本發(fā)明涉及文物保護(hù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種能夠同時(shí)充氮與調(diào)濕的文物保護(hù)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

文物是我們祖先勞動(dòng)、智慧和革命精神的結(jié)晶，具有重要的歷史、藝術(shù)和科學(xué)價(jià)值，由于文物深埋在地下時(shí)，文物是處于無(wú)光、缺氧、濕度大、溫度基本不變的平衡體系中，由于文物出土之后，文物都是館藏在博物館中，此時(shí)，文物處于具有光照、氧氣、濕度低、溫度變化大、并且空氣中還存在各種污染環(huán)境及具有腐蝕性的有毒氣體；因此，隨著時(shí)間的推移，館藏在博物館中的文物出現(xiàn)不同程度的腐蝕和病害，根據(jù)相關(guān)調(diào)查顯示館藏文物中的一半以上均存在不同程度的腐蝕和病害，其中，瀕危29.5萬(wàn)件，重度腐蝕213萬(wàn)件，中度腐蝕501.7萬(wàn)件。由于文物的價(jià)值和不可再生性，病害和腐蝕對(duì)文物造成的損壞無(wú)法修復(fù)，造成的經(jīng)濟(jì)損失和科學(xué)的研究?jī)r(jià)值無(wú)法估計(jì)，因此，對(duì)館藏文物進(jìn)行良好的保護(hù)是亟待解決的突出問(wèn)題。

隨著社會(huì)和科技的發(fā)展，人們逐漸認(rèn)識(shí)到館藏文物保存在相對(duì)潔凈的環(huán)境中非常重要，因此，現(xiàn)在都將館藏文物保存在相對(duì)封閉的小環(huán)境中，用一些惰性氣體將小環(huán)境中的氧氣進(jìn)行置換，這樣雖然有效的減緩了文物的氧化腐蝕，另外，現(xiàn)有的文物保護(hù)系統(tǒng)基本忽略了濕度、溫度以及微生物對(duì)文物造成的影響，其實(shí)除了空氣是對(duì)文物造成損壞的主要原因之外，而濕度的變化對(duì)文物帶來(lái)的損害更加直接和快速，比如直接造成文物開裂、破損以及機(jī)械強(qiáng)度降低、酥粉開裂等，因此，現(xiàn)有的文物保護(hù)系統(tǒng)存在對(duì)文物的保護(hù)效果不佳，成本高，使用操作不方便以及不能隨時(shí)對(duì)文物所處環(huán)境的各種參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)和控制等缺陷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的上述問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種能充氮調(diào)濕的文物保護(hù)系統(tǒng)，本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有的文物保護(hù)系統(tǒng)保護(hù)效果不佳、成本高、使用不方便以及無(wú)法對(duì)文物所處環(huán)境的參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)和控制等技術(shù)問(wèn)題。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種能充氮調(diào)濕的文物保護(hù)系統(tǒng)，包括管道、通過(guò)管道依次連通的空氣凈化工段、空氣純化工段、氮?dú)庹{(diào)濕工段、展柜、氮?dú)饣厥展ざ巍LC控制系統(tǒng)及上位機(jī)，

所述管道的進(jìn)口端與空氣凈化工段之間的管道上安裝有進(jìn)氣閥V1，所述空氣純化工段與氮?dú)庹{(diào)濕工段之間的管道上安裝有調(diào)壓閥H1和節(jié)流閥V2，所述氮?dú)庹{(diào)濕工段與充氮工段之間的管道上依次安裝有支管、濕度傳感器RH/T和氧氣純度分析儀PU，所述支管上安裝有電磁閥BV1，所述展柜與氮?dú)饣厥展ざ沃g的管道上安裝有壓力傳感器PG，所述氮?dú)饣厥展ざ瓮ㄟ^(guò)循環(huán)管與進(jìn)氣閥V1和空氣凈化工段之間的管道連通，所述循環(huán)管上設(shè)置有控制閥V5；

所述PLC控制系統(tǒng)分別與電磁閥BV1、濕度傳感器RH/T、氧氣純度分析儀PU和壓力傳感器PG連接，所述PLC控制系統(tǒng)與上位機(jī)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)模塊通訊連接，所述上位機(jī)安裝在展柜上。

