张小朋
 张小朋的文章
略论博物馆建设中弱电工程的适用性

摘要:弱电系统是现代博物馆工程建设中重要的组成部分,它以合适的方式将楼宇机电设备系统、安防监控系统、计算机网络系统、通信系统的管理和控制集成起来,形成安全、便利、高效、舒适的空间环境。博物馆以其公共性和保藏物品的特殊性成为了建筑弱电系统的重要应用场所,也是投资较大的部分,对弱电系统不适当的应用将会造成博物馆投资的浪费和使用的不适应,甚至影响运营发展。本文初步探讨了博物馆工程建设中如何把握弱电系统得到适当的应用。
 

一、 博物馆建设对弱电系统的需求

 
建筑智能弱电工程是利用系统集成的方法,将计算机网络技术、通信技术与建筑艺术有机地结合在一起,通过对设备的自动监控、信息资源的管理、使用者的信息服务及其与建筑工程之间的优化组合所获得的投资合理、适合信息社会需要并且具有安全、高效、合适、便利和灵活等特点的建筑物的工程项目。
 
建筑智能弱电工程系统是决定未来建筑物整体使用效能的主要因素,该系统涉及到建筑的各个部位、各个功能系统,必须与建筑设计、施工同步进行。

从建筑的功能而言,必须要满足博物馆对展品的展示、保藏、保护的要求,要满足常规的办公、休闲、美观的要求,因此博物馆对建筑及其内部的机电设施及其控制的需求是多方面的,如库房中严格的恒温恒湿、严密的安保措施,展厅中既严密又不妨碍参观的技防手段、既满足展品对温湿度要求、又满足观众舒适性要求的空气环境控制。
 
从自身业务功能区划分,博物馆对弱电工程的主要要求有:

1、安全性

藏品库房:一般处于博物馆建筑中最隐秘的地方,并且多是集中保管,具有完善的物防基础。一般要求有二十四小时不间断的恒温恒湿控制,部分质地的藏品对温湿度的要求极其严格,如纸质类、丝绸类、竹木类、漆器类藏品。这里同时是对安全监控、消防技术应用要求极高的地方。
 
展厅:弱电系统在这要面临两种不同需求的应用对象,一是展品,二是观众。展品需要保持一定温度和湿度,并希望安防技术措施越严密越好,而观众只需要舒适的温湿度环境,并希望安防技术措施越不影响参观越好。

藏品修复、摄影室:各个博物馆都设有藏品保护、修复、摄影工作室,这里是藏品暂存的地方,由于保护、修复的要求,会产生较高污染度的废水、废气,文保和摄影工作具有工艺、过程连续性的特点,因此对安防、温湿度、排风、排水、电源都有着较高的要求。
 
机房:现代化的博物馆拥有密集的机电控制、信息网络系统,各种机房散落其中,管理、协调着各个系统的稳定运行,构成了一个个的神经中枢。它们对温湿度调整、电源稳定、灾害防护、安防技术等有着极为严格的要求。
 
 
2、舒适性

舒适性是建筑弱电系统提供的基本性能之一,一般是针对建筑物中的人群而言。在博物馆中环境的舒适性包括了合适的温湿度、空气的质量、通道的明亮和平整等,但人体在温湿度上的舒适感觉往往和展品对温湿度的要求不一致。
 
 
3、便捷性

便捷性是博物馆对公众服务、自身管理、发展的基本需求。作为社区公共服务文化服务场所,博物馆比以往更多地承担了社会职责,随着免费开放成为博物馆的常态,越来越多的人走进了博物馆,有团体的、有零散的,有常来的、有第一次来的,有老年人、有儿童,有行动不便的,他们对博物馆的服务要求虽然千差万别,但都需要有顺畅的信息通道、便利的内部交通和可靠的安全保障。
 
因此,博物馆对弱电工程有着很高的、独特的要求,不能照搬一般的楼宇弱电系统,更不能不顾及博物馆自身的业务运行、管理模式,强调技术的要求,造成使用者的抵触或系统的不适用,也不能一味求大、求全。
 
 
二、博物馆的公共性

公共性是博物馆的基本属性,仅就博物馆的建筑而言,大部分区域是对公众开放的,免费开放的实施使得大部分博物馆更是成为了可无条件进入的大众文化休闲场合。除了面对观众开放的展区和公共空间外,博物馆建筑内部还有面对工作人员开放的业务空间,包括了办公室、工作室、操作间等,这一部分的建筑空间有常规的办公用房,有临时放置藏品的修复、照相、装裱工作用房,也有控制各类设备的用房,往来的人员既有固定的内部员工,也有来协作、交流的外部人员,工作时间也是不完全确定的。因此,在设计弱电系统时,要充分考虑到这些因素。
 
