论博物馆建筑智能化系统设计要点

臧 胜 张小朋

（1.东南大学 江苏南京 210009；2.南京博物院 江苏南京 210016）

内容提要：建筑智能化系统是博物馆建设项目中的重要组成部分，其中的网络系统、楼宇设备控制系统、安全防范监控系统、通信系统都是博物馆建立安全、便捷、舒适的环境所必需的系统。长期以来，在我国博物馆工程建设中，套用一般公共建筑的智能化建设模式而不完全适应博物馆功能需求的现象较为常见，限制了博物馆功能的充分发挥。处理好现代技术快速发展、层出不穷的新理念与博物馆建设的关系，以及建筑智能化基础设施与不断变化的博物馆信息化应用要求的关系，是确保博物馆建筑智能化系统设计与实施成功的关键。

一、引言

公共博物馆是收集、保藏、展示、研究人类文明的专业机构。公共服务是博物馆机构天然的职责［1］，为了妥善地保护藏品，更好地展示、研究藏品，发挥公共博物馆的社会功能，博物馆需要构建一个安全、便捷、舒适的空间。因此，以信息技术、控制技术、软件技术、网络技术等为支撑的建筑智能化系统日益成为博物馆建设的重要组成部分。建筑智能化系统在提供信息通讯、多媒体展示、公共服务、物业管理和安全、舒适的建筑环境等方面发挥着重要作用，是实现建设绿色、低碳目标，乃至建设智慧博物馆的重要技术基础。当前科技发展日益加速，新型设备层出不穷，这给博物馆智能化系统设计的目标确定、方法设计、设备选用等带来了困惑，尤其对博物馆管理者的知识结构、认知水平、决策依据方面提出了挑战。本文从设计角度出发，立足于公共博物馆的专业需求和共性，涵盖分析建筑智能化的各个方面，希冀为博物馆建筑设计者和管理者提供借鉴。

二、博物馆和建筑智能化系统概述

博物馆是现代社会中常见的公共文化活动场所，其建筑性质和形态千差万别，有的专门针对博物馆的功能兴建，也有的依托历史建筑改建而成。博物馆建筑作为城市地标者亦屡见不鲜，如北京的故宫博物院、法国巴黎的卢浮宫（Musée du Louvre）、西班牙毕尔巴鄂（Bilbao）的古根海姆博物馆（Guggenheim Museum），可见博物馆在现代社会生活中的重要地位，因此能够充分发挥博物馆功能的建筑智能化系统对现代博物馆的重要性毋庸置疑。依托历史建筑改建的博物馆是一类特殊的博物馆，其建筑本身多数已属历史文物，涉及到文物保护等专业问题，开展建筑智能化的建设殊为不易，因此本文的研究仅针对新建建筑的博物馆。

1.博物馆的基础共性

国际博物馆协会（International Council of Mu⁃seums，ICOM）定义博物馆是“一个为社会及其发展服务的、向公众开放的非营利性常设机构，为教育、研究、欣赏的目的征集、保护、研究、传播并展出人类及人类环境的物质及非物质遗产”。公共博物馆的基本职责就是通过对藏品的征集和研究，以一定的形式和线索陈列展示给公众；同时为了更好、更长久地利用藏品，还必须修复与保护藏品、研究藏品，并尽力为公众提供多样化、舒适、安全的服务。因此，公共博物馆有三大核心共性业务：藏品征集和保管利用、陈列展览和公众服务、科学研究和文物保护（这里指的是大范围意义上的保护，包括安全防范等概念）。

根植于建筑智能化系统之上的博物馆信息化系统围绕着以上三大核心业务，利用信息技术手段建立起采集、传输各种对象数据的方式，通过各类已有规则或通过大量数据分析得到的新规则对采集的数据进行判断和利用，进而获取有效、新颖、安全、简捷的解决方案，推动博物馆向着有利的方向发展。

