科技馆展品电控板通用化研究

摘要：本文探讨了科技馆电气机械展品管理发展现状，分析了科技馆展品电控的基本需求，研究了通用电控板的应用案例，以及通用电控板的未来应用展望。

关键词：科技馆;展品;电控板

中图分类号：TM921.5    文献标识码：A    文章编号：1007-9416（2020）04-0000-00

0 引言

科技馆是一种以展览教育为主要功能的公益性科普教育机构，在实施科教兴国和人才战略发展方面起到了十分重要的作用。在日常工作中，科技馆一般以经常性的展览和短期性的展览为基本活动载体，通过互动参与的展品以及和展品有关的活动来激发公众对科学了解的兴趣，实现对公众的科普教育。展品是科技馆开展科学教育的重要载体，其质量直接影响科技馆的发展成效。科技馆包含的科技展览品众多，如何实现对这些科技展览品的有效管理是相关人员需要思考和解决的问题[1]。通用电控板是科技馆展品使用质量提升的重要关键，通过研究电控板不仅能够提升展览馆展览品的质量，而且还能够实现科普展览品的标准化发展，从而为我国科普事业的长远、稳定发展提供重要支持。

1 科技馆电气机械展品管理发展现状

1.1 缺乏专业的电气设计人员

经过调查研究发现，现阶段有很多科技馆，特别是省级以下的展馆没有设置展品电控设计岗位，在电气机械展品展览的时候也没有安排专业的管理人员。不管是从机电展品的研发设计，还是从机电展品功能的完善都没有经过精细化的考量，最终打造出的展品电控系统不够科学，一些展品的运行时间超过了保质期，加大了展品的后期维修难度。

1.2 电气系统不统一

在对多个展馆调查研究发现不同展区都使用了不同的电气系统，而出现这种现象的原因是多个展区在制定招投标政策的时候会被多个制作公司同时中标，每一个展品制作公司都拥有不同的设计人员，在馆方没有对公司做出统一要求的情况下，一个场馆内部就会出现不同的控制方式，在不同控制方法的作用下一旦展品出现故障问题往往无法及时解决。

2 科技馆展品电控的基本需求分析

2.1 核心性的控制方式

科技馆展品电控的基本方式一般包含PLC、单片机、数据采集模块，在众多控制模式中，PLC控制模式和单片机控制模式在其中占据较大的比重。

2.2 输入信号调查研究结果分析

在经过统计分析之后发现输入开关量百位数以内的需求占据总体比例75%左右，16位以内的需求占据总需求比例的93%左右，输入性开关量24位以上的需求占据总体比例的2%左右。不仅如此，脉冲信号输入比例也占据总体展品数量的2.6%比例左右。

2.3 输出信号的调查研究结果分析

经过统计分析发现，输出开关总量在八位数以内的需求占比达到了73%的比例，16位以内的需求比例占据了92%的比例。在操作的过程中需要控制步进电梯、伺服电机的展品总量占比没有超过10%的比例，其中电机数量较多，基本上占据所有直流电机展品的6%比例。

2.4 通讯端口结果分析

科技馆展品电控的通讯端口分别包含RS232和RE485，在具体操作上仅仅占用一个端口的展品比例为88%，有一部分的展品是占用两个端口。

2.5 其他端口分析

使用网口的展品一共有36件，这些展品一般会被设置在展厅中，同时，很少有展品使用USB端口。根据以上的分析通用电控板可以通过几个方面进行优化：（1）选择适合的电控板核心控制方式。（2）合理分配使用端口的资源，从而确保能够更好的滿足科技馆的展品使用需求。（3）通过对科技馆的大量展品电控需求调查研究之后总结归纳出展品的使用方向和电控需求，从而为科技馆展品的通用电控板设计提供重要参考支持。

