本發(fā)明屬于圖書保護技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于惰性氣體置換降低圖書酸性的裝置和方法。

背景技術(shù)：

圖書是歷史文化的記錄者和見證者?，F(xiàn)在流傳的圖書中，紙張成為記錄文字的主要載體。但是，紙張在陽光照射或高溫潮濕的情況下，含有的纖維素成分易發(fā)生氧化反應(yīng)和水解反應(yīng)，這樣圖書就容易發(fā)黃、發(fā)脆、易碎。另外，霉菌、蠹蟲、水火災(zāi)害等也是影響古籍保護的因素。

為了提升圖書保護效果，一直在探索圖書的保護手段和方法?，F(xiàn)有技術(shù)中多采用堿性液體或者氣體在封閉環(huán)境中進行紙張水洗或者中和的裝置及方法，降低或者祛除圖書酸性。專利文獻cn201310344821.2公開了利用氨氣和環(huán)氧乙烷氣體混合氣體對藏書進行圖書除酸的方法，專利文獻cn201320484493.1公開了利用專有裝置對有機質(zhì)文字載體進行熏蒸、消毒、滅菌的裝置。但是，上述裝置和方法要求的脫酸環(huán)境和設(shè)備指標(biāo)比較嚴(yán)格，成本比較高，容易對圖書容易造成損傷，在大批量圖書除酸過程中存在局限性。

由此，需要一種新的降低圖書酸性的裝置和方法，在降低除酸目的、降低成本的同時，減少對圖書的損傷，且適用大批量圖書除酸。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于：克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點和不足，研究提出一種基于惰性氣體置換降低圖書酸性的裝置和方法，在實現(xiàn)降低圖書酸性目的的同時，降低成本、減少對圖書的損傷。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下：

一種依靠惰性氣體降低圖書酸性損壞的裝置，包括供氣配氣箱、電磁閥控制柜、保護箱，圖書存放在保護箱內(nèi)，所述供氣配氣箱、保護箱分別設(shè)置有與wifi模塊進行通信的組件，用于與上位機的無線通信；供氣配氣箱提供的惰性氣體通過壓力管道系統(tǒng)傳輸，經(jīng)由電磁閥控制柜控制保護箱的進氣和排氣；

所述供氣配氣箱包括管路傳輸模塊和氣源箱供氣控制模塊；所述保護箱3為密封結(jié)構(gòu)，包括保護箱控制模塊和進出口模塊；

所述管路傳輸模塊用來傳輸保護氣體，氣源箱供氣控制模塊和保護箱控制模塊用來分別實時監(jiān)測氣源箱和保護箱相應(yīng)測試點的濕度、壓力、氣體濃度，將監(jiān)測數(shù)據(jù)通過串口轉(zhuǎn)發(fā)到wifi模塊上傳至上位機，同時接收上位機發(fā)出的各項指令，控制相應(yīng)組件執(zhí)行動作；

所述電磁閥控制柜用來控制保護箱進氣閥門和出氣閥門的開閉；

所述進出口模塊用來控制保護箱的進氣和排氣。

優(yōu)選地，所述氣源箱供氣控制模塊或者保護箱控制模塊與wifi模塊進行通信的組件為可編程控制器plc。

優(yōu)選地，所述管路傳輸模塊包括高壓儲氣罐、過濾器、減壓器、穩(wěn)壓器、加濕罐；所述高壓儲氣罐經(jīng)過手動開關(guān)后，高壓氣體依次經(jīng)過過濾器、減壓器、穩(wěn)壓器、加濕罐、散流孔板后進入保護箱。

優(yōu)選地，所述保護箱控制模塊包括第二電源開關(guān)、第二可編程控制器、第二濕度傳感器、第二壓力傳感器、第二酸堿度傳感器、第二進氣電磁閥和第二排氣電磁閥，所述第二電源開關(guān)、第二可編程控制器、第二濕度傳感器、第二壓力傳感器、酸堿度傳感器分別與電源連接，設(shè)置在監(jiān)測點附近，所述第二可編程控制器將監(jiān)測數(shù)據(jù)通過串口轉(zhuǎn)發(fā)到wifi模塊上傳至上位機。

