基于嵌入式系统的科技馆室内装修弱电工程智能化控制

张斌

引言

弱电工程是指与电力系统不同的低电压、小功率的通信、控制、监测等非强大电负荷相关的技术和设备安装[1]。其中弱电工程包括以下内容：信息传输系统，如电话网络、计算机网络等；监视与控制系统，如门禁系统、智能家居系统等；消防警报及安全管理系统，如消防报警器、紧急广播器等；多媒体会议及演示室系统，如投影仪、音响设备、视频会议设备等[2]；公共广播及背景音乐环境建设，如公共广播、背景音乐环境设计以及售货自动化服务中心终端设计等。这些都是一些基于低压低功率要求下完成高度可靠性标准而实现的应用。在现代社会中应用越来越广泛，并且也日益成为各行业发展不可缺少的组成部分之一[3]。室内装修智能化控制是指通过先进的技术手段，将室内的灯光、空调、窗帘等设备集中管理和控制，从而实现自动化控制和个性化定制。它可以提高生活品质，增加舒适度，并且节约能源[4]。具体来说，室内装修智能化控制通常包括灯光控制系统，利用传感器或遥控器实现对各种照明设施的开关、亮度及颜色等多样操作，并可根据不同情景进行预先设置；空气净化与温湿度调节系统，通过测量环境参数并即时反馈信息到中央处理器，从而有效调整温度、湿度以及过滤空气并为人们创造一个更健康的居住环境；家居音响娱乐系统：使用无线音频扬声器覆盖整个房间，手机APP操纵，蓝牙配对功能，可支持局部混合播放多种来源。安防监管和门禁考勤系统，采取视频监视设备或者安防模块安全警报联网监测，远程手机订阅推送[5]。总之，在设计和施工时应该结合家庭成员日常需求，选择适当型号规格、品牌信誉好的产品组合应用才有助于保障用户使用效果。

一、工程概况

该工程位于某市一经济开发区，经市政府等讨论开展科技馆室内装修弱电工程智能化控制项目的研究。该科技馆根据科技类型分为三层，其中包括主展厅、球幕影院和报告厅等区域，总占地面积五万平方米。根据实际情况开展室内装修弱电工程智能化控制技术的设计，并在设计中融入嵌入式系统。

二、科技馆室内装修弱电工程智能化控制技术设计

（一）综合布线

在科技馆室内装修弱电工程施工中，为了确保馆内各设备以及通信的正常进行，需对馆内线缆进行综合布线操作。在施工中，采用六类线布线方式，并基于嵌入式系统进行线缆搭建，在主干线路上，分布的嵌入式子系统需相互串联，线缆需穿过馆内各个区域[6]。为提高通信过程中数据传输可靠性，在光纤规格选择上应选取多模类型，确保通信工作可以高效完成。并在此基础上，需要将通信管理的主设备分配到各个弱电间内，并按照通信等级、次序安排数据总配线架、机柜。

下图为科技馆布线结构图：

在根据图1布线结构水平布线中，施工人员在布线时确保线缆水平且不出现缠绕外漏的现象，布线质量会影响设备运行状态。其中在各楼层施工时，应严格按照图纸来进行，根据各楼层科技区域类型合理布线。操作时还需注意以下几点：首先在根据图纸分析布线结构时，应合理控制管线铺设的数量，其中管线铺设作业必须和科技馆内部的弱电部分工程施工作业一起完成，如此可以准确调整线路铺设的情况[7]。其次，按照现场的条件适当调节线槽与管线布置的情况，提高布置的科学性。最后，对部分需要隐蔽的管线做出适当的调节。

图2 楼宇自控结构图

（二）搭建通信信号

综合布线为科技馆运行中的无线通信网络提供良好的保障。在信号搭建施工中，采用室内超频宽带，可以保证在科技馆内所有地方均有网络覆盖且网速平衡。并在使用科技馆内互动设施时，可以将互动效果及时发送到手机APP内，并且经过综合建设，可以在一定基础上减少在通信系统搭建方面的支出。

在施工过程中，重要的是要确保科技馆内各个区域内设施适当覆盖通信，以达到科技馆日常使用的标准[8]。为了向科技馆提供良好的公共服务，重要的是要确保公共区域被外部连接标记覆盖，以满足游客的需求，使用链接连接进行在线注册，从游客角度来说既方便注册登记又能免去排队等待的时间。为保证不同互联网环境下关系的有效性，可以更广泛地与互联网通信系统进行连接，以便将其与Zigbee、RFID等服务的不同互联网需求进行比较，从而使物联网充分发挥作用，例如当不同设备的社交服务信号正确执行时保持安全抵抗力，确保科技馆室内外安保系统的正常进行。