進(jìn)一步地，所述空氣凈化工段包括前級(jí)凈化器，所述前級(jí)凈化器為空氣過(guò)濾器。

進(jìn)一步地，所述空氣純化工段包括依次安裝在管道上的壓縮機(jī)、純化器和脫氧瓶，所述壓縮機(jī)與PLC控制系統(tǒng)連接，所述PLC控制壓縮機(jī)將管道中空氣的壓力提高到0.49-0.51MPa。

進(jìn)一步地，所述調(diào)節(jié)閥H1為減壓閥，所述減壓閥用于將壓力穩(wěn)定在0.29-0.31MPa。

進(jìn)一步地，所述氮?dú)庹{(diào)濕工段包括依次安裝在管道上的控制閥V3、止回閥M1、安全閥、飽和器及混合罐，還包括與飽和器連通的除濕器，所述飽和器與除濕器之間的管道上依次安裝有止回閥M2和水泵，還包括安裝在節(jié)流閥V2與混合罐之間且與飽和器并聯(lián)的旁路管道，所述旁路管道上安裝有氣體質(zhì)量流量控制閥F1，所述飽和器上設(shè)置有液位傳感器R，所述氣體質(zhì)量流量控制閥F1、水泵與液位傳感器R均與PLC控制系統(tǒng)連接。

進(jìn)一步地，所述節(jié)流閥V2為針閥。

進(jìn)一步地，所述氮?dú)饣厥展ざ伟▋?chǔ)氣罐，所述儲(chǔ)氣罐用于儲(chǔ)存從展柜中排出的氮?dú)?，所述?chǔ)氣罐與壓力傳感器PG之間的管道上設(shè)置控制閥V4。

