用于脱水还潮抑菌的环境控制系统的制作方法

1.本实用新型涉及自动化控制技术领域，特别地涉及一种用于脱水还潮抑菌的环境控制系统。


背景技术：

2.考古出土木质文物由于地下水中酸碱盐及生物因素等的影响，原木质中的纤维素、半纤维素和木质素等化学成分发生了显著的变化，部分纤维组织结构断裂，木材发生糟朽，漆皮与胎体间的胶结物质老化流失，漆皮降解产生裂缝，器物已经丧失了原有的机械强度。在出土后，由于环境的变化，有可能引起木质文物漆皮脆化起翘，木材失水不均衡导致的开裂、变形崩塌，霉菌虫害滋生等紧迫性风险。
3.传统的木质文物脱水方法包括聚乙二醇浸泡置换法、低温冷冻脱水技术等，无论上述哪种方法，均无法完全避免木质文物均匀脱水干燥和病虫害问题的发生。
4.另外，有机藏品常常因为储藏环境干燥失水、氧化或者酸化等原因，造成有机藏品干脆、无法舒展等问题。因此需要对有机藏品进行还潮修复处理。但是传统的还潮修复处理容易出现虫霉滋生等问题。所以亟需一种湿度控制系统以解决上述问题。


技术实现要素：

5.针对现有技术中存在的技术问题，本实用新型提出了一种用于脱水还潮抑菌的环境控制系统，其用于对气密围护设备的内部环境湿度进行控制，所述气密围护设备用于容纳藏品，所述气密围护设备内部设置有湿度传感器；所述用于脱水还潮抑菌的环境控制系统包括：主控模块以及分别与所述主控模块电连接的压力气源、过滤装置和调湿装置，其中，所述压力气源用于提供设定压力的干燥气体，所述干燥气体至少包括空气和氮气；所述过滤装置与所述压力气源连通用于对所述设定压力的干燥气体进行过滤；所述调湿装置用于提供预定湿度的气体，所述调湿装置与所述气密围护设备内部连通；所述过滤装置通过第一支路与所述气密围护设备气密连接，所述过滤装置还通过第二支路与所述调湿装置气密连接，其中所述第一支路上具有第一电磁阀，所述第一电磁阀打开时将所述过滤装置与所述气密围护设备连通；所述主控模块用于控制所述压力气源、过滤装置和调湿装置的启停，以及用于对系统中的一个或多个电磁阀的通断频率以及开度进行控制。
6.如上所述的用于脱水还潮抑菌的环境控制系统，所述第二支路上具有第二电磁阀，所述第二电磁阀打开时将所述过滤装置与所述调湿装置连通。
7.如上所述的用于脱水还潮抑菌的环境控制系统，所述调湿装置包括水箱和加湿单元，所述加湿单元设置在水箱内部，所述加湿单元用于对水箱内的水进行雾化和/或汽化处理以使水箱内的气体达到预定湿度。
8.如上所述的用于脱水还潮抑菌的环境控制系统，所述调湿装置还包括：液位传感器，其与所述控制装置电连接，所述液位传感器设置在水箱内，用于检测水箱内的水位；水泵，其利用注水电磁阀与水箱气密连接，用于向水箱内注水；以及液视管，其设置在水箱外
部，用于显示水箱内水位情况。
9.如上所述的用于脱水还潮抑菌的环境控制系统，还包括：氧含量传感器，其设置在所述气密围护设备内部，所述氧含量传感器与所述主控模块电连接以检测所述气密围护设备内的氧含量；其中，响应于所述气密围护设备内氧含量高于设定阈值时，所述主控模块控制所述压力气源将氮气送入气密围护设备内以降低氧含量，抑制霉菌，防止藏品氧化的氧化、褪色、开裂、变形等。
10.如上所述的用于脱水还潮抑菌的环境控制系统，进一步包括防霉抑菌剂和紫外线消毒装置中的一者或多者，所述防霉抑菌剂放置在气密围护设备内，用于抑制滋生细菌和霉菌；所述紫外线消毒装置用于藏品保藏前，对气密围护设备内的气体进行预处理。
11.如上所述的用于脱水还潮抑菌的环境控制系统，所述气密围护进气口设置在所述气密围护设备的下部，所述气密围护设备出气口设置在所述气密围护设备的上部，所述气密围护设备进气口和出气口处于对角线的附近。
12.如上所述的用于脱水还潮抑菌的环境控制系统，所述气密围护设备包括气体输送管路，其与所述进气口连接，均匀分布在气密围护设备内部；所述气密输送管路上均匀分布多个通气孔。