（三）楼宇自控

在楼宇自控方面，对智能照明和智能空调两种功能进行设计施工。首先在智能照明方面，可以检测到科技馆内各个时间段的灯光环境，根据各区域内设备特点调节照明类型，例如在科技馆内探索与发现区域，可以调节为较暗灯光，通过楼宇自控系统实现智能化控制，由此还可以减少一些能源的浪费。另一方面，通过楼宇自控中的图像传感器装置，可以获取照明系统在运行中发生故障的情况，并根据定位识别对故障区域进行问题解决，因此通过此系统可以降低事故发生的可能性。

在智能空调管理方面，通过对科技馆的空调系统进行监控，保证空调机泵、冷却塔等设施在运行过程中发生故障时可以得到及时处理。利用网络传感器获取空调设备的工作信息，记录有关其初始位置和故障的信息并在适当的时候传输到监测和控制中心，以确保设备正常运行。

下图为楼宇自控结构图：

PLC应用软件在楼宇自动化设备中的安装主要通过系统设备的集成微处理器进行，在智能系统设备上执行数字功能，方便了科技博物馆的管理。在PLC技术中，它主要使用内置可编程存储器，与传统的物理机电控制组件相比，内部有广泛的性能指令，PLC技术可以很好地适应科学技术馆内部改造的弱电部分建筑自动化的使用需要，另外，在弱电工程施工过程中使用PLC技术可以使弱电部分建筑系统电气设备平稳工作，改善系统电气设备的工作效能，提高自动化建筑的工作能力。

（四）智能安防

视频监控：视频安防系统建设的过程中，使用有线通信系统和视频传感器对数据进行传输和管理等操作，并采用数字监控设备以保证视频监控的高清度，使用云存储工具来启用安全数据检测。

为提高监控成像的效果必须使用彩色摄像机来收集数据并使用UPS设备输出，防止外界环境因素对监控的影响。除此之外，应在配置要求和标准的基础上提高一个档位，目的是防止因不可控因素而造成的严重后果。

系统报警：由于科技馆开馆时间通常在10:00-17:00，因此在闭馆之后开启人员入侵报警系统。

在科技馆新建的区域，安装了人类进入的警报系统，并利用电子地图的功能提供准确的警报信息，确保警报信息的准确性和可靠性，防止误报的发生。同时，人员入侵报警系统应在停电后迅速恢复其原始工作状态，避免发生安全漏洞。

电子巡查：在不同的楼层设置电子巡逻点，并针对该区域发生的特殊情况进行及时报警。在设计的过程中，需要确保识读器安装位置的合理性，提升识读器的识读能力。并根据计算机软件的智能管理，对电子巡查的位置、路线进行有效记录，从而避免漏检、未按规定巡查等现象的发生。

消防系统：根据消防部门的相关规定，建立消防报警系统。同时需要做好消防备用电源的准备，以避免停电等问题造成的消防系统无法正常启用，造成科技馆内设备发生损坏的情况。

三、结果与讨论

在经过上述设计的弱电工程智能化控制设计，对该科技馆楼宇自控中控制时间以及控制优化效率进行记录，其数据如下表所示：

根据表1数据看出，通过楼宇自控对科技馆内的照明、空调等设备的运行参数和故障进行监控，实现馆内节能，效果可达65%，由于科技馆内在开馆期间对电和光的使用量大，因此当节能达到50%时符合楼宇自控标准。

表1 楼宇自控数值

结束语

在弱电工程中，楼宇自控是重要关注点，在上述进行的基于嵌入式系统的科技馆室内装修弱电工程智能化控制设计中，采用六类线进行设计，并结合嵌入式系统进行线缆搭建，保证了科技馆各个区域的通信和联网需求。通过楼宇自控中安装的PLC软件，实现了对照明、空调等设备的智能化控制，通过对室内综合布线，将科技馆内各区域需线缆连接部分集中到一起，实现对各设备的综合控制。在该工程中，使用PLC技术可以使弱电部分建筑系统电气设备的平稳工作，改善系统电气设备的工作效能，提高自动化建筑的工作能力。这项智能化的控制方案将会为科技馆提供更安全、便捷、舒适的环境，进一步提升科技馆的形象和功能，为观众提供更好的科技展示体验。