圖書庫房恒溫恒濕消毒凈化自動化系統方案

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一、方案背景與目標

1. 背景：圖書庫房內紙張、油墨等材質對溫濕度敏感（溫度過高易導致紙張老化，濕度過高易滋生霉菌、蟲蛀，濕度過低易使紙張脆化），傳統人工調節溫濕度、定期人工消毒的方式存在精度低、效率差、消毒不徹底等問題，難以滿足圖書長期保存需求。

2. 目標：構建一套自動化系統，實現庫房溫濕度精準控制（溫度穩定在 14-24℃，濕度穩定在 45-60%，波動范圍 ±2℃、±5%）、消毒凈化自動化（霉菌去除率≥99%，粉塵濃度≤0.5mg/m³），減少人工干預，降低圖書損壞風險，延長圖書保存壽命。

二、系統總體設計

系統分為恒溫恒濕模塊、消毒凈化模塊、自動化控制模塊三大核心部分，各模塊協同工作，通過傳感器實時采集數據，經控制器分析后自動調節設備運行，同時支持遠程監控與數據追溯。

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（一）恒溫恒濕模塊

1. 設備選型與布局

◦ 精密空調系統：選用恒溫恒濕型精密空調（制冷量 20-50kW，制熱量 10-30kW），根據庫房面積（按 500㎡為例，需配置 2-3 臺）均勻布局在庫房兩側，采用上送下回氣流組織，避免局部溫濕度不均。

◦ 除濕 / 加濕設備：搭配轉輪除濕機（除濕量 5-10kg/h）與超聲波加濕器（加濕量 3-8kg/h），與精密空調聯動，當空調除濕 / 加濕能力不足時自動補位，確保濕度穩定。

◦ 溫濕度傳感器：采用高精度壁掛式傳感器（精度 ±0.5℃、±3% RH），每 50㎡布置 1 個，覆蓋庫房角落、書架密集區等關鍵位置，實時采集環境數據。

1. 控制邏輯

◦ 當傳感器檢測到溫度＞24℃時，控制器啟動精密空調制冷模式；溫度＜14℃時，啟動制熱模式；溫度在 14-24℃時，維持空調通風模式。

◦ 濕度＞60% 時，優先啟動空調除濕，若濕度仍超標，啟動轉輪除濕機；濕度＜45% 時，啟動超聲波加濕器，直至濕度回歸標準范圍。

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（二）消毒凈化模塊

1. 消毒方案（分時段運行，避免影響圖書）

◦ 紫外線消毒系統：在庫房頂部安裝嵌入式紫外線消毒燈（波長 254nm，功率 30W / 盞，每 100㎡布置 8-10 盞），設定在夜間（22:00 - 次日 6:00）無人時段運行，單次運行 2-3 小時，殺滅空氣中的霉菌、細菌（殺菌率≥99%），同時配置人體感應傳感器，若檢測到人進入，立即切斷紫外線電源，避免人員傷害。

◦ 臭氧消毒輔助：搭配低濃度臭氧發生器（產量 5-10g/h），每月 1 次與紫外線協同運行，針對書架縫隙、地面等紫外線照射盲區消毒，臭氧濃度控制在 0.3-0.5mg/m³（避免濃度過高損傷紙張），消毒后啟動通風系統換氣 1 小時，確保臭氧殘留量＜0.1mg/m³。

1. 凈化方案（24 小時運行）

◦ 空氣凈化機組：選用初效 + 中效 + 高效三級過濾機組（風量 1000-2000m³/h），初效過濾粉塵（粒徑＞5μm），中效過濾細小顆粒（粒徑＞1μm），高效過濾 PM2.5 及微生物（過濾效率≥99.97%），機組與空調回風管道連接，實現空氣循環凈化。

◦ 粉塵傳感器：在凈化機組出風口安裝粉塵傳感器（檢測精度 0.1mg/m³），當粉塵濃度＞0.5mg/m³ 時，自動提高機組風機轉速，增強凈化能力。

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（三）自動化控制模塊

1. 硬件組成

◦ 主控制器：采用 PLC（可編程邏輯控制器，如西門子 S7-1200）作為核心，接收各傳感器數據，輸出控制指令至空調、除濕機、消毒設備等，響應時間≤1 秒。

◦ 觸摸屏與遠程監控平臺：庫房值班室配置 10 英寸觸摸屏，實時顯示溫濕度、設備運行狀態、報警信息；同時搭建云監控平臺（支持 Web 端、手機 APP 訪問），管理人員可遠程查看數據、修改參數（如調整溫濕度閾值）、接收故障報警（如設備停機、傳感器異常）。

1. 數據管理與安全

◦ 系統自動存儲溫濕度、消毒凈化數據（存儲周期≥1 年），支持數據導出（Excel 格式）與曲線查詢，便于追溯庫房環境變化；

◦ 設置操作權限（管理員、操作員），避免非授權人員修改關鍵參數；配置應急電源（UPS），斷電后維持傳感器、控制器運行≥2 小時，確保數據不丟失。

三、實施步驟

1. 前期調研與規劃（1 周）：測量庫房面積、高度，統計書架布局，確定設備安裝位置與數量；與庫房管理人員溝通，確認特殊需求（如古籍庫房需更低濕度）。

2. 設備采購與安裝（3 周）：采購精密空調、傳感器、控制器等設備，組織專業團隊安裝設備、布設線路（線路隱藏式布置，避免影響圖書搬運）。

3. 系統調試與測試（1 周）：調試傳感器精度、設備聯動邏輯，模擬極端環境（如高溫高濕）測試系統穩定性；連續監測 3 天，確保溫濕度、消毒凈化指標達標。

4. 人員培訓與試運行（1 周）：對庫房管理人員開展培訓（包括系統操作、故障排查、應急處理）；試運行 1 個月，根據實際運行情況微調參數（如優化消毒時間、空調風速）。

5. 驗收與交付（1 天）：聯合庫房管理方驗收系統指標，交付操作手冊、設備保修文件。

四、效益分析

1. 圖書保護效益：溫濕度精準控制可使圖書老化速度減緩 50%，消毒凈化可避免霉菌、蟲蛀，減少圖書修復成本，延長圖書保存壽命（普通圖書從 10 年延長至 20 年，古籍從 20 年延長至 50 年）。

2. 管理效率效益：自動化運行替代人工調節與消毒，每年減少人工成本約 5 萬元；遠程監控可實時掌握庫房狀態，無需專人 24 小時值守，管理效率提升 60%。

3. 能耗節約效益：設備聯動控制（如空調與除濕機按需啟動）相比傳統設備持續運行，每年可節約電費約 3 萬元；紫外線 + 臭氧組合消毒相比化學消毒，避免消毒劑采購成本與二次污染處理成本。

五、注意事項

1. 設備維護：每月清潔傳感器探頭、空調濾網；每季度檢查設備線路、風機運行狀態；每年對精密空調、除濕機進行深度保養（如更換制冷劑、清洗轉輪）。

2. 應急處理：若系統報警（如濕度驟升），管理人員需立即現場排查（如是否存在漏水），同時手動啟動備用除濕設備；若設備故障，啟動應急通風系統，維持庫房基本通風。

3. 特殊圖書適配：針對古籍、善本等特殊圖書，可在局部區域（如獨立古籍柜）增設小型恒溫恒濕設備，將濕度控制在 40-50%，溫度控制在 16-20℃，進一步提升保護等級。

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