图书库房恒温恒湿消毒净化自动化系统方案
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一、方案背景与目标
1. 背景：图书库房内纸张、油墨等材质对温湿度敏感（温度过高易导致纸张老化，湿度过高易滋生霉菌、虫蛀，湿度过低易使纸张脆化），传统人工调节温湿度、定期人工消毒的方式存在精度低、效率差、消毒不彻底等问题，难以满足图书长期保存需求。
2. 目标：构建一套自动化系统，实现库房温湿度精准控制（温度稳定在 14-24℃，湿度稳定在 45-60%，波动范围 ±2℃、±5%）、消毒净化自动化（霉菌去除率≥99%，粉尘浓度≤0.5mg/m³），减少人工干预，降低图书损坏风险，延长图书保存寿命。
二、系统总体设计
系统分为恒温恒湿模块、消毒净化模块、自动化控制模块三大核心部分，各模块协同工作，通过传感器实时采集数据，经控制器分析后自动调节设备运行，同时支持远程监控与数据追溯。
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（一）恒温恒湿模块
1. 设备选型与布局
◦ 精密空调系统：选用恒温恒湿型精密空调（制冷量 20-50kW，制热量 10-30kW），根据库房面积（按 500㎡为例，需配置 2-3 台）均匀布局在库房两侧，采用上送下回气流组织，避免局部温湿度不均。
◦ 除湿 / 加湿设备：搭配转轮除湿机（除湿量 5-10kg/h）与超声波加湿器（加湿量 3-8kg/h），与精密空调联动，当空调除湿 / 加湿能力不足时自动补位，确保湿度稳定。
◦ 温湿度传感器：采用高精度壁挂式传感器（精度 ±0.5℃、±3% RH），每 50㎡布置 1 个，覆盖库房角落、书架密集区等关键位置，实时采集环境数据。
1. 控制逻辑
◦ 当传感器检测到温度＞24℃时，控制器启动精密空调制冷模式；温度＜14℃时，启动制热模式；温度在 14-24℃时，维持空调通风模式。
◦ 湿度＞60% 时，优先启动空调除湿，若湿度仍超标，启动转轮除湿机；湿度＜45% 时，启动超声波加湿器，直至湿度回归标准范围。
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（二）消毒净化模块
1. 消毒方案（分时段运行，避免影响图书）
◦ 紫外线消毒系统：在库房顶部安装嵌入式紫外线消毒灯（波长 254nm，功率 30W / 盏，每 100㎡布置 8-10 盏），设定在夜间（22:00 - 次日 6:00）无人时段运行，单次运行 2-3 小时，杀灭空气中的霉菌、细菌（杀菌率≥99%），同时配置人体感应传感器，若检测到人进入，立即切断紫外线电源，避免人员伤害。
◦ 臭氧消毒辅助：搭配低浓度臭氧发生器（产量 5-10g/h），每月 1 次与紫外线协同运行，针对书架缝隙、地面等紫外线照射盲区消毒，臭氧浓度控制在 0.3-0.5mg/m³（避免浓度过高损伤纸张），消毒后启动通风系统换气 1 小时，确保臭氧残留量＜0.1mg/m³。
1. 净化方案（24 小时运行）
◦ 空气净化机组：选用初效 + 中效 + 高效三级过滤机组（风量 1000-2000m³/h），初效过滤粉尘（粒径＞5μm），中效过滤细小颗粒（粒径＞1μm），高效过滤 PM2.5 及微生物（过滤效率≥99.97%），机组与空调回风管道连接，实现空气循环净化。
◦ 粉尘传感器：在净化机组出风口安装粉尘传感器（检测精度 0.1mg/m³），当粉尘浓度＞0.5mg/m³ 时，自动提高机组风机转速，增强净化能力。
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（三）自动化控制模块
1. 硬件组成
◦ 主控制器：采用 PLC（可编程逻辑控制器，如西门子 S7-1200）作为核心，接收各传感器数据，输出控制指令至空调、除湿机、消毒设备等，响应时间≤1 秒。
◦ 触摸屏与远程监控平台：库房值班室配置 10 英寸触摸屏，实时显示温湿度、设备运行状态、报警信息；同时搭建云监控平台（支持 Web 端、手机 APP 访问），管理人员可远程查看数据、修改参数（如调整温湿度阈值）、接收故障报警（如设备停机、传感器异常）。
1. 数据管理与安全
◦ 系统自动存储温湿度、消毒净化数据（存储周期≥1 年），支持数据导出（Excel 格式）与曲线查询，便于追溯库房环境变化；
◦ 设置操作权限（管理员、操作员），避免非授权人员修改关键参数；配置应急电源（UPS），断电后维持传感器、控制器运行≥2 小时，确保数据不丢失。
三、实施步骤
1. 前期调研与规划（1 周）：测量库房面积、高度，统计书架布局，确定设备安装位置与数量；与库房管理人员沟通，确认特殊需求（如古籍库房需更低湿度）。
2. 设备采购与安装（3 周）：采购精密空调、传感器、控制器等设备，组织专业团队安装设备、布设线路（线路隐藏式布置，避免影响图书搬运）。
3. 系统调试与测试（1 周）：调试传感器精度、设备联动逻辑，模拟极端环境（如高温高湿）测试系统稳定性；连续监测 3 天，确保温湿度、消毒净化指标达标。
4. 人员培训与试运行（1 周）：对库房管理人员开展培训（包括系统操作、故障排查、应急处理）；试运行 1 个月，根据实际运行情况微调参数（如优化消毒时间、空调风速）。
5. 验收与交付（1 天）：联合库房管理方验收系统指标，交付操作手册、设备保修文件。
四、效益分析
1. 图书保护效益：温湿度精准控制可使图书老化速度减缓 50%，消毒净化可避免霉菌、虫蛀，减少图书修复成本，延长图书保存寿命（普通图书从 10 年延长至 20 年，古籍从 20 年延长至 50 年）。
2. 管理效率效益：自动化运行替代人工调节与消毒，每年减少人工成本约 5 万元；远程监控可实时掌握库房状态，无需专人 24 小时值守，管理效率提升 60%。
3. 能耗节约效益：设备联动控制（如空调与除湿机按需启动）相比传统设备持续运行，每年可节约电费约 3 万元；紫外线 + 臭氧组合消毒相比化学消毒，避免消毒剂采购成本与二次污染处理成本。
五、注意事项
1. 设备维护：每月清洁传感器探头、空调滤网；每季度检查设备线路、风机运行状态；每年对精密空调、除湿机进行深度保养（如更换制冷剂、清洗转轮）。
2. 应急处理：若系统报警（如湿度骤升），管理人员需立即现场排查（如是否存在漏水），同时手动启动备用除湿设备；若设备故障，启动应急通风系统，维持库房基本通风。
3. 特殊图书适配：针对古籍、善本等特殊图书，可在局部区域（如独立古籍柜）增设小型恒温恒湿设备，将湿度控制在 40-50%，温度控制在 16-20℃，进一步提升保护等级。
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