某美術館庫房綜合智能化系統(tǒng)建設探討與實踐

樂大巍

關鍵詞：美術館;庫房;智能化

隨著社會經濟發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，美術館作為文化傳播、公眾文化服務的重要載體，吸引了越來越多的社會人群。目前國內大多數(shù)美術館智能化水平相對落后，美術館的藏品庫區(qū)是一級風險防范部位，藏品庫房的綜合智能化控制系統(tǒng)建設對于藏品的長期保存、安全、管理具有十分重要的意義。本文以某美術館藏品庫房綜合智能化基礎設施的提升改造為例，探討庫房綜合智能化系統(tǒng)的構建。

1項目概況與建設方案探討

某美術館原有庫房1000多平方米，由于藏品數(shù)量的增加，原有老庫房容量有限，特別是無法存放尺寸較大的作品，擬在場館內新建庫房200平方米，用于存放2米×6米的大畫。為保障庫區(qū)內溫濕度處于相對恒定，減緩藏品因環(huán)境溫濕度變化過大引起的損壞，原有老庫房已配備恒溫恒濕空調機組。為保障藏品安全，原庫房內已部署視頻監(jiān)控系統(tǒng)、入侵報警系統(tǒng)、消防氣體滅火系統(tǒng)等。

該美術館原有老庫房設備已運行十多年之久，設備設施已處于陳舊老化。恒溫恒濕空調機組故障頻發(fā)，機組故障停機時，庫房內溫濕度變化明顯，不利于作品保存。視頻監(jiān)控系統(tǒng)為老式模擬系統(tǒng)，圖像質量不夠清晰。入侵報警系統(tǒng)不夠完善。消防火災報警系統(tǒng)主機陳舊，無點位地圖顯示，不夠直觀。

庫房智能化系統(tǒng)設計是否合理不僅影響藏品安全，而且對藏品質量產生遠期影響。該美術館在運行十多年后，對展館進行了整體維修，并同步配套建設新庫房，改造老庫房。項目前期經方案比對、設計論證，明確設計深度。主要改造內容包括：對原有風管設計不合理處，調整風管布局。更換恒溫恒濕空調機組并合理計算機組容量。機組設計容量不應冗余過大，容量過大不僅浪費投資，而且使出風量過大，引起噪音并導致空調壓縮機驅動電機長期無法運行在額定工況，出現(xiàn)“大馬拉小車”現(xiàn)象，降低功率因數(shù)，不利于節(jié)能。庫房內采用調濕板覆蓋四周立面和頂面，進一步保障庫房溫濕度環(huán)境的穩(wěn)定。部署環(huán)境監(jiān)測與自動調控系統(tǒng)，實時監(jiān)測庫房內溫濕度、VOC（揮發(fā)性有機化合物）等環(huán)境參數(shù)并與恒溫恒濕機組實現(xiàn)聯(lián)動。改造原有視頻監(jiān)控系統(tǒng)、入侵報警系統(tǒng)等。新增藏品RFID智能管理系統(tǒng)，實現(xiàn)藏品管理智能化。另外還包括庫房門改造、網(wǎng)格密集架采購等各類設備設施更新。下面對典型子系統(tǒng)進行功能分析。

2典型子系統(tǒng)功能分析

2.1環(huán)境監(jiān)測與自動調控系統(tǒng)

環(huán)境監(jiān)測與調控系統(tǒng)主要分為環(huán)境監(jiān)測模塊及環(huán)境控制模塊。環(huán)境監(jiān)測模塊對藏品的環(huán)境數(shù)據(jù)進行監(jiān)測、分析;環(huán)境控制模塊對藏品的環(huán)境通過多種手段進行有效控制。兩個模塊在運行管理機制和運維保障機制的指導下相互結合，形成對館藏藏品環(huán)境預防性保護的閉環(huán)管理。利用物聯(lián)網(wǎng)與云計算技術的優(yōu)勢，實現(xiàn)監(jiān)測與調控的實時性、自動化與智能化，在實現(xiàn)環(huán)境監(jiān)測與調控功能的目標前提下，同時實現(xiàn)環(huán)境數(shù)據(jù)的存儲、分析、預警，以及整個系統(tǒng)正常運行的管理。系統(tǒng)網(wǎng)絡架構圖，如圖1所示。