優(yōu)選地，所述保護箱控制模塊包括第二電源開關(guān)、第二可編程控制器、第二濕度傳感器、第二壓力傳感器、第二酸堿度傳感器、第二進氣電磁閥和排氣電磁閥，所述第二電源開關(guān)、第二可編程控制器、第二濕度傳感器、第二壓力傳感器、酸堿度傳感器分別與電源連接，設(shè)置在監(jiān)測點附近，所述第二可編程控制器將監(jiān)測數(shù)據(jù)通過串口轉(zhuǎn)發(fā)到wifi模塊上傳至上位機。

優(yōu)選地，所述保護箱進出口模塊包括一個進氣口和一個排氣口，在保護箱進氣口前設(shè)置送氣散流孔板，以保證氣流均衡穩(wěn)定。

優(yōu)選地，所述加濕罐由干路、濕路雙路混合而成，干路、濕路可以分別控制進氣開關(guān)達(dá)到濕度混合要求。

優(yōu)選地，所述可編程控制器plc與wifi模塊通過rs485串行通信，通信采用標(biāo)準(zhǔn)的modbus通信協(xié)議。

本發(fā)明還公開了一種依靠惰性氣體降低圖書酸性損壞的方法，包括：

(1)保護箱控制模塊和氣源箱供氣控制模塊運行的步驟；

(2)管路傳輸模塊運行的步驟；

(3)電磁閥控制柜運行的步驟；

(4)動態(tài)維護保護箱環(huán)境的步驟；

(5)系統(tǒng)退出的步驟；

所述氣源為惰性氣體。

優(yōu)選地，所述保護箱控制模塊包括第二電源開關(guān)、第二可編程控制器、第二濕度傳感器、第二壓力傳感器、第二酸堿度傳感器、第二進氣電磁閥和第二排氣電磁閥，所述第二電源開關(guān)、第二可編程控制器、第二濕度傳感器、第二壓力傳感器、酸堿度傳感器分別與電源連接，設(shè)置在監(jiān)測點附近；所述氣源箱供氣控制模塊包括第一電源開關(guān)、第一可編程控制器、第一濕度傳感器、第一壓力傳感器、第一酸堿度傳感器、第一進氣電磁閥、第一排氣電磁閥和真空泵；所述第一電源開關(guān)、第一進氣電磁閥、第一濕度傳感器、第一壓力傳感器、第一酸堿度傳感器、第一排氣電磁閥、真空泵、第一可編程控制器分別與電源連接，設(shè)置在監(jiān)測點附近；所述步驟1)具體為：

所述第一濕度傳感器、第一壓力傳感器、第一酸堿度傳感器分別實時監(jiān)測氣源箱相應(yīng)測試點的濕度、壓力和氣體濃度以及高壓儲氣罐進口進氣閥和出口排氣閥狀態(tài)，通過第一可編程控制器將監(jiān)測數(shù)據(jù)通過串口轉(zhuǎn)發(fā)到wifi模塊上傳至上位機；

所述第二濕度傳感器、第二壓力傳感器、第二酸堿度傳感器分別實時監(jiān)測保護箱相應(yīng)測試點的濕度、壓力、氣體濃度，以及保護箱進口、出口的進氣閥和排氣閥狀態(tài)，通過第二可編程控制器將監(jiān)測數(shù)據(jù)通過串口轉(zhuǎn)發(fā)到wifi模塊上傳至上位機。

優(yōu)選地，所述管路傳輸模塊包括高壓儲氣罐、過濾器、減壓器、穩(wěn)壓器、加濕罐，所述步驟2)具體為：所述高壓儲氣罐經(jīng)過手動開關(guān)后，高壓氣體依次經(jīng)過過濾器、減壓器、穩(wěn)壓器、加濕罐、散流孔板后進入保護箱。

