CN105425852A - 带有故障自诊断功能的微环境净化调湿器及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带有故障自诊断功能的微环境净化调湿器及方法，微环境净化调湿器，包括微环境温湿度检测电路、外接微环境温度检测电路、外接微环境湿度检测电路、有机污染物浓度检测电路、无机污染物浓度检测电路、含硫污染物浓度检测电路、铂电阻温度传感器输入电路、液位测量输入电路、风机转速测量输入电路、AD转换电路、单片机、EEPROM存储器、RS232通讯接口和无线通讯模块。本发明的带有故障自诊断功能的微环境净化调湿器可用于为博物馆中心展柜，墙面柜以及博物馆文物密集储藏柜提供环境净化、调湿处理，保持文物保存环境清洁、稳定。同时本发明也可为系统监测人员和维修人员提供设备故障自诊断功能，进行有目的的维修，提高产品的服务。
Description
技术领域
本发明涉及免维护微环境净化调湿器，具体涉及一种带有故障自诊断功能的免维护微环境净化调湿器及方法。
背景技术
在馆藏文物保存环境中，温度和湿度是所有研究工作的基础，他们是直接或间接影响文物的一切物理、化学、生物作用的两个基本条件。其中湿度调控对于文物保存尤为重要。湿度对文物的破坏机制可以分为物理破坏、化学破坏以及生物破坏。
湿度对文物的物理破坏表现为：湿度高时，对于吸湿性较强的有机材料或者有细胞结构的文物吸收外界水分而发生体积膨胀；当湿度低时，某些物质就会脱水失区水分，造成文物干裂，材料脆化等。
湿度对文物的化学破坏表现为：由于水能够附着于大多数物质的表面，或者是侵入部分物质的内部。水是一种较好的极性溶剂，易溶解空气中的酸性物质，加快金属物质腐蚀，并造成织物、纸质物等褪色或变色；湿度较高时，还可以加快环境中光化学反应速度。
虽然温度对于文物的保存也有十分重要的影响，但是对于文物保存微环境来说，微环境内部的温度是有其外部的环境决定的，微环境内部温度并不能独立于外界环境而独立存在，所以本任务没有提出对文物保存微环境进行专门的调控。但在对微环境进行湿度调控时，特别是对微环境通过制冷、循环的手段进行除湿操作时，会影响空气的温度，所以必须考虑该过程对微环境温度的影响。
生物腐蚀同样对于文物保存构成主要危害、危险，特别是由于那些由蛋白质、染料、纤维等有机物构成的文物，其自身是微生物赖以生存的营养物质。空气中相对/绝对湿度对于空气中携带微生物的存活量至关重要。不同微生物其最适应的湿度各不相同，总的来说，湿度越高越是适合微生物增长。
另一方面，博物馆馆藏微环境中的污染物如颗粒污染物，微生物污染物，以及气态污染物对文物的破坏作用也十分明显，且这些污染物的来源广泛，如展柜(储存柜等)与其外部博物馆环境进行空气交换，展柜(储存柜等)的材料释放出的气体等。这些污染物都会影响文物的保存。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提供一种带有故障自诊断功能的免维护微环境净化调湿器及方法。
为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种带有故障自诊断功能的微环境净化调湿器，包括微环境温湿度检测电路、外接微环境温度检测电路、外接微环境湿度检测电路、有机污染物浓度检测电路、无机污染物浓度检测电路、含硫污染物浓度检测电路、铂电阻温度传感器输入电路、液位测量输入电路、风机转速测量输入电路、AD转换电路、单片机、EEPROM存储器、RS232通讯接口和无线通讯模块；所述微环境温湿度检测电路、外接微环境温度检测电路、外接微环境湿度检测电路、有机污染物浓度检测电路、无机污染物浓度检测电路、含硫污染物浓度检测电路、铂电阻温度传感器输入电路分别与所述AD转换电路连接；所述AD转换电路与所述单片机连接；所述液位测量输入电路、风机转速测量输入电路、EEPROM存储器、RS232通讯接口和无线通讯模块分别与所述单片机连接。