13.如上所述的用于脱水还潮抑菌的环境控制系统，所述调湿装置与气密围护设备利用管道连接，所述管道包括排水开关，用于排出管道中凝结的水。
14.如上所述的用于脱水还潮抑菌的环境控制系统，所述气密围护设备的顶部盖板的中间区域的高度高于四周区域的高度。
15.本技术实施例的用于脱水还潮抑菌的环境控制系统能够对藏品提供一个高湿洁净的环境，适用于干燥皮革等还潮回软抑菌处理，以及对饱水漆木器和半饱水漆木器的脱水抑菌处理，为藏品提供了“高湿可控、稳定洁净”的修复环境。
附图说明
16.下面，将结合附图对本实用新型的优选实施方式进行进一步详细的说明，其中：
17.图1a和图1b是根据本技术的一个实施例用于脱水还潮抑菌的环境控制系统的结构示意图；
18.图2是根据本技术的另一个实施例用于脱水还潮抑菌的环境控制系统的结构示意图；以及
19.图3a和图3b是根据本技术中的一个实施例用于脱水还潮抑菌的环境控制系统工作时气密围护设备内温湿度变化曲线图。
具体实施方式
20.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
21.在以下的详细描述中，可以参看作为本技术一部分用来说明本技术的特定实施例
的各个说明书附图。在附图中，相似的附图标记在不同图式中描述大体上类似的组件。本技术的各个特定实施例在以下进行了足够详细的描述，使得具备本领域相关知识和技术的普通技术人员能够实施本技术的技术方案。应当理解，还可以利用其它实施例或者对本技术的实施例进行结构、逻辑或者电性的改变。
22.针对上述问题，本技术提出一种用于脱水还潮抑菌的环境控制系统，其用于对气密围护设备的内部环境湿度进行控制，该气密围护设备用于容纳藏品，该气密围护设备内部设置有湿度传感器；该用于脱水还潮抑菌的环境控制系统包括：主控模块以及分别与该主控模块电连接的压力气源、过滤装置和调湿装置，其中，
23.该压力气源用于提供设定压力的干燥气体，包含洁净空气、洁净氮气等；该过滤装置与该压力气源连通用于对该设定压力的干燥气体进行过滤；该调湿装置用于提供预定湿度的气体，该调湿装置与该气密围护设备内部连通；该过滤装置通过第一支路与该气密围护设备气密连接，该过滤装置还通过第二支路与该调湿装置气密连接，其中该第一支路上具有第一电磁阀，该第一电磁阀打开时将该过滤装置与该气密围护设备连通；该主控模块用于控制该压力气源、过滤装置和调湿装置的启停，以及用于对系统中的一个或多个电磁阀的通断频率以及开度进行控制。
24.本技术利用压力气源、过滤装置、调湿装置的相互配合，能够获取高洁净的气体。高洁净的气体能够有效避免气密围护设备内藏品虫霉滋生的问题。气体经过调湿装置中进行加湿操作，经过与干燥洁净的气体进行配比，能够调节气密围护设备内环境的湿度。利用气密围护设备具有良好的气密性能够保证气密围护设备内气体湿度的稳定性，保证气密围护设备内藏品的安全。
25.根据本技术的实施例，可选地，该第二支路上具有第二电磁阀，该第二电磁阀打开时将该过滤装置与该调湿装置连通。利用第二电磁阀的通断，能够连通和关闭过滤装置与气密围护设备之间的通道，从而调节通入气密围护设备内洁净干燥气体的量，更加精准地调节气密围护设备内气体的湿度。
26.根据本技术的实施例，可选地，该调湿装置包括水箱和加湿单元，该加湿单元设置在水箱内部，该加湿单元用于对水箱内的水进行雾化和/或汽化处理以使水箱内的气体达到预定湿度。调湿装置的工作原理是将水箱中的水汽化和/或雾化，汽化和/或雾化的水气将通入的洁净干燥气体进行加湿，再通往气密围护设备。本技术的调湿装置能够提供一种高湿的气体，能够保证气密围护设备内高湿的环境。并且，调湿装置相对于传统的调湿装置，是一种功耗低，高效率的工作方式。