進(jìn)一步地，所述支管的一端與管道連通，支管的另一端與儲(chǔ)氣罐連通。

進(jìn)一步地，所述PLC控制系統(tǒng)為西門子S7-200PLC，所述上位機(jī)包括西門子WINCC軟件和HMI-操作面板。

本發(fā)明通過(guò)前級(jí)凈化器將空氣中的固體顆粒物去除，然后再通過(guò)壓縮機(jī)將壓力提高到0.5MPa左右，經(jīng)過(guò)壓縮的空氣進(jìn)入到純化器中，純化器將空氣中的水、二氧化碳、氧氣等雜質(zhì)氣體去除，得到純度為99％以上的氮?dú)?，得到，然后調(diào)節(jié)減壓閥H1，使得系統(tǒng)的壓力穩(wěn)定在0.3MPa左右，得到的氮?dú)夥譃閮刹糠郑徊糠肿鳛楦稍餁馔ㄟ^(guò)旁路管道直接進(jìn)入到混合罐內(nèi)，而另一部分氮?dú)饬魅腼柡推髦校c飽和器內(nèi)的水分充分接觸，使得氮?dú)獾南鄬?duì)濕度達(dá)到飽和，然后再進(jìn)入混合罐與干燥的氮?dú)膺M(jìn)行混合，達(dá)到展柜中所需相對(duì)濕度的氮?dú)?，濕度合適的氮?dú)獬淙氲秸构裰?，?chǔ)氣罐對(duì)展柜中使用過(guò)的氮?dú)膺M(jìn)行回收，回收的氮?dú)馔ㄟ^(guò)循環(huán)管與前級(jí)凈化器的進(jìn)氣管道連通，將氮?dú)庋h(huán)使用，提高進(jìn)氣空氣中氮?dú)獾臐舛龋划?dāng)本發(fā)明工作時(shí)，通過(guò)在上位機(jī)中設(shè)定壓縮機(jī)的壓力為0.5MPa左右，設(shè)定壓力傳感器PG檢測(cè)壓力為200-400Pa，設(shè)定適宜的相對(duì)濕度，設(shè)定飽和器中的液位值范圍，將指令傳輸?shù)絇LC控制系統(tǒng)中，PLC控制系統(tǒng)控制壓縮機(jī)將壓力提高到0.5MPa左右，通過(guò)濕度傳感器RH/T對(duì)氮?dú)獾臐穸冗M(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)與設(shè)定的相對(duì)濕度值進(jìn)行對(duì)比，當(dāng)檢測(cè)的相對(duì)濕度值大于設(shè)定的相對(duì)濕度值，PLC控制系統(tǒng)氣體質(zhì)量流量控制閥F1，使得干燥氮?dú)饬髁恐饾u增加，達(dá)到設(shè)定的相對(duì)濕度值時(shí)，干燥氮?dú)饬髁坎蛔?，?dāng)大于設(shè)定的相對(duì)濕度值時(shí)，干燥氮?dú)饬髁恐饾u降低，通過(guò)一段時(shí)間調(diào)整，干燥氮?dú)獾牧髁恐饾u趨于穩(wěn)定，使得氮?dú)獗３衷谠O(shè)定的相對(duì)濕度范圍內(nèi)；液位傳感器R對(duì)飽和器中的液位進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)的液位值低于設(shè)定的液位值范圍，PLC控制系統(tǒng)控制水泵開啟，水泵將除濕器中的水抽入至飽和器中，當(dāng)檢測(cè)的液位值高于設(shè)定的液位值范圍時(shí)，PLC控制系統(tǒng)控制水泵停止工作；氮?dú)獬淙胝构駮r(shí)，壓力傳感器PG對(duì)展柜中的壓力值進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)的壓力值大于400Pa時(shí)，PLC控制系統(tǒng)控制電磁閥EV1打開，使得管道中的部分氮?dú)馀胚M(jìn)儲(chǔ)氣罐中進(jìn)行回收，減少展柜中的進(jìn)氣量，使得展柜中的壓力在200-400Pa的范圍內(nèi)，當(dāng)展柜中的壓力小于200Pa，關(guān)閉閥門EV1，確保展柜中的壓力控制在200Pa-400Pa，通過(guò)PLC控制系統(tǒng)還可以將系統(tǒng)中實(shí)時(shí)檢測(cè)壓力值、干燥氮?dú)獾牧髁恐?、相?duì)濕度、系統(tǒng)的氧氣含量、壓縮機(jī)的壓力值和飽和器液位值等數(shù)據(jù)在上位機(jī)中實(shí)時(shí)顯示。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

①本發(fā)明能夠以空氣為原料，通過(guò)前級(jí)凈化、壓縮和純化等步驟進(jìn)行分離提取得到氮?dú)?，得到氮?dú)獾募兌冗_(dá)到99％以上，在純化工段設(shè)置脫氧瓶，使得對(duì)分離得到的氮?dú)膺M(jìn)行二次的除氧，并且本系統(tǒng)中設(shè)置氮?dú)庹{(diào)濕工段，氮?dú)獾募兌雀?，具有合適的濕度，不但能夠保證文物所處的小環(huán)境的潔凈程度高，防止細(xì)菌和微生物的滋生以及蟲害，并且模擬了文物出土前所處的環(huán)境，因此，本發(fā)明對(duì)文物的保護(hù)效果更佳，且以空氣原料，使用成本也更低。

②本發(fā)明通過(guò)在保護(hù)系統(tǒng)中設(shè)置PLC控制系統(tǒng)和上位機(jī)，在上位機(jī)中對(duì)純化工段壓力值、氮?dú)庹{(diào)濕工段干燥氮?dú)獾牧髁恐怠柡推鞯囊何恢?、展柜中的壓力值等?shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)定，通過(guò)PLC控制系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)對(duì)系統(tǒng)中純化工段壓力值、氮?dú)庹{(diào)濕工段干燥氮?dú)獾牧髁?、飽和器的液位、展柜中的壓力和系統(tǒng)中氮?dú)庵械难鹾窟M(jìn)行監(jiān)測(cè)和遠(yuǎn)程控制，PLC控制系統(tǒng)通過(guò)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，使得本發(fā)明使用操作方便，并且能夠?qū)ο到y(tǒng)的狀態(tài)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)掌握，使文物能夠始終保持在穩(wěn)定的環(huán)境中，使得對(duì)文物的保護(hù)效果更好。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。

圖2為本發(fā)明的控制框圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明中的技術(shù)方案進(jìn)一步說(shuō)明。

