博物馆智能建筑

博物馆智能建筑概述

（一）智能建筑的概念

2015年11月我国正式颁布《智能建筑设计标准》（GB 50314—2015），其中将“智能建筑”定义为：以建筑物为平台，基于对各类智能化信息的综合应用，集架构、系统、应用、管理及优化组合为一体，具有感知、传输、记忆、推理、判断和决策的综合智慧能力，形成以人、建筑、环境互为协调的整合体，为人们提供安全、高效、便利及可持续发展功能环境的建筑。由此可见，智能建筑的本质是采用系统集成的方法，将自动控制技术、计算机技术、通信技术等信息技术与建筑技术有机结合，通过对设备的自动监控，对信息资源的管理、处理和对使用者的信息服务，设计出的投资合理、适合信息社会需要，并且具有安全、高效、节能、舒适、便利等特点的建筑物。

（二）博物馆智能建筑的作用

博物馆建筑是为满足博物馆收藏、保护并向公众展示人类活动和自然环境的见证物，开展教育、研究和欣赏活动以及社会服务等功能需要而修建的公共建筑。博物馆智能建筑突出了智能的特点，它与多种信息化技术相结合，能够满足博物馆运营与管理中对网络通信的需求，也能够将各类信息系统进行整合，形成建筑物公共基础信息设施系统，实现对建筑物内的机电设备、安防消防安全设备、能耗监测、信息化设备等的全面管理。

博物馆智能建筑将各类传感器的数据汇集起来，提高应急反应速度、决策能力，能够快速高效应对各类突发公共安全事件，或者及时发现设备设施的故障甚至自行排除，使建筑维持在一个健康状态。

博物馆智能建筑也是智慧城市的重要体现。博物馆建筑往往是一个城市或者一个地区的地标建筑，因此博物馆智能建筑不仅仅是收藏丰富文化记忆的场所，也是使未来城市变得更加安全、舒适、环保、智能和可持续发展的代表。

（三）博物馆智能建筑的系统构成

随着物联网、移动互联网等新一代信息技术的发展，智能建筑建设已经进入信息化体系发展时期，智能化系统工程正在形成网络化、数字化、集成化的发展态势。《智能建筑设计标准》（GB50314—2015）对博物馆建筑智能化系统功能架构的设计等级、架构规划、系统配置提出了建设要求，在第九部分“博物馆建筑”中给出了具体配置方案，如下表：

表1  博物馆智能化系统配置表

（一）智能化集成系统

智能化集成系统运用标准化、模块化以及开放性设计，集成建筑内的多个智能化系统，通过统一的网络、同一个计算机操作系统、同一个软件环境，把建筑设备监控系统、智能照明控制系统、建筑能效监管系统、公共安全系统等，汇集到一个智能化集成平台下，生成大楼运行管理所需要的数据，从而对博物馆建筑进行最优化调整，达到高效、经济、稳定、节能的运行状态，实现一体化的管理目标。

智能化集成系统必须通过软件接口与相关子系统交换信息并进行联动，需要具备较高的安全措施，支持对登录权限的控制，通过不同级别控制各类操作人员的操作权限。系统应能够连续不间断地运行，保证每天24小时运行正常。

智能化集成系统是博物馆大数据的有效来源之一，它与博物馆业务管理系统等数据汇聚在一起，打破系统间的数据壁垒，实现数据共享和协同办公，采用数据可视化的模式辅助决策，大大提高了博物馆的现代化管理水平。如果属于多馆、数据量大、访问量高的情况，还可引入数据中台的设计理念，实现数据统一标准化、应用系统一体化、业务服务智能化。

（二）综合布线系统

综合布线系统是信息设施系统中最基础，也是最重要的组成部分，可以理解为信息网络系统的“神经线”，它可以将语音和数据通信设备、交换设备和其他信息管理系统互相连接，满足各类计算机设备、通信设备、建筑物自动化控制设备通过有线和无线传输弱电信号的连接要求。

综合布线系统主要包括工作区子系统、水平子系统、管理间子系统、垂直干线子系统、设备间子系统、建筑群子系统六大子系统。

综合布线的总体要求是标注明确、结构明晰，易于管理和维护；优先选购优质、先进的线材，以适应更长时间的发展需求；采用模块化设计，满足重组、调整、拓展、升级配线等不同的需要；一般采用星型拓扑结构，遵照国家相关标准，以节约维护成本为原则；应符合规范性和独立性相结合的要求。