1. 温湿度控制

博物馆的展厅往往有很多个,每个展厅之间通过大厅、通道、楼梯等相连接,因此,可以通过对机组的划分,分区域分别控制各个部位。一般而言,在展厅等公共空间中,裸展的展品不多,温湿度的调整以观众的舒适性为主,展柜中针对展品的小环境另设机组予以调整,这就要求在弱电工程设计和施工时,展陈方案必须确定,否则针对展柜的通风管道无法预先敷设。目前也有具备独立温湿度控制的展柜可选用,当展馆较大,并且这种展柜选用较多时,就需要取得其控制协议,将其纳入到弱电系统的集成管理之中,提高小环境管理的可控性,降低人员劳动强度。
 
2. 照明控制

博物馆公共空间中的照明一般分为交通照明、布展照明和应急照明三类,分别满足观众流动、展览和安全的需要。在大型的博物馆中,普通照明系统需要通过弱电工程进行集成管理,一来可以程序化地控制前端照明的启停时间和照度,二来可以监测照明设备的故障。交通照明保障观众在展馆中行动的安全,一般在正常开馆时间中为常亮;布展照明根据展览和展品的要求,在灯具选型、照度上都有不同的设计,而且不同的临时展览对照明的要求不同,所以展览照明多数采用本地控制方式;应急照明是博物馆中必备的应急措施,采用集中供电方式,分为指示照明和环境照明两种。指示照明用来指示交通路线、门径,一般为常亮;环境照明用于市电切断时提供临时的疏散照明,一般采用后备启动方式。在闭馆时展馆被安防系统设为禁区后,其他照明系统处于关闭状态,应急照明中的环境照明可以启动,以满足视频监控对环境照度的要求,弥补红外摄像机在色彩、清晰度上的不足。
 
3. 电梯管理

大中型的博物馆中一般设置有升降电梯或自动扶梯,根据相关的规定,电梯系统不允许来自外部其他系统的控制,以避免控制失误导致安全事故。弱电系统中只需要对其进行有限的数据采集以了解状态即可,如知道上下行的状态、运行站位、是否发生故障等。电梯系统本身具有自我管理控制设置,当建筑中需要有多部电梯时,最好选用同一品牌的设备,以便利用其自带的管理系统进行群控。
 
4. 信息、通信系统

通信系统是建筑物中的必备设施,通过结构化综合布线,通信系统可以纳入到统一的信息网络之中。博物馆既要满足语音通信的要求,更要保证信息交互的需要。这个系统是体现博物馆社会公共功能的重要部分,包含了音视频通信、导览、电子告示、多媒体展陈、网站等诸多内容,虽然在应用层面上一些系统应该纳入博物馆信息化建设之中,但弱电工程必须为这些应用提供基础的物理条件,设置合理的点位、充裕的管线、基本的设备和适当的集成管理方式。
 
 
三、博物馆的安全性

博物馆要保证藏(展)品、观众和工作人员的安全,包含了人身的安全和(个人)财物的安全两个方面。藏品处于物防条件较好的库房之中,而展品由于需要直接面对观众,物防条件不是很好;由于博物馆的公共性,使得有时展馆中会涌入大量的观众,基于展览内容、性质的要求,有时展线曲折、环境幽暗,带来了一定的安全隐忧;近年来国际恐怖主义活动猖獗,博物馆也难以独善其身,需要从技防上予以防范。
 

1. 库房的安全

文物库房是博物馆安全防范中的重点,根据博物馆安全风险等级的划分,国家对博物馆的库房做出了相应的强制性规定。弱电工程中在库房的安全保障方面,温湿度控制和安防设置是核心。库房必须独立设置空调机组和控制管理系统,弱电设计人员应建议按藏品的材质集中分设库房,对纸张、棉麻丝毛、漆器、竹木器、金属器等藏品进行严格的、长期稳定的温湿度控制。在安防方面,要设立严格的门禁系统,布设震动、红外、微波、视频等监控设备,实行统一的集中管理,并长期保存现场监控资料。针对不同种类的藏品需要选择不同的消防介质,以减少灭火损失。
 
