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摘要 随着计算机技术的迅速发展，科技馆展项越来越多的采用机电互动和多媒体结合的展示方式。科技馆属于综合性场馆，综合了不同学科，多种类的各类展项，面对科技馆展品数量和种类的多样化，有效的管理是值得思考的问题，以前直接通断总电源的方式实现统一对计算机、投影机等电子设备的开关机，对设备带来很大的危害，会大大缩短电子设备的使用寿命，因此提出一种有效管理科技馆展品的方案：展品智能中控系统（中控系统）， 本课题中采用智能化中控技术，将科技馆展区所有展项集中到同一个平台里，实现统一监控，优化管理，提高整个场馆的信息化和自动化水平以及运行状态的统一管理。
关键词 中控系统;Web技术;WIFI技术
当今世界，科学发现与技术创新不断涌现，科学技术推动了生产力的发展、经济的繁荣和社会的进步，科学技术的快速发展对每一位公民的科学素养提出了新的要求。科技馆作为实施科教兴国战略的基础设施之一，对于全社会弘扬科学精神，提高公众文化素质具有独特而重要的作用。在此背景下科技馆的建设工作得到全面开展，科技馆科普设施建设的各项保障措施得到加强。设计一种优化管理、节约成本、功能集成、技术水平高的智能中控系统，对于科技馆展品管理具有重要的意义。
一、内蒙古科技馆展品管理存在的问题
内蒙古科技馆综合了各种形式多样的展品，它们具有数量多、种类多、分布广等特点。 现在科技馆展品越来越多应用人体感应设备、摄像头捕捉设备、激光投影机等先进设备和技术。目前有些展厅依靠科技辅导员逐个手动开关展品，不但每日工作量巨大，而且如果强行关闭总电源来开关机，对设备尤其是电脑主机会造成很大的危害，增加了展品的损坏率，严重影响到了展品的可操作性和观众的体验。随之而来的问题就是整个场馆内所有设备该如何有效的管理，才能达到即节省人力成本，又保护设备设施的目的。随着市场上集中控制系统、智能控制系统等技术的快速发展，内蒙古科技馆也尝试开始使用中控系统来集中管理展厅内的展品设备。
二、采用中控技术的重要意义
科技馆的中控智能化系统是一种对科技馆内所有展项进行集中管理和控制的智能控制系统。将所有需要统一管理的设备通过终端WIFI控制模块接入局域网，管理员就可以通过接入局域网的电脑、平板等智能设备远程管理馆内的各展项设备，可以单独控制每个展项的设备，也可以分区域分场馆来集中控制。中控系统的操作界面中可以集中控制整个展厅的灯光、展项的一键式开关机，管理员可以轻松的通过电脑、平板等智能设备远程管理馆内的各展项设备，不需要走到每个设备前进行操作，就可以实现对展厅的管理和控制。
中控智能化系统是为了让展示更加智能化、智慧化、现代化，具体要实现各展项的集中控制，方便管理，节约能耗的实际作用。展厅智能中控系统是一套灵活、稳定可靠、高端的智能控制系统，
三、项目开发设计原则
科技馆中控系统设计的基本原则是坚持客观性、实用性、先进性，同时注重节约，在建设中应客观结合各展项的实际需要，具体如下：
（1）展项控制的灵活设计。功能实现实用方便，可根据自己展项区域的实际情况，通过在Web服務器管理系统中修改展项信息而灵活配置中控系统需要集中控制的展项。只要重启服务器后，就可以完成配置更新。
（2）控制模块化设计。根据实际展项设备情况，扩展各类声、光、电、视控制模块，即可实现各个展厅展区集中控制，分区控制、分项控制、视频灯光联动控制等方式。
（3）设备状态的自动检测。通过双向通讯，即能向展项设备发送命令，又能实时检测照明、前端展项中电脑的实际运行状态。实时检测每台电脑、照明等设备的使用状态，并通过网络反馈信息到管理平台。所有设备状态切换都是实时进行反馈，避免管理系统显示设备运行状态与实际结果不一致的混乱结果。
（4）全数字化控制。实现了集成度高，设备控制方式齐全、操作界面清晰，系统扩展功能强，可靠性高等性能。
（五）有线/无线网络智能集成化设计。系统建立在无线局域网的新一代技术平台基础上，性能稳定，不受物理距离限制，方便管理人员在移动过程中了解科技馆各个展项的控制和使用情况。
