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智能控制系统在科技馆中的应用
摘 要随着电子信息技术的发展,智能控制系统在科技馆中得到了广泛的应用.通过介绍潍坊市科技馆的实践经验,发现智能控制系统有利于全方位掌控场馆运行,提高了全馆的工作效率,并保障了科技馆的安全.
关键词科技馆智能控制系统运行管理
0" 引言
近年来,国内科技馆如雨后春笋般兴起,这是社会生活水平提高的一大表现.虽然与国外相比还有相当的差距,但是我们的科普工作者不断前进,集思广益、开拓创新,以新思路、新理念努力提升科技馆的管理水平.
随着电子信息技术的发展, 智能控制系统在科技馆中得到了广泛的应用.智能控制系统不仅可以减轻科技馆工作人员的负担, 而且向观众展示了新技术在社会生活中的应用, 让人们能够近距离接触前沿科学,感受其所带来的便利.
潍坊市科技馆较早引入智能控制系统, 用以实现五大功能：设备管理、灯光控制、展项更新、实时监控和应急疏散.这些功能的操作终端是电脑、手机、iPad 等智能设备,通过无线网络连接至控制系统的服务器.服务器是整个控制系统的大脑,通过采集便携式终端发出的各种命令,经过数据处理,向场馆设备发出相应指令,实现各种功能.
1" 系统构架
1.1 服务器端
操作系统采用Windows<Server<2008,以其稳定的性能支撑对场馆的不间断服务.同时, 采用My<SQL 作为核心数据库.主服务器上运行特定的控制程序,并扩展部署在不同的分支服务器上,与主服务器一起形成分布式的服务网络, 通过不断循环的多线程事件响应机制处理各种服务请求.
在主服务程序之上,该系统还拥有五大模块,用于完成整个场馆的管理任务.（1）XML 规则解析模块：用于读取并解析由XML 语言编写的各种指令,并转化为系统运行规则.在本系统中,XML 语言作为核心编程工具, 用于编写各种驱动事件、控制指令、筛选条件等.（2）信号转换模块：便于高效处理不同的接口数据.在众多设备中, 控制信号需要在RS232、RS485 标准、SOCKET、DMX512 协议以及ASCII、HEX 编码中进行转换.（3）灯光服务模块：以不同的控制协议对各种灯光设备发送控制信号.（4）展项内容更新模块：针对部分展项,用于远程更新展项的多媒体内容,例如视频、音频等.（5）应急疏散模块：结合展项计算机的被控端,在各种灾害发生时,实现紧急状态下的疏散信息发布.
1.2 被控端
各展项计算机安装被控端软件, 通过特殊的控制协议与服务器端连接, 当服务器端接收到相关控制命令后,直接通过TCP/UDP 协议发送到被控端,被控端软件及时作出响应.
1.3 控制端
通过运行控制系统App 或网络浏览器连接主服务器, 即可完成对场馆的所有控制功能.例如电脑、手机、iPad 等智能设备都能够胜任控制端的工作.控制端软件上的控制分级非常详细、实用,且易于理解学习.
1.4 综合布线
智能控制系统的建设应在科技馆的主体施工阶段中介入,此时整个系统可与主体建筑融为一体.建设所用网线为六类屏蔽网线, 每个楼层根据设计图纸,埋管穿线之后,预制在地面之中.即使某个展项目前不能使用控制系统,也预留了网线接头,以备日后展项改造之用.
在具体施工中遵循以下标准：（1）管线敷设.采用地槽或墙槽时,所有的电缆在地板下可灵活布放,并应顺直无扭绞, 在引入机架式服务器和控制台处还应成捆绑扎.从机架式服务器、控制台底部引入电缆,顺着所盘方向理直,按排列次序放入槽内,拐弯处应符合曲率半径的要求.电缆离开机架式服务器和控制台时,在距离弯点10)mm 处捆绑,根据电缆的数量每间隔100~200)mm 空绑一次.每一组管线都要预留至少一条备用线路.（2）设备安装.严格按照施工图纸,如果没有特殊原因,施工中不能随意变更.根据现场踏勘和以往经验规划设备的点位,合理安排各层交换机、路由器、无线AP 等设备的存放位置.各个前端设备在安装前要进行检查.（3）电力工程.强电布线时应对每层的服务器单独提供一条回路供电,其线路不可与其他展项设备共用.弱电照明系统中,应在每条灯光回路中预留出控制线路.