3 通用电控板的应用案例

中国科技在2016年的时候完成了常规性的展板更新改造工作，并在以往展览服务的基础上额外增加了“太空探索”这一应用主题，在新增加设立的展览区域中涉及到了四十多个展品，除了部分展品通过静态的方式展示，其他的控制系统采用中国科技馆自主研发设计的通用电控制板[2]。整个通用电控板的主芯片为LPC1768，在考虑整个展馆环境和展品设计需求的基础上，对电控板的硬件系统做出如下的设计[3]：

（1）电控板的硬件最小系统包含了电源、时钟、调试、复位等方面的内容，结合科技馆展品复杂性的设计要求，电源模块选择9V到30V的宽电压输入模式。（2）电压的输入和输出采用了16路的模式，在使用的时候能够满足多数机电展品的使用功能需求。对于一些设计比较复杂的展品会选择应用多块通用的电控板进行连接操作。在操作的时候由于输入和输出的信号较多，单一的电控板设置往往难以满足系统需求，这个时候就需要选择应用多个通用的电控板，一部分用在模型拼装台上连接信号，并为按钮信号的检测控制提供重要支持，另外一部分被安装在塔吊平台电机的内部。负责运动机构的检测、火箭机构位置的检测和灯箱的总体操纵控制。（3）设置SPI接口。SPI接口设置的目的是更好的触摸屏功能以及屏功能上的读卡器。（4）设置网络接口。通用电控板在使用的时候能够和一些输出口配合使用，在彼此配合的作用下能够为展厅的设置提供重要支持。（5）设置USB接口。USB接口的设置还能够和一些输出口和输入口联合使用。

4 通用电控板的未来应用展望

综合以上分析可以发现，中国科技馆“太空探索”区域是我国第一例电控板展览内容，整个展览板的设计考虑电力控制、供电系统控制、通讯端口设置等方面的内容，在使用的时候能够实现了展厅的多数展品功能[4]。

（1）根据展品电控功能的复杂程度来设计出2个到3个版本的通用电控板，并将通用电板设计为普通版和升级版。基础版能够满足基本的电力控制需求，升级版则是能够完成服务控制。（2）基于通用电板的设计来开发通用电控柜，并配备相应的电控柜，让电控柜根据电控板的规格和功能来进行统一规范化处理。（3）基于通用电控板的设计需求来打造软件设计平台，实现科普展品控制系统的通用化和标准化发展，在设计完成之后将通用电控板的多个功能集成在软件平台上，设计人员和操作人员只需要借助这个平台就能够完成相应的操作，由此在很大程度上缩减了展品电控设计的开发周期，且能够根据实际需要来将展品更加直观、具体的展现出来。

5 結语

综上所述，随着生活水平的提升国家发展更加重视科学素养的培养和提升，在新时期背景下科技馆作为传播和体验新知识、新事物的重要平台在一时间也得到了快速的发展。文章研发设计展品通用电路板控制单元，在使用的时候能够有效提升展馆的维护升级效率，而且还能够为各类展品的后续研发提供更多的支持，进而为我国科普事业的长远发展提供重要支持。

参考文献

[1] 孙婉莹，张浩.科技馆展品电控板通用化研究[J].学会，2018（1）：54-57.

[2] 李俊玲.科技馆展品的质量标准与控制[J].大众标准化，2006（S1）：32-34.

[3] 刘卫庄，邢金龙，李春.科技馆展品集中控制器的设计[J].自动化技术与应用，2015（8）：107-109.

[4] 范亚楠.科技馆展品组成部件标准化研究[J].学会，2018（3）：50-54.

收稿日期：2020-03-09

作者简介：陈红霞（1977—），女，辽宁辽阳人，本科，工程师，研究方向：电子技术应用。

Research on the Generalization of Electronic Control Board in Science and Technology Museum

CHEN Hong-xia

（Liaoyang Quntuan Affairs Service Center， Liaoyang Liaoning  111000）

Abstract： This paper discusses the current situation of the management of electrical and mechanical exhibits in science and Technology Museum， analyzes the basic needs of electronic control of exhibits in science and Technology Museum， and studies the application cases of general electronic control board， and the future application prospect of general electric control board.

Key words： science and technology museum; exhibits; electronic control board