发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足,本发明提供了一种文物气密保存空间的闭环气体调控系统,解决了背景技术中的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的,本发明通过以下技术方案予以实现:一种文物气密保存空间的闭环气体调控系统,包括低氧储存模块、闭环采集模块、脱氧调控模块、数据预处理模块、数据分析模块和循环处理模块;
所述低氧储存模块用于将待保存的文物放置闭环气体调控容器中并关闭开门阀,同时启动保护气体供应系统,开启注入孔,将保护气体投射进闭环气体调控容器内部并生成低氧气氛保存空间;
所述闭环采集模块用于采集与记录低氧气氛保存空间中保护气体分布状态数据信息以及环境稳定数据信息,并生成气密保存状态数据集,将气密保存状态数据集传输至数据预处理模块;
所述脱氧调控模块用于在闭环气体调控容器内部投置吸附物,并利用气体分析仪器实时监测闭环气体调控容器内氧气密度,致使氧气浓度降低到低于1%的水平,以减少氧化反应;
所述数据预处理模块用于将气密保存状态数据集中的数据信息进行数据查重和去噪,并利用无量纲处理技术将其进行标准化处理;
所述数据分析模块用于将预处理后的保护气体分布状态数据信息以及环境稳定数据信息进行统一特征提取,分析获得:压力值Ylz、分子质量Zlz、注入孔间距Zjjz、含氧量Hyl以及震动强度Zdqd,并通过深度学习计算后获取机械稳定指数JXzs,经过无量纲处理后,所述机械稳定指数JXzs通过以下公式获取:
,
式中,Fbxs表示为分布系数,Ztxs表示为环境状态系数,Ndz表示为年代值,和/>分别表示为分布系数Fbxs、环境状态系数Ztxs和年代值Ndz的权重值,其中,,/>,/>,且/>,/>表示为常数修正系数;
所述循环处理模块用于将分布系数Fbxs与标准阈值Q进行对比,确定循环管理方案,同时将机械稳定指数JXzs与预设稳定阈值K进行对比分析并生成调控管理报告,依据不同调控管理报告结果采取相应策略。
优选的,所述低氧储存模块包括储存单元和低氧处理单元;
所述储存单元用于在对文物进行保存之前,对待保存的文物做相应的准备工作,将文物的表面陈灰通过轻柔的清洁方法去除,对破损或受损的文物需要进行修复和修复工作,以修复缺失的部分、粘合断裂的部分或填充破损的区域,并在文物表面涂覆保护性涂层;
所述低氧处理单元用于在文物储存于闭环气体调控容器后,通过启动保护气体供应系统开启注入孔,所述注入孔设置有若干个并呈均匀分布,投放保护气体至闭环气体调控容器内,生成低氧气氛保存空间。
优选的,所述闭环采集模块包括分布状态单元和环境影响单元;
所述分布状态单元用于记录与采集低氧气氛保存空间中保护气体分布状态数据信息,其中包括闭环气体调控容器内部的容积、保护气体浓度、压力以及注入孔的分布位置;
所述环境影响单元用于实时监测低氧气氛保存空间内部的温度差、湿度差、氧气浓度、气体成分、光照强度以及地面震动的频率和振幅。
优选的,所述脱氧调控模块用于利用吸附物的特性将闭环气体调控容器中的氧气进行吸附,并且根据闭环气体调控容器内部设置的温度、湿度以及文物的敏感性选取相适配的吸附物。
优选的,所述数据预处理模块包括数据清洗单元和无量纲处理单元;
所述数据清洗单元用于将所述闭环采集模块中采集来的数据信息进行去噪,并检测和修复数据信息中的错误、缺失值或异常值;
所述无量纲处理单元用于利用无量纲处理技术将采集的数据信息进行统一化处理,使数据信息之间保持一致单位。
优选的,将所述压力值Ylz与分子质量Zlz相关联,并经过无量纲处理后,获取密度因子Mdyz,所述密度因子Mdyz通过以下公式获取:
,
式中,Wd表示为温度值,和/>分别表示为压力值Ylz、分子质量Zlz和温度值Wd的权重值,其中,/>,/>,/>,且,C1表示为常数修正系数。