更进一步的技术方案是还包括光电隔离器，所述AD转换电路通过所述光电隔离器与所述单片机连接；所述液位测量输入电路、风机转速测量输入电路通过所述光电隔离器与所述单片机连接。
更进一步的技术方案是铂电阻温度传感器输入电路包括：散热片温度传感器输入电路、除湿制冷片温度传感器输入电路、取水制冷片温度传感器输入电路和机箱温度传感器输入电路。
更进一步的技术方案是风机转速测量输入电路包括：内循环风机转速测量输入电路、外循环风机转速测量输入电路和净化风机转速测量输入电路。
更进一步的技术方案是无线通讯模块连接至监测系统软件平台。
更进一步的技术方案是提供一种微环境净化调湿器故障自诊断方法，所述的方法包括以下步骤：
加湿功能故障自诊断
系统运行时，微环境湿度传感器或外接微环境湿度传感器检测到湿度值低于系统设定值时，启动加湿水泵、内循环风机，开始正常进行微环境加湿功能；同时检测缓存水箱液位、内循环风机转速；
除湿功能故障自诊断
系统运行时，微环境湿度传感器或外接微环境湿度传感器检测到湿度值高于系统设定值时，系统启动除湿制冷片、内循环风机工作，系统开始正常进行微环境除湿功能；同时检测除湿制冷片温度、缓存水箱液位、内循环风机转速；
净化功能故障自诊断
系统运行时，微环境有机污染物、无机污染物、含硫污染物三种气体浓度传感器之一检测到微环境污染气体浓度值高于系统设定值时，系统启动净化风机，同时检测净化风机转速，系统启动净化功能；当三种传感器浓度均低于设定值时，停止净化功能。
更进一步的技术方案是加湿功能故障自诊断步骤中，
当液位处于设定值±回差范围内，加湿功能正常运行；
当内循环风机转速过低或关闭时，系统进行设备故障报警；
当液位低于设定值-回差时，系统启动取水制冷片工作、启动外循环风机；同时检测液位、取水制冷片温度、外循环风机转速；
当液位高于设定值上限时，系统进行液位超限报警；
当液位低于设定值下限时，系统进行设备故障报警，停止加湿功能。
更进一步的技术方案是除湿功能故障自诊断步骤中，
当内循环风机转速过低或关闭时，系统进行设备故障报警；
当液位处于设定值±回差范围内，除湿功能正常运行；
当液位超过设定值+回差时，系统启动排水水泵、外循环风机；同时检测外循环风机转速，外循环风机转速过低或关闭时，系统进行设备故障报警；当液位高于设定值上限时，系统进行液位超限报警，外循环风机转速过低或关闭时，系统进行设备故障报警，系统停止除湿功能。
更进一步的技术方案是加湿功能故障自诊断步骤中，
取水制冷片工作时，外循环风机转速过低或关闭时，制冷片温度不能低于露点温度时系统进行设备故障报警；所述净化功能故障自诊断步骤中，当净化风机转速过低或处于关闭状态时，系统进行设备故障报警。
更进一步的技术方案是还包括：外接机污染物、无机污染物、含硫污染物三种气体浓度传感器，正常输出电流为4～20mA，当电流小于4mA时，系统通过诊断程序判断传感器故障，系统进行设备故障报警，系统采用事先设置的定时启动、停止净化时间，继续完成净化功能步骤。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的实施例带有故障自诊断功能的免维护微环境净化调湿器可用于为博物馆中心展柜，墙面柜以及博物馆文物密集储藏柜提供环境净化、调湿处理，保持文物保存环境清洁、稳定。同时本发明也可为系统监测人员和维修人员提供设备故障自诊断功能，进行有目的的维修，提高产品的服务。
附图说明
图1为本发明一个实施例的结构原理框图。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
下面结合附图及实施例对本发明的具体实施方式进行详细描述。
实施例1
如图1所示，根据本发明的一个实施例，本实施例公开一种带有故障自诊断功能的免维护微环境净化调湿器，它包括微环境温湿度检测电路、外接微环境温度检测电路、外接微环境湿度检测电路、有机污染物浓度检测电路、无机污染物浓度检测电路、含硫污染物浓度检测电路、铂电阻温度传感器输入电路、液位测量输入电路、风机转速测量输入电路、AD转换电路、单片机、EEPROM存储器、RS232通讯接口和无线通讯模块；所述微环境温湿度检测电路、外接微环境温度检测电路、外接微环境湿度检测电路、有机污染物浓度检测电路、无机污染物浓度检测电路、含硫污染物浓度检测电路、铂电阻温度传感器输入电路分别与所述AD转换电路连接；所述AD转换电路与所述单片机连接；所述液位测量输入电路、风机转速测量输入电路、EEPROM存储器、RS232通讯接口和无线通讯模块分别与所述单片机连接。