27.根据本技术的实施例，可选地，该调湿装置还包括：液位传感器，其与该控制装置电连接，该液位传感器设置在水箱内，用于检测水箱内的水位；水泵，其利用注水电磁阀与水箱气密连接，用于向水箱内注水；以及液视管，其设置在水箱外部，用于显示水箱内水位情况。液位传感器能够实时上报水箱内的水位信息，当水箱内水位偏低导致无法工作时，利用水泵自动进行注水，提高设备自动化，降低人工成本。
28.根据本技术的实施例，可选地，还包括：氧含量传感器，其设置在该气密围护设备内部，该氧含量传感器与该主控模块电连接以检测该气密围护设备内的氧含量；其中，响应于该气密围护设备内氧含量高于设定阈值时，该主控模块控制该压力气源将氮气送入气密围护设备内以降低氧含量，抑制霉菌，防止藏品氧化的氧化、褪色、开裂、变形等。通过在气
密围护设备内充入氮气以排净气密围护设备内的氧气，实现低氧抑菌处理，保证气密围护设备内藏品的安全。
29.根据本技术的实施例，可选地，进一步包括防霉抑菌剂和紫外线消毒装置中的一者或多者，该防霉抑菌剂放置在气密围护设备内，用于抑制滋生细菌和霉菌；该紫外线消毒装置用于藏品保藏前，对气密围护设备内的气体进行预处理。利用紫外线消毒装置对气密围护设备内气体进行消毒或者在气密围护设备内放置防霉抑菌剂均能够有效抑制气密围护内霉菌的滋生。
30.根据本技术的实施例，可选地，该气密围护进气口设置在该气密围护设备的下部，该气密围护设备出气口设置在该气密围护设备的上部，该气密围护设备进气口和出气口处于对角线的附近。进出口通过低进高出和对角线设置等方式，能够保证气密围护设备内气体输送的均匀性，还能够防止有冷凝水滴落等问题。
31.根据本技术的实施例，可选地，该气密围护设备包括气体输送管路，其与该进气口连接，均匀分布在气密围护设备内部；该气密输送管路上均匀分布多个通气孔。均匀分布的管路和通气孔，进一步提高了气体的均匀性，
32.根据本技术的实施例，可选地，该调湿装置与气密围护设备利用管道连接，该管道包括排水开关，用于排出管道中凝结的水。调湿装置与气密围护设备之间的管道非常容易形成液态水，长时间工作容易导致管道堵塞。因此，在湿装置与气密围护设备之间的管道安装排水开关，能够有效避免该问题。
33.根据本技术的实施例，可选地，该气密围护设备的顶部盖板的中间区域的高度高于四周区域的高度。利用中间高，四周低的结构，当气密围护设备内一旦形成液滴时，会沿着侧壁留下，避免直接滴落在藏品上。
34.以上通过多个实施例描述了本技术的用于脱水还潮抑菌的环境控制系统的实现方式，以下通过多个具体的例子，示意性地描述本技术实施例的具体结构及其工作过程。
35.图1a和图1b是根据本实用新型的一个实施例用于脱水还潮抑菌的环境控制系统的结构示意图。如图1a所示，用于脱水还潮抑菌的环境控制系统100包括压力气源110、过滤装置120、调湿装置130和主控模块140，其中主控模块140分别与压力气源110、过滤装置120、调湿装置130电连接。
36.压力气源110与过滤装置120连通，用于提供具有一定压力的气体。压力气源110包括风机、压缩机和冷干机中的一者或多者。压力气源110接收主控模块140指令，将气体经过风机、压缩机和冷干机中的一者或多者以提供干燥的压缩气体。压力气源110提供的气体可以是空气。当需要对气密围护设备150内藏品需要进行降氧气调操作时，压力气源110可以提供氮气。本领域的技术人员应当理解，其他非氧气气体也能够应用在本技术的方案中。在利用低氧充氮气调技术时，能够将氧气降至10％以下，优选地，5％以下。利用低氧充氮技术，无论是藏品脱水干燥过程，还是藏品还潮过程，均能够有效做到虫霉防止和抑菌处理的工作。
