plc控制的文物保护环境调节系统设计【字数：15801】
基于局部空间环境控制的概念，本设计用空气幕隔离的方法将游客观瞻空间和文物保存空间分隔开来，分别控制各自所处环境适宜，可以保证文物保护的同时，游客也能直观感受文物，有好的体验感。论文针对博物馆的环境综合设计，主要考虑文物保护所需的各项特殊参数要求，包括如恒温、恒湿、微风速，以及无VOC、SO2、颗粒物、粉尘等，从而设计了文物局部环境可调节系统，使得温湿度能够达到文物保护的最佳目标值，控制微风速，同时能够减小外界环境因素波动对文物产生的负面影响，建立稳定的适用于文物保护的环境控制系统。为了提高博物馆文物保护的环境质量，使得文物能够长期保存，本文提出了一种基于PLC控制的文物保护环境调节系统设计方法。文物保护环境调节系统由温度调控系统、湿度调控系统、风速调控系统等组成，选择工控机作为控制核心，对可编程控制器、传感器、变频器、可调式空气机组等控制机构的硬件进行了选型和配置，软件部分含PLC程序、MCGSE组态环境和变频参数，程序能够实现整个系统的数据采集、运算和输出控制，成功建立一个控制平台，触摸屏人机交互画面方便博物馆工作人员操作和访问，一体化设计博物馆文物保护环境调节系统成功实现了环境调节、环境监测、环境警示、历史数据记录与查询等功能。这个系统具有可移植性强、成本低、开发周期短、人机界面交互作用等优点。
Key Words：PLC;Protection of cultural relics;Air curtain;The?circumstance?modulator 目 录
1.引言 1
1.1研究背景与意义 1
1.2国内外研究现状 2
1.3论文的总体安排 3
2.文物保护环境调节系统的总体设计 4
2.1设计目的 4
2.2设计目标 4
2.2.1设定目标参数 4
2.2.2主要设计方案及内容 5
2.3系统基本构成 6
2.3.1总系统概述 6
2.3.2风幕系统 7
2.3.3组合式空调机组 7
2.3.4空气源热泵 7
2.3.5智能控制系统 7
2.4系统运行原理 7
3.文物保护环境调节系统的硬件设计 8 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
3.1硬件总体设计方案 8
3.2硬件选型 8
3.2.1工控机的选型 8
3.2.2上位机的选择 8
3.2.3传感器的选型与安装 9
3.2.4温湿度、风速调控系统的设计 9
3.2.5可调式空气机组 10
3.2.6电气控制系统 11
3.3硬件电气图 12
4.文物保护环境调节系统的软件设计 14
4.1软件总体设计方案 14
4.2软件设计流程图 14
4.3软件显示界面与控制原理 15
4.4报警保护系统设计 16
5.系统调试与测试结果 17
5.1综合调试准备 17
5.2出风口风速测试 17
5.3温湿度、微风速测定 18
5.4实验最终效果 23
6.总结 25
6.1课题总结与展望 25
6.2关于社会、安全及环境的影响 26
参考文献 27
附录 28
致谢 50
引言
1.1研究背景与意义
博物馆是历史积淀与文明传承的象征，现代博物馆的功能包含了搜集、保存、修护、研究、展览、教育、娱乐等功能，保护文物是博物馆的主要功能之一。中国作为有着五千年渊源历史的文明大国，蕴含着最广博深厚的文化积淀，文物藏量巨大，需要积极去研究和开发出更加有效的文物保存方式，让文物能够长久保存。随着我国经济社会文化的发展，博物馆建设越来越受到重视，遗址博物馆不断扩建、数量也在增加。遗址博物馆是指在供保护已发掘遗址或为展示发掘成果而在遗址上修建的博物馆，其文物保护和遗址的保护有着特殊要求。我国遗址考古规模和文物保有量均是世界领先，因此研究遗址博物馆的展示、保护，推进文物保护，使我们理应承担起重要的大国责任。