综合布线系统配置应满足当前的业务量对网络的需要，并设定一定的冗余，充分适应业务扩展和变更的可能性，以满足未来可能发展的趋势，提供满足高速大容量信息传输，要支持各种网络通信设备，实现数据、语音、虚拟现实等多种媒体形式信息的交互；应能充分适应通信和计算机网络技术的发展，为智慧博物馆或各类业务应用系统提供高速、性能稳定的传输介质；系统配置应具有调试和维护的灵活性，接插件都应是模块式的标准化配件，信息点应能够方便地连接不同类型的设备，如计算机、打印机、终端或电话、传真机以及各种数字音视频设备等。

设计和实施可根据《建筑物与建筑群综合布线系统工程设计规范》（GB/T 50311—2000）、《建筑物与建筑群综合布线系统工程验收规范》（GB/T 50312—2000）的相关要求进行。

随着国家推动5G网络的建设，新建的建筑物应与5G网络基站同步设计、同步实施。应满足5G所需要的通信管线、配线设施、基站、机房等基础设施要求，对接电信运营商，实现5G信号覆盖。

（三）信息网络系统

信息网络系统是建筑智能化工程的重要内容，博物馆需要构建一个支持所有接入网络终端系统、高性能、安全可靠的计算机网络，为博物馆信息化打下基础。基本要求是可靠、安全、实用，做到技术先进、经济合理、适当超前，还需具有开放性、兼容性、可拓展性和便捷性，以提高建筑物的综合使用功能和运营管理效率，实现建筑信息畅通、安全舒适、便捷的管理目标。

计算机信息网络采用分层、星形的拓扑结构，由核心层和接入层组成。网络主干一般采用万兆以太网，网络用户端口以10/100/1000M为主，重要用户配置千兆多模光端口。系统以主机房核心层交换机为中心，楼层弱电间的接入层交换机以光纤通路与核心层交换机连接。

无线局域网作为有线网络的补充，满足因布线问题难以接入网络或机动入网的需求，但须接入授权软件许可后进入计算机网络。覆盖范围可包括展览区、公共区、办公区、功能区等。

计算机网络系统设备主要包括：VPN路由器、核心层交换机、接入层交换机、防火墙、无线网络、服务器管理和网络管理等。

信息网络系统须保障用网安全。网络安全措施包括网络隔离和防火墙部署。可采用虚拟局域网（VLAN）从逻辑上对内部网进行子网分割，用于隔离不同部门或功能区之间的通信。通常核心层和接入层的网络交换机基于端口、MAC地址和用户三种VLAN划分方式。

内部网络安全通过上网行为管理软件进行上网行为加密内容识别、代理识别等内容识别技术，防止非法内容绕过监管。服务器以及个人商用电脑端应部署杀毒软件，进行全域网络防病毒、防蠕虫等。

（四）公共广播系统

公共广播系统是集业务性、服务性、消防应急等广播系统于一体的系统，一般设置有广播控制室，与消防中心连线火灾应急广播及消防专用通信连通，当发生火灾或紧急事故时，可在消防中心插播应急广播。系统前端一般由音源、广播控制主机、功率放大器、功放切换器、监听音箱、音量调节器、扬声器、音箱等组成。每个楼层可按功能进行分区，满足公共广播、背景音乐广播与火灾事故广播等需求。

公共广播系统应支持全数字化管理，可采用触控方式，手拉手数据链路，安装使用简捷方便；支持远程监控和中央集控；支持人性化网络远程控制界面；自动定时编程运行，主/备机功放自动切换，故障自动告警，支持无人值守；支持分区管理，支持分区强行插入突发公共事件紧急广播；支持远程寻呼台站，分区强行插入寻呼广播；自动监测运行，屏幕信息显示，短信群发故障自动告警；支持多系统级联、并列运行，等等。

（五）会议系统

会议系统可按照规模大小、功能不同来进行设计。一般可分为支持数百人的大型多功能报告厅会议系统；100人左右的中型学术报告厅会议系统；20—30人的小型无纸化办公会议系统。

会议系统均可采用先进的数字会议系统、多媒体电脑系统、高流明和高清晰度的大屏幕投影或LED显示系统、高音质的扩声系统、线上网络会议系统，可以通过全自动的集中控制系统，模块化地将它们集成为一体，支持各种不同的会议需求。