2" 功能实现
2.1 设备管理
智能控制系统通过服务器, 结合不同的信号转换模块、发射器、接收器,搭配核心控制软件,对整个场馆中的计算机、显示屏、LED 屏、投影等电子设备,进行整体、分楼层、分展区、分展项等多层级控制（见图1）.通过兼容XML 文件可以对控制指令进行集中编程,以事件机制对特定状况进行响应,实现所有展项在正常模式下的开启和关闭.此外,智能控制系统还可以对场馆设备的能源消耗进行综合管理,在观众不多的情况下自动切换到节能模式,使场馆进入低能耗运行状态.节能模式分为低、中、高三种：低节能模式关闭部分照明；中节能模式关闭部分照明和所有投影；高节能模式关闭部分照明、所有投影和所有LED 屏幕.这样既避免了过度损耗,又保护了场馆设备.
2.2 灯光控制
如图2 所示,智能控制系统通过TCP 协议转化为RS232 标准,同时兼容DMX512 协议,利用可控硅、继电器等方式对场馆所有展区内的灯光设备进行智能开关控制管理, 并借助控制系统软件实现单点采集、多个回路的集中控制.
2.3 展项更新
智能控制系统内置自定义控制协议, 通过服务器端、被控端的连接,可以控制展项设备,如音量大小、视频播放等.另外,智能控制系统的服务器端、被控端集成了内部文件传输协议（基于TCP 协议）,可在局域网、光域网内高速传输.在整个场馆计算机或数据储存设备接入控制系统局域网的情况下, 通过服务器端可以实现对相应展项的多媒体内容、程序的更新与更换.
此外, 智能控制系统内置媒体发布平台和媒体播放器,可以控制市面上大多数的播放软件,对场馆LED 屏幕的媒体内容进行智能化管理,实现后台编辑、定时播放、快速切换、和远程更新等功能.
2.4 实时监控
智能控制系统可以通过控制协议, 实时监测展项设备的运行状况.对于展项计算机,被控端软件会实时检测其操作系统,遇到异常状况及时作出反馈,提醒工作人员进行恢复.对于投影仪、电视等电子设备,控制系统可以接驳产品自身的自检系统,实时获取运行状况的数据,同时每天记录运行日志,并发送给指定的电子信箱.
如图3 所示, 智能控制系统外挂了无线网络摄像头,实现对场馆的视频监控,通过移动终端设备查看各个展项, 并且影像可以实时传送至服务器硬盘中进行存储备份.
如图4 所示,智能控制系统可以实现直播功能,并在大屏幕上进行转播,所录制的内容会自动存盘.
2.5 应急疏散智能控制系统在被控端预制好固定的紧急疏散方案,如方向图标、文字及声音.当场馆内出现火灾等紧急情况时,服务器会在接收指令后,发送给每一台展项计算机,由被控端软件接收到信号后,将所有屏幕的显示内容强行切换.同时,LED 屏幕会出现“请有序疏散”的字样,并发出警报.经过此处的观众,看到屏幕上的指示后,就能更快找到疏散路线,起到有效疏导人群的作用.
3" 潜力挖掘
（1）对全部带电设备加以控制：可以在所有带电展项的电源线入口处增设电源继电器, 这样即使那些没有用到计算机的展项也可以在闭馆期间彻底断电,防止设备中一些器件带电而造成安全隐患.如此便可以减少电器火灾的可能性, 进一步增加场馆的安全性,也提高了电子器件的使用寿命.
（2）对各个展项的运行状况（温度、湿度、故障等）进行监控：在软件方面,在服务器增设传感器采集模块,以实现各种传感器的大批量数据采集,并筛选符合XML 文件中指定条件的信号作为分析依据.在硬件方面, 在每个展区内封闭空间的合适位置,如电气柜或装有电气设备的封闭箱体内,安装温度、湿度、烟雾传感器,并将检测的信号实时传输到主服务器, 经过分析计算再由服务器发送到手持终端,并以形象的图像形式显示出来.
（3）对计算机的运行状况进行检测：当计算机正常运行时,通过软件控制,以一定的频率由电脑主动发出脉冲信号给主服务器, 服务器再发送运行正常的指令给手持终端；当电脑出现死机时,此脉冲信号便停止发送, 服务器在没有收到正常信号的情况下便向手持终端发送故障报告, 以通知技术人员及时维护.
4" 结语
综上所述, 智能控制系统在科技馆中得到了广泛的应用,既可以作为一项工具使用,也可以作为一件展项展示.一方面有利于科技馆工作人员对场馆运行的把控,另一方面有助于系统演示高新技术,让观众切实体验智能控制系统的便捷, 激发人们对未来生活智能化发展的探索热情, 推动并争取实现智慧家庭、智慧城市、智慧中国！
控制系统论文范文结:
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