淺談某美術館機電系統運行與維護

樂大巍

（寧波美術館，浙江 寧波 315000）

近年來，隨著我國美術館、博物館等基礎設施建設的大力發展，機電系統作為展館設備設施的組成部分之一，發揮了越來越重要的作用。某美術館總建筑面積18970m2，建筑高度20m，由展廳、藏品庫房、辦公區、會議室、設備用房等組成各功能區，機電系統分布于各區域，與美術館整體建筑融為一體。作為美術館機電設備管理人員，需確保館內各機電系統正常運行并定期維護，為館內其他業務系統提供必要的支撐與保障。

1 機電系統分類

機電系統從其傳統分類來講，可簡單分為強電系統與弱電系統，由于各類信息系統迅速發展，弱電系統的范疇已遠遠超出了其初始的定義。本文將美術館的強弱電系統按其功能進行分類，對美術館典型的供配電系統、照明系統、安防監控系統、消防系統、環境監測與調控系統進行討論，簡述其基本原理及日常運行維護中需注意的事項。

2 典型機電系統運行原理與日常維護

2.1 供配電系統

某美術館在地下停車庫內設10/0.4kV變電所，高壓側采用單母線分段運行方式，兩路10kv進線同時工作，自動切換，直流操作。低壓側也采用單母線分段運行方式，選用二臺1000kVA的干式變壓器供美術館主樓及地下車庫用電，對于消防設備、應急照明等重要負荷分別由兩段母線供電，末級切換。在變電所低壓側設置無功功率自動補償柜，使變電所側功率因數不低于0.9。美術館主樓電源均由10/0.4kV變電所中低壓配電柜放射式供電。在主樓內各層設置分區配電小間，內設動力配電箱，再由動力配電箱向各功能分區的照明配電箱或動力用電設備供電。

美術館的供配電系統故障發生率相對較低，保養工作往往需要停電維護且費用較高，因此，維護人員要么嫌麻煩，要么認為沒必要花“冤枉錢”，而忽視對供配電系統的保養。根據美術館多年運行實況，筆者認為，定期對供配電系統進行維護還是十分必要的。例如，定期對供配電系統進行預防性試驗，通過測試發現問題，及時排除故障，消除安全隱患。在經費確實緊張，無法進行預防性試驗的前提下，運維人員需經常檢查設備的易損件。例如，功率因數補償電容是否因長期運行而起鼓變形，甚至開裂。接地線是否有松動脫落的跡象。配電柜上的顯示儀表是否有故障。配電柜上的散熱風扇是否運行正常。直流操作電源柜內的蓄電池必須定期更換。維護人員如能經常對這些“易損部件”做到心中有數，也能在經費有限的前提下，最大程度地保障設備的正常運行。

2.2 照明系統

本文將美術館的照明系統按照明對象的不同分為專業照明和普通照明。專業照明指針對美術作品的照明系統，除此以外的照明系統均為普通照明。另外，按照明系統的目的不同，可將照明系統分為一般照明、重點照明、應急照明等。良好的照明設計對系統今后的運行維護起著舉足輕重的作用。無論是專業照明還是普通照明的設計，都需符合GB50034《建筑照明設計標準》等相關規范的要求，專業照明還需符合GB/T23863-2009《博物館照明設計規范》，并參考《美術館光環境評價方法》等相關的國家標準及行業規范要求。以下簡述美術館的專業照明。

某美術館中央大廳設置在二樓且與主入口相連，主要以自然光照明為主，其余展廳為了保護作品不被自然光直射均采用人工光源。由于特殊的建筑和布展設計，該美術館在展陳空間的布局以一般照明與重點照明相結合，輔助空間主要以一般照明為主，根據不同類型展品的需求進行相應的燈光調整，可從多種方式展現作品的特性。美術館專業照明設備燈具應為專業展陳類（非普通民用）成套產品，該美術館已運行10多年，至今一直使用專業鹵素光源作為展陳用專業照明。因鹵素光源能耗大、壽命短，已逐步被LED光源取代，但鹵素光源也有其天然的優勢，即顯色還原性接近100。圖1為該美術館某展廳照明光譜曲線。表1為某展廳照明數據匯總表。

