探究科技馆集控系统的设计和实施

付丛茂

摘 要：科技馆主要依靠展品来展示科学原理，供观众体验，并从中收到启发。随着现代科学技术的发展和观众参观心里的影响，越来越多的科技馆开始研究展品的集中控制和管理。由于科技馆展品门类繁多，而且单件展品往往也综合了光电、机械、无线传输等技术的应用。这些客观因素就造成集控系统的控制及切换冗杂，如何提高展品的操控效率，已经成为各科技馆所面临的技术难题。因而，应认真了解和利用集中控制系统，并设计科学合理的集控系统来改善设备配置，并解决上述问题。

关键词：科技馆；集控系统；设备监测

随着高新技术及集成控制技术的出现，科技馆也相应地提出科技馆特有的展品集控系统理念，用集控系统控制所有展品的通断电、运行、报错等一系列功能实现。集控系统涉及计算机应用技术、应用信息技术、视觉媒体及其控制技术和机电一体化技术等多种技术手段，因而应重点了解科技馆集中控制系统的结构划分，并设计科学合理的集控系统，本文对上述内容进行了初步分析。

1 科技馆展品集中控制系统的结构划分

1.1 系统层

系统层主要是由web端应用管理系统、智能控制服务端和云端管理体系构成，系统层借助web端应用管理系统对智能控制服务终端和云端管理体系进行相应管理，然后由服务网端的接收控制终端发送执行命令，从而快速有效地控制展品设备的运转。

1.2 网络层

网络层是指在以太网的基础上，将展品设备的一端与控制器、连网设备连接在一起，中间部分是网络交换机，而另一端与网络光缆和受控制的展览设备连接在一起，因而网络层具备信号传输和数据交换作用。底层的网络交换机和中心控制机房的交换机均使用了6千兆网线，宽带速度为1000 M，其中中心交换机使用的交换机可实现网管。

1.3 执行层

执行层通常涉及与展览品相关的开关和传感器等执行、控制结构，它们经由控制层和网络层联系在一起。同时它还借助MODBUS 通信协议与RS-485通讯方式，为新增展品的智能设备预留控制接口。

2 设计科技馆展品的集中控制系统

科技馆展品集中控制系统最主要的设计原则是“经济性、先进性、开放性、体验性、互动性、教育性”。集中控制系统主要针对的是场馆中弱电与强电展品设备的集中控制及管理。该系统主要由数据设备监视端、采集端、执行机构、控制终端及控制模块共同组成，还可分为数据采集监控與设备控制两大系统，二者可独立运行也可相互结合运行。一旦数据采集监视系统发生紧急状况，系统就会将该信号发送到控制系统，相应的控制系统会迅速做出各种应急命令，从而安全有效的规避了场馆风险的发生，随之，设备损耗也降低了。现将设计科技馆展品集中控制系统所用的各项技术介绍如下。

2.1 展品的开关控制技术

展品的开关控制技术通常涉及智能控制模块、执行结构和控制终端等内容。使用者可以经由控制终端把不同信号传送至控制模块，通过智能模块处理后，再借助PLC向动力柜和开关等主要执行机构发出动作指令，进而促进展览品相关设备正常运转。控制终端的主要采用手持式和台式这两种控制方式，它经由控制模块和网络连接在一起，进而达到远程控制展品的目的。

2.2 数据采集监视

数据采集监视系统的出现，为科技馆顺利监视展览设备的运行状态及故障报警提供了准确的数据支撑。展览项目控制人员可以根据设备的实际情况来了解各展品的运转情况和运转数据，并及时将展品运转信息和数据输入监视系统，以实时监控不同展品的真实运转情况，如果设备运行欠佳，需提醒有关人员及时检修。

3 通讯协议标准和数据传输格式

通信协议又被称为链路控制规程，它属于一种网络通用语言，即系统间通信双方为了控制数据传送而进行的特别约定，它为不同硬件体系与不同操作系统的连接提供了重要的通信支持。该约定统一规定了数据传送的同步方式、数据格式、控制字符的定义、传送步骤、传送速度及纠错方式等问题，签订通信协议的双方必须要一起遵守。

4 科技馆展品集控系统的跨平台、跨网络控制终端

科技馆展品的集中控制系统不仅应用了“TCP/IP”协议，还采用了多用户、多进程远程控制的访问设计模式；使用者要想登录网络控制终端，必须输入已被授权的有效密码和用户名，其中各类控制程序和控制界面间互不影响，该集控系统还运用了可视化看中模式，操作方法简单、方便。

5 科技馆展品集控系统的管理后台

管理员登录集控系统后台后，可以针对一般系统管理员进行相应权限的修改、增加、删除；该管理后台的应用可以根据展厅的差异给管理员分配相应的管理权限，同时还能管理、查询所有展览设备状态以及管理员操作日志，并能远程控制展览设备的电源通讯功能和开关。

6 场馆内集中控制系统的典型应用

科技馆展品项目众多，尤其是应用集中控制系统来控制大型项目的展示更受欢迎，如“热带雨林展品”通过模拟热带雨林的环境展现其主要的生物群落及多样性，让游客亲身体验热带雨林奇观和物种的多样性。整个热带雨林集中控制系统参考了植物学、生态学及计算机仿真技术、计算机自动控制、人工智能等内容，设计了植物补光、变频加湿、幕墙防结露、仿真演播和传感监控等集中控制系统，1-2人便可控制整个展区的机房管理工作。

7 小结

集中控制系统是针对科技馆所用弱电设备和强电设备而设计的一类软件系统，该系统可以根据不同场馆的特定功能进行相应管理。在设计展览场馆集中控制系统的过程中，应秉持“资源共享、集中管理、分散控制”的理念，在这一理念统领下根据各科技馆实际进行设计实施。随着技术的发展，集中控制系统在科技馆的实施肯定会越来越广，也肯定能够营造出具有更智能、更强视觉冲击力，更佳体验感的参观环境。

参考文献：

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