2.建筑智能化系统概述

建筑智能化系统通常也被称为智能化建筑或者建筑智能化［2］。建筑智能化系统是利用系统集成的方法，将计算机网络技术、通信技术、控制技术与建筑功能有机地结合在一起，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、舒适、便利和灵活等特点的建筑物的工程项目［3］。

建筑智能化系统一般由信息化应用系统、智能化集成系统、信息设施系统、建筑设备管理系统、公共安全系统、机房工程等部分组成，是决定建筑物整体使用效能能否充分发挥的主要因素，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。

从博物馆建筑的功能而言，建筑智能化系统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，如文物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安全监控技术防范手段，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等［4］。

三、博物馆建筑智能化系统

《智能建筑设计标准》（GB 50314-2015）认为建筑智能化体系是以建筑物为平台，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；在设计方面应增强建筑物的科技功能和提升智能化系统的技术功效，使其具有适用性、开放性、可维护性和可扩展性［5］。

博物馆建筑不同于一般公共建筑，对安全、环境、系统关联性有着极高的要求。然而笔者在全国诸多博物馆建筑智能化设计方案的评审实践中，发现许多设计方尚未充分理解博物馆各项业务工作对信息管理系统的需求，较为盲目地套用其他公共建筑（如体育馆、图书馆、文化馆等）的设计要求，导致建筑投入运行后不好用、不适用、不能用的现象时有发生。

博物馆建筑智能化系统有别于其他机电系统的突出特点在于智能化系统所基于的各类技术处于高速发展中，与此相关联的设备及其功能变化日益繁多。如何兼顾建筑本身和博物馆的需求及技术发展，保持持续的效能发挥和技术的适度领先，同时适应项目建设的投资规划——这是在进行博物馆建筑智能化系统设计之初就面临的、也是必须解决的问题。

以下根据《智能建筑设计标准》（GB 50314-2015）的体系划分和要求，详细论述博物馆建筑智能化系统的设计要点。

1.信息化应用系统

信息化应用系统包括公共服务、智能卡应用、物业管理、信息设施运行管理、信息安全管理、通用业务和专业业务等信息化应用系统，这一系统是建立在建筑智能化体系之上的涉及行业特有业务的应用系统。建筑智能化系统的设计者一般不会是各行业应用系统的专家，但信息化应用系统的顺利实施必须借助建筑智能化系统所提供的基础物理条件，如布线规模、信息点位设置、网络结构、数据采集方式等。因此在设计建筑智能化系统时，必须分析将来可能开展的信息化建设内容，提取其中涉及建筑智能化系统的技术、设备要求，在基础层面予以解决，才能够贴近用户实际需求，也为今后借助信息化系统充分发挥建筑智能化系统的功效打下基础。

博物馆的信息化应用系统应满足公共区域的需求，如具有多媒体信息显示、信息查询和无障碍信息查询终端等，还要设置语音导览系统，支持数字点播或自动感应播放的功能。博物馆藏品的包装囊匣/装载工具/存储排架、观众租用设备、可移动机电设备等可以实施电子标签布设，以实现物联网化管理。根据博物馆运营需要可建立讲解网络、博物馆网站和声讯服务系统。

博物馆中大量的信息化应用系统依靠博物馆的发展而展开，如藏品管理信息系统、库房管理系统、陈列展览信息管理系统、文物保护管理信息系统、公众服务管理系统、文创管理信息系统、票务系统、客流量检测与预警系统等，这些信息化系统伴随着博物馆的各项业务工作而存在。作为基础设施的博物馆建筑智能化系统必须为这些信息化系统的顺利展开和应用提供可靠、安全的运行条件。博物馆的信息化应用系统的发展和更新要与时俱进，系统的建设和使用是不断完善的过程，不可追求“一步到位”，因此建筑智能化系统还必须具有简便、安全、易行的扩展性［6］。

2.智能化集成系统

该系统包括智能化信息集成（平台）系统与集成信息应用系统，其中包括操作系统、数据库、集成系统平台应用程序、纳入集成管理的智能化设施系统、与集成互为关联的各类信息通信接口等，而集成信息应用系统则由通用业务基础功能模块和专业业务运营功能模块等组成。

