本發(fā)明涉及辦公場景照明環(huán)境的綜合評價領域，尤其是一種采用熵權(quán)法針對辦公場景照明環(huán)境對視覺健康的影響進行評估的方法。

背景技術(shù)：

隨著我國經(jīng)濟的繁榮和城鎮(zhèn)化進程的發(fā)展，照明設備由傳統(tǒng)的煤油燈轉(zhuǎn)變?yōu)橄灎T、燈泡等更為便利的工具。照明工具在帶來光明的同時，也帶來了對生活的影響，過強的燈光還會危及到人體的健康?，F(xiàn)代社會里，大多數(shù)人都在辦公場景下進行生產(chǎn)作業(yè)，譬如教室，辦公室，會議室等，并且作業(yè)平均時間較之以前都相對較長。然而，長期在不協(xié)調(diào)，不健康的光照環(huán)境下進行作業(yè)，對人體的健康尤其是最直接影響到的視覺健康，有著非常大的危害。隨著現(xiàn)代人普遍視力下降，人們越來越關注辦公場景照明條件對視覺健康的影響，因此對此類辦公場景照明環(huán)境對視覺健康的影響進行一種綜合評估，使其量化表現(xiàn)出來就顯得十分的必要。

目前，專門針對視覺健康影響的照明環(huán)境評估的技術(shù)方案沒有很多。比如林丹丹在《關于中小學生視力健康與光照環(huán)境關系的實驗研究》中利用定制的實驗室模擬出中小學生教室和家庭的用光環(huán)境，通過視覺作業(yè)功效分析、醫(yī)療儀器檢測及主觀評價的方法來分析和研究最適合中小學生學習環(huán)境作業(yè)的照明條件；楊帆在《多款不同光參數(shù)LED教室燈對視覺健康舒適度的影響》中從LED教室燈對人眼的影響角度，對LED光源頻閃和波動深度兩個重要光參數(shù)入手，研究LED光源對人眼視覺健康舒適度的影響。但對室內(nèi)光環(huán)境的綜合評估的技術(shù)方案已然很多，具有借鑒意義。比如李書明在《辦公建筑室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量評價模型研究》中通過熱環(huán)境、空氣品質(zhì)、聲環(huán)境、光環(huán)境等對室內(nèi)環(huán)境進行了評價；黃彥在《城市建筑物景觀照明標準值確定方法研究》中對建筑物景觀照明光環(huán)境進行了研究；張飛在《混合照明環(huán)境下室內(nèi)照度均一性控制》中應用自適應模糊控制對混合照明光環(huán)境進行了相關研究。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)方案評價指標不完善，評估對象單一等缺點，同時針對視覺健康這一方面進行分析評估，本發(fā)明提供了一種指標系統(tǒng)完善、易操作、且能對辦公場景照明環(huán)境進行視覺健康評估的評價方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種辦公場景照明環(huán)境對視覺健康影響的評估方法，所述評估方法包括如下步驟：

1)測量當前工作面的照度值E并計算視覺舒適度Z。所述視覺舒適度Z按照公式(1)計算，

對Z無量綱標準化處理視覺舒適度水平ZL，包括：①當Z＜0時,Z＝0；②當Z≥0時，ZL＝Z；

2)測量工作表面的最小照度值E_m和平均照度值計算照度均勻度F，所述均勻度F按照公式(2)計算，

對照度均勻度進行無量綱標準化處理得到照度均勻度水平FL，所述照度均勻度水平包括：①當F<0.7或F>1時，照度均勻度水平FL為0；②當F在0.7-1時在，亮度水平FL按照公式(3)計算，

3)測量室內(nèi)照明環(huán)境的最大光通量A和最小光通量B，計算室內(nèi)照明環(huán)境的閃爍百分比PF來衡量頻閃的影響，所述閃爍百分比PF按照公式(4)計算，

