CN107037847A - 一种基于惰性气体置换降低图书酸性损坏的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种依靠惰性降低图书酸性损坏的装置和方法，包括供气配气箱、电磁阀控制柜和保护箱，图书存放在保护箱内。采用的保护气体为惰性气体。供气配气箱包括管路传输模块和气源箱供气控制模块，保护箱为密封结构，包括保护箱控制模块和进出口模块。所述气源箱供气控制模块和保护箱控制模块用来实时检测保护箱的环境条件并驱动相应的组件，向保护箱执行抽真空、进气和排气动作。该装置在实现降低图书酸性目的的同时，降低成本、减少对图书的损伤。

Description

一种基于惰性气体置换降低图书酸性损坏的装置及方法

技术领域

本发明属于图书保护技术领域，具体涉及一种基于惰性气体置换降低图书酸性的装置和方法。

背景技术

图书是历史文化的记录者和见证者。现在流传的图书中，纸张成为记录文字的主要载体。但是，纸张在阳光照射或高温潮湿的情况下，含有的纤维素成分易发生氧化反应和水解反应，这样图书就容易发黄、发脆、易碎。另外，霉菌、蠹虫、水火灾害等也是影响古籍保护的因素。

为了提升图书保护效果，一直在探索图书的保护手段和方法。现有技术中多采用碱性液体或者气体在封闭环境中进行纸张水洗或者中和的装置及方法，降低或者祛除图书酸性。专利文献CN201310344821.2公开了利用氨气和环氧乙烷气体混合气体对藏书进行图书除酸的方法，专利文献CN201320484493.1公开了利用专有装置对有机质文字载体进行熏蒸、消毒、灭菌的装置。但是，上述装置和方法要求的脱酸环境和设备指标比较严格，成本比较高，容易对图书容易造成损伤，在大批量图书除酸过程中存在局限性。

由此，需要一种新的降低图书酸性的装置和方法，在降低除酸目的、降低成本的同时，减少对图书的损伤，且适用大批量图书除酸。

发明内容

本发明的目的在于：克服现有技术的缺点和不足，研究提出一种基于惰性气体置换降低图书酸性的装置和方法，在实现降低图书酸性目的的同时，降低成本、减少对图书的损伤。

为了实现上述目的，本发明的技术解决方案如下：

一种依靠惰性气体降低图书酸性损坏的装置，包括供气配气箱、电磁阀控制柜、保护箱，图书存放在保护箱内，所述供气配气箱、保护箱分别设置有与wifi模块进行通信的组件，用于与上位机的无线通信；供气配气箱提供的惰性气体通过压力管道系统传输，经由电磁阀控制柜控制保护箱的进气和排气；

所述供气配气箱包括管路传输模块和气源箱供气控制模块；所述保护箱3为密封结构，包括保护箱控制模块和进出口模块；

所述管路传输模块用来传输保护气体，气源箱供气控制模块和保护箱控制模块用来分别实时监测气源箱和保护箱相应测试点的湿度、压力、气体浓度，将监测数据通过串口转发到wifi模块上传至上位机，同时接收上位机发出的各项指令，控制相应组件执行动作；

所述电磁阀控制柜用来控制保护箱进气阀门和出气阀门的开闭；

所述进出口模块用来控制保护箱的进气和排气。

优选地，所述气源箱供气控制模块或者保护箱控制模块与wifi模块进行通信的组件为可编程控制器PLC。

优选地，所述管路传输模块包括高压储气罐、过滤器、减压器、稳压器、加湿罐；所述高压储气罐经过手动开关后，高压气体依次经过过滤器、减压器、稳压器、加湿罐、散流孔板后进入保护箱。

优选地，所述保护箱控制模块包括第二电源开关、第二可编程控制器、第二湿度传感器、第二压力传感器、第二酸碱度传感器、第二进气电磁阀和第二排气电磁阀，所述第二电源开关、第二可编程控制器、第二湿度传感器、第二压力传感器、酸碱度传感器分别与电源连接，设置在监测点附近，所述第二可编程控制器将监测数据通过串口转发到wifi模块上传至上位机。

优选地，所述保护箱控制模块包括第二电源开关、第二可编程控制器、第二湿度传感器、第二压力传感器、第二酸碱度传感器、第二进气电磁阀和排气电磁阀，所述第二电源开关、第二可编程控制器、第二湿度传感器、第二压力传感器、酸碱度传感器分别与电源连接，设置在监测点附近，所述第二可编程控制器将监测数据通过串口转发到wifi模块上传至上位机。