博物馆的智能化集成系统以博物馆的应用需求为依据，以建筑设备信息资源共享和协同运行为手段，具备实用、规范和高效的建筑设备监管功能，是实现绿色博物馆建筑的基础系统。这需要将建筑群内不同功能的建筑智能化子系统集成到统一的信息平台上，形成具有统一管理界面、信息汇集、资源共享、各子系统间互相联动的功能，提升整个建筑物的综合使用功能和物业管理效率，确保建筑内的相关机电设备处于高效、节能的最佳运行状态，从而实现优化综合管理的目标。目前，在智能化集成系统中常见的做法是将建筑设备管理系统、公共安全系统和信息化应用系统作为基础来进行平台化集成，形成能够统一显示运行参数、自主运行预案、调整功能操作、配置环境资源、监视运行状态的顶层平台。博物馆智能化集成系统的建设应根据其建筑规模、建筑功能、技术条件、管理方式、信息化系统、建设投资等实际情况来确定。

3.信息设施系统

该系统融合了信息化所需的各类信息设施，并为建筑的使用者及管理者提供信息化应用的基础条件，具有对建筑内外相关的语音、数据、图像和多媒体等形式的信息予以接收、交换、传输、处理、存储、检索和显示等功能。信息设施系统主要包括信息接入系统、布线系统、移动通信室内信号覆盖系统、卫星通信系统、用户电话交换系统、无线对讲系统、信息网络系统、有线电视及卫星电视接收系统、公共广播系统、会议系统、信息导引及发布系统、时钟系统等信息设施系统。

博物馆建筑智能化信息设施系统是博物馆智能化系统建设的基础平台，应满足博物馆面向社会公众的展示、文化传播、教学研究和资料存储等信息化应用的需求。根据博物馆业务基础共性的信息化建设，博物馆建筑智能化系统信息设施系统一般涉及结构化综合布线系统、信息接入系统、电话程控交换系统、网络系统、对讲系统、无线网络信号覆盖系统、公共广播系统、会议系统、信息发布和导览系统等。

结构化布线系统是建筑中一切网络应用系统得以运行的基础物理条件，在遵循一定的网络传输协议并在相应设备的支持下，实现电话语音、数字图形/图像、数据多媒体、安全监控、设备传感等各种信息的传输。根据博物馆的建筑面积、结构和应用系统，网络系统可以有不同的结构模式。如果建筑面积大、结构复杂，可以采用接入层、汇聚层和核心层的模式；如果是建筑群，还需要通过楼间干线/专线连接若干楼宇网络，形成统一网络体系，为集成化管理奠定基础；如果建筑面积小，或是结构简单，可以采用由接入和核心两层构成的网络体系。公共广播系统是博物馆必备的基础设施，包含业务广播、背景广播和紧急广播三种，为了节约投资、便于管理、布设简洁美观等，博物馆一般设置一套广播终端扩声与主机设备，且必须按照消防、安防、业务/背景广播这一重要性递减的顺序设置广播权限，以保证在紧急状态下，消防、安防具有第一时间进行广播通知的能力。广播站应该分设在消防/安防控制中心、观众服务中心等处，同时需要设置不同的广播分区，便于不同内容的分区广播。展览是公共博物馆体现社会价值的最重要因素，短期的临时展览更是吸引观众的重要手段。陈列展览中大量使用信息化多媒体手段来活跃形式、诠释内容、引导参观，而临时展览的布展形式、空间结构均无雷同，这就需要网络能够通过无线接入的方式，随时适应终端设备的变化要求。另外随着个人信息终端的普及，无线移动数据接入服务日趋重要，因此无线网络信号覆盖系统也是博物馆建筑智能化设计中不可或缺的内容之一。

