基于嵌入式系統的科技館室內裝修弱電工程智能化控制

張斌

引言

弱電工程是指與電力系統不同的低電壓、小功率的通信、控制、監測等非強大電負荷相關的技術和設備安裝[1]。其中弱電工程包括以下內容：信息傳輸系統，如電話網絡、計算機網絡等；監視與控制系統，如門禁系統、智能家居系統等；消防警報及安全管理系統，如消防報警器、緊急廣播器等；多媒體會議及演示室系統，如投影儀、音響設備、視頻會議設備等[2]；公共廣播及背景音樂環境建設，如公共廣播、背景音樂環境設計以及售貨自動化服務中心終端設計等。這些都是一些基于低壓低功率要求下完成高度可靠性標準而實現的應用。在現代社會中應用越來越廣泛，并且也日益成為各行業發展不可缺少的組成部分之一[3]。室內裝修智能化控制是指通過先進的技術手段，將室內的燈光、空調、窗簾等設備集中管理和控制，從而實現自動化控制和個性化定制。它可以提高生活品質，增加舒適度，并且節約能源[4]。具體來說，室內裝修智能化控制通常包括燈光控制系統，利用傳感器或遙控器實現對各種照明設施的開關、亮度及顏色等多樣操作，并可根據不同情景進行預先設置；空氣凈化與溫濕度調節系統，通過測量環境參數并即時反饋信息到中央處理器，從而有效調整溫度、濕度以及過濾空氣并為人們創造一個更健康的居住環境；家居音響娛樂系統：使用無線音頻揚聲器覆蓋整個房間，手機APP操縱，藍牙配對功能，可支持局部混合播放多種來源。安防監管和門禁考勤系統，采取視頻監視設備或者安防模塊安全警報聯網監測，遠程手機訂閱推送[5]。總之，在設計和施工時應該結合家庭成員日常需求，選擇適當型號規格、品牌信譽好的產品組合應用才有助于保障用戶使用效果。

一、工程概況

該工程位于某市一經濟開發區，經市政府等討論開展科技館室內裝修弱電工程智能化控制項目的研究。該科技館根據科技類型分為三層，其中包括主展廳、球幕影院和報告廳等區域，總占地面積五萬平方米。根據實際情況開展室內裝修弱電工程智能化控制技術的設計，并在設計中融入嵌入式系統。

二、科技館室內裝修弱電工程智能化控制技術設計

（一）綜合布線

在科技館室內裝修弱電工程施工中，為了確保館內各設備以及通信的正常進行，需對館內線纜進行綜合布線操作。在施工中，采用六類線布線方式，并基于嵌入式系統進行線纜搭建，在主干線路上，分布的嵌入式子系統需相互串聯，線纜需穿過館內各個區域[6]。為提高通信過程中數據傳輸可靠性，在光纖規格選擇上應選取多模類型，確保通信工作可以高效完成。并在此基礎上，需要將通信管理的主設備分配到各個弱電間內，并按照通信等級、次序安排數據總配線架、機柜。

下圖為科技館布線結構圖：

在根據圖1布線結構水平布線中，施工人員在布線時確保線纜水平且不出現纏繞外漏的現象，布線質量會影響設備運行狀態。其中在各樓層施工時，應嚴格按照圖紙來進行，根據各樓層科技區域類型合理布線。操作時還需注意以下幾點：首先在根據圖紙分析布線結構時，應合理控制管線鋪設的數量，其中管線鋪設作業必須和科技館內部的弱電部分工程施工作業一起完成，如此可以準確調整線路鋪設的情況[7]。其次，按照現場的條件適當調節線槽與管線布置的情況，提高布置的科學性。最后，對部分需要隱蔽的管線做出適當的調節。

圖2 樓宇自控結構圖

（二）搭建通信信號

綜合布線為科技館運行中的無線通信網絡提供良好的保障。在信號搭建施工中，采用室內超頻寬帶，可以保證在科技館內所有地方均有網絡覆蓋且網速平衡。并在使用科技館內互動設施時，可以將互動效果及時發送到手機APP內，并且經過綜合建設，可以在一定基礎上減少在通信系統搭建方面的支出。

在施工過程中，重要的是要確保科技館內各個區域內設施適當覆蓋通信，以達到科技館日常使用的標準[8]。為了向科技館提供良好的公共服務，重要的是要確保公共區域被外部連接標記覆蓋，以滿足游客的需求，使用鏈接連接進行在線注冊，從游客角度來說既方便注冊登記又能免去排隊等待的時間。為保證不同互聯網環境下關系的有效性，可以更廣泛地與互聯網通信系統進行連接，以便將其與Zigbee、RFID等服務的不同互聯網需求進行比較，從而使物聯網充分發揮作用，例如當不同設備的社交服務信號正確執行時保持安全抵抗力，確保科技館室內外安保系統的正常進行。