表1 某展廳照明數據匯總表

圖1 某展廳照明光譜曲線

從數據表中可見，鹵素光源的顯色指數的確接近100，相比目前大部分專業LED光源，顯色指數僅能達到95或90。鹵素光源相比LED光源的另一優勢為價格相對較低，并且可以單獨更換光源、燈具內的電子變壓器等各類易損件，因此有利于以后的維護。目前，專業LED射燈價格動輒數千元，而且一旦光源出現光衰或燈具內發生故障，需要整體更換燈具，這對經費較為緊張的公共美術館來說壓力較大。當然，專業LED射燈廠方也在不斷努力，一方面使其成本不斷降低，價格方面今后有可能會越來越低，另一方面，LED光源壽命長，幾乎在3～5年內能保證產品的一致性，零故障率，5年后的光衰也在公眾的接受范圍內。因此，鹵素光源與LED光源孰優孰劣需綜合考量。

2.3 安防監控系統

美術館作為安全防范重點單位，參觀流動人口數量極多。安防監控系統作為美術館的重要技防手段，為美術館的正常運行提供必要的技術支撐。美術館安防系統主要包括視頻監控系統、周界防護與入侵報警系統、門禁系統、電子巡更系統、停車場管理系統等。其總目標是基于計算機技術、通信技術、控制技術，建立一套技術成熟、穩定可靠、經濟適用、操作簡便的安全防范系統，實現防入侵、防盜竊、防破壞及運營管理等功能。本文結合某美術館的安防監控系統，簡述視頻監控系統及周界防護與入侵報警系統的運行原理、維護要點。

（1）視頻監控系統。根據某美術館提升工程改造方案，該美術館于2020年將原有的模擬視頻監控系統全部改造為數字視頻監控系統。系統從邏輯上可分為視頻前端系統、傳輸網絡、視頻存儲系統、視頻解碼拼接控制、大屏顯示等部分。前端攝像機主要分布于室外車輛出入口、人行出入口、走道、展廳出入口、藏品庫等位置。依據安裝位置選擇高速快球攝像機、半球型攝像機和槍式攝像機，確?？煽康谋O控效果。所有攝像機采用六類網線進行信號傳輸，就近接入弱電間內的48口網絡交換機。鑒于傳輸速率、延遲、距離限制等因素，每臺網絡交換機與設置于監控中心的千兆核心交換機之間采用4芯單模光纖作為傳輸媒介。監控中心設有千兆核心交換機、電視拼接大屏、視頻存儲系統以及一體化管理平臺。

視頻存儲系統采用集中存儲方式，圖像數據保存30天以上。攝像機電源采用集中式供電，由監控中心UPS 220V電源引至現場各安防電源箱，經AC 220V/DC 12V變壓器變壓后為攝像機供電。

（2）周界防護與入侵報警系統。周界防護與入侵報警系統是美術館安防監控系統的重要組成部分之一。主要由前端子系統、傳輸子系統和控制子系統組成，其中前端子系統主要包括紅外對射、雙鑒等探測器，傳輸子系統主要包括探測器到報警主機、報警擴展模塊到報警主機以及報警主機到美術館監控中心等傳輸線纜，控制子系統主要包括報警主機、報警控制鍵盤、報警輸入模塊（地址模塊）以及報警管理平臺等部分，其中報警主機是整個報警管理系統的核心設備。

周界是美術館報警系統的第一道防線，某美術館在建筑屋頂設置紅外線周界。走道、展廳出入口、藏品庫等位置設置雙鑒探測器。周界防護與入侵報警系統與視頻監控系統聯動聯防，能在監控管理平臺上通過電子地圖顯示報警點的位置。在夾層辦公區及相關展廳的窗外用紅外警戒攝像機代替過去使用的紅外線柵欄。紅外警戒攝像機接入監控中心主機，當有入侵事件發生時，監控值班人員不僅能知曉觸發報警的地點，同時，能在監控顯示屏上直觀地看到圖像。