信息设施系统的设计与建筑、结构和机电设计关联密切，需要互提技术配合要求、协同设计、互相补充完善。

4.建筑设备管理系统

该系统包括建筑设备监控系统、建筑能效监管系统，以及需纳入管理的其他业务设施系统，具有建筑设备运行监控信息互为关联和共享的功能。系统的监控设备范围包括冷热源、供暖通风和空气调节、给排水、供配电、照明、电梯等，并包括以自成控制体系方式纳入管理的专项设备监控系统等，采集的信息包括了温度、湿度、流量、压力、压差、液位、照度、气体浓度、电量、冷热量等建筑设备运行的基础数据。通过这些监控数据实时评价建筑设备的运行状况，调整运行工艺，从而满足对实时状况监控、管理方式、管理策略及公共安全等进行优化的要求，保障博物馆内的藏品、人员、物品处于安全、适宜的环境中。

博物馆的建筑设备管理系统通常还包括对公众区域空气中的温湿度、二氧化碳、硫化物的含量进行监测，以及舒适性空调的自动调节；对藏品熏蒸、消毒、修复等工作区域产生的有害气体进行实时监测、报警及新风量自动调节；对展柜和藏品库区进行温湿度数据采集、报警及空调自动调节；藏品库房还需设置漏水报警系统。

博物馆建筑设备管理系统设计与博物馆的机电设计、建筑环境功能要求密切相关，需要了解各种机电设备运行控制与管理要求，了解建筑环境温度、湿度、照明等要求，在此基础上确定本系统的架构型式与功能设置，在设计时还需要与建筑、机电工序协同进行。

5.公共安全系统

这是通过综合运用信息技术、软件技术、网络技术、音视频技术、自控技术等构成防范各类灾害发生和及时响应处置的系统，包含火灾自动报警系统、安全技术防范系统和应急响应系统。系统依靠联动响应和以人为本、主动防范、应急响应、严实可靠的预防原则，能够有效地应对建筑内火灾、非法侵入、自然灾害、重大安全事故等危害人们生命和财产安全的各种突发事件。该系统是建筑智能化系统的重要组成部分，涉及到大量设备的监控、管理、使用和维护，关乎人身安全和财产安全，需要统一纳入智能化集成系统。

火灾自动报警系统应安全适用、运行可靠、维护便利，具有与建筑设备管理系统互联的信息通信接口，实现与安全技术防范系统的互联。安全技术防范系统应根据防护对象的防护等级、安全防范管理等要求，以建筑物自身物理防护为基础，运用电子信息技术、信息网络技术和安全防范技术等进行构建，包括安全防范综合管理（平台）和入侵报警、视频安防监控、出入口控制、电子巡查、访客对讲、停车库（场）管理系统等。该系统需适应数字化、网络化、平台化的发展，建立结构化架构及网络化体系，具有拓展和优化公共安全管理的功能。应急响应系统以火灾自动报警系统、安全技术防范系统为基础，具有采取多种通信方式对各类危及公共安全的事件进行就地实时报警、异地报警、应急指挥调度、紧急疏散、应急呼叫和导引、事故现场处置等能力，还必须配置与上一级应急响应系统信息互联的通信接口。

博物馆等文博单位的安全技术防范项目是高难度的项目，因为博物馆中的大部分环境是开放的，部分文物甚至“裸展”，表面没有任何物理防护措施。因此，在博物馆安全防范系统中需要严格执行“建立纵深防护体系”和“防护均衡性”的技术路线要求，即建立周界、监视区、防护区、禁区，根据不同区域、风险部位的要求，按照国家标准的规定，设置以入侵报警系统为主、视频监控和音频复核为辅、多种技术原理设备交叉应用的安全防范系统；要形成完整、封闭的、集物防、技防和人防为一体的纵深防护体系，不留盲点和短板，安防强度均衡的系统，并在保证零漏报的基础上最大限度地避免误报。

6.机房工程

智能化系统机房是建筑智能化系统得以安全、正常、顺利发挥功能的重要保障，机房工程包括信息接入机房、有线电视前端机房、信息设施系统总配线机房、智能化总控室、信息网络机房、用户电话交换机房、消防控制室、安防监控中心、应急响应中心和智能化设备间（弱电间、电信间）等部分。各类机房应具有火灾自动报警、安全技术防范和环境控制能力。

