一种能充氮调湿的文物保护系统技术方案

本发明专利技术公开了一种能充氮调湿的文物保护系统，包括管道、通过管道依次连通的空气净化工段、空气纯化工段、氮气调湿工段、展柜、氮气回收工段、PLC控制系统及上位机，氮气调湿工段与充氮工段之间依次安装有电磁阀BV1、湿度传感器RH/T和氧气纯度分析仪PU，展柜与氮气回收工段之间安装有压力传感器PG，循环管上设置有控制阀V5；PLC控制系统分别与电磁阀BV1、湿度传感器RH/T、氧气纯度分析仪PU和压力传感器PG连接，PLC控制系统与上位机通过无线网模块通讯连接，上位机安装在展柜上。本发明专利技术通过PLC控制系统实现了实时监控和自动化调节展柜中的参数，并且制得的氮气的纯度达到99％以上，对文物的保护效果更好，使用成本更低，使用更加方便。

Cultural relic protection system capable of charging and humidifying nitrogen

The invention discloses a nitrogen protection system regulating wet, including pipeline which are connected in sequence through the pipeline, air purification section, air purification section, nitrogen humidifying section, showcase, nitrogen recovery section and PLC control system and PC, nitrogen humidity electromagnetic valve BV1, humidity sensor RH/T and the purity of oxygen. PU are installed between the analyzer section and nitrogen filling section, a pressure sensor is installed between the PG showcase and the nitrogen recovery section of the circulating pipe, a control valve is arranged on the V5; PLC control system is respectively connected with the electromagnetic valve BV1, humidity sensor RH/T, the purity of oxygen analyzer PU and pressure sensor PG, PLC control system and PC connected by communication the wireless network module, host computer installed in the showcase. The PLC control system to realize the real-time monitoring and automatic control parameters in Showcase, purity nitrogen and the prepared more than 99%, the better protection effect of cultural relics, the use of lower cost, more convenient to use.

