航天環(huán)控技術(shù)在故宮文華殿中的應(yīng)用

● 文 | 北京空間飛行器總體設(shè)計(jì)部 任校志 王亞龍

2018年北京烈陽(yáng)高照的夏季，故宮博物院書畫館由武英殿移至文華殿后迎來(lái)了第一次書畫展——“鐵筆生花——故宮博物院藏吳昌碩書畫篆刻特展”。由于書畫展出對(duì)展館的溫濕度有著極高的要求，一般安排在春秋季進(jìn)行。而這個(gè)夏天，由北京空間飛行器總體設(shè)計(jì)部采用航天環(huán)控技術(shù)實(shí)施的文華殿環(huán)控項(xiàng)目在國(guó)內(nèi)首次真正意義上解決了場(chǎng)館級(jí)無(wú)水環(huán)境精密環(huán)控要求的行業(yè)難題，讓故宮文物能夠突破季節(jié)的限制與觀眾相見。

該工程采用智能一體化解決方案，使得整個(gè)文華殿展廳溫度均勻性小于1.5℃，滿足并優(yōu)于書畫展廳均勻性高、無(wú)水環(huán)境的特殊需求，實(shí)現(xiàn)了航天環(huán)控技術(shù)在高要求地面場(chǎng)館應(yīng)用的突破。

定制方案，精確控溫

基于航天級(jí)環(huán)控技術(shù)，結(jié)合故宮博物院文華殿的實(shí)際情況，量身打造最優(yōu)的解決方案；采用溫度、濕度、風(fēng)速一體化控制技術(shù)和先進(jìn)的增量模糊控制算法自動(dòng)控制，環(huán)境溫度得到精確控制，滿足文物展覽對(duì)溫濕度高精度控制的要求。

如圖1和圖2所示，溫度場(chǎng)模擬仿真圖中藍(lán)色、綠色和紅色依次表示文華殿中溫度的優(yōu)、良和差，風(fēng)速模擬云圖中藍(lán)色、綠色和紅色依次表示文華殿中風(fēng)速的優(yōu)、良和差，可見航天環(huán)控技術(shù)可達(dá)到的高精密、高均勻度效果。

系統(tǒng)思維，創(chuàng)新施工

基于航天系統(tǒng)工程的理念和方法，創(chuàng)造性地開展工程設(shè)計(jì)和施工，針對(duì)古建筑特點(diǎn)創(chuàng)新性地提出了“設(shè)備帶”設(shè)計(jì)概念和建造實(shí)施方案，按照文物保護(hù)理念，實(shí)現(xiàn)了無(wú)釘、無(wú)鉚、無(wú)焊、無(wú)墻體連接，硬件全部模塊化設(shè)計(jì)制造，模塊化現(xiàn)場(chǎng)快速組裝，并可以在無(wú)損建筑的情況下實(shí)現(xiàn)可逆拆除，同時(shí)可便利安全地進(jìn)行日常的巡查、維護(hù)和維修，真正實(shí)現(xiàn)了對(duì)文物的全周期全方位保護(hù)。

（圖片來(lái)源：故宮博物院網(wǎng)站）

圖1 溫度場(chǎng)模擬仿真

圖2 風(fēng)速模擬云圖

智能系統(tǒng)，便捷節(jié)能

采用人工智能技術(shù)預(yù)判、分析和診斷故障，對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行健康管理，提前預(yù)判并通知維護(hù)人員。基于云平臺(tái)，采用第四代物聯(lián)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)控管理，系統(tǒng)工作狀態(tài)可實(shí)時(shí)傳送至手機(jī)端，便于全天候?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)環(huán)境。采用的有組織對(duì)流通風(fēng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了無(wú)風(fēng)管送風(fēng)和精確配風(fēng)，使風(fēng)機(jī)功率比依靠空調(diào)通風(fēng)管道輸送氣流的傳統(tǒng)空調(diào)方式降低50%，系統(tǒng)節(jié)能15%以上。智能無(wú)線監(jiān)控系統(tǒng)如圖3所示。

圖3 智能無(wú)線監(jiān)控系統(tǒng)

北京空間飛行器總體設(shè)計(jì)部熱控事業(yè)部擁有中國(guó)乃至世界最頂尖的熱控技術(shù)團(tuán)隊(duì)、最完善的技術(shù)和產(chǎn)品體系，多項(xiàng)技術(shù)和產(chǎn)品達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，先后完成100余顆航天器熱控系統(tǒng)研制任務(wù)，確保了航天員和飛行器在適宜溫度下平穩(wěn)運(yùn)行。在軍民融合的背景下，熱控事業(yè)部立足專業(yè)優(yōu)勢(shì)，積極推進(jìn)宇航技術(shù)的轉(zhuǎn)化，憑借扎實(shí)的專業(yè)的技術(shù)和快速解決問題的能力，僅用時(shí)3個(gè)月就完成了文華殿環(huán)控項(xiàng)目從方案論證到工程實(shí)施的全部工作，實(shí)現(xiàn)了航天環(huán)控技術(shù)在大型特種民用地面工程應(yīng)用的突破。