优选地，所述保护箱进出口模块包括一个进气口和一个排气口，在保护箱进气口前设置送气散流孔板，以保证气流均衡稳定。

优选地，所述加湿罐由干路、湿路双路混合而成，干路、湿路可以分别控制进气开关达到湿度混合要求。

优选地，所述可编程控制器PLC与wifi模块通过RS485串行通信，通信采用标准的MODBUS通信协议。

本发明还公开了一种依靠惰性气体降低图书酸性损坏的方法，包括：

(1)保护箱控制模块和气源箱供气控制模块运行的步骤；

(2)管路传输模块运行的步骤；

(3)电磁阀控制柜运行的步骤；

(4)动态维护保护箱环境的步骤；

(5)系统退出的步骤；

所述气源为惰性气体。

优选地，所述保护箱控制模块包括第二电源开关、第二可编程控制器、第二湿度传感器、第二压力传感器、第二酸碱度传感器、第二进气电磁阀和第二排气电磁阀，所述第二电源开关、第二可编程控制器、第二湿度传感器、第二压力传感器、酸碱度传感器分别与电源连接，设置在监测点附近；所述气源箱供气控制模块包括第一电源开关、第一可编程控制器、第一湿度传感器、第一压力传感器、第一酸碱度传感器、第一进气电磁阀、第一排气电磁阀和真空泵；所述第一电源开关、第一进气电磁阀、第一湿度传感器、第一压力传感器、第一酸碱度传感器、第一排气电磁阀、真空泵、第一可编程控制器分别与电源连接，设置在监测点附近；所述步骤1)具体为：

所述第一湿度传感器、第一压力传感器、第一酸碱度传感器分别实时监测气源箱相应测试点的湿度、压力和气体浓度以及高压储气罐进口进气阀和出口排气阀状态，通过第一可编程控制器将监测数据通过串口转发到wifi模块上传至上位机；

所述第二湿度传感器、第二压力传感器、第二酸碱度传感器分别实时监测保护箱相应测试点的湿度、压力、气体浓度，以及保护箱进口、出口的进气阀和排气阀状态，通过第二可编程控制器将监测数据通过串口转发到wifi模块上传至上位机。

优选地，所述管路传输模块包括高压储气罐、过滤器、减压器、稳压器、加湿罐，所述步骤2)具体为：所述高压储气罐经过手动开关后，高压气体依次经过过滤器、减压器、稳压器、加湿罐、散流孔板后进入保护箱。

优选地，所述步骤4)具体为：

当高压储气罐压力低于预设的换气压力时，上位机发出声光报警，提示管理人员及时更换气罐，保证用气安全，系统继续正常运行；

当保护箱环境不达标时，且在可调范围内时，驱动各种阀门、加湿灌、调温器、真空泵、保护箱进气口和出气口处电磁阀等执行相应的动作，以调节藏书箱内环境条件，直至达到使用要求，进入步骤5)；

当保护箱内环境条件超出可调范围时，上位机发出声光报警，图书馆管理人员人工干预，采取措施消除故障，系统恢复正常运行。

优选地，所述第一可编程控制器或第二可编程控制器与wifi模块通过RS485串行通信，通信采用标准的MODBUS通信协议。

本发明的有益效果如下：

(1)本发明公开的降低图书酸性损坏的装置和方法，通过一种长期充入氮气并定期置换的图书储存箱降低酸性储存环境，绿色环保，无毒无污染，降低酸化对图书的损坏。

(2)本发明公开的降低图书酸性损坏的装置和方法，基于物联网技术开发，可以实时监控保护箱内的温度、湿度、压力和氮气浓度，外部的供气系统通过监控数据自动进行充放气，由此达到箱内恒温、恒湿、恒压、绝氧的环境，能够大大降低成本，并且适合大批量的图书除酸。

附图说明

图1是本发明中的基于惰性气体置换降低图书酸性损坏的装置的结构框图；

图2是本发明中的基于惰性气体置换降低图书酸性损坏的装置中气源箱控制电路示意图；

图3是本发明中的基于惰性气体置换降低图书酸性损坏的装置中保护箱控制电路工作示意图；

图4本发明公开的基于惰性气体置换降低图书酸性损坏的方法的流程图。

具体实施方式

为了本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案做进一步详细说明。

如图1、图2和图3所示，一种基于惰性气体置换降低图书酸性损坏的装置，包括供气配气箱1、电磁阀控制柜2和保护箱3，图书存放在保护箱3内。供气配气箱1提供的惰性气体通过压力管道系统传输，通过电磁阀控制柜2控制保护箱3的进气和排气。供气配气箱1、电磁阀控制柜2、保护箱3分别集成wifi模块，用于与上位机的无线通信。本发明中采用的保护气体为惰性气体，本实施例中采用的保护气体为氮气。