我国较早就开始了有关土遗址的文物展示，其中首座对外开放的土遗址博物馆是西安的半坡土遗址博物馆。当时其建筑自身较为简陋的缘故，博物馆并没有设计将游客游览区域和文物保护区域分开，而博物馆的通风和空调系统多考虑人体的舒适性，却忽视了对文物的适用性，造成了大空间里的温湿度矛盾，人员造成的的空气流动对于文物保护的环境质量也会有不好影响，无法维持文物保护所需的恒定温湿度条件。展厅内缺少调节保护区域温湿度变化的装置，因此处于其内的土遗址及文物对温湿度变化的抵御能力较差，从而很大程度上受到了外界环境因素波动的影响。因此在开放了四十多年后，半坡土遗址博物馆的诸多文物已经能看到有明显的开裂了，而且还在慢慢演变为块状或片状脱落，土遗址土质砂化、酥粉的现象也日益严重。
之后，国内首创实现全封闭保护的现代化全地下博物馆——汉阳陵帝陵地下博物馆，它进步性地分隔开了遗址保护区域和参观游览区域，全封闭保护外藏坑土遗址区域。从而能基本维持封闭区域内土遗址、文物的原始发掘状态，外界条件仅能较小影响其内的温湿度，避免了温湿度变化损坏土体，遗址文物因此得到了较好的保护。但是，全封闭式保护，像博物馆展厅常见的防尘罩、玻璃展柜等一般适用于体积较小的馆藏文物保护，而对于土遗址大面积的玻璃隔断是存在着一定弊端的。封闭式密闭空间内的空气环境保持相对恒定只能减缓文物的腐坏速度，但土遗址中具有不可控性的土环境，不能完全阻止文物的损坏，还需要适当的技术措施辅以调控环境。另外，整体的封闭式玻璃墙来隔离土遗址文物和人员，会造成游客参观的体验感与互动真实性的降低。因此，只是简单的全封闭式来保护文物是不够的，需要技术支持实现文物保护环境的可调性，同时还要消除文物与人之间的矛盾性，综合考虑关于社会、环境、安全等方面的影响。
如今，博物馆的文物保存工作正面临着巨大的挑战，遗址博物馆所保存的文物在常规保护环境下遭受着各种各样的损害，如文物表面开裂、反碱、霉变甚至酥解等。由于文物的历史文化价值及其不可再生的特点，遗址文物的被破坏甚至消解无疑是人类历史文明宝库的重大损失。当前，文物在保存过程中发生的诸多损坏现象使得文物无法继续储存巨量的历史信息。因此，文物保护这一需求不断增长，而博物馆的环境质量对文物保护来说是至关重要的。随着文物保护事业的壮大以及科学技术的发展，文物保护对智能化和科学化管理的需求也会越来越显著，而技术发展则会提供更多的选择性和可行性。如何利用科学技术的优势为文物保护这一领域提供方向和支持成了保护工作新的课题。
近年来，相关行业致力于博物馆微环境的研究、监测等。关于文物保存环境调控与预防性保护工作，不仅是博物馆本部门实现跨越式发展的一个突破口，同时也需要更多系列适用技术研究来共同促进这一领域的技术升级，这对我国的技术行业而言，也是一个巨大的商机和挑战。伴随着文物保护修复性工作的相继开展，文物保护环境系统将成为非物质文化遗产的必备设施，也必将得到进一步创新与应用。
1.2国内外研究现状
Key Words：PLC;Protection of cultural relics;Air curtain;The?circumstance?modulator 目 录
1.引言 1
1.1研究背景与意义 1
1.2国内外研究现状 2
1.3论文的总体安排 3
2.文物保护环境调节系统的总体设计 4
2.1设计目的 4
2.2设计目标 4
2.2.1设定目标参数 4
2.2.2主要设计方案及内容 5
2.3系统基本构成 6
2.3.1总系统概述 6
2.3.2风幕系统 7
2.3.3组合式空调机组 7
2.3.4空气源热泵 7
2.3.5智能控制系统 7
2.4系统运行原理 7
3.文物保护环境调节系统的硬件设计 8 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
3.1硬件总体设计方案 8
3.2硬件选型 8
3.2.1工控机的选型 8
3.2.2上位机的选择 8
3.2.3传感器的选型与安装 9
3.2.4温湿度、风速调控系统的设计 9
3.2.5可调式空气机组 10
3.2.6电气控制系统 11
3.3硬件电气图 12
4.文物保护环境调节系统的软件设计 14
4.1软件总体设计方案 14
4.2软件设计流程图 14
4.3软件显示界面与控制原理 15
4.4报警保护系统设计 16
5.系统调试与测试结果 17