【技术实现步骤摘要】
一种能充氮调湿的文物保护系统
本专利技术涉及文物保护领域，尤其是涉及一种能够同时充氮与调湿的文物保护系统。
技术介绍
文物是我们祖先劳动、智慧和革命精神的结晶，具有重要的历史、艺术和科学价值，由于文物深埋在地下时，文物是处于无光、缺氧、湿度大、温度基本不变的平衡体系中，由于文物出土之后，文物都是馆藏在博物馆中，此时，文物处于具有光照、氧气、湿度低、温度变化大、并且空气中还存在各种污染环境及具有腐蚀性的有毒气体；因此，随着时间的推移，馆藏在博物馆中的文物出现不同程度的腐蚀和病害，根据相关调查显示馆藏文物中的一半以上均存在不同程度的腐蚀和病害，其中，濒危29.5万件，重度腐蚀213万件，中度腐蚀501.7万件。由于文物的价值和不可再生性，病害和腐蚀对文物造成的损坏无法修复，造成的经济损失和科学的研究价值无法估计，因此，对馆藏文物进行良好的保护是亟待解决的突出问题。随着社会和科技的发展，人们逐渐认识到馆藏文物保存在相对洁净的环境中非常重要，因此，现在都将馆藏文物保存在相对封闭的小环境中，用一些惰性气体将小环境中的氧气进行置换，这样虽然有效的减缓了文物的氧化腐蚀，另外，现有的文物保护系统基本忽略了湿度、温度以及微生物对文物造成的影响，其实除了空气是对文物造成损坏的主要原因之外，而湿度的变化对文物带来的损害更加直接和快速，比如直接造成文物开裂、破损以及机械强度降低、酥粉开裂等，因此，现有的文物保护系统存在对文物的保护效果不佳，成本高，使用操作不方便以及不能随时对文物所处环境的各种参数进行检测和控制等缺陷。
技术实现思路
针对现有技术中的上述问题，本专利技术提出了一种能充氮调湿的文物保护系统，本专利技术旨在解决现有的文物保护系统保护效果不佳、成本高、使用不方便以及无法对文物所处环境的参数进行实时检测和控制等技术问题。本专利技术的技术方案为：一种能充氮调湿的文物保护系统，包括管道、通过管道依次连通的空气净化工段、空气纯化工段、氮气调湿工段、展柜、氮气回收工段、PLC控制系统及上位机，所述管道的进口端与空气净化工段之间的管道上安装有进气阀V1，所述空气纯化工段与氮气调湿工段之间的管道上安装有调压阀H1和节流阀V2，所述氮气调湿工段与充氮工段之间的管道上依次安装有支管、湿度传感器RH/T和氧气纯度分析仪PU，所述支管上安装有电磁阀BV1，所述展柜与氮气回收工段之间的管道上安装有压力传感器PG，所述氮气回收工段通过循环管与进气阀V1和空气净化工段之间的管道连通，所述循环管上设置有控制阀V5；所述PLC控制系统分别与电磁阀BV1、湿度传感器RH/T、氧气纯度分析仪PU和压力传感器PG连接，所述PLC控制系统与上位机通过无线网模块通讯连接，所述上位机安装在展柜上。进一步地，所述空气净化工段包括前级净化器，所述前级净化器为空气过滤器。进一步地，所述空气纯化工段包括依次安装在管道上的压缩机、纯化器和脱氧瓶，所述压缩机与PLC控制系统连接，所述PLC控制压缩机将管道中空气的压力提高到0.49-0.51MPa。进一步地，所述调节阀H1为减压阀，所述减压阀用于将压力稳定在0.29-0.31MPa。进一步地，所述氮气调湿工段包括依次安装在管道上的控制阀V3、止回阀M1、安全阀、饱和器及混合罐，还包括与饱和器连通的除湿器，所述饱和器与除湿器之间的管道上依次安装有止回阀M2和水泵，还包括安装在节流阀V2与混合罐之间且与饱和器并联的旁路管道，所述旁路管道上安装有气体质量流量控制阀F1，所述饱和器上设置有液位传感器R，所述气体质量流量控制阀F1、水泵与液位传感器R均与PLC控制系统连接。进一步地，所述节流阀V2为针阀。进一步地，所述氮气回收工段包括储气罐，所述储气罐用于储存从展柜中排出的氮气，所述储气罐与压力传感器PG之间的管道上设置控制阀V4。进一步地，所述支管的一端与管道连通，支管的另一端与储气罐连通。进一步地，所述PLC控制系统为西门子S7-200PLC，所述上位机包括西门子WINCC软件和HMI-操作面板。本专利技术通过前级净化器将空气中的固体颗粒物去除，然后再通过压缩机将压力提高到0.5MPa左右，经过压缩的空气进入到纯化器中，纯化器将空气中的水、二氧化碳、氧气等杂质气体去除，得到纯度为99％以上的氮气，得到，然后调节减压阀H1，使得系统的压力稳定在0.3MPa左右，得到的氮气分为两部分，一部分作为干燥气通过旁路管道直接进入到混合罐内，而另一部分氮气流入饱和器中，与饱和器内的水分充分接触，使得氮气的相对湿度达到饱和，然后再进入混合罐与干燥的氮气进行混合，达到展柜中所需相对湿度的氮气，湿度合适的氮气充入到展柜中，储气罐对展柜中使用过的氮气进行回收，回收的氮气通过循环管与前级净化器的进气管道连通，将氮气循环使用，提高进气空气中氮气的浓度；当本专利技术工作时，通过在上位机中设定压缩机的压力为0.5MPa左右，设定压力传感器PG检测压力为200-400Pa，设定适宜的相对湿度，设定饱和器中的液位值范围，将指令传输到PLC控制系统中，PLC控制系统控制压缩机将压力提高到0.5MPa左右，通过湿度传感器RH/T对氮气的湿度进行检测，同时与设定的相对湿度值进行对比，当检测的相对湿度值大于设定的相对湿度值，PLC控制系统气体质量流量控制阀F1，使得干燥氮气流量逐渐增加，达到设定的相对湿度值时，干燥氮气流量不变，当大于设定的相对湿度值时，干燥氮气流量逐渐降低，通过一段时间调整，干燥氮气的流量逐渐趋于稳定，使得氮气保持在设定的相对湿度范围内；液位传感器R对饱和器中的液位进行检测，当检测的液位值低于设定的液位值范围，PLC控制系统控制水泵开启，水泵将除湿器中的水抽入至饱和器中，当检测的液位值高于设定的液位值范围时，PLC控制系统控制水泵停止工作；氮气充入展柜时，压力传感器PG对展柜中的压力值进行检测，当检测的压力值大于400Pa时，PLC控制系统控制电磁阀EV1打开，使得管道中的部分氮气排进储气罐中进行回收，减少展柜中的进气量，使得展柜中的压力在200-400Pa的范围内，当展柜中的压力小于200Pa，关闭阀门EV1，确保展柜中的压力控制在200Pa-400Pa，通过PLC控制系统还可以将系统中实时检测压力值、干燥氮气的流量值、相对湿度、系统的氧气含量、压缩机的压力值和饱和器液位值等数据在上位机中实时显示。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：①本专利技术能够以空气为原料，通过前级净化、压缩和纯化等步骤进行分离提取得到氮气，得到氮气的纯度达到99％以上，在纯化工段设置脱氧瓶，使得对分离得到的氮气进行二次的除氧，并且本系统中设置氮气调湿工段，氮气的纯度高，具有合适的湿度，不但能够保证文物所处的小环境的洁净程度高，防止细菌和微生物的滋生以及虫害，并且模拟了文物出土前所处的环境，因此，本专利技术对文物的保护效果更佳，且以空气原料，使用成本也更低。②本专利技术通过在保护系统中设置PLC控制系统和上位机，在上位机中对纯化工段压力值、氮气调湿工段干燥氮气的流量值、饱和器的液位值、展柜中的压力值等数据进行设定，通过PLC控制系统能够实时对系统中纯化工段压力值、氮气调湿工段干燥氮气的流量、饱和器的液位、展柜中的压力和系统中氮气中的氧含量进行监测和远程控制，PLC控制系统通过监测的数据对整个系统进行动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种能充氮调湿的文物保护系统，其特征在于：包括管道、通过管道依次连通的空气净化工段、空气纯化工段、氮气调湿工段、展柜、氮气回收工段、PLC控制系统及上位机，所述管道的进口端与空气净化工段之间的管道上安装有进气阀V1，所述空气纯化工段与氮气调湿工段之间的管道上安装有调压阀H1和节流阀V2，所述氮气调湿工段与充氮工段之间的管道上依次安装有支管、湿度传感器RH/T和氧气纯度分析仪PU，所述支管上安装有电磁阀BV1，所述展柜与氮气回收工段之间的管道上安装有压力传感器PG，所述氮气回收工段通过循环管与进气阀V1和空气净化工段之间的管道连通，所述循环管上设置有控制阀V5；所述PLC控制系统分别与电磁阀BV1、湿度传感器RH/T、氧气纯度分析仪PU和压力传感器PG连接，所述PLC控制系统与上位机通过无线网模块通讯连接，所述上位机安装在展柜上。