安防監控系統作為弱電系統的重要組成部分之一，因其產品日趨成熟，運行穩定性相對較好，平時故障率不高，但一旦發生故障往往事態嚴重。某美術館曾發生一起因弱電機房內機柜電源故障，引起網絡交換機無法工作，最終導致監控畫面全線丟失的事件，所幸此故障得以及時修復，未造成損失。因此，設備運維人員需引以為戒，經常檢查系統電源、UPS設備運行狀況等，并定期做好設備保潔保養，保障設備穩定運行。

2.4 消防系統

某美術館的消防系統主要由火災自動報警系統、自動滅火系統（水噴淋系統、氣體滅火系統、消防泵系統）、消火栓系統、排煙防煙系統以及防火門等各子系統組成。各系統相互聯動，形成閉環網絡。本文僅對消防系統的維護工作做簡要闡述。

根據該美術館多年運行實際，發現消防系統中的下列部件故障率或誤報率相對較高，日常巡檢時需重點關注：

（1）火災自動報警系統中的煙感故障及誤報。

（2）紅外對射消防報警裝置因該美術館展覽布置，登高車或射燈遮擋紅外線，觸發報警，實屬誤報。

（3）消防水系統中的各類止回閥多年運行后失效，導致管網水壓偏低，補水壓力泵經常動作運行。

（4）氣體滅火系統中的鋼瓶過期失效，應檢未檢。

（5）室外消火栓在嚴寒天氣未進行防凍保護。

（6）排煙防煙系統未經常試驗，因排煙風機安裝在建筑屋頂，長期無人關注，風機外罩往往已腐蝕銹穿。

（7）應急燈失效未能及時修復。

為保證消防系統能夠長期穩定運行，消防系統需要有相關資質的專業單位進行定期維護保養。作為美術館機電設備管理人員，需熟悉消防系統的運行原理，每日巡檢設備運行工況，做好巡檢記錄。每年需做好消防設備檢測工作，由消防相關資質單位對展館內的整套消防系統逐一測試，發現問題及時整改。經常組織開展消防演練，既能及時發現消防系統中存在的問題，也能提高單位消防員應急處置能力。

2.5 環境監測與調控系統

環境監測與調控系統服務于美術館藏品庫房，使庫房環境數據（主要為溫濕度）維持在設定范圍，減緩藏品因環境條件變化過大引起的損壞。環境監測與調控系統主要由恒溫恒濕空調機組、環境監測模塊、環境控制模塊等組成。其中，恒溫恒濕空調機組是執行部件，環境監測模塊對藏品的環境數據進行監測、分析，環境控制模塊對藏品的環境通過多種手段進行有效控制。在運行管理機制和運維保障機制的指導下，形成對館藏藏品環境預防性保護的閉環管理。利用物聯網與云計算技術的優勢，實現監測與調控的實時性、自動化與智能化，在實現環境監測與調控功能的目標前提下，同時實現環境數據的存儲、分析、預警，以及整個系統正常運行的管理。

環境監測與調控系統需由專人維護。該美術館的環境監測與調控系統中前端使用的無線傳感器為電池供電，因此，需定期更換電池。恒溫恒濕空調機組中的加濕桶屬易耗品，需定期更換。管路中的過濾網需定期清洗。

3 結語

本文簡要闡述了某美術館典型機電系統的運行原理與維護要點。美術館的機電系統是一個有機整體，通過各類機電系統的協調運行為美術館的日常業務提供支撐與保障。隨著技術的進步，會有更多的智能化機電產品不斷涌現，美術館的機電設備管理人員需不斷補充新知識，才能掌握好新設備、新系統的運維原理，更好地服務于美術館事業。