宏瑞文博多功能数字文物展柜入围“全国十佳文博技术产品”评选

（《中国仪器仪表》杂志实拍）

这篇文章详细地介绍了展柜的设计思路、结构设计、环境智能控制系统设计以及应用效果。

《中国仪器仪表》

一种新型智能文物展柜的开发

徐武洪 吕众华

摘要：本文介绍了一种智能遥控自开关四轴暗铰链新型文物展柜，它有效解决了行业内已有文物展柜普遍存在的打开柜门后净空通道有限现象，改进了文物展台及文物存放不便等问题，同时也有效地预防减少文物安全问题。基于电机控制、灯光控制（开关控制、调光控制）、微环境控制（恒湿、净化控制）、手机APP智能控制，设计了内嵌环境控制系统，对其组成、主要功能及特点进行了介绍。

关键词：文物展柜  暗铰链  智能遥控 环境综合控制系统 APP展柜环境控制系统

引言

文物展柜是博物馆陈列设备中最基本的主体设备，它提供了一个以真实形式展示文物的空间，主要用于文物包装、保护和展示。博物馆通过文物展柜，直接无声地与观众进行思想交流。同时，文物展柜也是最后一道保护文物安全的防线。任何一件文物都是不可再生资源，因此，每一个环节都应注重防止对文物展品的隐害。

随着文物保护理念的不断更新、文物保护意识的不断提升以及国家对文物保护力度的不断增强，我国文物保护工作得到了长足的发展，已从“抢救性”保护发展到“预防性”保护。博物馆、展览馆内各种不同的展品有不同的环境要求，常见控制因素包括：温度、湿度、PM2 .5粉尘、二氧化硫等。每年因环境因素导致展品、文件受损的案例不计其数。现有方式通常对展馆内的作整体处理，但对展柜内的环境处理仍基于大型处理设备，无法满足不同展品的个性化需求，且现有设备存在诸多使用问题如：高温、震动、噪音、使用成本高等。

如图1所示，这是目前市场上文物展柜广泛应用的一种展柜，其铰链普遍较笨重，且当展柜门打开至90°时将占用120mm左右搬运文物的净空间，为搬运文物所预留的净空间相对有限，若需将体积较大的文物转移至展柜内部不可避免地存在一定碰撞受损风险。

此外，目前普通的展柜环境控制系统仅只能进行单独对灯光或者使用除湿用品等进行粗略控制，无法实现精确控制，不能满足个性化需求，主要体现在:

(1)系统间控制逻辑简单，智能化程度低，在春秋季节易出现逻辑混乱，造成柜体内温度波动范围大，无法实现对温度的精确控制。 

(2)无法对灯光、温湿度进行综合控制，不能满足不同柜体的个性化需求。

(3)数据采集不精确。仅在柜体外指标数据采集，柜体内区域无法精准采集；

 (4)缺乏良好的人机界面，无法智能化手机控制实时显示环境状态、执行装置的工作状态及故障信息等。

针对以上文物展柜现存的问题，同时为实现智能化控制，本文特设计研发了一种智能遥控自开关四轴暗铰链文物展柜。

1 总体设计思路

鉴于上述问题及业主单位需求，总体设计思路如下：

（1）本发明针对柜体空间的局限性，从增加净空间入手，改进了文物展柜的原有铰链设计，自主设计研发全开型展柜铰链。

（2）设计研发全开型展柜铰链，满足大件展台及文物的存放，使文物缩小损伤的比例。

（3）设计过程中满足了净空要求并增加了开启90°后定位功能。

（4）此铰链效果佳，开启轻便，使用寿命长，制作精美。

(5)引进现代控制技术，优化系统控制逻辑;

(6)采用先进、成熟的数字式传感器，运用多点数据采集的先进理念，以获取精确的环境数据。

(7)采用全数字化的通讯方式，对各终端装置实施精确、协调的控制。

(8)通过手机APP实现智能化场景，对柜体指标数据进行可视化智能控制，快速、便捷调控柜体环境。

2 结构设计

智能遥控自开关四轴暗铰链文物展柜如图2所示，包括柜体以及柜门。该柜门的内侧设置第一铰接部分、第二铰接部分和第一锁扣，第一锁扣和第一铰接部分别位于柜门的两侧，第一铰接部远离柜门的侧边，第二铰接部位于第一铰接部和第一锁扣之间；该柜体具有一安装空间，安装空间中设置有第三铰接部、角度弯杆、控制杆、控制器、电动闭门器、第二锁扣、上锁电机、第一行程开关和第二行程开关。通过配合设置角度弯杆、控制杆、第一拉杆和第二拉杆，实现四轴铰链，在柜门打开到预设角度时，角度弯杆和控制杆形成干涉，保持只能开到预设的角度，并且打开后，柜门的一部分与柜体重叠，有效减少占用的搬运净空间，使用便利。

3 环境智能控制系统设计

展柜环境智能控制系统框架如图3所示，主要由电机控制（通柜推杆电机控制、升降柜电机控制、俯视柜推杆电机控制）、灯光控制（开关控制、调光控制），微环境控制（恒湿、净化控制）、手机APP智能控制及执行装置等组成。通过控制器的控制软件实现对调节装置及系统等的协调管理和精确控制，同时，实现控制器与远程控制装置无线连接，从而满足个性化需求。

系统硬件设施布置，由下到上依次为拼接的底座 、展柜玻璃、顶板；其底座内设有恒温恒湿机，恒温恒湿机的出风管和吸风管分别连接到设置在底座上端面的出风口和吸风口处；底座上端面中央装有温湿度传感器) ，所述温湿度传感器与恒温恒湿机连接。

4 应用效果

该新型智能文物展柜通过采用四轴暗铰链的设计方式，基于电机控制、灯光控制（开关控制、调光控制）、微环境控制（恒湿、净化控制）、手机APP智能控制，设计了内嵌环境控制系统，最终经过样品试制和实测验证。结果证明了本文所研究开发的新型智能文物展柜，在文物的存储、展示及保护功能上较现有普通展柜具有明显的优势，具体如下：

（1）实现了柜门开到90°后柜门完全在柜体外，搬运净空间和柜体同样大小，有效解决现有之文物展柜打开后占据较大搬运净空间的问题，为大件展台及文物的转移存放使用带来便利，大大减小文物受损的隐患。

（2）新型智能文物展柜的智能系统设置了内部传感器能全面反映柜体实时温湿度等指标，并可进行远程控制，实现了智能化、可视化的控制场景，高效便捷。

（3）本文研究开发的四轴暗铰链使用效果佳，开启轻便，使用寿命长，且制作精良，使得展柜整体感观精美。

（4）新型智能文物展柜通过测试，各项性能指标均可满足设计目标和业主单位的需求，具有明显的产品优势和市场竞争力。

新型智能文物展柜样品实物如图6所示。

参考文献

[1] 苏进.博物馆文物展柜简述[J].中国民族博览,2018(07):239-240.

[2] 王黎琰. 博物馆可移动展柜智能测控系统研究与开发[D].合肥工业大学,2020.DOI:10.27101/d.cnki.ghfgu.2020.001394.

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