(cè)二極管，放大器，限副器，帶通濾波器，積分電路，比較器等。

5智能百葉窗系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

雙層玻璃幕墻中鑲?cè)氚偃~窗式的材料，能夠使入射光線產(chǎn)生漫反射，從而減少光污染。智能百葉窗控制器利用紅外遙控器和接收元件，完成對(duì)窗簾的打開(kāi)和關(guān)閉以及一些智能設(shè)置功能。采用語(yǔ)音識(shí)別傳感器采集語(yǔ)音信號(hào)、步進(jìn)電機(jī)對(duì)窗簾進(jìn)行升降控制，它利用光敏傳感器、雨滴傳感器（通過(guò)雨水作為導(dǎo)體導(dǎo)通或者空氣中的濕度來(lái)作為判斷標(biāo)準(zhǔn)）來(lái)采集數(shù)據(jù)。還能夠通過(guò)選擇一定時(shí)間來(lái)自動(dòng)完成窗簾開(kāi)關(guān)功能。通過(guò)智能調(diào)節(jié)反射角度與百葉窗間隙調(diào)節(jié)后在不影響采光的條件下減少光污染。

6應(yīng)用前景

光污染是在特定時(shí)間段內(nèi)，特定角度下產(chǎn)生的視覺(jué)污染。根據(jù)這個(gè)特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)避免特定時(shí)間段內(nèi)或特定角度下影響周邊用戶[1]。智能控制窗簾系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)智能終端產(chǎn)品對(duì)窗簾的遠(yuǎn)距離遙控和智能采光變化，適合普通家庭生活中窗簾的使用，也能應(yīng)用于工作、商場(chǎng)中，普及到大眾化。隨著人們對(duì)生活高質(zhì)量的追求，智能控制窗簾未來(lái)將在市場(chǎng)上擁有更大的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

[1]李娣娜，馬惠鋮，王海軍.一種智能窗簾控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].電子制作，2018（17）：31-33.

[2]李玲，牟瑞芳，潘海澤.光污染與城市建設(shè)[J].工業(yè)安全與環(huán)保，2006（12）：56-57.

[3]左犀.城市的光污染和隱患——從北京城市建設(shè)中的玻璃幕墻說(shuō)起[J].北京政協(xié)，1997（03）：14-15.

[4]曹輝.玻璃幕墻的光污染控制分析[J].建筑，2009（02）：65-66.

[5]詹書武.玻璃幕墻與“光污染”[J].上海建設(shè)科技，2007（S1）：43-44.

[6]林若慈，張建平，趙燕華.控制玻璃幕墻的有害光反射[J].照明工程學(xué)報(bào)，1999（03）：73-76.

[7]劉景立.生態(tài)城市建設(shè)中的光污染問(wèn)題[J].燈與照明，2003（01）：25-27.

[8]劉甲麗，杜選，陳立江，尹海楠，郭棟，吳昊.基于嵌入式平臺(tái)的智能窗簾開(kāi)發(fā)[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2019，15（05）：234-235+237.

[9]龍小麗，李欣雪.一種基于單片機(jī)的窗簾控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電子世界，2019（10）：176-177.