​博物館文物保護環境空氣質量綜合監控系統

北京盛世巨集博科技有限公司

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現代化博物館空氣質量一體化3D視覺化管控平臺

博物館溫溼度線上監控系統

博物館光照線上監控系統

博物館二氧化碳線上監控系統

博物館線上監控系統

博物館紫外線線上監控系統

博物館無線溫溼度監控系統

博物館TVOC線上監控系統

博物館有線/無線環境引數一體化線上監控系統

北京盛世巨集博科技有限公司

前言：

北京盛世巨集博科技有限公司根據博物館溫溼度監控系統用來監控博物館展會、庫房的溫溼度，實時監控溫溼度，具有資料採集、資料統計、超限告警、遠端監控的功能。通過遠端監控使文物庫房，確保文物的妥善和安全。

博物館裡有許多珍貴的文物和文獻，因為隨著時間的推移，這些物品不可避免地受到環境的威脅，其中之一就是空氣中溼度影響。

高溼度會導致空氣中水平衡的破壞，細菌的生長，物體的腐蝕。溫度和溼度必須合理和穩定，以保持文物檔案處於狀態。

不同的收藏對溫度和溼度有不同的要求。

博物館庫房溫溼度國家標準如下：

金屬材質的文物：

、鐵器、金銀器、金屬錢幣這些存放溫度在20℃，溼度在0~40%RH之間；

錫器、鉛器這些存放溫度在25℃，溼度在0~40%RH之間；

琺琅器、搪這些存放溫度在20℃，溼度在40~50%RH之間；

矽酸鹽材質的文物：

陶器、陶俑、唐三彩、紫砂器、磚瓦、這些存放溫度在20℃，溼度在40~50%RH之間；

玻璃器這些存放溫度在20℃，溼度在0~40%RH之間；

岩石材質的文物：

石器、碑刻、石雕、畫像石、巖畫、、寶石、古生物化石、巖礦標本、彩繪泥塑、壁畫這些存放溫度在20℃，溼度在40~50%RH之間；

紙質材質的文物：

紙張、文獻、經卷、書法、國畫、書籍、拓片、郵票等這些存放溫度在20℃，溼度在50~60%RH之間；

織品類、油畫：

絲毛棉麻紡織品、織繡、服裝、、油畫這些存放溫度在20℃，溼度在50~60%RH之間；

竹木製品：

漆器、木器、木雕、竹器、藤器、傢俱、版畫這些存放溫度在20℃，溼度在50~60%RH之間；

動植物材料：

製品、甲骨製品、角製品、貝殼製品這些存放溫度在20℃，溼度在50~60%RH之間；

皮革、皮毛這些存放溫度在5℃，溼度在50~60%RH之間；

動物標本、植物標本這些存放溫度在20℃，溼度在50~60%RH之間；

黑白照片及膠片這些存放溫度在15℃，溼度在50~60%RH之間；

背景

據國家文物局調查統計：全國有55.6%館藏文物遭到不同程度的破壞，主要原因是庫房環境不達標。而環境不達標的主要根本因素就是環境溫溼度的不合理。

溫度對文物的影響

1、溫度升高會加快文物的物理變化速度，尤其對紙質、絲綢文物、、書畫的影響很大。

2、溫度升高會加快化學反應速率．特別是金屬文物、紙質文物的老化會加劇。

3、庫房溫度過高，給有害物質提供了生存環境。微生物生長溫度在25~37℃，害蟲生長溫度在22~32℃。在此範圍內，每升高10℃，就會提高害蟲繁衍速度。

4、庫房溫度升高後、會加速藏品熱脹冷縮速度，尤其是年代久的藏品，損壞會更大。

5、庫房溫度過低，尤其對紙質文物結構、紙張輕度、質量都會產生直接的影響。

溼度對文物的影響

1、溼度不斷增加，會增加空氣中的無機鹽含量，導致金屬出現鏽蝕，青鋼器常見的銅綠就跟溼度高有很大關係。

2、溼度較大會加快紙質文物的紙張纖維素水解，降低紙張的耐久性。

3、庫房溼度較大會加劇有害氣體與灰塵的損壞程度．特別是紙張纖維會吸收水分，導致紙張潮溼，出現溶脹問題，對文物的破壞是非常大的。

