防治城市光污染

孫瑜

摘要：隨著城市發展速度越來越快，在杭州等一線城市有了越來越多的建筑使用玻璃外墻，產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到它的危害性。因此，我們設想運用光敏傳感器和智能語音控制系統實現將百葉窗物聯網化，在常用的雙層玻璃幕墻中鑲入特殊材料所制的百葉窗，通過感受外界溫度和濕度來調節感光，防治城市光污染。

關鍵詞：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，是指燥光對環境產生的污染。燥光，是環境污染物。廣義的光污染包括一些可能對人的視覺環境和身體健康產生不良影響的事物，包括生活中常見的書本紙張、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一斑。在日常生活中，人們常見的光污染的狀況多為由鏡面建筑反光所導致的行人和司機的眩暈感，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對人體的影響

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

2.2對環境的影響

光合作用是植物生長的源泉，越來越多的城市照明延長了白天的時間，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候迷失方向，城市里亮如白晝的夜晚及持續不斷的噪聲使它們極難適應，它們無法遵循正常的活動規律。

2.3對天文觀測的影響

由于光污染，天光亮度大增，使得勘測星空變得困難，中科院紫金山天文臺觀測站的夜間觀測已幾乎荒廢。日益嚴重的光污染剝奪了人們觀賞星空的樂趣。

3 玻璃幕墻----有害光反射

3.1研究背景

隨著我國城市建設的不斷發展，大面積采用玻璃幕墻的建筑已隨處可見，現在人們購房更加追求建筑的采光和藝術設計感，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，也受到設計者的青睞。

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膜上的感光細胞，產生瞬間眩光干擾司機，極易造成交通事故。烈日下駕車的司機會因玻璃幕墻的反射光而引起突發 性暫時失明和視力錯覺， 極易發生交通事故， 且眼睛長時間受強烈刺激，極易引起視覺疲勞， 導致駕駛員出錯。由此可見，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的白熾光不僅比太陽光的亮度大，而且還有聚焦的作用，會使被折射的物體升溫，其強光折射到居民區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]。現代使用的新型玻璃，如越來越多的Low-E玻璃，彩釉玻璃，這一切技術手段都可解決光污染的問題。以透明度劃分，中空Low-E玻璃可分為高透型和遮陽型兩種。從鍍膜層數工藝上劃分，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轉換為電信號的傳感器。它的敏感波長在可見光波長附近，包括紅外線波長和紫外線波長。

4.2紅外線接收原理

紅外線發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、成本低等特點，在電視機、空調等大小型電器裝置上也紛紛采用紅外線遙控。內部電路包括紅外監測二極管，放大器，限副器，帶通濾波器，積分電路，比較器等。

5智能百葉窗系統方案設計

雙層玻璃幕墻中鑲入百葉窗式的材料，能夠使入射光線產生漫反射，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，完成對窗簾的打開和關閉以及一些智能設置功能。采用語音識別傳感器采集語音信號、步進電機對窗簾進行升降控制，它利用光敏傳感器、雨滴傳感器（通過雨水作為導體導通或者空氣中的濕度來作為判斷標準）來采集數據。還能夠通過選擇一定時間來自動完成窗簾開關功能。通過智能調節反射角度與百葉窗間隙調節后在不影響采光的條件下減少光污染。

6應用前景

光污染是在特定時間段內，特定角度下產生的視覺污染。根據這個特點，在設計時，應避免特定時間段內或特定角度下影響周邊用戶[1]。智能控制窗簾系統可以實現智能終端產品對窗簾的遠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，也能應用于工作、商場中，普及到大眾化。隨著人們對生活高質量的追求，智能控制窗簾未來將在市場上擁有更大的應用前景。

參考文獻

[1]李娣娜，馬惠鋮，王海軍.一種智能窗簾控制系統的設計[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[J].工業安全與環保，2006（12）：56-57.

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[9]龍小麗，李欣雪.一種基于單片機的窗簾控制系統設計[J].電子世界，2019（10）：176-177.