優(yōu)選地，所述步驟4)具體為：

當(dāng)高壓儲氣罐壓力低于預(yù)設(shè)的換氣壓力時，上位機發(fā)出聲光報警，提示管理人員及時更換氣罐，保證用氣安全，系統(tǒng)繼續(xù)正常運行；

當(dāng)保護箱環(huán)境不達(dá)標(biāo)時，且在可調(diào)范圍內(nèi)時，驅(qū)動各種閥門、加濕灌、調(diào)溫器、真空泵、保護箱進氣口和出氣口處電磁閥等執(zhí)行相應(yīng)的動作，以調(diào)節(jié)藏書箱內(nèi)環(huán)境條件，直至達(dá)到使用要求，進入步驟5)；

當(dāng)保護箱內(nèi)環(huán)境條件超出可調(diào)范圍時，上位機發(fā)出聲光報警，圖書館管理人員人工干預(yù)，采取措施消除故障，系統(tǒng)恢復(fù)正常運行。

優(yōu)選地，所述第一可編程控制器或第二可編程控制器與wifi模塊通過rs485串行通信，通信采用標(biāo)準(zhǔn)的modbus通信協(xié)議。

本發(fā)明的有益效果如下：

(1)本發(fā)明公開的降低圖書酸性損壞的裝置和方法，通過一種長期充入氮氣并定期置換的圖書儲存箱降低酸性儲存環(huán)境，綠色環(huán)保，無毒無污染，降低酸化對圖書的損壞。

(2)本發(fā)明公開的降低圖書酸性損壞的裝置和方法，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開發(fā)，可以實時監(jiān)控保護箱內(nèi)的溫度、濕度、壓力和氮氣濃度，外部的供氣系統(tǒng)通過監(jiān)控數(shù)據(jù)自動進行充放氣，由此達(dá)到箱內(nèi)恒溫、恒濕、恒壓、絕氧的環(huán)境，能夠大大降低成本，并且適合大批量的圖書除酸。

附圖說明

圖1是本發(fā)明中的基于惰性氣體置換降低圖書酸性損壞的裝置的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2是本發(fā)明中的基于惰性氣體置換降低圖書酸性損壞的裝置中氣源箱控制電路示意圖；

圖3是本發(fā)明中的基于惰性氣體置換降低圖書酸性損壞的裝置中保護箱控制電路工作示意圖；

圖4本發(fā)明公開的基于惰性氣體置換降低圖書酸性損壞的方法的流程圖。

具體實施方式

為了本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步詳細(xì)說明。

如圖1、圖2和圖3所示，一種基于惰性氣體置換降低圖書酸性損壞的裝置，包括供氣配氣箱1、電磁閥控制柜2和保護箱3，圖書存放在保護箱3內(nèi)。供氣配氣箱1提供的惰性氣體通過壓力管道系統(tǒng)傳輸，通過電磁閥控制柜2控制保護箱3的進氣和排氣。供氣配氣箱1、電磁閥控制柜2、保護箱3分別集成wifi模塊，用于與上位機的無線通信。本發(fā)明中采用的保護氣體為惰性氣體，本實施例中采用的保護氣體為氮氣。

供氣配氣箱1包括管路傳輸模塊11和氣源箱供氣控制模塊12。供氣配氣箱1上安裝顯示屏，顯示溫度濕度、濃度、壓力和運行狀況，實時監(jiān)測供氣配氣箱1以及保護箱3內(nèi)的工況。在保護箱進氣口321前設(shè)置送氣散流孔板323，以保證氣流均衡穩(wěn)定。

