【儀表網 行業上下游】10月16--17日,機械工業儀器儀表綜合技術研究所(以下簡稱“儀綜所”)副總工王麟琨博士、傳感與網絡控制中心張春庭博士、韓丹濤工程師一行3人前往甘肅瓜州榆林石窟調試自動門控制系統。榆林石窟項目是科技部863科技支撐課題“敦煌莫高窟微環境控制關鍵技術研發”的應用示范項目,該項目由敦煌研究院提出需求,儀綜所負責研制。
圖為自動門實際安裝情況
榆林窟始建于北魏,唐、五代、宋、西夏、元各代都有建造。現存壁畫5000多平方米,彩塑100多身。當石窟內部濕度超過一定值時會引起壁畫顏料變色、酥堿、膠結和材料老化等。目前石窟門安裝在崖頂,重達300多斤,為了調節石窟內濕度,需多人手動搬動石窟門進行通風換氣,費時、費力。由于榆林石窟當地常年風沙比較大,崖體高,無法供電以及電控系統不允許裸露在地表以外,給設計和施工帶來了較大難度。
根據現場情況及需求,對整個系統進行了特殊設計。門的機械部分采用了中間電力推桿推動,四周布置三個滑軌的特殊結構方式,門的四周加裝了沙石防護網,門外表進行了涂裝與外部環境保持一致;供電系統采用太陽能,并實現控制供電與驅動供電的隔離;采用以數字信號處理器DSP為核心的門控制器以及執行元件電動推桿實現門的自動開啟和關閉。由無線路由器、無線WIFI網關、以太網組成的有線與無線結合的可靠數據傳輸網絡,確保監控中心給控制器下達控制命令,實現門的遠程操作,以及控制器把自動門的狀態信息上傳給監控中心。整個施工采用了埋線的方式,所有的控制線和電源線都在地表以下埋設。該控制系統即可實現由操作人員在監控室進行遠程控制,也可根據洞窟內外的傳感數據自動進行控制。
圖為電控柜內部接線情況
儀綜所傳感與網絡控制中心的科研人員負責門機械結構、電控系統(包括太陽能供電系統、門控制系統)、通信網絡的設計、安裝和調試以及嵌入式控制軟件的編寫。整個項目實現了太陽能供電、無線遠程控制、較復雜的機電結構設計、惡劣環境適應性等,通過榆林石窟項目我所科研人員積累了在文物保護領域控制系統的設計、施工、調試經驗。