供气配气箱1包括管路传输模块11和气源箱供气控制模块12。供气配气箱1上安装显示屏，显示温度湿度、浓度、压力和运行状况，实时监测供气配气箱1以及保护箱3内的工况。在保护箱进气口321前设置送气散流孔板323，以保证气流均衡稳定。

管路传输模块11包括高压储气罐111、过滤器112、减压器113、稳压器114、加湿罐115。采用压力管道系统输送保护气体，高压储气罐111经过手动开关后，依次经过过滤器112、减压器113、稳压器114、加湿罐115、散流孔板323后进入保护箱3。

在供气配气箱1的气体入口安装第一压力感器124，出口管路上安装第一湿度传感器123、第一压力传感器124、第一酸碱度传感器125，监测气源气体状况；进口管路前、出口管路上安装高压泄压阀、低压泄压阀实现超压排放。

加湿罐115由干路、湿路双路混合而成，干路、湿路可以分别控制进气开关达到湿度混合要求。

气源箱供气控制模块12包括第一电源开关121、第一可编程控制器122、第一湿度传感器123、第一压力传感器124、第一酸碱度传感器125、第一进气电磁阀126、第一排气电磁阀127和真空泵128。所述第一电源开关121、第一进气电磁阀126、第一湿度传感器123、第一压力传感器124、第一酸碱度传感器125、第一排气电磁阀127、真空泵128、第一可编程控制器122分别与电源连接，且在保护气体传输管路上依次连接。气源箱供气控制模块12用来实时监测气源箱相应测试点的湿度、压力、气体浓度，并将监测数据通过串口转发到wifi模块上传至上位机，即图书箱管理系统。同时接收上位机发出的各项指令，控制各种阀门开关、真空泵128动作。第一可编程控制器122与wifi模块通过RS485串行通信，通信采用标准的MODBUS通信协议，能够与实现与手持终端进行通信。气源箱供气控制模块12具有声光报警功能。

电磁阀控制柜2集成安装多个进气电磁阀21和排气电磁阀22，分别控制各个保护箱3的抽真空、进气和排气功能。进气电磁阀21和排气电磁阀22的数量相同，且等同于保护箱3的数量。

保护箱3为密封结构，包括保护箱控制模块31和进出口模块32。保护箱控制模块31包括第二电源开关311、第二可编程控制器312、第二湿度传感器313、第二压力传感器314、酸碱度传感器315、第二进气电磁阀316和第二排气电磁阀317。第二可编程控制器312、第二湿度传感器313、第二压力传感器314、第二酸碱度传感器315、第二进气电磁阀316和第二排气电磁阀317分别与电源连接。其中，第二可编程控制器312与wifi模块通过RS485串行通信，通信采用标准的MODBUS通信协议，能够与实现与手持终端进行通信。

保护箱控制模块31用来实时监测保护箱的湿度、压力、气体浓度状态，并将监测数据通过串口转发到wifi模块上传至上位机，即图书箱管理系统。同时接收上位机发出的各项指令，控制保护箱进口进气阀316和出口排气阀317动作。当保护箱3环境不达标时，驱动各种阀门、加湿灌115、真空泵128、第二进气电磁阀316、第二排气电磁阀317执行相应的动作，以调节保护箱13内环境条件达到使用要求。

保护箱进出口模块32包括一个进气口321和一个排气口322，在气体排出口322附近安装湿度、浓度、压力传感器，监测保护箱内的工况。保护箱进气口321和出气口322分别安装快速插拔快速接头，实现保护箱3的快速充放气、密封、搬运要求。