优选的，本实施例还包括光电隔离器，所述AD转换电路通过所述光电隔离器与所述单片机连接；所述液位测量输入电路、风机转速测量输入电路通过所述光电隔离器与所述单片机连接。具体的，铂电阻温度传感器输入电路包括：散热片温度传感器输入电路、除湿制冷片温度传感器输入电路、取水制冷片温度传感器输入电路和机箱温度传感器输入电路。散热片温度传感器输入电路、除湿制冷片温度传感器输入电路、取水制冷片温度传感器输入电路和机箱温度传感器输入电路通过AD转换电路和光电隔离器与单片机连接。
进一步的，风机转速测量输入电路包括：内循环风机转速测量输入电路、外循环风机转速测量输入电路和净化风机转速测量输入电路。内循环风机转速测量输入电路、外循环风机转速测量输入电路和净化风机转速测量输入电路通过光电隔离器与单片机连接。
通过上述参数检测，结合单片机软件编程，实现故障自诊断功能。通过Zigeeb无线通讯模块进行无线组网，数据传输至监测系统软件平台，通过系统软件编程，可实现故障远程诊断功能。
监测人员可根据超限报警和故障报警状态及时通知维修人员，系统也可自动通过监测系统软件平台短信、邮件等形式通知维修人员，维修人员可根据报警或故障数据，进行有目的的针对性维修。
本实施例带有故障自诊断功能的免维护微环境净化调湿器的故障自诊断的基本原理为：
微环境净化调湿器正常运行时，单片机检测控制单元根据检测的微环境温湿度、污染物浓度控制设备的调湿、净化功能，启动相应的设备；同时单片机检测控制单元检测除湿制冷片温度、取水制冷片温度、机箱内部温度、散热片温度、缓存水箱液位、内循环风机转速、外循环风机转速、净化风机转速，这些参数通过单片机程序与设置存储在EEPROM的数据进行比较、判断，当数据超出设定值的上下限时，系统进行超限报警和设备故障报警提示，维修人员通过一定的操作程序，读取报警或故障数据，便可对微环境净化调湿机进行有目的的维修。
实施例2
根据本发明的另一个实施例，本实施例公开一种免维护微环境净化调湿器故障自诊断方法，该方法包括以下步骤：
加湿功能故障自诊断
系统运行时，微环境湿度传感器或外接微环境湿度传感器检测到湿度值低于系统设定值时，启动加湿水泵、内循环风机，开始正常进行微环境加湿功能；同时检测缓存水箱液位、内循环风机转速。
当液位处于设定值±回差范围内，加湿功能正常运行；
当内循环风机转速过低或关闭时，系统进行设备故障报警；
当液位低于设定值-回差时，系统启动取水制冷片工作、启动外循环风机；同时检测液位、取水制冷片温度、外循环风机转速；
当液位高于设定值上限时，系统进行液位超限报警；
当液位低于设定值下限时，系统进行设备故障报警，停止加湿功能；
取水制冷片工作时，外循环风机转速过低或关闭时，制冷片温度不能低于露点温度时系统进行设备故障报警。
除湿功能故障自诊断
系统运行时，微环境湿度传感器或外接微环境湿度传感器检测到湿度值高于系统设定值时，系统启动除湿制冷片、内循环风机工作，系统开始正常进行微环境除湿功能；同时检测除湿制冷片温度、缓存水箱液位、内循环风机转速。
当内循环风机转速过低或关闭时，系统进行设备故障报警；
当液位处于设定值±回差范围内，除湿功能正常运行；
当液位超过设定值+回差时，系统启动排水水泵、外循环风机；同时检测外循环风机转速，外循环风机转速过低或关闭时，系统进行设备故障报警；
当液位高于设定值上限时，系统进行液位超限报警，外循环风机转速过低或关闭时，系统进行设备故障报警，系统停止除湿功能。
净化功能故障自诊断
系统运行时，微环境有机污染物、无机污染物、含硫污染物三种气体浓度传感器之一检测到微环境污染气体浓度值高于系统设定值时，系统启动净化风机，同时检测净化风机转速，系统启动净化功能；当三种传感器浓度均低于设定值时，停止净化功能。