管路傳輸模塊11包括高壓儲氣罐111、過濾器112、減壓器113、穩(wěn)壓器114、加濕罐115。采用壓力管道系統(tǒng)輸送保護氣體，高壓儲氣罐111經(jīng)過手動開關(guān)后，依次經(jīng)過過濾器112、減壓器113、穩(wěn)壓器114、加濕罐115、散流孔板323后進入保護箱3。

在供氣配氣箱1的氣體入口安裝第一壓力感器124，出口管路上安裝第一濕度傳感器123、第一壓力傳感器124、第一酸堿度傳感器125，監(jiān)測氣源氣體狀況；進口管路前、出口管路上安裝高壓泄壓閥、低壓泄壓閥實現(xiàn)超壓排放。

加濕罐115由干路、濕路雙路混合而成，干路、濕路可以分別控制進氣開關(guān)達(dá)到濕度混合要求。

氣源箱供氣控制模塊12包括第一電源開關(guān)121、第一可編程控制器122、第一濕度傳感器123、第一壓力傳感器124、第一酸堿度傳感器125、第一進氣電磁閥126、第一排氣電磁閥127和真空泵128。所述第一電源開關(guān)121、第一進氣電磁閥126、第一濕度傳感器123、第一壓力傳感器124、第一酸堿度傳感器125、第一排氣電磁閥127、真空泵128、第一可編程控制器122分別與電源連接，且在保護氣體傳輸管路上依次連接。氣源箱供氣控制模塊12用來實時監(jiān)測氣源箱相應(yīng)測試點的濕度、壓力、氣體濃度，并將監(jiān)測數(shù)據(jù)通過串口轉(zhuǎn)發(fā)到wifi模塊上傳至上位機，即圖書箱管理系統(tǒng)。同時接收上位機發(fā)出的各項指令，控制各種閥門開關(guān)、真空泵128動作。第一可編程控制器122與wifi模塊通過rs485串行通信，通信采用標(biāo)準(zhǔn)的modbus通信協(xié)議，能夠與實現(xiàn)與手持終端進行通信。氣源箱供氣控制模塊12具有聲光報警功能。

電磁閥控制柜2集成安裝多個進氣電磁閥21和排氣電磁閥22，分別控制各個保護箱3的抽真空、進氣和排氣功能。進氣電磁閥21和排氣電磁閥22的數(shù)量相同，且等同于保護箱3的數(shù)量。

保護箱3為密封結(jié)構(gòu)，包括保護箱控制模塊31和進出口模塊32。保護箱控制模塊31包括第二電源開關(guān)311、第二可編程控制器312、第二濕度傳感器313、第二壓力傳感器314、酸堿度傳感器315、第二進氣電磁閥316和第二排氣電磁閥317。第二可編程控制器312、第二濕度傳感器313、第二壓力傳感器314、第二酸堿度傳感器315、第二進氣電磁閥316和第二排氣電磁閥317分別與電源連接。其中，第二可編程控制器312與wifi模塊通過rs485串行通信，通信采用標(biāo)準(zhǔn)的modbus通信協(xié)議，能夠與實現(xiàn)與手持終端進行通信。

保護箱控制模塊31用來實時監(jiān)測保護箱的濕度、壓力、氣體濃度狀態(tài)，并將監(jiān)測數(shù)據(jù)通過串口轉(zhuǎn)發(fā)到wifi模塊上傳至上位機，即圖書箱管理系統(tǒng)。同時接收上位機發(fā)出的各項指令，控制保護箱進口進氣閥316和出口排氣閥317動作。當(dāng)保護箱3環(huán)境不達(dá)標(biāo)時，驅(qū)動各種閥門、加濕灌115、真空泵128、第二進氣電磁閥316、第二排氣電磁閥317執(zhí)行相應(yīng)的動作，以調(diào)節(jié)保護箱13內(nèi)環(huán)境條件達(dá)到使用要求。

保護箱進出口模塊32包括一個進氣口321和一個排氣口322，在氣體排出口322附近安裝濕度、濃度、壓力傳感器，監(jiān)測保護箱內(nèi)的工況。保護箱進氣口321和出氣口322分別安裝快速插拔快速接頭，實現(xiàn)保護箱3的快速充放氣、密封、搬運要求。