优选的,将所述密度因子Mdyz与所述注入孔间距Zjjz相关联,并经过无量纲处理后,所述分布系数Fbxs通过以下公式获取:
,
式中,Rj表示为闭环气体调控容器内部的容器,Ndz表示为保护气体的浓度,和/>均表示为权重值,其中,/>,/>,且/>,C2表示为常数修正系数。
优选的,将分布系数Fbxs与标准阈值Q进行对比分析,确定循环管理方案:
若分布系数Fbxs高于且等于标准阈值Q时,即Fbxs≥Q时,表示为当前闭环气体调控容器内部保护气体的分布均匀,适合文物的长期保存;
若分布系数Fbxs低于标准阈值Q时,即Fbxs<Q时,表示为当前闭环气体调控容器内部保护气体的分布不均匀,此时需要及时使闭环气体调控容器内部的保护气体处于四处流动的状态。
优选的,将所述含氧量Hyl与所述震动强度Zdqd进行相关联,并经过无量纲处理后,所述环境状态系数Ztxs通过以下公式获取:
,
式中,Sdc表示为湿度差,和/>分别表示为含氧量Hyl、湿度差Sdc和震动强度Zdqd的权重值,/>,/>,/>,且/>,C3表示为常数修正系数。
优选的,通过对所述分布系数Fbxs与所述环境状态系数Ztxs进行相关联来生成机械稳定指数JXzs,掌握闭环气体调控容器内部文物情况,并将所述机械稳定指数JXzs与预设稳定阈值K进行对比分析,获取调控管理报告,其中,预设稳定阈值K包括第一稳定阈值K1和第二稳定阈值K2,且第一稳定阈值K1大于预设稳定阈值K,第二稳定阈值K2小于预设稳定阈值K;
若机械稳定指数JXzs≤第二稳定阈值K2时,获取一级稳定状态,表示为当前文物在闭环气体调控容器内稳定状态已超20%,此时系统将自动加速闭环气体调控容器内部保护气体的流动情况以及采取紧急预警措施;
若第二稳定阈值K2<机械稳定指数JXzs≤预设稳定阈值K时,获取二级稳定状态,表示为当前文物在闭环气体调控容器内稳定状态在11%—20%以内,此时需要继续监测和管理以确保文物的稳定;
若预设稳定阈值K<机械稳定指数JXzs≤第一稳定阈值K1时,获取三级稳定状态,表示为当前文物在闭环气体调控容器内稳定状态在10%以内,此时需要进行定期检查和维护,以确保文物保存状况的持续稳定。
(三)有益效果
本发明提供了一种文物气密保存空间的闭环气体调控系统。具备以下有益效果:
(1)该一种文物气密保存空间的闭环气体调控系统,该系统通过低氧气氛保存空间的创建,有效降低了闭环气体调控容器内部的氧气浓度,从而初步减少了文物被氧化的风险,有助于维护文物的原始状态和质量,延长了其保存寿命;闭环采集模块负责实时采集保护气体分布状态数据和环境稳定数据,为文物保存状态提供了全面的监测;接着利用吸附物将闭环气体调控容器中的氧气进行吸附,同时数据预处理模块和数据分析模块通过特征提取和深度学习计算,生成了机械稳定指数JXzs,使得系统能够进一步精确地评估文物保存环境,同时监测文物容器内的机械稳定性状态,有利于识别潜在的机械变化威胁,从而采取适当的措施,确保文物不受损害;通过将分布系数Fbxs与标准阈值Q的对比,确定保护气体是否在容器内部分布均匀,根据机械稳定指数JXzs与预设稳定阈值K的对比,生成调控管理报告,使得系统能够实时响应文物保存环境的变化,采取必要的调控策略,保持文物保存状态的稳定性。
(2)该一种文物气密保存空间的闭环气体调控系统,通过对分布系数Fbxs与标准阈值Q的比较分析,系统能够确定循环管理方案,当分布不均匀时,系统可以自动调整保护气体的流动,以改善文物保存环境,避免因保护气体的密度低于空气密度而导致部分保护气体一直处于闭环气体调控容器上方位置;系统通过各种参数计算环境状态系数Ztxs,进一步分析文物保存环境的状态,便于评估环境对文物的潜在影响。