整個系統(tǒng)包括軟件與硬件兩部分。

（1）軟件部分。軟件部分包括服務器業(yè)務邏輯和應用軟件。軟件系統(tǒng)目前均部署在館內計算機房服務器上，便于環(huán)境數(shù)據(jù)的本地化管理。系統(tǒng)中的功能模塊全部采用構件化，功能設計為可供靈活選擇的構件。同時組件化、模塊化、結構化設計開發(fā)，每個組件有統(tǒng)一的對外接口，保證業(yè)務封裝的獨立性和可重用性，適合管理和二次開發(fā)。

（2）硬件部分。系統(tǒng)的硬件部分，包括無線通信網(wǎng)絡和各種監(jiān)測與調控設備，主要包括各類無線傳感器、設備智能控制終端、無線網(wǎng)關、顯示屏和服務器等，需要根據(jù)實際庫房的物理空間、大小、布局等，在庫房內進行科學的安裝和部署。主要硬件功能介紹：

無線傳感器。無線傳感器種類繁多，功能各異。美術館庫房內部可能因降雨、氣候變化等原因會導致溫度、濕度等微環(huán)境指標超標，影響到庫房藏品的長期保存。因此需要在庫房內安裝溫濕度傳感器，對庫房內的微環(huán)境進行長期實時監(jiān)測。監(jiān)測數(shù)據(jù)通過無線方式實時傳送至監(jiān)測中心，當環(huán)境指標超標時及時報警，以便工作人員及時采取有效措施。溫濕度傳感器具備數(shù)據(jù)處理單元（MCU）和多種類型的數(shù)據(jù)通信傳輸接口、電源模塊等組成。設備可滿足不同庫房環(huán)境指標檢測量程范圍和測量精度，運行穩(wěn)定、數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定。

設備智能控制終端：通過無線方式接收到環(huán)境控制規(guī)則和空間內溫濕度分布等實時數(shù)據(jù)，智能控制溫濕度調控設備的啟停、運行功率、風速等，從而達到根據(jù)庫房內溫濕度分布情況，進行均勻、精準的環(huán)境調控，并實現(xiàn)綠色節(jié)能。

無線通信網(wǎng)關設備：根據(jù)館內的網(wǎng)絡通信設備狀況，就近安裝。由于系統(tǒng)采用優(yōu)化的Lora無線通信方式，距離遠，雙向通信穩(wěn)定，因此通信管理設備的安裝較為靈活。

本地監(jiān)控顯示設備：每個庫房門外配置本地監(jiān)控顯示設備，包含軟件和顯示屏，可便捷的安裝在墻上。顯示屏將通過網(wǎng)絡遠程接入環(huán)境智能監(jiān)測系統(tǒng)，實時采集和顯示庫房內的溫濕度數(shù)據(jù)。工作人員可以不進入庫房讀取庫房內部的環(huán)境數(shù)據(jù)和設備工作狀態(tài)，從而減少了溫濕度干擾的隱患。

2.2 RFID藏品智能管理系統(tǒng)

某美術館藏品智能管理系統(tǒng)委托專業(yè)公司根據(jù)美術館實際業(yè)務需求開發(fā)完成。其中智能藏品搬遷功能可以方便規(guī)劃、跟蹤和修改藏品搬遷進度，通過掃描二維碼標簽可在藏品搬遷的同時完成該藏品和新庫位的匹配，減少二次操作，有效地降低藏品破損的風險，大幅度縮短工作人員藏品搬遷的周期。

基于RFID技術，將智能RFID電子芯片直接關聯(lián)庫房藏品柜和藏品。RFID的型號和制作工藝選擇可根據(jù)每件藏品的質地、形狀、大小等不同特征及庫房應用場景定制選擇。為保證藏品粘貼RFID標簽的安全管理，藏品黏貼部位選擇非直接接觸藏品，且RFID使用無膠質殘留環(huán)保膠。RFID藏品智能管理系統(tǒng)硬件設備包括移動手持終端、桌面式發(fā)卡器。系統(tǒng)軟件預留標準接口，且兼容市場主流RFID標簽及設備終端。RFID藏品智能管理系統(tǒng)軟件界面如圖2所示。