37.过滤装置120通过第一支路与气密围护设备150气密连接，用于对气密围护设备150内提供洁净干燥的气体。过滤装置120通过第二支路与调湿装置130气密连接，将洁净干燥气体通入调湿装置130中，进行加湿操作。第一支路上具有第一电磁阀131，第一电磁阀131打开时将过滤装置120与气密围护设备150连通。过滤装置120具有多级过滤层，其能够
过滤气体中的霉菌、孢子和有害气体等。将过滤后的气体通入气密围护设备中，能够避免气密围护设备中藏品受到霉菌和细菌的侵害。
38.调湿装置130的出气口与气密围护设备150内部连通，用于提供加湿后的气体。调湿装置130包括加湿单元132和水箱133，加湿单元132设置在水箱133内部，加湿单元132用于对水箱内的水进行雾化和/或汽化处理以使得水箱内液面以上的气体湿润。调湿装置130包括但不限于超声波雾化器和蒸汽式加湿器。超声波雾化器和蒸汽式加湿器具有加湿能力强和加湿量可调等优点。
39.在一个实施例中，调湿装置130采用等焓控湿工艺，其能够调整的相对湿度在65％-95％之间。在另一个实施例中，当湿度设定值≤65％时，用于脱水还潮抑菌的环境控制系统可以利用管路加湿的方式进行加湿。如此能够避免低湿情况下的结露、超调等问题的发生。本技术中的调湿装置130具有功耗低、无白粉、无结露等优点。
40.调湿装置130还包括水泵134、液视管136和液位传感器137，水泵134利用注水电磁阀135与水箱133气密连接，用于向水箱内注水。注水电磁阀135与主控模块140电连接，接收来自主控模块140的指令以开启或关闭注水电磁阀135。液视管136设置在水箱133上，用于显示水箱133内水位情况。液视管136是表面带有刻度的管状结构，其顶部与水箱133顶部连通，底部与水箱底部连通。液视管136内液柱的高度反映水箱133内液面的高度。液位传感器137包括但不限于浮子开关、电极式水位探头、光电式传感器和接近传感器。液位传感器137与主控模块140电连接，其能够发送水箱133内的液位信息至主控模块140。当水箱133内的液位低于最小阈值时，系统以蜂鸣形式发出报警，同时调湿装置130停止工作，并开启注水电磁阀135，启动水泵134向水箱133内注水。当水箱133内水位达到最高阈值时关闭水泵134，重新启动调湿装置130对气密围护设备150进行控湿。水箱133设置有溢流口，溢流管与溢流口连通。若水泵133出现故障无法停止注水导致水箱内液面过高时，可通过溢流口将水引至排水管道。
41.用于脱水还潮抑菌的环境控制系统100还包括传感器模块160，其设置在气密围护设备150内部。传感器模块160与主控模块140电连接，用于检测气密围护设备150内的参数。传感器模块160包括温度传感器、湿度传感器、氧含量传感器和甲醛传感器中的一者或多者。在气密围护设备内藏品需要低氧气调时，当氧含量传感器检测气密围护设备内氧含量高于设定阈值时，主控模块140根据系统当前作业模式以及检测结果，对过滤装置、调湿装置、一个或多个电磁阀的通断频率和/或开度实施控制，以使气密围护设备中的氧含量符合系统当前作业模式的要求。作业模式不同，气密围护设备中的氧含量不同。压力气源将氮气送入气密围护设备内以降低氧含量。湿度传感器实时检测气密围护设备150内气体的湿度，并上传至主控模块140，主控模块140根据设定湿度信息控制第一电磁阀131的通断角度和频率，以调整气密围护设备150内气体的湿度。
42.在一个实施例中，主控模块能够调整气密围护设备内的氧含量的范围介于1％-21％；
43.1)当系统作业模式为工作人员需要进入围护空间设备进行藏品清洁或修复时，氧含量可调至17％～21％；
44.2)当系统作业模式为工作人员可以配套呼吸装置进入围护空间设备进行藏品清洁或修复时，氧含量可调至10％～15％；
45.3)当系统作业模式为工作人员在气密围护空间设备之外，仅需手进入进行处理时，氧含量可调控至5％～15％范围内；