 
2. 展区和公共空间的安全

展区是观众和展品混合的区域,对这里的安全保障难度要大于库房,既要减少安防设置对观众正常参观的影响,又要保障展品的万无一失。公共空间是观众转换展区、休憩的处所,这里人员集中,环境状况复杂。展区中的物防基础不是很好,大量地采用玻璃展柜,并集中了许多的文物精品,人员流动性很大,因此,这里需要采用较多的技术防范措施,一般有视频监控、报警监控和声音监控。开馆期间,以视频监控为主,重点展区、展柜需要布设玻璃破碎探测、压力传感报警、震动报警、断线报警等技术设备;闭馆时展区一般被设置为禁区,以报警监控为主,以视频监控、声音复核监控为辅。
 
 
一般的博物馆在消防方面采用感烟(感温)探测器与自动喷水灭火系统(喷淋系统)、消火栓系统组成建筑物内消防体系,并对不同的展品采用相应的消防介质。有条件的博物馆在展区的消防系统中可以设置可视听遥控消防装置,这是一种新型的智能化消防设备。当火灾发生时,消防人员通过摄像机观察现场情况,同时通过监听头监听现场声音,遥控电磁阀打开或关闭消防介质(水、灭火剂、二氧化碳等),及时扑灭着火点,防止火势的蔓延。通过弱电系统的集成管理,安防系统与楼宇机电控制系统形成联动,控制启动消防泵、关闭防火卷帘门、启动消防电梯、切断非消防电源、启动防排烟装置、关闭空调系统、自动电话报警等,实现快速、准确、有序、高效的消防保障体系。
 
3. 工作空间的安全

工作空间供博物馆内部工作人员使用,一般的办公室在安全性方面的要求与普通楼宇中的办公室相差不大,如果办公室和展区、库房相连,弱电中的安防系统需要设置好相应的门禁和报警监控状态,既要保证禁区的安全,又要防止系统误报。
 
文物修复/保护、摄影、熏蒸/消毒等工作间是博物馆中特殊的工作空间,这里是藏品的临时存放地,需要按照对库房的安全要求设置防范技术措施,这里的人员成分和流动性要复杂于库房内部,因此,要加强门禁控制和视频监控。另外在文物保护和消毒的过程中可能会产生一些有害的气体、液体和废弃物质,需要通过弱电设备的控制,有效地排放、处理这些物质,避免对人体健康和环境带来负面的影响。
 
 
四、 博物馆的应用性

博物馆是收集、保藏、研究、传递信息的机构,但是这些信息大量是隐性的,需要经过识别、研读,再以容易理解的方式传递给观众;对一些研究者也无法解读的事物,可能会用直接展示的方式展现给观众,或是提出多种假设或可能性。因此,现代博物馆需要弱电系统提供有力的技术手段,来保障信息的有效传递。
 
博物馆的弱电系统中安防、机电控制、网络通信是基础,从技术管理层面而言,这三大类是由不同的部门分别管理的。通常工程技术人员习惯从控制和管理的角度将它们以集散控制系统的方式集成在一起,以分散的控制适应分散的控制对象,以集中的监视和操作达来掌握全局。这种系统是从生产过程自动化领域中派生出来的计算机控制系统,其目的在于提高生产效率和产品质量,降低企业管理的风险。但是博物馆对安防系统是有严格要求的,国家在这个方面制订了一系列的强制性标准,在技术手段的应用、防护部位和对象、人员管理等诸多方面都是明确而严格的规定。为了减少对安防系统运行的影响,不宜将安防部分与其他系统做太多的集成处理。
 
1.  网络的支持

网络是现代博物馆的核心基础设置,也是弱电系统中重要的组成部分。建筑中的结构化综合布线系统构成了网络系统的物理基础,通过这种线路将楼宇中的语音、数字等设备连接起来,结构化的目的是使布线和设备的物理位置无关,通过事先按照建筑结构在所有可能的部位敷设好线路来实现现有或将要增加设备的连接。博物馆建筑中几乎所有的部位都需要纳入布线系统中,尤其是库房、展厅、各类机房、值班室、修复/照相室、游客服务中心等处。
 
2.  多媒体的技术手段

多媒体技术是博物馆中常用的与观众沟通的手段,主要有展厅中的触摸屏展示台、动态场景、音视频导览、视频公告、公共广播等,部分大型博物馆中还设有演讲厅(剧场),其中设置有多种语言同声传译、数字会议系统、演播系统等。
 
以上这些应用系统均要在弱电设计时根据需要予以综合考虑,不仅要按照技术的要求结合建筑的形式、结构、应用的深度进行细化设计,还需要结合博物馆的业务管理模式在系统结构、管理方式上进行调整,适应博物馆的日常工作现状,以期系统功能得到正常的发挥。
 