四、本课题研究过程与结果
（一） 研究步骤
1、搜集相关资料，对智能化中控系统的概念及其相关知识进行筛选分析。
2、阅读关于智能化中控系统发展状况的相关资料，并进行市场调研。
3、成立项目开发小组，开会讨论实现方案，进行机械、电气、程序设计，联合调试，制作出系统的第一套软硬件。
4、通过项目组内部讨论研究，查阅资料及系统优化点进行梳理，整理出有可行的优化方案进行优化，最终做出研究总结。
（二）研究方法
1、市场调研
我们在本课题开发前，对目前市场上的中控系统做了充分的调研。目前中控系统的控制方式有无线触摸屏控制，有线触摸屏控制和有线按键键盘控制等，在一套中控系统中，通过中控主机与其他被控设备的连接而达到对被控设备的控制，具体控制方式有：RS232，RS485，红外口，弱电控制等。一般系统中，投影机的开关机、信号切换、投影幕的升降、音量的大小、矩阵的切换、投影机电动吊架的升降、电动窗帘的开合、环境灯光的亮度调节等都在其控制范围内。中控系统在智能会议室、多功能厅、多媒体教室、监控中心、指挥中心、调度中心、新闻发布中心、酒店、智能家居等领域都有广泛的应用。
2、实证研究
我们根据科技馆的特点，与信息化、智能化和大数据结合起来，研发出了智能化中控系统初版，并与工作人员沟通，得到认可，我们又通过项目组成员讨论研究，查阅资料，将系统进一步优化，开发出优化后的版本。我们系统的优点是，根据场馆特点做了智能化大数据的分析，使中控系统可以更全面、直观的了解整个馆内的照明及展品电脑设备的运行状态;同时，我们采用有线和无线结合的控制方式，在控制模块上不但设计了RJ-45的有线连接接口，还设计了WIFI模块，可以根据科技馆内的网络状况，灵活考虑使用有线控制还是无线控制。 （三） 研究结果
1、系统构成
智能化中控系统的主要设备包括服务器、路由器、POE交换机、无线AP、平板电脑、终端WIFI控制模块、网络强电控制箱几部分组成。中控系统拓扑图如下图：
2、 系统主要功能：
（1）通过电脑客户端，平板电脑APP等控制整个场馆灯光的开启和关闭。
（2）通过电脑客户端，平板电脑APP等控制整个场馆展项的开启和关闭。
（3）通过为服务器电脑设置定时开关机命令使其控制展项和灯光每日定时开启和关闭。
（4）可以通过中控Web管理平台配置展项控制及灯光控制相关信息。
（5）可以通过语音控制整个场馆展项和灯光的开启和关闭。
（6）整个中控都是基于无线局域网来运行，因此需要为科技馆进行无死角无线网络覆盖，保证中控系统稳定运行。
3、 软件功能架构
该中控软件共分为4个软件，客户端中控程序/APP中控程序、服务端程序、网络节点配置Web程序、WIFI控制模块程序，其具体功能如下：
设计原则：易扩展，方便维护，运行稳定。
4、 软件技术
（1）平台架构
中控系统中的所有子系统主机采用分布式管理技术，通过系统的控制总线与中央主机联接，构成总线型网络拓扑结构。系统采用分布式CS与BS两种程序架构架构，后台数据库服务端采用大型数据库，中间件使用跨平台的CORBA和DCOM/COM技术，客户端采用专用客户端软件（GH-HMI）和浏览器的方式，用户能够在统一的操作平台界面通过简单的操作完成对各种设备子系统的监控。
数据库采用微软的大型数据库sqlserver2000，存储容量大，并支持多用户并发操作数据，数据库的安全性高，有安全密码设置，数据以基础编码方式存储。查询速度快，保证系统流畅，数据存储的安全。
（2）开发工具
采用delphi开发业务系统（CS架构），界面友好，操作方便。
采用java、tomcat开发查询系统（BS架构），Java是目前最主流的开发环境，目前大部分大型的系统都采用java来开发，系统的扩展性、延续性非常优秀。
采用powdesigner设计数据库模块，该工具是目前主流的数据库设计工具，保证了一个高效的快捷的数据库的生成。
（3）系统模块设计
1 中控服务端
集中管理所有WIFI模块，控制WIFI模块开合关闭，获取WIFI模块当前的状态，通知和接收客户端和PC端发过来的指令。