46.4)当工作人员离开后系统作业模式为藏品保藏模式时，气密围护空间设备内的氧含量可以调控至1％～10％范围内。在一个实施例中，用于脱水还潮抑菌的环境控制系统100包括防霉抑菌剂和紫外线消毒装置中的一者或多者。防霉抑菌剂可以是独立包装，多个防霉抑菌剂均匀分布在气密围护设备内部藏品的周围。防霉抑菌剂具有杀灭气密围护设备中的致病菌，破坏气密围护设备中微生物和抑制微生物生长繁殖的作用。紫外线消毒装置设置在气密围护设备内部，对气密围护设备和内部气体进行消毒，待消毒完成后，将藏品搬运至气密围护设备内，避免紫外线直接照射在藏品，造成不可逆的伤害。
47.气密围护设备150可以是刚性气密围护结构，也可以是柔性气密围护结构。刚性气密围护设备可以是气密保温库房，也可以是气密展示库房。柔性气密围护结构可以是柔性气密帐篷。气密围护设备150具有良好的气密性，气密围护设备150的气体交换率≤0.5/d，优选地，气密围护设备150的气体交换率≤0.05/d。气密围护设备150良好的气密性，是保证其内部湿度稳定的前提。
48.在一个实施例中，气密围护设备150进气口设置在气密围护设备下部，出气口设置在气密围护设备上部，并且进气口和出气口成对角线设置。采用低进高出的置换方式，能够有效避免气密围护设备内气体凝结为冷却水低落在藏品上，保证藏品的安全。
49.在一个实施例中，气密围护设备150包括气体输送管路，气体输送管路与气密围护设备进气口连通，其均匀分布在气密围护设备内部。进一步地，气体输送管路上均匀分布有多个通气孔，气体可以通过多个通气孔释放在气密围护设备的空间中。气体输送管路能够均匀地将气体输送至气密围护设备内各个部分，保证气密围护设备内藏品脱水或还潮的均匀性。
50.在一个实施例中，气密围护设备150顶部盖板中间区域高度大于四周区域的高度。气密围护设备150顶部类型包括但不限于单面坡顶、脊形顶、拱顶和尖顶。在对藏品进行还潮过程中，气密围护设备150内的气体湿度较高，在外部温度变化或者接触到低温物体或气流，气密围护设备的墙壁和顶部难以避免地会形成冷凝水。因此将气密围护设备顶部设计为中间高，四周低的结构，在形成液滴时，会沿着侧壁留下，避免直接低落在藏品上。
51.在一个实施例中，调湿装置130与气密围护设备150利用管道连接，其中管道包括排水开关，排水开关用于排出管道中凝结的水。排水开关可以是电磁阀，其与主控模块140电连接，接收主控模块140的指令定时排水。排水开关也可以是手动开关，人工进行排水操作。参考图1b，调湿装置130与气密围护设备150之间的管道向下弯折，既方便了管道的安装，也不影响整体美观。在管道向下弯折时，排水开关设置在管道最低出，便于排出管道中的全部冷凝水。
52.参考图1a，用于脱水还潮抑菌的环境控制系统100在工作时主要包括三个过程，(1)对气密围护设备内藏品还潮过程；(2)对气密围护设备内藏品脱水过程；(3)将气密围护设备内气体湿度维持在设定范围内。
53.(1)对气密围护设备内藏品还潮过程。
54.工作人员输入气密围护设备150中的湿度设定值，当湿度传感器检测气密围护设备150内的湿度低于湿度设定值时，系统启动压力气源110、过滤装置120和调湿装置130，并
控制电磁阀131通断角度和/或次数，将气体送入调湿装置130中，调湿装置130将气体加湿后送入气密围护设备150中。当主控模块140接收湿度传感器的信息，判断气密围护设备150中湿度大于或等于湿度设定值时，控制压力气源110、过滤装置120和调湿装置130停止工作，并持续监控气密围护设备150内的湿度。
55.(2)对气密围护设备内藏品脱水过程。