4、溼度過大會促進有害生物的繁衍，物體容黴，導致紙張字跡褪色。

5、溼度高低導致木質、紙質以及絲綢品等藏品的變形或開裂。影響文物的本身價值。

目前，我們專門研究溫溼度監控系統，主要是針對博物館文物溫溼度監測

1、研究了文物儲存溼度指標的確定方法和展櫃的溫溼度控制技術，提出了溫溼度獨立控制的技術方案。

2、對文物儲存展櫃微環境控制技術進行了試驗研究。

3、設計了恆溫恆溼一體機文物櫃，未涉及文物保管和陳列用溫溼度無線聯網遠端監控系統的開發。

4、研究的環境溫溼度監測系統，可用於檔案、庫房和文物儲存環境。

5、採用乙太網匯流排實行分散監控，集中管理的方式，集溫溼度資料採集、溫溼度控制、資料庫自動更新於一體，實現溫溼度的測量監視控制以及資料的自動儲存。

6、研究了由上位機、下位機和感測器三大部分組成的檔案資料庫溫溼度控制系統。與本專案採用國際通用的無線數傳頻段構成的無線網路不同。

7、研究了無線傳輸溫溼度監測系統和室內空氣質量監控儀，側重於檢測，不具備網路監控功能。

8、設計一種室內空氣質量監控儀，由感測器、變送器、多路智慧監控儀、無線發射與接收模組、機箱和電源轉換插座盒所構成。

北京盛世巨集博科技有限公司方案實施

國外研究發展狀況

國外博物館溫溼度環境主要是由中央空調控制，從上世紀80年始關注展櫃內小環境的溼度控制。由於文物展櫃大多製作優良，具備良好的密閉性，因此普遍採用文物專用的調溼劑使櫃內溼度恆定。但採用調溼劑控制溼度，其發揮作用是一個緩慢的過程，要求展櫃具有極高的氣密性，因此國內生產的大多數展櫃無法滿足這種應用方式的要求。與此同時，採用藥劑控溼，很難達到的控制，其使用壽命及控制效果受到眾多外界因素的影響。其優點是初期投資較低，但使用效果隨壽命而衰減，需要定期更換，因此維護的費用較大。其次，也有針對展櫃的電子式恆溼機的使用和無線監測裝置。如：東京國立博物館2002年開始採用無線感應系統，所採用的系統也是無線搭配有線的系統。英國維多利亞與愛伯特博物館2004年開始使用無線感測系統。但其還處於監測資料的收集和就地控制的狀態，無法組成便捷的通訊網路，更無法實現集中的管理和控制。

以上資料顯示，國內外文獻中未見採用無線網路技術研製的博物館文物保管和陳列用溫溼度遠端監控系統的報道和具體應用。

二、常用溫溼度控制方法和傳統溫溼度檢測手段的侷限性

目前，國內外博物館調節控制環境溫溼度措施包括：裝備集中式中央空調系統；區域性空間使用恆溫恆溼機、空調器、去溼機、加溼機和使用調溼材料等。被調節控制的溫溼度環境是否達到文物儲存環境的標準，需用溫溼度測量儀表測定。通常使用的溫溼度測量儀表有：液體膨脹式溫度計、固體膨脹式溫度計、毛髮溼度計、自動記錄溫溼度計、微電子溫溼度記錄器等。溫溼度測量儀表分佈在文物展廳中的每個展櫃中，採集溫溼度監測資料的傳統手段是人工巡檢記錄，然後進行彙總，記錄存檔。首都博物館新館開館以後，環境監測仍然採用傳統的人工巡檢手抄記錄方法。由於展廳數量多、面積大，工作人員完整巡檢一遍需要走5公里左右。因此，利用人工抄表的方式，每日記錄溫溼度的次數極為有限，而且在夜間也無法巡查記錄。更為重要的是，對於博物館的“心臟”——文物庫房，由於嚴格的人員出入管理制度，使得日常的人工抄表巡檢無法進行，成為溫溼度監控的盲區。一旦中央空調出現問題，需要經過很長時間才能被文物保護中心察覺到，因此存在極大的隱患。這就要求我們採用更加便捷的方法，獲取更加詳細的資訊，適應現代化文物保護工作的需要。解決這一問題的關鍵首先就是使用何種手段進行溫溼度的檢測、記錄及分析和控制文物所處的溫溼度環境，確保文物始終處於一種相對的穩定環境中。