在实际的使用过程中，可以依据保护箱3的数量设置规格不同的电磁控制柜以集成相应数量的电磁阀，以满足工况需要。

如图4所示，一种依靠惰性气体降低图书酸性损坏的方法包括：

(1)保护箱控制模块31和气源箱供气控制模块12运行的步骤；

(2)管路传输模块11运行的步骤；

(3)电磁阀控制柜2运行的步骤；

(4)动态维护保护箱3环境的步骤；

(5)系统退出的步骤。

进一步地，步骤(1)具体为：第一湿度传感器123、第一压力传感器124、第一酸碱度传感器125分别实时监测气源箱相应测试点的湿度、压力和气体浓度，通过第一可编程控制器122将监测数据通过串口转发到wifi模块上传至上位机；第二湿度传感器313、第二压力传感器314、第二酸碱度传感器315分别实时监测保护箱3相应测试点的湿度、压力、气体浓度，通过第二可编程控制器312将监测数据通过串口转发到wifi模块上传至上位机；

进一步地，步骤(1)中第一可编程控制器122或者第二可编程控制器312与wifi模块通过RS485串行通信，通信采用标准的MODBUS通信协议。

进一步地，步骤(1)中加湿罐145采用干路、湿路双路混合而成，干路、湿路可以分别控制进气开关达到湿度混合要求。

进一步地，步骤(2)具体为：采用压力管道系统输送保护气体，高压储气罐111开关打开，依次经过过滤器112、减压器113、稳压器114、加湿罐115、散流孔板323进入保护箱3。

进一步地，步骤(4)具体为：依据第一可编程控制器122或者第二可编程控制器312传到上位机的监测数据，判断高压储气罐111和保护箱3的状态，并执行相应的动作：

当保护箱13环境不达标时，且在可调范围内时，第一可编程控制器122和第二可编程控制器312驱动各种阀门、加湿灌115、真空泵128、保护箱进气电磁阀316和排气电磁阀317执行相应的动作，以调节保护箱13内环境条件达到使用要求，进入步骤5)；

当保护箱13内环境条件超出可调范围时，上位机发出声光报警，图书馆管理人员人工干预，采取措施消除故障，系统恢复正常运行；

当高压储气罐111压力低于预设的换气压力时，上位机发出声光报警，提示管理人员及时更换气罐，保证用气安全，系统继续正常运行。

本发明公开的降低图书酸性损坏的装置和方法，通过一种长期充入惰性气体并定期置换的图书保护箱降低酸性储存环境，基于物联网技术开发，实现保护箱环境和充放气动作的自动控制，绿色环保无毒无污染，简单易行，在降低酸化对图书的损坏的同时，大大降低了成本，适合大批量的图书除酸。

显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域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，都属于本发明要求保护的范围。

Claims (13)

1.一种依靠惰性气体降低图书酸性损坏的装置，其特征在于，包括供气配气箱、电磁阀控制柜、保护箱，图书存放在保护箱内，所述供气配气箱、保护箱分别设置有与wifi模块进行通信的组件，用于与上位机的无线通信；供气配气箱提供的惰性气体通过压力管道系统传输，经由电磁阀控制柜控制保护箱的进气和排气；

所述供气配气箱包括管路传输模块和气源箱供气控制模块；所述保护箱3为密封结构，包括保护箱控制模块和进出口模块；

所述管路传输模块用来传输保护气体，气源箱供气控制模块和保护箱控制模块用来分别实时监测气源箱和保护箱相应测试点的湿度、压力、气体浓度，将监测数据通过串口转发到wifi模块上传至上位机，同时接收上位机发出的各项指令，控制相应组件执行动作；

所述电磁阀控制柜用来控制保护箱进气阀门和出气阀门的开闭；

所述进出口模块用来控制保护箱的进气和排气。

2.根据权利要求1所述的依靠惰性气体降低图书酸性损坏的装置，其特征在于，所述气源箱供气控制模块或者保护箱控制模块与wifi模块进行通信的组件为可编程控制器PLC。

3.根据权利要求1所述的依靠惰性气体降低图书酸性损坏的装置，其特征在于，所述管路传输模块包括高压储气罐、过滤器、减压器、稳压器、加湿罐；所述高压储气罐经过手动开关后，高压气体依次经过过滤器、减压器、稳压器、加湿罐、散流孔板后进入保护箱。

4.根据权利要求1所述的依靠惰性气体降低图书酸性损坏的装置，其特征在于，所述气源箱供气控制模块包括第一电源开关、第一可编程控制器、第一湿度传感器、第一压力传感器、第一酸碱度传感器、第一进气电磁阀、第一排气电磁阀和真空泵；所述第一电源开关、第一进气电磁阀、第一湿度传感器、第一压力传感器、第一酸碱度传感器、第一排气电磁阀、真空泵、第一可编程控制器分别与电源连接，设置在监测点附近，所述第一可编程控制器将监测数据通过串口转发到wifi模块上传至上位机。