（三）樓宇自控

在樓宇自控方面，對智能照明和智能空調兩種功能進行設計施工。首先在智能照明方面，可以檢測到科技館內各個時間段的燈光環境，根據各區域內設備特點調節照明類型，例如在科技館內探索與發現區域，可以調節為較暗燈光，通過樓宇自控系統實現智能化控制，由此還可以減少一些能源的浪費。另一方面，通過樓宇自控中的圖像傳感器裝置，可以獲取照明系統在運行中發生故障的情況，并根據定位識別對故障區域進行問題解決，因此通過此系統可以降低事故發生的可能性。

在智能空調管理方面，通過對科技館的空調系統進行監控，保證空調機泵、冷卻塔等設施在運行過程中發生故障時可以得到及時處理。利用網絡傳感器獲取空調設備的工作信息，記錄有關其初始位置和故障的信息并在適當的時候傳輸到監測和控制中心，以確保設備正常運行。

下圖為樓宇自控結構圖：

PLC應用軟件在樓宇自動化設備中的安裝主要通過系統設備的集成微處理器進行，在智能系統設備上執行數字功能，方便了科技博物館的管理。在PLC技術中，它主要使用內置可編程存儲器，與傳統的物理機電控制組件相比，內部有廣泛的性能指令，PLC技術可以很好地適應科學技術館內部改造的弱電部分建筑自動化的使用需要，另外，在弱電工程施工過程中使用PLC技術可以使弱電部分建筑系統電氣設備平穩工作，改善系統電氣設備的工作效能，提高自動化建筑的工作能力。

（四）智能安防

視頻監控：視頻安防系統建設的過程中，使用有線通信系統和視頻傳感器對數據進行傳輸和管理等操作，并采用數字監控設備以保證視頻監控的高清度，使用云存儲工具來啟用安全數據檢測。

為提高監控成像的效果必須使用彩色攝像機來收集數據并使用UPS設備輸出，防止外界環境因素對監控的影響。除此之外，應在配置要求和標準的基礎上提高一個檔位，目的是防止因不可控因素而造成的嚴重后果。

系統報警：由于科技館開館時間通常在10:00-17:00，因此在閉館之后開啟人員入侵報警系統。

在科技館新建的區域，安裝了人類進入的警報系統，并利用電子地圖的功能提供準確的警報信息，確保警報信息的準確性和可靠性，防止誤報的發生。同時，人員入侵報警系統應在停電后迅速恢復其原始工作狀態，避免發生安全漏洞。

電子巡查：在不同的樓層設置電子巡邏點，并針對該區域發生的特殊情況進行及時報警。在設計的過程中，需要確保識讀器安裝位置的合理性，提升識讀器的識讀能力。并根據計算機軟件的智能管理，對電子巡查的位置、路線進行有效記錄，從而避免漏檢、未按規定巡查等現象的發生。

消防系統：根據消防部門的相關規定，建立消防報警系統。同時需要做好消防備用電源的準備，以避免停電等問題造成的消防系統無法正常啟用，造成科技館內設備發生損壞的情況。

三、結果與討論

在經過上述設計的弱電工程智能化控制設計，對該科技館樓宇自控中控制時間以及控制優化效率進行記錄，其數據如下表所示：

根據表1數據看出，通過樓宇自控對科技館內的照明、空調等設備的運行參數和故障進行監控，實現館內節能，效果可達65%，由于科技館內在開館期間對電和光的使用量大，因此當節能達到50%時符合樓宇自控標準。

表1 樓宇自控數值

結束語

在弱電工程中，樓宇自控是重要關注點，在上述進行的基于嵌入式系統的科技館室內裝修弱電工程智能化控制設計中，采用六類線進行設計，并結合嵌入式系統進行線纜搭建，保證了科技館各個區域的通信和聯網需求。通過樓宇自控中安裝的PLC軟件，實現了對照明、空調等設備的智能化控制，通過對室內綜合布線，將科技館內各區域需線纜連接部分集中到一起，實現對各設備的綜合控制。在該工程中，使用PLC技術可以使弱電部分建筑系統電氣設備的平穩工作，改善系統電氣設備的工作效能，提高自動化建筑的工作能力。這項智能化的控制方案將會為科技館提供更安全、便捷、舒適的環境，進一步提升科技館的形象和功能，為觀眾提供更好的科技展示體驗。