智能控制系统在科技馆中的应用 / 宋景东

Science Education and Museums - - CONTENTS - 宋景东潍坊市科技馆

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供路 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中央服务器, 结合不同信的号转换模块、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中集 编程,以事件机制对特定状况进行响应,实现所有展项在正模常 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, 并借助中央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,如音大量小、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、定时放播 、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行进 存储备。份

如图 4 所示,智能控制系统可以实现直播功能,并在屏上行大 幕 进 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!

图 4 实录转播功能的实现

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