在多功能会议系统中，可考虑配备数字会议讨论系统、同声传译系统、摄像系统、远程线上会议系统、智能灯光音响、大屏幕显示系统、中央总控制台等，以满足大型会议、规模较大的演出活动的需要。

小型无纸化办公会议系统可以结合多媒体信息交互技术，改善传统会议效率低下、操作复杂、形式单一、资源浪费、保密隐患等问题，为会议管理者和参会人员提供可靠、实用的会议平台，功能支持会议室管理、用户管理、权限管理，以及会议资料、会议录播和点播、数据等信息的存储与转发。

设计与实施可依据《电子会议系统工程设计规范》（GB 50799—2012）、《厅堂扩声系统设计规范》（GB 50371—2006）、《视频显示系统工程技术规范》（GB 50464—2008）和《会议电视会场系统工程设计规范》（GB 50635—2010）的有关要求。

（六）信息导引及发布系统

博物馆建筑内的信息导引及发布系统是重要的标识和信息传递方式，都需要准确、及时、有效、生动，以提供良好的视频效果、极快的更新速度、方便灵活的播放形式、成熟的软硬件控制管理。

信息导引及发布系统一般由信息发布管理软件、LED显示屏、音箱、液晶显示屏、触摸屏、播放控制器等组成。播放的内容可包括欢迎信息、博物馆宣传片、展馆导引、文物藏品、展览推荐、滚动公告等，播放格式支持通用视频格式、图像格式、幻灯片格式等。

信息发布系统可以对所有播放控制器进行发布信息、控制管理。所有播放内容都是由管理服务器传输到播放控制器，并采用网络TCP/IP通信网络架构，对每一个终端进行电源开关控制，实现点对点的控制和内容管理。系统可以随时插播各种临时信息及紧急信息，可以长时间监控终端的运转状态，发生故障时可报警通知异常等；系统能够生成多个节目安排，做到无人值守、自动运行。

在博物馆公共区内可设置多媒体触摸屏交互终端，介绍博物馆的基本情况、参观信息、展馆导引、文物信息等，为公众观展提供一个方便、快捷、人性化的导引查询平台。

（七）建筑设备监控系统

建筑设备监控系统是智能建筑必不可少的组成部分，其目标是节约资源、减少能耗，通过监控建筑物内各种机电设备的运行情况和故障状况，并控制这些设备，方便对设备的维护、检修和管理。

博物馆建筑内部分布着大量的冷水机、电梯、高低压变配电柜、空调风管、照明配电柜、给排水泵等机电设备，如何对这些机电设备进行统一管理是一个难点，而且这些设备还需与其他智能化子系统进行连接和联动控制，以创造一个高效节能、绿色环保、舒适、高性价比、温馨而安全的环境。

建筑设备监控系统应将环境参数监测、空调系统、冷源系统、送排风系统、新风系统、电梯系统、给排水系统、配电回路等机电设备系统，通过计算机技术和自动控制技术，进行集中监视、管理，并将一体化的控制、监测和管理集成在一个可视化的软件界面上，通过简洁直观的人机界面对各类机电设备进行及时、准确、方便的监控和管理，并对其进行远程监测和控制。

系统软件应具备完善的用户管理功能，是一个完全开放的系统，拥有强大的集成功能，提供状态改变报告、报警信息报告、监控点历史数据、动态趋势分析、能量管理控制、设备循环启/停保护、重大设备启/停保护、供电恢复启动程序、用电量限定/负载循环等功能。

（八）机房工程

机房工程是一种涉及空调技术、供配电技术、消防技术、建筑和装饰技术等技术的系统工程。机房存放着大量精密、脆弱的电子设备，均是易受环境影响的电子元件、机械构件及材料。为了保证通信网络系统的可靠运行，机房必须满足通信系统以及工作人员对温湿度、洁净度、风速、电磁场强、电源质量、防火等方面的要求。

机房工程中最重要的是信息网络机房（数据中心）的建设。根据《电子信息系统机房设计规范》，电子信息系统机房的建设应划分为A、B、C三级。其中A级为电子信息系统运行中断将造成重大的经济损失或者公共场所秩序严重混乱，B级为电子信息系统运行中断将造成较大的经济损失或者造成公共场所秩序混乱，C级为不属于A级和B级的电子信息系统机房为C级。一般来说，博物馆网络中心机房采用C级建设标准。

