钢琴使用环境智能控制系统之探究

梁婉莹

摘要：钢琴是昂贵的设备，存放环境和维护保养是影响钢琴能否正常长期使用的主要因素，那么对钢琴的存放环境实现温湿智能控制，使钢琴的使用和存放环境符合要求，是消除有害影响的有效办法。对此本文较全面论述温度和湿度对钢琴的影响，钢琴防潮除湿措施现状，揭示钢琴防潮管“加温除湿”的本质和应用。同时，指出目前钢琴存放环境防潮控制方法的缺憾，提出实现温湿度智能控制的模型设想，探讨实现温湿智能控制的办法并指出智能控制的现实应用价值。

关键词：钢琴的使用环境；防潮管；智能控制系统；温湿度调节

一、环境因素对钢琴的影响

适宜的温度和湿度，是确保钢琴的拥有最好的演奏性能和声学品质的必要条件。其最理想的存放环境应当是：温度在20℃—28℃，相对湿度为40％一70％。在气候的变化中，温度的变化会让木质零部件热胀冷缩，但是不会对钢琴音准产生显著干扰，湿度的变化会引起木件干缩湿胀，不利于音准稳定性。所以，防止钢琴受潮以及过分干燥十分重要。

我国地域广阔，不同地区的环境和气候存在较大的差异，钢琴使用方面，长江以南地区对钢琴的保管主要解决环境过于潮湿的问题，而长江以北地区主要解决环境干燥的问题。由于北方地区室内采暖比较普遍，室内温度大多维持在15-30摄氏度之间，随着室内温度的提升，水蒸气密度和同温差下的饱和水蒸气密度百分比逐步降低，湿度下降导致室内空气非常干燥。所以北方冬天在使用采暖设备的时候，对于钢琴的保管要关注环境的干燥程度，打开钢琴下挡板，在钢琴周围放置几个大口盛满水的容器来对钢琴内部湿度进行调整。南方地区冬天室内一般不供暖，空气湿度维持在60%到80%之间，所以南方钢琴保养中，主要是解决环境潮湿问题。此时，南方地区的人们都会在钢琴内部加置一根通过通电加热的电热管来进行驱潮。由此可见，在钢琴存放环境的中，北方要增加环境的湿度，南方要降低环境湿度，保证环境湿度控制在一个合理的范围内。

二、环境智能控制系统的应用与探究

目前控制钢琴存放环境的设备主要是钢琴防潮管，通过加热防潮管将湿空气用各种手段分离成比较干燥的湿空气和水蒸汽。加热防潮管就是提高钢琴内部的温度，而尽量减少环境湿气对钢琴的侵入，可以将钢琴内部的水分透出到空气中，从而达到驱潮的效果，这就是“加温除湿”的理论依据。但实际的除湿过程是不可能把湿空气分离为纯干空气和纯水蒸汽的，“完全干燥”状态是不存在的。

当湿度过高时，用户根据对湿度的感觉经验，人为开启和关闭安装在钢琴内部的防潮管。但这种手工插拔防潮管插头的方法，无论家庭、学校还是琴行培训机构，都是不科学和不方便。在当前市面上已有人研制出一种钢琴湿度智能控制器。对此，笔者对其进行了下一步的探究。

（一）智能控制的意义

在没有人参与的情况中，通过相关设备和装置，以既定的参数，促使机器设备自动对某种状态进行控制，便属于智能控制。要实现智能控制，需形成一个反馈控制回路，在这个回路中，有标准部分、有探测部分，有比较部分、有动作部分和执行部分。“标准部分”提供标准数据；“探测部分”用于测量监测点数据；“比较部分”用于比较测量数据和标准数据之间的差异；“驱动部分”用于根据差异程度执行不同的动作。“执行部分”根据动作完成相应任务。每完成一个任务后，监测点数据会有变化，测量数据与标准数据继续比较，输出新的驱动信息，执行新的任务，使监测点数据逐步接近标准数据，如此反复不断下去，直至测量数据符合要求。智能温湿控制器控制的目的是实现工作过程无人参与，自动判断，自动通电和关电，温湿度稳定在一定的数值范围，不会出现长期通电除湿过度，不会出现忘记通电造成钢琴受潮的问题。

（二）常见钢琴湿度智能控制器的利弊分析

目前市面上常见的钢琴湿度智能控制器只与防潮管搭配一起使用，通过湿度感应器自动探测实时的空气湿度，并在液晶体上显示，当空气湿度大于70%时，液晶显示闪动，插上的钢琴防潮管自动开启加热起到驱潮作用；若空气湿度小于70%时，液晶显示当时的湿度值，插上的钢琴防潮管则自动关闭不发热。通过这种智能控制的方式能够避免忘记拔掉电源而造成的危害，让钢琴存放环境的湿度得到一定的控制。目前这种装置的价格在200—300元间，也可获得许多使用者的青睐。但针对这一控制器的做法，笔者对此分析认为会存在以下的问题：