其中，A為最大光通量，B為最小光通量，PF為閃爍百分比；

對照明環(huán)境的閃爍百分比進行無量綱標準化處理得到頻閃水平，頻閃水平按照公式(5)計算：

PFL＝1-PF (5)

4)測量周圍環(huán)境亮度L_b和作業(yè)面亮度L，計算亮度分布LD，所述亮度分布LD根據(jù)公式(6)計算，

對亮度分布進行無量綱標準化處理得到亮度分布水平S,包括：①當LD<2/3或LD>1結(jié)果為S＝0；②當LD處于(2/3,1)之間，S根據(jù)公式(7)計算，

5)計算不舒適眩光指數(shù)UGR并無量綱標準化處理得到不舒適眩光水平B，所述不舒適眩光指數(shù)UGR按照公式(8)計算，

其中，UGR為統(tǒng)一眩光指數(shù)；L_b為背景亮度；L_n為觀測點方向燈具的亮度；a為UGR計算系數(shù)；Ω_n為燈具有效發(fā)光面積對測試點形成的可視立體角；P為燈具的位置指數(shù)；

對求得不舒適眩光指數(shù)UGR進行無量綱標準化處理得到不舒適眩光水平，所述不舒適亮光水平包括：①當0＜UGR＜10時，不舒適眩光水平B為1；②10＜UGR＜13時，不舒適眩光水平B為5/6；③13＜UGR＜16時，不舒適眩光水平B為2/3；④16＜UGR＜19時，不舒適眩光水平B為1/2；⑤19＜UGR＜22時，不舒適眩光水平為1/3；⑥22＜UGR＜25時，不舒適眩光水平B為1/6；⑦25＜UGR＜28時，不舒適眩光水平B為0；

6)測量當前工作面主要照明燈具的色溫，用色溫舒適度P來對色溫這一指標進行無量綱標準化處理，所述色溫舒適度按照公式(10)計算，

其中，P為色溫舒適感，T為色溫，以百萬開爾文為單位，α、β為預設系數(shù)；

7)獲取當前辦公場景下所有照明設備的總功率P，測量當前被照明空間的平面面積S，計算照明功率密度D，所述照明功率密度按照公式(11)計算，

對照明功率密度進行無量綱標準化處理得到照明功率密度水平DL，包括：①當D≤8W/m²時，照明功率密度水平DL為1；②當D≥9W/m²時，照明功率密度水平DL為0；③當亮度在8-9W/m²時，照明功率密度水平DL＝9-D；

8)獲取多組上述所提7項指標的數(shù)據(jù)結(jié)果，如表1所示

表1

m指數(shù)據(jù)組數(shù)，I₁-I₇代表上述7個指標,r_ij代表第j個指標第i次的評價值，i∈(1,m),j∈(1,7)；

按照公式(12)計算第j個指標下第i個項目的指標值的比重，

按照公式(13)計算第j個指標的熵值，

按照公式(14)計算第j個指標的熵權(quán)，

最終得出各個指標權(quán)重，如表2所示，

表2

9)根據(jù)視覺舒適度、照度均勻度、頻閃、亮度分布、眩光、色溫和照明功率密度等7個指標的評價值和權(quán)重分布，得出辦公場景照明環(huán)境對視覺健康影響的綜合評分Q，所述綜合評分Q按照公式(15)計算，

Q＝w₁·ZL+w₂·FL+w₃·PFL+w₄·S+w₅·B+w₆·P+w₇·DL (15)。

進一步，所述5)中，燈具的位置指數(shù)P按照公式(9)計算，

其中，α為光源光線與視線方向以及垂直方向所在平面的夾角；β為光源與觀察者連線與視線方向的夾角。

本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思為：采用視覺舒適度、照度均勻度、頻閃、亮度分布、眩光、色溫和照明功率密度等7個指標，多次測量數(shù)據(jù)得到這7個指標的多組數(shù)據(jù)，運用熵權(quán)法確定指標權(quán)重，得出綜合評分。