(3)该一种文物气密保存空间的闭环气体调控系统,机械稳定指数JXzs与预设稳定阈值K的比较分析有助于管理文物保存空间的机械稳定性,并根据需要采取适当的措施来确保文物受到有效的机械保护,帮助文物保护人员及时了解文物保存状况,并采取预防性或纠正性的措施。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,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,都属于本发明保护的范围。
面对文物的保存归属于文化遗产保护和文物管理的范畴,它关注着如何最大程度地减少文物因多种因素而受到的风险,流传的文物是多样化的,包括了从古代历史文物、考古遗址、绘画作品、古代书籍、纺织品、陶瓷以及雕塑等各种类型的文物,这些文物代表了人类历史和文化的珍贵遗产,因此它们的保存至关重要。
文物的保存需要提供一个封闭和稳定的环境,以保护文物免受外部环境的不利影响,当前的文物保存虽然对于氧气和湿度的管理作出了稳定的控制,并且对容器内部及时的扩充了适量的保护气体,包括氮气和氩气等,但是,由于这些保护气体的密度通常低于空气密度,因此其往往会分布在容器的上方,这将会导致文件的局部无法受到保护气体的保护,长此以往将会发生局部氧化或异常变动,不利于长期的对文物的保存,增加文物受损的风险;同时,文物的保存也时时刻刻会因容器内环境的变化而发生机械变化。
实施例1
请参阅图1,本发明提供一种文物气密保存空间的闭环气体调控系统,包括低氧储存模块、闭环采集模块、脱氧调控模块、数据预处理模块、数据分析模块和循环处理模块;
所述低氧储存模块用于将待保存的文物放置闭环气体调控容器中并关闭开门阀,同时启动保护气体供应系统,开启注入孔,将保护气体投射进闭环气体调控容器内部并生成低氧气氛保存空间;
所述闭环采集模块用于采集与记录低氧气氛保存空间中保护气体分布状态数据信息以及环境稳定数据信息,并生成气密保存状态数据集,将气密保存状态数据集传输至数据预处理模块;
所述脱氧调控模块用于在闭环气体调控容器内部投置吸附物,并利用气体分析仪器实时监测闭环气体调控容器内氧气密度,致使氧气浓度降低到低于1%的水平,以减少氧化反应;
所述数据预处理模块用于将气密保存状态数据集中的数据信息进行数据查重和去噪,并利用无量纲处理技术将其进行标准化处理;
所述数据分析模块用于将预处理后的保护气体分布状态数据信息以及环境稳定数据信息进行统一特征提取,分析获得:压力值Ylz、分子质量Zlz、注入孔间距Zjjz、含氧量Hyl以及震动强度Zdqd,并通过深度学习计算后获取机械稳定指数JXzs,经过无量纲处理后,所述机械稳定指数JXzs通过以下公式获取:
,
式中,Fbxs表示为分布系数,Ztxs表示为环境状态系数,Ndz表示为年代值,和/>分别表示为分布系数Fbxs、环境状态系数Ztxs和年代值Ndz的权重值,其中,,/>,/>,且/>,/>表示为常数修正系数;
所述循环处理模块用于将分布系数Fbxs与标准阈值Q进行对比,确定循环管理方案,同时将机械稳定指数JXzs与预设稳定阈值K进行对比分析并生成调控管理报告,依据不同调控管理报告结果采取相应策略。
本系统运行中,该系统事先通过创建低氧气氛保存空间来初步降低闭环气体调控容器内氧气的浓度;闭环采集模块负责实时采集保护气体分布状态数据和环境稳定数据,为文物保存状态提供了全面的监测;接着利用吸附物将闭环气体调控容器中的氧气进行吸附,同时数据预处理模块和数据分析模块通过特征提取和深度学习计算,生成了机械稳定指数JXzs,使得系统能够进一步精确地评估文物保存环境,同时监测文物容器内的机械稳定性状态,有利于识别潜在的机械变化威胁;通过将分布系数Fbxs与标准阈值Q的对比,确定保护气体是否在容器内部分布均匀,根据机械稳定指数JXzs与预设稳定阈值K的对比,生成调控管理报告,使得系统能够实时响应文物保存环境的变化,采取必要的调控策略,确保文物的长久保存。
实施例2
请参照图1,具体的:所述低氧储存模块包括储存单元和低氧处理单元;