5.根据权利要求1所述的依靠惰性气体降低图书酸性损坏的装置，其特征在于，所述保护箱控制模块包括第二电源开关、第二可编程控制器、第二湿度传感器、第二压力传感器、第二酸碱度传感器、第二进气电磁阀和第二排气电磁阀，所述第二电源开关、第二可编程控制器、第二湿度传感器、第二压力传感器、酸碱度传感器分别与电源连接，设置在监测点附近，所述第二可编程控制器将监测数据通过串口转发到wifi模块上传至上位机。

6.根据权利要求1所述的依靠惰性气体降低图书酸性损坏的装置，其特征在于，所述保护箱进出口模块包括一个进气口和一个排气口，在保护箱进气口前设置送气散流孔板，以保证气流均衡稳定。

7.根据权利要求2所述的依靠惰性气体降低图书酸性损坏的装置，其特征在于，所述加湿罐由干路、湿路双路混合而成，干路、湿路可以分别控制进气开关达到湿度混合要求。

8.根据权利要求2或4或5任一所述的依靠惰性气体降低图书酸性损坏的装置，其特征在于，所述可编程控制器PLC与wifi模块通过RS485串行通信，通信采用标准的MODBUS通信协议。

9.一种依靠惰性气体降低图书酸性损坏的方法，其特征在于，包括：

(1)保护箱控制模块和气源箱供气控制模块运行的步骤；

(2)管路传输模块运行的步骤；

(3)电磁阀控制柜运行的步骤；

(4)动态维护保护箱环境的步骤；

(5)系统退出的步骤；

所述气源为惰性气体。

10.根据权利要求9所述的依靠惰性气体降低图书酸性损坏的方法，其特征在于，所述保护箱控制模块包括第二电源开关、第二可编程控制器、第二湿度传感器、第二压力传感器、第二酸碱度传感器、第二进气电磁阀和第二排气电磁阀，所述第二电源开关、第二可编程控制器、第二湿度传感器、第二压力传感器、酸碱度传感器分别与电源连接，设置在监测点附近；所述气源箱供气控制模块包括第一电源开关、第一可编程控制器、第一湿度传感器、第一压力传感器、第一酸碱度传感器、第一进气电磁阀、第一排气电磁阀和真空泵；所述第一电源开关、第一进气电磁阀、第一湿度传感器、第一压力传感器、第一酸碱度传感器、第一排气电磁阀、真空泵、第一可编程控制器分别与电源连接，设置在监测点附近；所述步骤1)具体为：

所述第一湿度传感器、第一压力传感器、第一酸碱度传感器分别实时监测气源箱相应测试点的湿度、压力和气体浓度以及高压储气罐进口进气阀和出口排气阀状态，通过第一可编程控制器将监测数据通过串口转发到wifi模块上传至上位机；

所述第二湿度传感器、第二压力传感器、第二酸碱度传感器分别实时监测保护箱相应测试点的湿度、压力、气体浓度，以及保护箱进口、出口的进气阀和排气阀状态，通过第二可编程控制器将监测数据通过串口转发到wifi模块上传至上位机。

11.根据权利要求9所述的依靠惰性气体降低图书酸性损坏的方法，其特征在于，所述管路传输模块包括高压储气罐、过滤器、减压器、稳压器、加湿罐，所述步骤2)具体为：所述高压储气罐经过手动开关后，高压气体依次经过过滤器、减压器、稳压器、加湿罐、散流孔板后进入保护箱。

12.根据权利要求9所述的依靠惰性气体降低图书酸性损坏的方法，其特征在于，所述步骤4)具体为：

当高压储气罐压力低于预设的换气压力时，上位机发出声光报警，提示管理人员及时更换气罐，保证用气安全，系统继续正常运行；

当保护箱环境不达标时，且在可调范围内时，驱动各种阀门、加湿灌、调温器、真空泵、保护箱进气口和出气口处电磁阀等执行相应的动作，以调节藏书箱内环境条件，直至达到使用要求，进入步骤5)；

当保护箱内环境条件超出可调范围时，上位机发出声光报警，图书馆管理人员人工干预，采取措施消除故障，系统恢复正常运行。

13.根据权利要求10所述的依靠惰性气体降低图书酸性损坏的方法，其特征在于，所述第一可编程控制器或第二可编程控制器与wifi模块通过RS485串行通信，通信采用标准的MODBUS通信协议。