在實際的使用過程中，可以依據(jù)保護箱3的數(shù)量設(shè)置規(guī)格不同的電磁控制柜以集成相應(yīng)數(shù)量的電磁閥，以滿足工況需要。

如圖4所示，一種依靠惰性氣體降低圖書酸性損壞的方法包括：

(1)保護箱控制模塊31和氣源箱供氣控制模塊12運行的步驟；

(2)管路傳輸模塊11運行的步驟；

(3)電磁閥控制柜2運行的步驟；

(4)動態(tài)維護保護箱3環(huán)境的步驟；

(5)系統(tǒng)退出的步驟。

進一步地，步驟(1)具體為：第一濕度傳感器123、第一壓力傳感器124、第一酸堿度傳感器125分別實時監(jiān)測氣源箱相應(yīng)測試點的濕度、壓力和氣體濃度，通過第一可編程控制器122將監(jiān)測數(shù)據(jù)通過串口轉(zhuǎn)發(fā)到wifi模塊上傳至上位機；第二濕度傳感器313、第二壓力傳感器314、第二酸堿度傳感器315分別實時監(jiān)測保護箱3相應(yīng)測試點的濕度、壓力、氣體濃度，通過第二可編程控制器312將監(jiān)測數(shù)據(jù)通過串口轉(zhuǎn)發(fā)到wifi模塊上傳至上位機；

進一步地，步驟(1)中第一可編程控制器122或者第二可編程控制器312與wifi模塊通過rs485串行通信，通信采用標(biāo)準(zhǔn)的modbus通信協(xié)議。

進一步地，步驟(1)中加濕罐145采用干路、濕路雙路混合而成，干路、濕路可以分別控制進氣開關(guān)達(dá)到濕度混合要求。

進一步地，步驟(2)具體為：采用壓力管道系統(tǒng)輸送保護氣體，高壓儲氣罐111開關(guān)打開，依次經(jīng)過過濾器112、減壓器113、穩(wěn)壓器114、加濕罐115、散流孔板323進入保護箱3。

進一步地，步驟(4)具體為：依據(jù)第一可編程控制器122或者第二可編程控制器312傳到上位機的監(jiān)測數(shù)據(jù)，判斷高壓儲氣罐111和保護箱3的狀態(tài)，并執(zhí)行相應(yīng)的動作：

當(dāng)保護箱13環(huán)境不達(dá)標(biāo)時，且在可調(diào)范圍內(nèi)時，第一可編程控制器122和第二可編程控制器312驅(qū)動各種閥門、加濕灌115、真空泵128、保護箱進氣電磁閥316和排氣電磁閥317執(zhí)行相應(yīng)的動作，以調(diào)節(jié)保護箱13內(nèi)環(huán)境條件達(dá)到使用要求，進入步驟5)；

當(dāng)保護箱13內(nèi)環(huán)境條件超出可調(diào)范圍時，上位機發(fā)出聲光報警，圖書館管理人員人工干預(yù)，采取措施消除故障，系統(tǒng)恢復(fù)正常運行；

當(dāng)高壓儲氣罐111壓力低于預(yù)設(shè)的換氣壓力時，上位機發(fā)出聲光報警，提示管理人員及時更換氣罐，保證用氣安全，系統(tǒng)繼續(xù)正常運行。

本發(fā)明公開的降低圖書酸性損壞的裝置和方法，通過一種長期充入惰性氣體并定期置換的圖書保護箱降低酸性儲存環(huán)境，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開發(fā)，實現(xiàn)保護箱環(huán)境和充放氣動作的自動控制，綠色環(huán)保無毒無污染，簡單易行，在降低酸化對圖書的損壞的同時，大大降低了成本，適合大批量的圖書除酸。

顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明的實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明要求保護的范圍。