此软件是整个中控软件大脑。
2 中控网络节点配置Web程序
集中管理所有的WIFI設备，做好相应的接口，供中控服务端和客户端调用。
3 中控客户端
一键开机和关机，每个展项开关机，可以语音控制，所有的配置信息从中控Web管理平台中获取，可查看展项的运行状态。
4 WIFI控制模块程序
接收中控服务端发过来的开机和关机命令，并打开和关闭电脑、投影机;检测展项电脑网络是否正常。
五、研究结论
我们所设计的智能化中控系统的特点：
（一）多种访问系统的方式：在终端电脑主机上打开系统软件或Web浏览器访问系统;还可以移动设备平板电脑上安装APP访问系统。
（二）增加语音控制的功能，通过语音输入，智能控制场馆内照明和展项设备的统一管理。
（三）增加移动设备的访问功能，可以分展厅为管理员配备平板电脑，只要接入局域网内，即可在场馆内任何地方对展项进行管理，使用非常方便。
（四）可以实现远程控制场馆内照明和设备的统一管理，可一键式开关机和照明;可分展厅管理照明和设备;也可单独对指定照明和展项设备进行管理。
（五）系统可以在科技馆展厅规划初期设计时介入，也可以在展厅已经投入使用后期改造时介入。如果在规划初期设计时介入，可以设计有线网络和无线网络同时接入，系统支持同时使用有线和无线方式进行控制和数据采集;如果在后期改造时介入，不具备有线网络条件时，可以全部采用无线网络连接，在展厅内安装无线AP，覆盖整个展厅。
科技馆的智能化中控系统充分考虑了科技馆所涉及的各类设备及特点，利用网络迅速发展的优势，运用Web技术与WIFI技术，对馆内展项设备进行智能化集中管理，将设备运行状态以图形化方式，直观的呈现在用户操作界面上。内蒙古科技馆展品智能化中控系统管理为工作和生活带来方便快捷和安全。
参考文献
[1]阮晓龙.Web前端开发从学到用完美实践[M].水利水电出版社，2018.
[2]吴晓苏，张中明.单片机原理与接口技术（第2版）[M]. 民邮电出版社， 2018.
[3]牟奇春. 一种展厅中控系统[J].电脑编程技术与维护，2018.
[4]刘卫庄，方猛，刘成伟，黄洪明，科技馆展品智能中控系统的设计 ，设备管 理与维修 2020.10
作者简介：
莎仁高娃，女，蒙古族，内蒙古科技馆，副研究馆员，从事展览教育工作。
刘舒倩：女，内蒙古科技馆馆员，从事展品设计、改造、维修工作。
关键词 中控系统;Web技术;WIFI技术
当今世界，科学发现与技术创新不断涌现，科学技术推动了生产力的发展、经济的繁荣和社会的进步，科学技术的快速发展对每一位公民的科学素养提出了新的要求。科技馆作为实施科教兴国战略的基础设施之一，对于全社会弘扬科学精神，提高公众文化素质具有独特而重要的作用。在此背景下科技馆的建设工作得到全面开展，科技馆科普设施建设的各项保障措施得到加强。设计一种优化管理、节约成本、功能集成、技术水平高的智能中控系统，对于科技馆展品管理具有重要的意义。
一、内蒙古科技馆展品管理存在的问题
内蒙古科技馆综合了各种形式多样的展品，它们具有数量多、种类多、分布广等特点。 现在科技馆展品越来越多应用人体感应设备、摄像头捕捉设备、激光投影机等先进设备和技术。目前有些展厅依靠科技辅导员逐个手动开关展品，不但每日工作量巨大，而且如果强行关闭总电源来开关机，对设备尤其是电脑主机会造成很大的危害，增加了展品的损坏率，严重影响到了展品的可操作性和观众的体验。随之而来的问题就是整个场馆内所有设备该如何有效的管理，才能达到即节省人力成本，又保护设备设施的目的。随着市场上集中控制系统、智能控制系统等技术的快速发展，内蒙古科技馆也尝试开始使用中控系统来集中管理展厅内的展品设备。
二、采用中控技术的重要意义
科技馆的中控智能化系统是一种对科技馆内所有展项进行集中管理和控制的智能控制系统。将所有需要统一管理的设备通过终端WIFI控制模块接入局域网，管理员就可以通过接入局域网的电脑、平板等智能设备远程管理馆内的各展项设备，可以单独控制每个展项的设备，也可以分区域分场馆来集中控制。中控系统的操作界面中可以集中控制整个展厅的灯光、展项的一键式开关机，管理员可以轻松的通过电脑、平板等智能设备远程管理馆内的各展项设备，不需要走到每个设备前进行操作，就可以实现对展厅的管理和控制。