參照附圖1、2，本發(fā)明包括管道1、通過(guò)管道1依次連通的空氣凈化工段、空氣純化工段、氮?dú)庹{(diào)濕工段、展柜2、氮?dú)饣厥展ざ巍LC控制系統(tǒng)3及上位機(jī)4；空氣凈化工段將空氣中的顆粒物進(jìn)行去除，然后空氣純化工段用于分離出空氣中的氮?dú)猓ㄟ^(guò)氮?dú)庹{(diào)濕工段將分離出的氮?dú)獾臐穸冗M(jìn)行調(diào)整，再將氮?dú)馔ㄈ氲秸构?中，對(duì)氮?dú)獾臐穸冗M(jìn)行調(diào)整，使得能夠模擬文物出土前的濕度較大的環(huán)境，使得文物的不會(huì)發(fā)生碎裂等情況，文物的保護(hù)效果更好，氮?dú)饣厥展ざ螌⑾到y(tǒng)中的部分氮?dú)夂驮谡构?中使用過(guò)的氮?dú)膺M(jìn)行回收，然后再次通入到系統(tǒng)中進(jìn)行純化再次利用，使得空氣中氮?dú)獾暮吭黾?，降低了純化工段的工作?fù)荷；通過(guò)PLC控制系統(tǒng)3實(shí)現(xiàn)對(duì)文物保護(hù)系統(tǒng)的自動(dòng)化控制和參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，在上位機(jī)4上可對(duì)系統(tǒng)中的壓力、相對(duì)濕度、液位、氧氣濃度、溫度等參數(shù)的基準(zhǔn)值進(jìn)行設(shè)定，并且能夠?qū)σ陨蠀?shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并且能夠在上位機(jī)4中實(shí)時(shí)顯示。

管道1的進(jìn)口端與空氣凈化工段之間的管道1上安裝有進(jìn)氣閥V1，空氣純化工段與氮?dú)庹{(diào)濕工段之間的管道1上安裝有調(diào)壓閥H1和節(jié)流閥V2，氮?dú)庹{(diào)濕工段與充氮工段之間的管道1上依次安裝有支管5、濕度傳感器RH/T和氧氣純度分析儀PU，支管5上安裝有電磁閥BV1，展柜2與氮?dú)饣厥展ざ沃g的管道1上安裝有壓力傳感器PG，氮?dú)饣厥展ざ瓮ㄟ^(guò)循環(huán)管6與進(jìn)氣閥V1和空氣凈化工段之間的管道1連通，循環(huán)管6上設(shè)置有控制閥V5；；

PLC控制系統(tǒng)3分別與電磁閥BV1、濕度傳感器RH/T、氧氣純度分析儀PU和壓力傳感器PG連接；PLC控制系統(tǒng)3與上位機(jī)4通過(guò)無(wú)線網(wǎng)模塊通訊連接，上位機(jī)4安裝在展柜2上，方便館藏人員對(duì)各種參數(shù)的設(shè)定和實(shí)時(shí)觀察。

空氣凈化工段包括前級(jí)凈化器，前級(jí)凈化器為空氣過(guò)濾器7，空氣過(guò)濾器7主要用于去除空氣中的顆粒性雜質(zhì)。

空氣純化工段包括依次安裝在管道1上的壓縮機(jī)8、純化器9和脫氧瓶10，壓縮機(jī)8與PLC控制系統(tǒng)3連接，PLC控制壓縮機(jī)8將管道1中空氣的壓力提高到0.49-0.51MPa，純化器9將空氣中的水、二氧化碳和氧氣等雜質(zhì)氣體去除，提高氮?dú)獾募兌冗_(dá)到99％以上，通過(guò)在上位機(jī)4中設(shè)定壓縮機(jī)8處的壓力基準(zhǔn)值，然后上位機(jī)4對(duì)PLC控制系統(tǒng)3發(fā)出指令，PLC控制系統(tǒng)3對(duì)壓縮機(jī)8進(jìn)行控制和調(diào)整，使得壓縮機(jī)8處的壓力值在設(shè)定的壓力基準(zhǔn)值的范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了文物保護(hù)系統(tǒng)的自動(dòng)化調(diào)整和保證了文物保護(hù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