56.工作人员输入气密围护设备150中的湿度设定值，系统启动压力气源110、过滤装置120和调湿装置130，并控制电磁阀131通断角度和次数，将干燥气体直接送入气密围护设备150或与加湿后的气体混合后送入气密围护设备150中。当主控模块140接收湿度传感器的信息，判断气密围护设备150中湿度小于或等于湿度设定值时，控制压力气源110、过滤装置120和调湿装置130停止工作，并持续监控气密围护设备150内的湿度。
57.(3)将气密围护设备内气体维持在设定范围内。湿度维持阶段有多种方式维持气密围护设备内气体湿度，具体参考如下内容：
58.(一)系统启动压力气源110、过滤装置120和调湿装置130，系统根据维持湿度设定值控制电磁阀131的通断角度和/或次数，调整干燥气体和加湿气体的配比并送入气密围护设备150中。
59.(二)湿度传感器持续监控气密围护设备150内的湿度情况并发送至主控模块140，主控模块140利用pid技术，调整加湿装置130的加湿量以控制气密围护设备内湿度的稳定。
60.由上述可知，用于脱水还潮抑菌的环境控制系统100无论是对藏品脱水、还潮还是维持阶段，气体均需要经过调湿装置130，所以气体均会在不同程度上增加湿度。在对藏品脱水过程中，无疑会增加脱水的时间，消耗过多的电能，增加运行成本。针对上述问题，本技术进一步优化，提出另外一种方案，具体内容如下：
61.图2是根据本实用新型的另一个实施例用于脱水还潮抑菌的环境控制系统示意图。如图所示，调湿装置130包括第二电磁阀139，其设置在第二支路上，第二电磁阀139与主控模块140电连接。第二电磁阀139可以是常开电磁阀，当第二电磁阀139开启状态时，过滤装置120与调湿装置130连通。当对气密围护设备150内藏品进行脱水处理时，关闭第二电磁阀139，开启第一电磁阀131，将洁净干燥气体直接通入气密围护设备150中。在气密围护设备150中直接通入干燥气体对藏品进行脱水，能够提高脱水效率，降低运行成本。
62.在一个实施例中，调湿装置130利用第三支路151与气密围护设备150连通，调湿装置130将加湿后的气体通过第三支路151送入气密围护设备150中。分别利用第一支路和第三支路将气体送入气密围护设备中，将干燥气体和加湿气体分开，可以有效防止管路中积水的形成，避免除湿缓慢的问题。用于脱水还潮抑菌的环境控制系统100中的压力气源110、过滤装置120、调湿装置130、主控模块140和气密围护设备150结构与上述方案中相同，在此不再赘述。
63.用于脱水还潮抑菌的环境控制系统能够对藏品提供一个高湿洁净的环境，非常适用于干燥皮革等还潮回软抑菌处理，以及对饱水漆木器和半饱水漆木器的脱水抑菌处理，为藏品提供了“高湿可控、稳定洁净”的修复环境。
64.图3a和图3b是根据本技术中的一个实施例用于脱水还潮抑菌的环境控制系统工作时气密围护设备内温湿度变化曲线图。
65.参考图3a，横轴表示检测日期；左侧纵轴表示湿度，单位是％rh；右侧纵轴表示温
度，单位是℃，上侧是湿度曲线，下侧是温度曲线。由图3a可知，气密围护设备内湿度在95％～98％rh范围内波动，温度在20℃-22℃。其中两次湿度明显下降是由于打开气密围护设备门导致的。
66.参考图3b，横轴表示检测日期；左侧纵轴表示湿度，单位是％rh；右侧纵轴表示温度，单位是℃，上侧是湿度曲线，下侧是温度曲线。由图3b可知，气密围护设备内湿度在80％～85％rh范围内波动，温度在8℃-12℃。
67.通过图3a和图3b中的温湿度变化曲线可知，气密围护设备内的温湿度在目标范围内非常稳定，能够为藏品提供稳定高湿的修复环境，充分保证藏品的安全。
68.上述实施例仅供说明本实用新型之用，而并非是对本实用新型的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此，所有等同的技术方案也应属于本实用新型公开的范畴。