中控智能化系统是为了让展示更加智能化、智慧化、现代化，具体要实现各展项的集中控制，方便管理，节约能耗的实际作用。展厅智能中控系统是一套灵活、稳定可靠、高端的智能控制系统，
三、项目开发设计原则
科技馆中控系统设计的基本原则是坚持客观性、实用性、先进性，同时注重节约，在建设中应客观结合各展项的实际需要，具体如下：
（1）展项控制的灵活设计。功能实现实用方便，可根据自己展项区域的实际情况，通过在Web服務器管理系统中修改展项信息而灵活配置中控系统需要集中控制的展项。只要重启服务器后，就可以完成配置更新。
（2）控制模块化设计。根据实际展项设备情况，扩展各类声、光、电、视控制模块，即可实现各个展厅展区集中控制，分区控制、分项控制、视频灯光联动控制等方式。
（3）设备状态的自动检测。通过双向通讯，即能向展项设备发送命令，又能实时检测照明、前端展项中电脑的实际运行状态。实时检测每台电脑、照明等设备的使用状态，并通过网络反馈信息到管理平台。所有设备状态切换都是实时进行反馈，避免管理系统显示设备运行状态与实际结果不一致的混乱结果。
（4）全数字化控制。实现了集成度高，设备控制方式齐全、操作界面清晰，系统扩展功能强，可靠性高等性能。
（五）有线/无线网络智能集成化设计。系统建立在无线局域网的新一代技术平台基础上，性能稳定，不受物理距离限制，方便管理人员在移动过程中了解科技馆各个展项的控制和使用情况。
四、本课题研究过程与结果
（一） 研究步骤
1、搜集相关资料，对智能化中控系统的概念及其相关知识进行筛选分析。
2、阅读关于智能化中控系统发展状况的相关资料，并进行市场调研。
3、成立项目开发小组，开会讨论实现方案，进行机械、电气、程序设计，联合调试，制作出系统的第一套软硬件。
4、通过项目组内部讨论研究，查阅资料及系统优化点进行梳理，整理出有可行的优化方案进行优化，最终做出研究总结。
（二）研究方法
1、市场调研
我们在本课题开发前，对目前市场上的中控系统做了充分的调研。目前中控系统的控制方式有无线触摸屏控制，有线触摸屏控制和有线按键键盘控制等，在一套中控系统中，通过中控主机与其他被控设备的连接而达到对被控设备的控制，具体控制方式有：RS232，RS485，红外口，弱电控制等。一般系统中，投影机的开关机、信号切换、投影幕的升降、音量的大小、矩阵的切换、投影机电动吊架的升降、电动窗帘的开合、环境灯光的亮度调节等都在其控制范围内。中控系统在智能会议室、多功能厅、多媒体教室、监控中心、指挥中心、调度中心、新闻发布中心、酒店、智能家居等领域都有广泛的应用。
2、实证研究
我们根据科技馆的特点，与信息化、智能化和大数据结合起来，研发出了智能化中控系统初版，并与工作人员沟通，得到认可，我们又通过项目组成员讨论研究，查阅资料，将系统进一步优化，开发出优化后的版本。我们系统的优点是，根据场馆特点做了智能化大数据的分析，使中控系统可以更全面、直观的了解整个馆内的照明及展品电脑设备的运行状态;同时，我们采用有线和无线结合的控制方式，在控制模块上不但设计了RJ-45的有线连接接口，还设计了WIFI模块，可以根据科技馆内的网络状况，灵活考虑使用有线控制还是无线控制。 （三） 研究结果
1、系统构成
智能化中控系统的主要设备包括服务器、路由器、POE交换机、无线AP、平板电脑、终端WIFI控制模块、网络强电控制箱几部分组成。中控系统拓扑图如下图：
2、 系统主要功能：
（1）通过电脑客户端，平板电脑APP等控制整个场馆灯光的开启和关闭。
（2）通过电脑客户端，平板电脑APP等控制整个场馆展项的开启和关闭。
（3）通过为服务器电脑设置定时开关机命令使其控制展项和灯光每日定时开启和关闭。
（4）可以通过中控Web管理平台配置展项控制及灯光控制相关信息。