調(diào)節(jié)閥H1為減壓閥，減壓閥用于將壓力穩(wěn)定在0.29-0.31MPa，對(duì)整個(gè)文物保護(hù)系統(tǒng)的壓力進(jìn)行調(diào)整，使得整個(gè)系統(tǒng)的壓力維持在設(shè)定的壓力范圍內(nèi)，防止系統(tǒng)壓力變化造成系統(tǒng)工作穩(wěn)定性差，避免對(duì)文物造成損壞。

氮?dú)庹{(diào)濕工段包括依次安裝在管道1上的控制閥V3、止回閥M1、安全閥11、飽和器12及混合罐13，還包括與飽和器12連通的除濕器14，使得除濕器中水分直接被供給到飽和器中使用，無(wú)需專門單獨(dú)設(shè)置供水系統(tǒng)，還節(jié)約了水源，使得本發(fā)明的設(shè)計(jì)更加的合理，節(jié)約了成本；飽和器12與除濕器14之間的管道1上依次安裝有止回閥M2和水泵15，還包括安裝在節(jié)流閥V2與混合罐13之間且與飽和器12并聯(lián)的旁路管道16，旁路管道16上安裝有氣體質(zhì)量流量控制閥F1，飽和器12上設(shè)置有液位傳感器R，氣體質(zhì)量流量控制閥F1、水泵15與液位傳感器R均與PLC控制系統(tǒng)3連接,PLC控制系統(tǒng)3和液位傳感器R是為了控制飽和器12的水位維持在設(shè)定的水位范圍內(nèi)。

節(jié)流閥V2為針閥，針閥用于調(diào)整流量的精度更高，使得整個(gè)系統(tǒng)對(duì)氮?dú)獾牧髁靠刂聘訙?zhǔn)確。

氮?dú)饣厥展ざ伟▋?chǔ)氣罐17，儲(chǔ)氣罐17用于儲(chǔ)存從展柜2中排出的氮?dú)?，?chǔ)氣罐17與壓力傳感器PG之間的管道1上設(shè)置控制閥V4，循環(huán)管6上設(shè)置控制閥V5，這樣使得可以將管道中排出的多余的和使用之后的氮?dú)膺M(jìn)行回收利用，使得整個(gè)系統(tǒng)的工作負(fù)荷降低，還使得氮?dú)獾募兌饶軌蚴冀K保持在99％以上。

支管5的一端與管道1連通，支管5的另一端與儲(chǔ)氣罐17連通，這樣使得在調(diào)節(jié)展柜2氣壓時(shí)，從支管5排出的部分氮?dú)饪梢赃M(jìn)入到儲(chǔ)氣罐17中，儲(chǔ)氣罐17中的氮?dú)饪梢院涂諝饣旌显俅芜M(jìn)入到空氣凈化工段和空氣純化工段中進(jìn)行循環(huán)利用，使得增加空氣中氮?dú)獾臐舛?，使得降低了空氣純化工段的工作?fù)荷，并且也保證了氮?dú)獾募兌?，使得?duì)文物的保護(hù)效果更好。

PLC控制系統(tǒng)3為西門子S7-200PLC，上位機(jī)4包括西門子WINCC軟件和HMI-操作面板，西門子S7-200為PLC控制系統(tǒng)3、西門子WINCC軟件和HMI-操作面板，對(duì)文物保護(hù)系統(tǒng)的壓力、溫度、純度和流量等數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、處理、儲(chǔ)存和曲線顯示，可對(duì)壓力控制、流量控制和純度控制和濕度控制等參數(shù)設(shè)置，PLC控制系統(tǒng)3控制電磁閥BV1、壓縮機(jī)8和水泵15的工作狀態(tài)，進(jìn)而控制流量、壓力、濕度和純度等技術(shù)參數(shù)，同時(shí)將檢測(cè)的參數(shù)在上位機(jī)4中顯示，使得工作人員能夠?qū)崟r(shí)對(duì)展柜2中的情況進(jìn)行掌握，能夠及時(shí)或避免異常情況的發(fā)生；實(shí)現(xiàn)對(duì)文物具有良好的保護(hù)效果。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。