博物馆网络中心机房面积一般在100平方米左右，放置核心层交换机、服务器、网络存储等网络设备和精密空调、UPS主机、电池及机柜，其工程包括机房装修、UPS及配电、照明、空调、环境监控、接地、防静电、防雷等。

博物馆网络中心机房要求采用先进成熟的技术和产品，以适应数据传输的需要，使整个系统在未来一段时间内保持技术的先进性，以及满足技术升级的需要；网络必须具有高可靠性，需要对中心机房的布局、设备配置、巡检维护等方面进行相关建设；对关键设备需采用硬件冗余等方式进行保障。另外，为满足博物馆未来业务不断发展，对扩大设备容量、提高用户数量和质量等的需要，网络中心机房还要具有良好的拓展能力，以提供技术升级、设备更新的灵活性。

如博物馆不能自建机房，可以考虑云端数据中心，构建以私有云平台为基础的数据中心。它是基于服务器虚拟化、存储双活技术实现计算、存储以及网络资源池，并通过相关虚拟化技术支持博物馆业务的不间断性和冗余备份，提高硬件整合度和利用率，提升基础设施整体效率，实现对计算资源、网络资源的线上管理。

数据中心基础支撑平台搭建也很重要，它为智慧博物馆应用系统提供地基的作用，能够通过网络、服务器、存储、操作系统、数据库、中间件等将各种应用系统集成为一个整体，提供统一机构人员管理、统一身份认证服务、统一文件服务、统一消息服务、统一数据交换服务、日志审计服务、统一对外接入、分布式运行管理等服务。

博物馆智能化建设实施要点

第一，建筑智能化系统是将电子、机械、自控等行业的技术成果应用到博物馆建筑当中，形成一个更加安全、舒适、高效的科学技术与文化艺术相融合的综合体。因此，一定不能把智能化放在建筑设计的后期考虑。在开始进行建筑初步工艺性设计的同时，就应开始设计建筑智能化系统的工程目标和拓扑结构，以此指导后续的建筑设计和设备造型。例如：先建楼体结构，后规划数据中心，这可能为数据中心规划设计带来难以克服的困难，导致机房分区规划不合理；空调室外机无法安装或距离太远；动力室与主机房距离太远，增加传输和管理困难，增加成本，降低可靠性。

第二，建筑智能化系统的设备往往不取决于智能化系统的使用者，也不由智能化系统的开发者决定。而是先由建筑设计单位按照建筑功能来确定，选择不同的、多家厂商的成品。智能化系统的设计者和工程厂商不得不面对这些遵循不同的标准、出自不同的国家、用于不同环境和目标的软硬件设备。智能化系统需要与这些设备有机地融合在一起，才能达到智能建筑的管理目标，这就需要解决众多的界面和接口问题。这些问题处理的优劣直接决定了系统的成败。

第三，博物馆建筑智能建设通常与建筑工程实施同时进行。博物馆方要面对多个承建单位，不仅要协调推进项目的进度，还需要让项目组了解馆方的需求，保证实施的质量，充分考虑到项目的风险和难度，安排好项目的实施顺序和里程碑节点，避免形成复杂或被动的局面。也应当让使用部门的人员尽量参与到系统建设当中，向承建单位强调博物馆的业务需求，积极参与培训，以致到项目结束之后，能够较快地熟悉和使用系统。

第四，加强智能化人才的培养。智能化人才稀缺、储备不足一直是阻碍博物馆智能化、信息化发展的重要因素，在中小博物馆尤为突出。然而，即使博物馆有了先进的智能化设备、信息化程度很高的系统，如果没有人去使用、去维护，也将无法发挥它们应有的价值。因此，博物馆应加大对智能化人才的培养，组建智能化技术团队，钻研智能化信息技术，从而能够最大程度发挥博物馆智能建筑的各项功能。

智能建筑作为博物馆建筑现代化建设不可或缺的部分，应在博物馆建设设计的同时就被规划进去，提出科学合理的建设方案。它通过信息技术、自动控制技术、网络技术把整个建筑变成一个相互联系的整体，使博物馆的业务得以实现全方位信息化，打通通信、传输、处理等关键性通道，实现业务数据的数字化，大大改变传统的工作模式，提升工作效率，点点鼠标就可以得到所需要的信息，一定程度上加快了博物馆在管理、服务、制度体制等方面的创新，在建成后更要充分发挥其优势，提供安全、高效、便利及可持续发展的环境，为智慧博物馆建设打下坚实的基础。

广东省文物考古研究院黄青松执笔