3.  集成的适度

在博物馆的职能部门中,保卫、信息资料、物业管理等部门直接与弱电系统应用管理相关,保卫部门对库房、展馆的藏(展)品、人员的安全负责;信息资料部门维护通信网络的正常,拓展数字化应用的深度和广度;物业部门管理建筑中的机电设备,维持良好的建筑空间环境。三者的职权利泾渭分明,如果在弱电系统中实施高度的集中管理,就模糊了这三类部门之间的职责范围,当出现责任事故时容易导致部门之间的推诿、扯皮。另外,高度的集中使得信息节点、路由增加,系统的复杂性加强,由此会带来一系列的反应,如故障率升高、维护成本加大、对人员业务素质要求增加。因此,我们认为适用于连续生产过程管控一体化的集散控制系统不完全适应国内博物馆的现有管理模式,安防系统、楼宇机电控制系统、信息网络系统需要形成相对独立的控制管理体系,可以在各个系统内部进行深入的集散控制管理,在系统总体的顶层做少量的信息交互和必要的联动控制,如报警系统和门禁执行机构、照明系统的联动;消防系统和楼宇自控中水泵监测系统的联动;公共广播系统和应急广播系统的联动切换等。
 
 
五、博物馆的发展性

在内部管理、科研等方面,博物馆和其他的机构差异不大,最为特殊的在于展览。任何一个博物馆都有长期稳定仅作局部调整的基本陈列和经常更换的临时陈列,就目前国内博物馆的经营现状而言,更为重视临时陈列,因为临时陈列能配合社会的需求随时推出符合时宜的、本地罕见的展览。在弱电系统设计时就需要充分考虑临时展厅多方面的需要,在照明、安防、信息、空调等设备的部署、管理上要尽量适应未来不同内容、形式的展览。
 
另外,目前我国的博物馆大多都有一个显著的“投资落差”现象,即新建或改扩建时,博物馆能够得到大笔的资金投入,而以后的运营费用却极为有限,因此许多博物馆在建设时,极力追求技术的“先进性”,讲究多少年不落后,对今后资金困窘的担忧溢于言表。但现代科技发展迅猛,很难做到某项技术的长期“领先”。所谓的技术领先也需要相当高的资金代价来换取,并且其“领先”的贬值速率也是相当快的。所以在弱电系统中要合理地平衡技术的选用和资金的投入关系,做到既满足当前的需要,又要有一定的前瞻性,具有满足可预知需求的扩展性。
 

六、博物馆的人才需求与培养

随着经济的发展,博物馆事业得到了空前的进步,在开放性、展览种类和频度、规模等多方面都有了极大的提升,博物馆不再是一个建筑的壳加上展柜和文物、说明牌那种简单的模式了,大量机电设备、信息技术的引入使得博物馆发生了质的变化,同时也使得博物馆长期以来相对稳定的人员职业结构产生了很大的变化,出现了对暖通、机电、通信、计算机等工科技术人员的强烈需求。
 
长期偏重于人文的人才定位,使得博物馆严重缺乏这类工程技术人员,当博物馆出现这种不以人的意志为转移的大发展时,人才的问题开始困扰着博物馆。没有这样的技术人员,设计时就无法提出可行、可靠、完善的需求,建设时就无法掌握系统的原理、结构、流程,使用时就无法充分发挥系统的作用、降低运行的成本、提高系统的寿命。
 
目前工程技术人员开始陆续地进入到了博物馆,但由于我国高等教育中严重的文理分科现状,使得这一部分的人普遍缺少社会科学和人文学科的训练,一开始他们并不能深刻地理解博物馆的社会功能和意义,不了解科技和人文之间的关系,缺乏技术应用的想象力,使得博物馆的弱电系统应用更多地和普通楼宇应用相似,未能充分发挥出科技对博物馆进步的推动力。
 
因此,博物馆在弱电工程建设方面有必要大力借助“外脑”,多听取本行业相关专家、协会的建议;考察、体验技术应用成功的博物馆,吸取经验、借鉴教训;在建筑设计时就同步开始弱电工程的设计,尽可能地使弱电系统适应展览和观众的要求。由此,一方面锻炼提高本馆工程技术人员的业务素质,使其具备协作能力和全局观念,另一方面能博采众长,得到贴近、适合本馆特点的弱电系统。
 
 
总之,弱电系统设计、建设的适用与否,直接影响到博物馆对建筑的使用与功效的发挥。博物馆的建设者、管理者不仅要重视建筑和展览,也要重视建筑弱电系统,它是现代建筑中集成了多种学科技术应用的中枢神经系统。对现代博物馆建设而言,这是一个需要切实予以关注、深入研究、不能吝啬投入的重要领域。

注:本文由南京博物院余伟先生和我合作完成,并发表于《四川文物》2009年3期。