1.如果在相对湿度较大的情况下，加热防潮管并不能起到完全防潮的理想效果。防潮管属于加热管，良好的防潮管能够将温度控制在一定范围中，质量差的防潮管，对空气温度的控制也不理想。防潮管结合升温降湿的原理将促使钢琴内部温度提升，保持在合理范围中。但是钢琴并不属于封闭空间，内部控制具备流动性，在钢琴内部温度达到一定程度之后，空气会从钢琴顶部流出，相应的，钢琴下部和外部的空气会随之流进钢琴内部，从而形成一个循环的空气系统。在这样的情况下，假如空气湿度一直比较大，防潮管的防潮功能也无法正常发挥，反而会导致外部湿空气不断流到钢琴内部，直到钢琴部件吸潮达到与空气平衡，这就意味这是是一个适得其反的效果。

2.由第1点的内容可知，加热防潮管并没有从根本上出去水份。即使遇到封闭性较好地钢琴，在加热空气之后，内部温度提升，湿度太高的空气水分子凝结在钢琴板或者琴弦中，需要注意的是钢琴内部空气水分子并不会降低，所以并未达到真正降低湿度的目的，钢琴内部依然有着一定的水分。所以在这个时候停止使用防潮管后，钢琴的钢板和琴弦上会出现雾气。所以如果要利用加热防潮管的方法来降低湿度，无论所使用的设备是智能亦或是人工操作，都要在整个潮湿季节的时间一直开放，间断开放反而会对钢琴非常不利。可是防潮管仅为一条加热管，如果在整个季节都一直执行防潮管加温除湿操作，必然会使钢琴内部的空气温度升高，很大可能会超过钢琴所适宜存放的温度环境。因此，极大可能会造成木质干裂、膨胀等不良现象的出现，这样更加不利于钢琴的演奏性能。

（三）新型钢琴温湿智能控制系统的构想与制作

1.智能温湿控制系统的设计理念

结合上文所述，目前实现现代钢琴防潮系统控制存在一定的弊端，因此，笔者根据这个问题进行了下一步的展开探究，构想出一种能够实现温度和湿度同时进行智能控制的装置，即在原来智能控制的基础上增加两到四路电路，温度的控制通过接通防潮管升温而达到，湿度的控制则可通过外加常用的微型除湿器或加湿器实现。这样可以有效地避免由于长时间进行防潮管加热让温度升高而导致木材变形等问题的出现，更有利于演奏者对钢琴的正常使用。

2.实际功能结构示意图

钢琴理想的使用环境为：相对湿度在40％一70％之间，温度在20℃-28℃之间。实现钢琴温湿度自动控制后，当温度传感器感应到环境温度低于20℃时，升温器开始工作，当温度传感器感应到环境温度高于28℃时，降温器开始工作；当湿度小于40％时,加湿器开始工作；当湿度大于70％时，除湿器开始工作。

此图为初步实物在钢琴上的实际测试与操作

3.新型钢琴温湿智能控制系统的现实意义

该系统根据电路要求分别连接湿度调节器、加湿器与除湿器三个基本部分，它们协调工作，基本能够避免钢琴免受外接湿度剧烈变化的影响。笔者作为一名钢琴调修师，曾对外进行多次的钢琴调修服务，在每年的三到四月时期，大部分客户都有钢琴防潮的意识，并接通防潮管的电源亦或是连接现有的钢琴湿度智能控制器来进行湿度的控制，但这两者的根源都只是通过加热防潮管来进行除湿。由于珠三角地区的潮湿天气尤为严重，因此即使对加热防潮管采用了智能控制也不会在短时间内达到正常除湿的效果，然而若在此阶段要得到良好的除湿效果，必须长时间不间断地加热防潮管，但钢琴存放环境的温度也会随之增加。对于当时笔者亲眼目睹的这架钢琴，无论从音色与手感还是机械与音准方面来说，都处于一种差强人意乃至糟糕的状态，需要花费大量的人力物力才可将其完善。显而言之，仅通过对防潮管的加热实现湿度的智能控制这一做法的结果不容乐观。

因此，笔者认为能有效地利用目前家庭以及钢琴配备的现有工具，如防潮管、微型除湿器和加湿器装置，只需为它们增加设定合适的控制电路装置便可实现良好的温湿智能控制。该产品便于携带，成本低廉，适用范围广泛，可用于不同地点，不同品牌的钢琴。

结语

本文根据温度和湿度对钢琴的影响，说明“加温除湿”的本质和钢琴防潮管的应用原理，帮助广大用户认识钢琴的保养问题以及有关温湿度控制的需要。对于笔者构想出的这款温湿智能控制系统日后还需要不断地对其进行研究和改良，尽可能把外接的加湿和除湿装置更好地与该系统完美结合，在有限的条件下把功能发挥至最大化。在此也让大众更有效地认识到钢琴所处环境温湿度控制的重要性，并能够更深入地了解钢琴温湿智能控制系统的使用，以便更好地普及社会。

参考文献

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