2.3監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)字化改造

庫房監(jiān)控系統(tǒng)是展館整體監(jiān)控系統(tǒng)的一部分，本項目將監(jiān)控系統(tǒng)整體更換為網(wǎng)絡型數(shù)字視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)從邏輯上可分為視頻前端系統(tǒng)、傳輸網(wǎng)絡、視頻存儲系統(tǒng)、視頻解碼拼接控制、大屏顯示等部分，網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)拓撲圖如圖所示。前端攝像機采用800萬星光級攝像機，最低照度彩色不大于0.0011x，黑白不大于0.00051x。庫房內一般選擇槍式攝像機與球機搭配使用，以槍式攝像機為主安裝于庫房各角落，保證監(jiān)控空間內無盲區(qū)、全覆蓋，確?？煽康谋O(jiān)控效果。

整個傳輸網(wǎng)絡采用接入層、核心層兩層傳輸架構設計。前端網(wǎng)絡攝像機就近連接到接人交換機，接入交換機與核心交換機之間通過光纖連接;部分設備因傳輸距離問題通過光纖收發(fā)器進行信號傳輸，再匯入接入交換機。

視頻存儲系統(tǒng)采用集中存儲方式，圖像數(shù)據(jù)保存30天以上與視頻解碼拼控設備、大屏顯示設備均安裝于監(jiān)控中心機房。庫房監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)合入侵報警系統(tǒng)、庫房門禁系統(tǒng)確保庫房藏品安全。

3系統(tǒng)建設中需考慮的幾點

3.1新系統(tǒng)與老系統(tǒng)的銜接問題

由于整體是維修改造類項目，涉及新系統(tǒng)的安裝和老系統(tǒng)的維修。為節(jié)約投資，必須注意新系統(tǒng)與老系統(tǒng)的銜接配合問題，以免造成不必要的浪費。例如，更換恒溫恒濕空調機組時，可能涉及連接風管的改造，如廢棄全部舊風管可能造成重復投資與浪費，在綜合考慮出風量、噪音等因素下，能利用的原有風管可以繼續(xù)利用。

3.2環(huán)境監(jiān)測與自動調控系統(tǒng)的設計考慮

在設計環(huán)境監(jiān)測與自動調控系統(tǒng)時需按照實際庫房的空間、大小、布局考慮傳感器節(jié)點的類型及布置數(shù)量。傳感器類型多樣，主要包括溫濕度、二氧化碳、VOC、光照度檢測等。庫房建設時，各類傳感器并非都需要加上，例如，對于無自然采光的庫房且存儲作品對光敏無較高要求時，通?？墒∪ス庹斩葯z測傳感器的布置。又如，對于VOC檢測，一方面要考慮庫房內是否經常有工作人員駐場辦公，作為人員健康保障加上該類傳感器。另一方面還要考慮VOC傳感器后期校準維護需支出的維護費用。因此，是否需布置各種類型的傳感器需要根據(jù)庫房實際綜合考慮。同樣，傳感器的布置一般采用分布式多點布置，具體數(shù)量需要根據(jù)庫房實際，綜合考慮包括投資經費在內的各種因素。由于環(huán)境監(jiān)測的目的在于環(huán)境控制，因此在環(huán)境監(jiān)測與自動調控系統(tǒng)設計中，需考慮與恒溫恒濕空調系統(tǒng)的接口。

3.3庫房智能化系統(tǒng)建設其他需考慮的問題

庫房智能化系統(tǒng)建設是一個綜合的系統(tǒng)工程，一些看似甚至與智能化無關的不起眼的問題往往造成最終使用效果的偏差。例如，恒溫恒濕空調室外機進入室內的冷媒銅管，穿墻時需要與墻體問做好防水處理，管線橋架進入室內時必須外低內高，否則造成今后雨水沿銅管或橋架進入庫房。另外，庫房門的安裝需要考慮門框的承重問題。

4結語

美術館庫房綜合智能化系統(tǒng)建設是一個集成的系統(tǒng)工程，系統(tǒng)功能模塊的定位、設計深度、施工安裝及調試，各方面都需要綜合考慮。完善的庫房綜合智能化系統(tǒng)為藏品安全、藏品保護、藏品管理提供重要的技術平臺。隨著技術的進步，會有更多的智能化系統(tǒng)新產品不斷涌現(xiàn)，使庫房管理變得更加智能、便捷，從而更好地服務于美術館的藏品安全、保護與管理。