5.1综合调试准备 17
5.2出风口风速测试 17
5.3温湿度、微风速测定 18
5.4实验最终效果 23
6.总结 25
6.1课题总结与展望 25
6.2关于社会、安全及环境的影响 26
参考文献 27
附录 28
致谢 50
引言
1.1研究背景与意义
博物馆是历史积淀与文明传承的象征，现代博物馆的功能包含了搜集、保存、修护、研究、展览、教育、娱乐等功能，保护文物是博物馆的主要功能之一。中国作为有着五千年渊源历史的文明大国，蕴含着最广博深厚的文化积淀，文物藏量巨大，需要积极去研究和开发出更加有效的文物保存方式，让文物能够长久保存。随着我国经济社会文化的发展，博物馆建设越来越受到重视，遗址博物馆不断扩建、数量也在增加。遗址博物馆是指在供保护已发掘遗址或为展示发掘成果而在遗址上修建的博物馆，其文物保护和遗址的保护有着特殊要求。我国遗址考古规模和文物保有量均是世界领先，因此研究遗址博物馆的展示、保护，推进文物保护，使我们理应承担起重要的大国责任。
我国较早就开始了有关土遗址的文物展示，其中首座对外开放的土遗址博物馆是西安的半坡土遗址博物馆。当时其建筑自身较为简陋的缘故，博物馆并没有设计将游客游览区域和文物保护区域分开，而博物馆的通风和空调系统多考虑人体的舒适性，却忽视了对文物的适用性，造成了大空间里的温湿度矛盾，人员造成的的空气流动对于文物保护的环境质量也会有不好影响，无法维持文物保护所需的恒定温湿度条件。展厅内缺少调节保护区域温湿度变化的装置，因此处于其内的土遗址及文物对温湿度变化的抵御能力较差，从而很大程度上受到了外界环境因素波动的影响。因此在开放了四十多年后，半坡土遗址博物馆的诸多文物已经能看到有明显的开裂了，而且还在慢慢演变为块状或片状脱落，土遗址土质砂化、酥粉的现象也日益严重。
之后，国内首创实现全封闭保护的现代化全地下博物馆——汉阳陵帝陵地下博物馆，它进步性地分隔开了遗址保护区域和参观游览区域，全封闭保护外藏坑土遗址区域。从而能基本维持封闭区域内土遗址、文物的原始发掘状态，外界条件仅能较小影响其内的温湿度，避免了温湿度变化损坏土体，遗址文物因此得到了较好的保护。但是，全封闭式保护，像博物馆展厅常见的防尘罩、玻璃展柜等一般适用于体积较小的馆藏文物保护，而对于土遗址大面积的玻璃隔断是存在着一定弊端的。封闭式密闭空间内的空气环境保持相对恒定只能减缓文物的腐坏速度，但土遗址中具有不可控性的土环境，不能完全阻止文物的损坏，还需要适当的技术措施辅以调控环境。另外，整体的封闭式玻璃墙来隔离土遗址文物和人员，会造成游客参观的体验感与互动真实性的降低。因此，只是简单的全封闭式来保护文物是不够的，需要技术支持实现文物保护环境的可调性，同时还要消除文物与人之间的矛盾性，综合考虑关于社会、环境、安全等方面的影响。
如今，博物馆的文物保存工作正面临着巨大的挑战，遗址博物馆所保存的文物在常规保护环境下遭受着各种各样的损害，如文物表面开裂、反碱、霉变甚至酥解等。由于文物的历史文化价值及其不可再生的特点，遗址文物的被破坏甚至消解无疑是人类历史文明宝库的重大损失。当前，文物在保存过程中发生的诸多损坏现象使得文物无法继续储存巨量的历史信息。因此，文物保护这一需求不断增长，而博物馆的环境质量对文物保护来说是至关重要的。随着文物保护事业的壮大以及科学技术的发展，文物保护对智能化和科学化管理的需求也会越来越显著，而技术发展则会提供更多的选择性和可行性。如何利用科学技术的优势为文物保护这一领域提供方向和支持成了保护工作新的课题。
近年来，相关行业致力于博物馆微环境的研究、监测等。关于文物保存环境调控与预防性保护工作，不仅是博物馆本部门实现跨越式发展的一个突破口，同时也需要更多系列适用技术研究来共同促进这一领域的技术升级，这对我国的技术行业而言，也是一个巨大的商机和挑战。伴随着文物保护修复性工作的相继开展，文物保护环境系统将成为非物质文化遗产的必备设施，也必将得到进一步创新与应用。
1.2国内外研究现状
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