【技术特征摘要】
1.一种能充氮调湿的文物保护系统，其特征在于：包括管道、通过管道依次连通的空气净化工段、空气纯化工段、氮气调湿工段、展柜、氮气回收工段、PLC控制系统及上位机，所述管道的进口端与空气净化工段之间的管道上安装有进气阀V1，所述空气纯化工段与氮气调湿工段之间的管道上安装有调压阀H1和节流阀V2，所述氮气调湿工段与充氮工段之间的管道上依次安装有支管、湿度传感器RH/T和氧气纯度分析仪PU，所述支管上安装有电磁阀BV1，所述展柜与氮气回收工段之间的管道上安装有压力传感器PG，所述氮气回收工段通过循环管与进气阀V1和空气净化工段之间的管道连通，所述循环管上设置有控制阀V5；所述PLC控制系统分别与电磁阀BV1、湿度传感器RH/T、氧气纯度分析仪PU和压力传感器PG连接，所述PLC控制系统与上位机通过无线网模块通讯连接，所述上位机安装在展柜上。2.如权利要求1所述的一种能充氮调湿的文物保护系统，其特征在于：所述空气净化工段包括前级净化器，所述前级净化器为空气过滤器。3.如权利要求1所述的一种能充氮调湿的文物保护系统，其特征在于：所述空气纯化工段包括依次安装在管道上的压缩机、纯化器和脱氧瓶，所述压缩机与PLC控制系统连接，所述PLC控制压缩机将管道中空气的压力提高到0.49-0.51MPa。4.如权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王波，丁毅，张磊，陈志军，蒋亮，张茂成，李阳，曾轶哲，
申请(专利权)人：重庆声光电智联电子有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆,50