本發(fā)明的有益效果主要表現(xiàn)在：通過已有數(shù)據(jù)，運用熵權(quán)法對照明環(huán)境對視覺健康的影響做綜合評價，受主觀因素影響小，且評估結(jié)果較為全面，能說明問題。

附圖說明

圖1是辦公場景光照環(huán)境對視覺健康影響的評估體系結(jié)構(gòu)圖。

圖2是計算位置指數(shù)P的角度示意圖。

具體實施方式：

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步描述。

參照圖1、圖2，一種辦公場景照明環(huán)境對視覺健康影響的評估方法，所述評估方法包括如下步驟：

1)測量當前工作面的照度值E并計算視覺舒適度Z。所述視覺舒適度Z按照公式(1)計算，

對Z無量綱標準化處理得到視覺舒適度水平ZL，包括：①當Z＜0時,Z＝0；②當Z≥0時，ZL＝Z；

2)測量工作表面的最小照度值E_m和平均照度值計算照度均勻度F，所述均勻度F按照公式(2)計算，

對照度均勻度進行無量綱標準化處理得到照度均勻度水平FL，所述照度均勻度水平包括：①當F<0.7或F>1時，照度均勻度水平FL為0；②當F在0.7-1時在，亮度水平FL按照公式(3)計算，

3)測量室內(nèi)照明環(huán)境的最大光通量(A)和最小光通量(B)，計算室內(nèi)照明環(huán)境的閃爍百分比(PF)來衡量頻閃的影響，所述閃爍百分比(PF)按照公式(4)計算，

其中，A為最大光通量，B為最小光通量，PF為閃爍百分比。

對照明環(huán)境的閃爍百分比進行無量綱標準化處理得到頻閃水平，所述頻閃水平按照公式(5)計算，

PFL＝1-PF (5)

4)測量周圍環(huán)境亮度L_b和作業(yè)面亮度L，計算亮度分布LD，所述亮度分布LD根據(jù)公式(6)計算，

再進一步，對亮度分布進行無量綱標準化處理得到亮度分布水平S,包括：①當LD<2/3或LD>1結(jié)果為S＝0；②當LD處于(2/3,1)之間，S根據(jù)公式(7)計算，

5)計算不舒適眩光指數(shù)UGR并無量綱標準化處理得到不舒適眩光水平B，所述不舒適眩光指數(shù)UGR按照公式(8)計算，

其中，UGR為統(tǒng)一眩光指數(shù)；L_b為背景亮度；L_n為觀測點方向燈具的亮度；a為UGR計算系數(shù)；Ω_n為燈具有效發(fā)光面積對測試點形成的可視立體角；P為燈具的位置指數(shù)。

進一步，燈具的位置指數(shù)P按照公式(9)計算，

其中，α為光源光線與視線方向以及垂直方向所在平面的夾角；β為光源與觀察者連線與視線方向的夾角。

對求得不舒適眩光指數(shù)UGR進行無量綱標準化處理得到不舒適眩光水平，所述不舒適亮光水平包括：①當0＜UGR＜10時，不舒適眩光水平B為1；②10＜UGR＜13時，不舒適眩光水平B為5/6；③13＜UGR＜16時，不舒適眩光水平B為2/3；④16＜UGR＜19時，不舒適眩光水平B為1/2；⑤19＜UGR＜22時，不舒適眩光水平為1/3；⑥22＜UGR＜25時，不舒適眩光水平B為1/6；⑦25＜UGR＜28時，不舒適眩光水平B為0。

6)測量當前工作面主要照明燈具的色溫，用色溫舒適度P來對色溫這一指標進行無量綱化，所述色溫舒適度按照公式(10)計算，

其中為色溫舒適感，T為色溫(以百萬開爾文為單位)，α、β分別取160.37、185.51。

所述色溫舒適感P在色溫值T＝6236K時達到最大值1。

7)獲取當前辦公場景下所有照明設備的總功率P，測量當前被照明空間的平面面積S，計算照明功率密度D。所述照明功率密度按照公式(11)計算，

對照明功率密度進行無量綱標準化得到照明功率密度水平DL，包括：①當D≤8W/m²時，照明功率密度水平DL為1；②當D≥9W/m²時，照明功率密度水平DL為0；③當亮度在8-9W/m²時，照明功率密度水平DL＝9-D。