所述储存单元用于在对文物进行保存之前,对待保存的文物做相应的准备工作,将文物的表面陈灰通过轻柔的清洁方法去除,如使用软刷、吹尘、棉签或化学溶剂,去除表面的灰尘、污垢和污染物,使文物的外观更清晰,减少附着物对文物的损害;面对破损或受损的文物需要进行修复和修复工作,以修复缺失的部分、粘合断裂的部分或填充破损的区域,并在文物表面涂覆保护性涂层;
所述低氧处理单元用于在文物储存于闭环气体调控容器后,通过启动保护气体供应系统开启注入孔,所述注入孔设置有若干个并呈均匀分布,投放保护气体至闭环气体调控容器内,生成低氧气氛保存空间。
所述闭环采集模块包括分布状态单元和环境影响单元;
所述分布状态单元用于记录与采集低氧气氛保存空间中保护气体分布状态数据信息,其中包括闭环气体调控容器内部的容积、保护气体浓度、压力以及注入孔的分布位置;
所述环境影响单元用于实时监测低氧气氛保存空间内部的温度差、湿度差、氧气浓度、气体成分、光照强度以及地面震动的频率和振幅。
所述脱氧调控模块用于利用吸附物的特性将闭环气体调控容器中的氧气进行吸附,并且根据闭环气体调控容器内部设置的温度、湿度以及文物的敏感性选取相适配的吸附物。
所述数据清洗单元用于将所述闭环采集模块中采集来的数据信息进行去噪,并检测和修复数据信息中的错误、缺失值或异常值;
所述无量纲处理单元用于利用无量纲处理技术将采集的数据信息进行统一化处理,使数据信息之间保持一致单位。
本实施例中,储存单元的功能包括文物的清洁、修复和保护性涂层的涂覆,有助于提高文物的整体品质,清除污垢和污染物,减少附着物对文物的潜在损害,文物在保存前得到了恢复和修复,确保了它们的外观更清晰,减少了保存期间的进一步损坏风险;低氧处理单元通过均匀分布的注入孔将保护气体投射进闭环气体调控容器内,生成低氧气氛保存空间,从而进一步确保了文物保存环境的均匀性,避免了保护气体的不均匀分布,从而最大程度地减少了氧化反应的风险;脱氧调控模块根据文物容器内的温度、湿度和文物的敏感性,智能地选择相适配的吸附物,以有效地吸附氧气,进一步确保了氧气的去除是高效和安全的,同时最小化了吸附物对文物的潜在影响;数据清洗单元确保采集到的数据信息的准确性;无量纲处理单元将数据信息进行标准化处理,消除了单位之间的差异,使数据更容易进行统一特征提取和分析。
实施例3
请参照图1,具体的:将所述压力值Ylz与分子质量Zlz相关联,并经过无量纲处理后,获取密度因子Mdyz,所述密度因子Mdyz通过以下公式获取:
,
式中,Wd表示为温度值,和/>分别表示为压力值Ylz、分子质量Zlz和温度值Wd的权重值,其中,/>,/>,/>,且,C1表示为常数修正系数。
上述的温度值Wd指的是闭环气体调控容器中的温度状态,并通过温度传感器进行采集获取;
压力值Ylz指的是闭环气体调控容器内部保护气体的压力,即保护气体分子对容器壁施加的压力,并通过气体压力传感器来采集和获取,气体压力传感器将气体压力转换为电信号,然后通过电子设备进行读数或记录;
分子质量Zlz指的是单个保护气体分子的质量,并通过质谱仪器进行采集获取;
将所述密度因子Mdyz与所述注入孔间距Zjjz相关联,并经过无量纲处理后,所述分布系数Fbxs通过以下公式获取:
,
式中,Rj表示为闭环气体调控容器内部的容器,Ndz表示为保护气体的浓度,和/>均表示为权重值,其中,/>,/>,且/>,C2表示为常数修正系数。
上述的闭环气体调控容器内部的容器Rj通过在容器的出厂包装上检测获取;
保护气体的浓度Ndz通过红外气体传感器进行采集获取;
注入孔间距Zjjz通过红外摄像头设备进行采集获取;
将分布系数Fbxs与标准阈值Q进行对比分析,确定循环管理方案:
若分布系数Fbxs高于且等于标准阈值Q时,即Fbxs≥Q时,表示为当前闭环气体调控容器内部保护气体的分布均匀,适合文物的长期保存;
若分布系数Fbxs低于标准阈值Q时,即Fbxs<Q时,表示为当前闭环气体调控容器内部保护气体的分布不均匀,此时需要及时使闭环气体调控容器内部的保护气体处于四处流动的状态。