三、適應博物館現狀的溫溼度檢測新手段

為了提高首都博物館的文物保護科技水平，實現對文物的有效保護，急需一種現代化的檢測手段來滿足博物館環境的特殊需求,我們研發博物館專用的無線溫溼度檢測系統。該無線系統監控分為：無線zigbee、無線射頻和無線gprs三種監控系統，本系統採用無線通訊方式，通過放置在各個陳列櫃、展廳及文物庫中的採集節點構成無線通訊網路，集中監控。每個無線採集節點可採集多種空氣環境資訊，中央監控系統可實時動態顯示各個採集點的位置資訊及該點的空氣狀態資訊，當某個空氣環境指標超出限制值時，系統自動發出報警資訊，可自行啟動博物館內恆溫恆溼裝置，並對歷史報警資訊進行儲存；人員可瀏覽2-3年內由各節點採集來的所有空氣狀態資料；亦可通過人工手動控制調節無線網路博物館內恆溫恆溼機電裝置等。該系統具有如下特點：

1、採用無線通訊方式，無需繁雜的人工佈線，專案實施簡單快捷。可用於採集展櫃、展廳及庫房內溫溼度訊號。

2、通過放置在各個陳列櫃、展廳及儲藏庫中的採集節點構成無線通訊網路，其通訊距離可覆蓋整座建築物。

3、每個無線採集節點體積小巧，可放置於展櫃內角落處，隱蔽性好。

4、每個節點所採集的空氣環境資訊會被實時記錄在中央監控系統資料庫中。該中央監控系統的主要功能包括:

a、動態顯示功能：在監控螢幕中可顯示各個採集點的位置資訊及該點的實時空氣狀態資訊。

b、報警功能：當某個空氣環境指標超出限制值時，系統自動發出報警資訊，並對歷史報警資訊進行長時間的儲存，以便日後分析。

c、趨勢記錄功能：可瀏覽2-3年內由各節點採集而來的所有空氣狀態資料，並作出趨勢分析，人員可以此為依據，對現有的空調系統做出改進。

d、報表列印功能：可通過系統自帶的印表機，將所關心的資料以報表形式打印出來。其中包括報警紀錄、趨勢記錄等。

四、傳統溼度控制手段的侷限性

當溼度的檢測、記錄及分析手段完善後，對於現有溼度環境的改善及控制便成為更加突出的問題。現實中有時會遇見這樣的尷尬，當無線溼度檢測系統探知異常併發出實時報警後，管理人員束手無策，一籌莫展。因為傳統的環境溼度控制手段是採用中央空調，但由於初期設計缺陷，極易出現夏季除溼能力不足，冬季加溼效果不夠的狀況。更為重要的是，對於同一展廳，中央空調只能統一設定溼度，因此，差異化的溼度需求無法得到滿足。例如，在同一展廳中，需要溼度低於40%RH的儘可能乾燥的環境，而書畫和紡織品文物則需要將溼度控制在55%RH左右，這些特殊的要求僅靠大環境控制是無法滿足的。可見，中央空調對於文物溼度的控制受到諸多因素的侷限，無法達到理想的狀態。

五、適應博物館無線溼度控制新手段

為了彌補中央空調的侷限性，新的手段必須滿足如下要求：首先，裝置體積小巧，能安裝於展櫃內部，為不同的展櫃提供獨立的溼度控制；其次，該裝置應同時具備加溼與除溼功能，以滿足全年各種氣候的變化；另外，該裝置必須能夠穩定而且高精度的持續執行；與此同時，當裝置臺數較多時，應具備集中監控的功能，便於管理。

利用陳列櫃將文物有效的隔絕在一個單獨小環境內，再對這個小環境實施的控制。通過在密閉的展櫃內形成獨立的、可迴圈的氣流組織，控制溼度。採用半導體制冷的原理，將經過充分加溼的空氣進行減溼處理，以控制櫃體內的溼度值，兼具加溼與除溼的功能，低噪音，體積小巧，控制。採用電子式恆溼機，能夠通過調節空氣的迴圈量來克服展櫃的洩露，各種展櫃經改造便能實施控制，因此更能適應國內展櫃的現狀。電子式恆溼機內建各種智慧控制程式，能夠針對外界各種影響迅速、自動的做出調整，因此其控制效果更、更穩定，人為干預的因素較少。

與中央空調相比，小環境控制顯得更為有效：其特點是：（1）每個展櫃內的控制目標都可以是不同的，能夠滿足不同種類文物對於溼度的差異化需求；（2）由於在較小的空間內實施控制，精度要大大提高，能夠達到±1.5%；（3）小環境控制柔性較高，不僅噪音低，而且體積小巧，能與展陳有機的融為一體。

當展櫃溼度控制裝置分佈較分散且數量較多時，集中監控能極大方便使用者的管理。與此同時為了展廳內有可能不斷變化的展陳佈局，靈活的無線通訊方式能更好的滿足博物館的需求。

博物館恆溫恆溼消毒淨化系統

博物館3D視覺化監控系統平臺