8)獲取多組上述所提7項指標的數(shù)據(jù)結(jié)果，如表1所示

表1

注：m指數(shù)據(jù)組數(shù)，為敘述方便I₁-I₇代表上述7個指標,r_ij代表

第j個指標第i次的評價值，i∈(1,m),j∈(1,7)

按照公式(12)計算第j個指標下第i個項目的指標值的比重，

按照公式(13)計算第j個指標的熵值，

按照公式(14)計算第j個指標的熵權(quán)，

最終得出各個指標權(quán)重，如表2所示，

表2

9)根據(jù)視覺舒適度、照度均勻度、頻閃、亮度分布、眩光、色溫和照明功率密度等7個指標的評價值和權(quán)重分布，進一步得出辦公場景照明環(huán)境對視覺健康影響的綜合評分Q，所述綜合評分Q按照公式(15)計算，

Q＝w₁·ZL+w₂·FL+w₃·PFL+w₄·S+w₅·B+w₆·P+w₇·DL (15)。

如圖1所示，圖1中目標層為視覺健康影響綜合評分，決策層為視覺舒適度、照度均勻度、頻閃、亮度分布、眩光、色溫和照明功率密度等7個指標。

如圖2所示，圖2中α為光源光線與視線方向以及垂直方向所在平面的夾角；β為光源與觀察者連線與視線方向的夾角。

實例：在室內(nèi)辦公環(huán)境用眼健康影響評估方法中，測得室內(nèi)光照度E為358Lx，通過公式計算得到視覺舒適度Z為0.12，進行無量綱標準化處理得到視覺舒適度水平ZL＝0.12。測得最小照度值E_m為282Lx和平均照度值為358Lx，根據(jù)公式計算得到照度均勻度F為0.80，通過無量綱標準化處理得到照度均勻度水平FL為0.34。測得室內(nèi)照明環(huán)境的最大光通量A為360Lm/m²和最小光通量B為269.94Lm/m²，計算得出閃爍百分比PF為0.14，無量綱標準化后得到頻閃水平PFL為0.86。測得周圍環(huán)境亮度L_b為67.32cd/m²和作業(yè)面亮度L為85.46cd/m²，計算亮度分布LD為0.79，進一步，無量綱標準化處理計算得到亮度分布水平S為0.36。測得觀測點方向燈具的亮度L_n為72.57cd/m²，所述光源光線與視線方向以及垂直方向所在平面的夾角α為21.78，以及該光源與觀察者連線和視線方向的夾角β為56.18，進一步，計算可得所述位置指數(shù)P為1.03再進一步，計算可得所述不舒適眩光指數(shù)UGR為9.21，再進一步，無量綱標準化處理可得所述不舒適眩光水平B為1。測量當前工作面主要照明燈具的色溫T為5712K，進行無量綱標準化計算得到色溫舒適度P為0.99。測量當前辦公場景下所有照明設備的總功率P為80W以及當前被照明空間的平面面積S為9.5m²，計算照明功率密度D為8.42，進一步進行無量綱標準化處理得到照明功率密度水平DL為0.58。測量多組實際場景數(shù)據(jù)并用熵權(quán)法得到所述視覺舒適度水平ZL、照度均勻度水平FL、頻閃水平PFL、亮度分布水平S、不舒適眩光水平B、色溫舒適度P和照明功率密度水平DL各項指標權(quán)重，權(quán)重分別為0.165、0.271、0.030、0.248、0.038、0.032、0.214。計算可得所述辦公場景照明環(huán)境對視覺健康影響的綜合評分Q＝0.165×ZL+0.271×FL+0.030×PFL+0.248×S+0.038×B+0.032×P+0.214×DL＝0.422。