将所述含氧量Hyl与所述震动强度Zdqd进行相关联,并经过无量纲处理后,所述环境状态系数Ztxs通过以下公式获取:
,
式中,Sdc表示为湿度差,和/>分别表示为含氧量Hyl、湿度差Sdc和震动强度Zdqd的权重值,/>,/>,/>,且/>,C3表示为常数修正系数。
上述的含氧量Hyl通过氧气传感器进行实时采集获取;
湿度差Sdc通过湿度传感器进行采集获取;
震动强度Zdqd指的是文物周围所产生的震动强度值,并通过地震仪进行采集获取。
本实施例中,通过温度传感器、湿度传感器、气体压力传感器等设备,系统能够实时监测文物保存环境的温度、湿度、氧气浓度和气体压力等参数,有助于确保文物保存环境始终在适宜的条件下,减少温度、湿度波动以及氧化反应的风险;通过脱氧调控模块可以降低氧气浓度,进一步减少氧化反应对文物的损害;系统通过监测容器内部注入孔间距Zjjz和保护气体浓度Ndz,这有助于确保保护气体均匀分布,防止文物保存空间内的气体死区;并根据深度学习计算出机械稳定指数JXzs,考虑了多维度的影响,进一步使系统精准化的识别文物保存环境中的机械稳定性问题,并及时采取措施。
实施例4
请参照图1,具体的:通过对所述分布系数Fbxs与所述环境状态系数Ztxs进行相关联来生成机械稳定指数JXzs,掌握闭环气体调控容器内部文物情况,并将所述机械稳定指数JXzs与预设稳定阈值K进行对比分析,获取调控管理报告,其中,预设稳定阈值K包括第一稳定阈值K1和第二稳定阈值K2,且第一稳定阈值K1大于预设稳定阈值K,第二稳定阈值K2小于预设稳定阈值K;
若机械稳定指数JXzs≤第二稳定阈值K2时,获取一级稳定状态,表示为当前文物在闭环气体调控容器内稳定状态已超20%,此时系统将自动加速闭环气体调控容器内部保护气体的流动情况以及采取紧急预警措施;
若第二稳定阈值K2<机械稳定指数JXzs≤预设稳定阈值K时,获取二级稳定状态,表示为当前文物在闭环气体调控容器内稳定状态在11%—20%以内,此时需要继续监测和管理以确保文物的稳定;
若预设稳定阈值K<机械稳定指数JXzs≤第一稳定阈值K1时,获取三级稳定状态,表示为当前文物在闭环气体调控容器内稳定状态在10%以内,此时需要进行定期检查和维护,以确保文物保存状况的持续稳定。
本实施例中,将调控管理报告分为不同等级可以迅速识别出问题的严重性,方便对应不同的对比结果,进一步优化策略的选取,确保文物在闭环气体调控容器中保存的稳定性,有助于确保文化遗产的长期保存和传承,进一步降低文物保存期间的风险和损害。
示例:一个某某闭环气体调控容器,该闭环气体调控容器内部引入了一种文物气密保存空间的闭环气体调控系统,以下是该闭环气体调控容器的示例:
数据采集:压力值Ylz为26;分子质量Zlz为0.2;温度值Wd为18;为0.25;/>为0.40;/>为0.52;C1为2;闭环气体调控容器内部的容器Rj为50;保护气体的浓度Ndz为12;注入孔间距Zjjz为5;/>为0.35;/>为0.23;C2为5;湿度差Sdc为10;含氧量Hyl为12;震动强度Zdqd为0.22;/>为0.35;/>为0.38;/>为0.42;C3为6;年代值Ndz为62;/>为0.40;/>为0.53;为0.45;/>为3;
通过以上数据,可以进行以下计算:
密度因子Mdyz==11.66;
分布系数=/>=4707.02;
环境状态系数Ztxs==17.05;
机械稳定指数JXzs==70.13;
若预设稳定阈值K为70,第一稳定阈值K1为75,第二稳定阈值K2为65时,则此时预设稳定阈值K<机械稳定指数JXzs≤第一稳定阈值K1,获取三级稳定状态,表示为当前文物在闭环气体调控容器内稳定状态在10%以内,此时需要进行定期检查和维护,以确保文物保存状况的持续稳定。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。