博物馆常见的机房有安防/消防监控中心、网络中心机房、楼宇机电设备控制机房、强电/弱电间等，一般配置有环境装饰装修、机架机柜、布线系统、配电系统、UPS（Uninterruptible Power Sys⁃tem）不间断电源系统、空调系统、消防系统、防雷与接地系统、安防系统、动力环境监控系统、能耗管理系统、KVM（Keyboard Video Mouse，即键盘、视频和鼠标）管理系统等。这些主要的机房均配备有大量24小时不间断运行的机电设备，并且往往需要人员不间断值守，因此，机房在建筑设计时不宜设置在展厅区域和文物库房区域。在建筑条件允许时，也要考虑投资效益和系统的复杂程度，在建筑中选择不妨碍安全技术防范实施、能降低施工难度和系统结构复杂性、便于人员进出的位置设置机房，并按照国家标准、规范，确定机房等级后进行设计。值得注意的是，博物馆中的弱电间常常成为安全遗漏点、隐患点，这类房间往往空间局促、设备拥挤，无通风降温设施，防小动物和防破坏能力弱，并常常位于易被忽略的部位，或是展厅、藏品库房等要害部位，但这些信息设备集中的弱电间都是关乎一部分乃至整体建筑空间的安全防范、信息传输可靠运行的节点。为防范事故发生，在设计时必须对这类弱电间或机房给予充分关注，确保博物馆不会因这一类的薄弱环节引发安全事故。

四、结语

通过以上论述，笔者认为处理好以下两大关系是确保博物馆建筑智能化系统设计与实施成功的关键。

1.现代技术的快速发展、层出不穷的新理念与博物馆建设的关系

博物馆建设/管理方和建筑智能设计者要在设计原则与目标上找准定位，即明确建设目标的功能、应用和管理需求，以博物馆、展览馆类建筑建设的行业现行规范和标准为指导，充分认知藏品管理、陈列展览、文物保护、公众服务、安全防范、博物馆管理等专业的共性要求，在项目投资规划的基础上开展设计与实施。新技术往往缺少实用的检验，其支撑理论、制作工艺、使用方法、维护方式等尚处于不成熟的阶段，因此不宜作为建筑智能化系统设计和实施的主要目标与手段。

2.建筑智能化基础设施与不断变化的博物馆信息化应用要求的关系

与建筑、结构、机电等专业关联密切的各种智能化子系统是智能化基础设施，它们的系统构架、设备配置应与关联专业密切配合，在施工中同步实施，并与博物馆信息化应用要求相符合。随着公众需求的扩展和科学技术的进步，博物馆信息化应用要求也在不断发展变化，因此建筑智能化系统须满足博物馆基础信息化系统的要求，如网络全面覆盖、数据传输与存储、网络安全等，同时还要留有发展扩充的空间，如网络交换机容量、线缆管径、配线架数量、电源冗余、机房空间等。

博物馆建筑智能化系统设计应严格契合建设投资规划、建筑与环境、机电设备、博物馆信息化的使用功能及运营管理需求，兼顾技术发展趋势；应避免盲目攀高，避免过于追求高、精、尖的系统配置而导致系统运行不稳、投资浪费等问题。发展变化中的新技术和新理念的应用要合理、适度，要引领设计参考的方向，在系统中预留可扩展功能的余地。

［1］安来顺：《职业道德语境下博物馆的公众服务功能》，《东南文化》2017年第3期。

［2］林贤光：《论我国智能建筑产业结构的发展》，《建筑》2003年第2期。

［3］张瑞武、张凯：《城市数字化与建筑智能化》，《自动化博览》2000年第5期。

［4］张小朋：《智慧博物馆核心系统初探》，《东南文化》2017年第1期。

［5］中华人民共和国住房和城乡建设部：《中华人民共和国国家标准：智能建筑设计标准》（GB 50314-2015），中国计划出版社2015年。

［6］余伟、张小朋：《略论博物馆建设中弱电系统的适用性》，《四川文物》2009年第3期。