（5）可以通过语音控制整个场馆展项和灯光的开启和关闭。
（6）整个中控都是基于无线局域网来运行，因此需要为科技馆进行无死角无线网络覆盖，保证中控系统稳定运行。
3、 软件功能架构
该中控软件共分为4个软件，客户端中控程序/APP中控程序、服务端程序、网络节点配置Web程序、WIFI控制模块程序，其具体功能如下：
设计原则：易扩展，方便维护，运行稳定。
4、 软件技术
（1）平台架构
中控系统中的所有子系统主机采用分布式管理技术，通过系统的控制总线与中央主机联接，构成总线型网络拓扑结构。系统采用分布式CS与BS两种程序架构架构，后台数据库服务端采用大型数据库，中间件使用跨平台的CORBA和DCOM/COM技术，客户端采用专用客户端软件（GH-HMI）和浏览器的方式，用户能够在统一的操作平台界面通过简单的操作完成对各种设备子系统的监控。
数据库采用微软的大型数据库sqlserver2000，存储容量大，并支持多用户并发操作数据，数据库的安全性高，有安全密码设置，数据以基础编码方式存储。查询速度快，保证系统流畅，数据存储的安全。
（2）开发工具
采用delphi开发业务系统（CS架构），界面友好，操作方便。
采用java、tomcat开发查询系统（BS架构），Java是目前最主流的开发环境，目前大部分大型的系统都采用java来开发，系统的扩展性、延续性非常优秀。
采用powdesigner设计数据库模块，该工具是目前主流的数据库设计工具，保证了一个高效的快捷的数据库的生成。
（3）系统模块设计
1 中控服务端
集中管理所有WIFI模块，控制WIFI模块开合关闭，获取WIFI模块当前的状态，通知和接收客户端和PC端发过来的指令。
此软件是整个中控软件大脑。
2 中控网络节点配置Web程序
集中管理所有的WIFI設备，做好相应的接口，供中控服务端和客户端调用。
3 中控客户端
一键开机和关机，每个展项开关机，可以语音控制，所有的配置信息从中控Web管理平台中获取，可查看展项的运行状态。
4 WIFI控制模块程序
接收中控服务端发过来的开机和关机命令，并打开和关闭电脑、投影机;检测展项电脑网络是否正常。
五、研究结论
我们所设计的智能化中控系统的特点：
（一）多种访问系统的方式：在终端电脑主机上打开系统软件或Web浏览器访问系统;还可以移动设备平板电脑上安装APP访问系统。
（二）增加语音控制的功能，通过语音输入，智能控制场馆内照明和展项设备的统一管理。
（三）增加移动设备的访问功能，可以分展厅为管理员配备平板电脑，只要接入局域网内，即可在场馆内任何地方对展项进行管理，使用非常方便。
（四）可以实现远程控制场馆内照明和设备的统一管理，可一键式开关机和照明;可分展厅管理照明和设备;也可单独对指定照明和展项设备进行管理。
（五）系统可以在科技馆展厅规划初期设计时介入，也可以在展厅已经投入使用后期改造时介入。如果在规划初期设计时介入，可以设计有线网络和无线网络同时接入，系统支持同时使用有线和无线方式进行控制和数据采集;如果在后期改造时介入，不具备有线网络条件时，可以全部采用无线网络连接，在展厅内安装无线AP，覆盖整个展厅。
科技馆的智能化中控系统充分考虑了科技馆所涉及的各类设备及特点，利用网络迅速发展的优势，运用Web技术与WIFI技术，对馆内展项设备进行智能化集中管理，将设备运行状态以图形化方式，直观的呈现在用户操作界面上。内蒙古科技馆展品智能化中控系统管理为工作和生活带来方便快捷和安全。
参考文献
[1]阮晓龙.Web前端开发从学到用完美实践[M].水利水电出版社，2018.
[2]吴晓苏，张中明.单片机原理与接口技术（第2版）[M]. 民邮电出版社， 2018.
[3]牟奇春. 一种展厅中控系统[J].电脑编程技术与维护，2018.
[4]刘卫庄，方猛，刘成伟，黄洪明，科技馆展品智能中控系统的设计 ，设备管 理与维修 2020.10
作者简介：
莎仁高娃，女，蒙古族，内蒙古科技馆，副研究馆员，从事展览教育工作。
刘舒倩：女，内蒙古科技馆馆员，从事展品设计、改造、维修工作。