当净化风机转速过低或处于关闭状态时，系统进行设备故障报警。
外接机污染物、无机污染物、含硫污染物三种气体浓度传感器，正常输出电流为4～20mA，当电流小于4mA时，通过诊断程序判断传感器故障，系统进行设备故障报警，维修人员可根据故障信息进行针对性维修，同时采用事先设置的定时启动、停止净化时间，继续完成净化功能。
在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一个实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。
尽管这里参照发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。
Claims (10)
1.一种带有故障自诊断功能的微环境净化调湿器，其特征在于：包括微环境温湿度检测电路、外接微环境温度检测电路、外接微环境湿度检测电路、有机污染物浓度检测电路、无机污染物浓度检测电路、含硫污染物浓度检测电路、铂电阻温度传感器输入电路、液位测量输入电路、风机转速测量输入电路、AD转换电路、单片机、EEPROM存储器、RS232通讯接口和无线通讯模块；所述微环境温湿度检测电路、外接微环境温度检测电路、外接微环境湿度检测电路、有机污染物浓度检测电路、无机污染物浓度检测电路、含硫污染物浓度检测电路、铂电阻温度传感器输入电路分别与所述AD转换电路连接；所述AD转换电路与所述单片机连接；所述液位测量输入电路、风机转速测量输入电路、EEPROM存储器、RS232通讯接口和无线通讯模块分别与所述单片机连接。
2.根据权利要求1所述的带有故障自诊断功能的微环境净化调湿器，其特征在于还包括光电隔离器，所述AD转换电路通过所述光电隔离器与所述单片机连接；所述液位测量输入电路、风机转速测量输入电路通过所述光电隔离器与所述单片机连接。
3.根据权利要求1所述的带有故障自诊断功能的微环境净化调湿器，其特征在于所述的铂电阻温度传感器输入电路包括：散热片温度传感器输入电路、除湿制冷片温度传感器输入电路、取水制冷片温度传感器输入电路和机箱温度传感器输入电路。
4.根据权利要求1所述的带有故障自诊断功能的微环境净化调湿器，其特征在于所述的风机转速测量输入电路包括：内循环风机转速测量输入电路、外循环风机转速测量输入电路和净化风机转速测量输入电路。
5.根据权利要求1所述的带有故障自诊断功能的微环境净化调湿器，其特征在于所述的无线通讯模块连接至监测系统软件平台。
6.一种微环境净化调湿器故障自诊断方法，其特征在于所述的方法包括以下步骤：
加湿功能故障自诊断
系统运行时，微环境湿度传感器或外接微环境湿度传感器检测到湿度值低于系统设定值时，启动加湿水泵、内循环风机，开始正常进行微环境加湿功能；同时检测缓存水箱液位、内循环风机转速；
除湿功能故障自诊断
系统运行时，微环境湿度传感器或外接微环境湿度传感器检测到湿度值高于系统设定值时，系统启动除湿制冷片、内循环风机工作，系统开始正常进行微环境除湿功能；同时检测除湿制冷片温度、缓存水箱液位、内循环风机转速；
净化功能故障自诊断
系统运行时，微环境有机污染物、无机污染物、含硫污染物三种气体浓度传感器之一检测到微环境污染气体浓度值高于系统设定值时，系统启动净化风机，同时检测净化风机转速，系统启动净化功能；当三种传感器浓度均低于设定值时，停止净化功能。
7.根据权利要求6所述的微环境净化调湿器故障自诊断方法，其特征在于所述的加湿功能故障自诊断步骤中，
当液位处于设定值±回差范围内，加湿功能正常运行；
当内循环风机转速过低或关闭时，系统进行设备故障报警；
当液位低于设定值-回差时，系统启动取水制冷片工作、启动外循环风机；
同时检测液位、取水制冷片温度、外循环风机转速；
当液位高于设定值上限时，系统进行液位超限报警；
当液位低于设定值下限时，系统进行设备故障报警，停止加湿功能。
8.根据权利要求6所述的微环境净化调湿器故障自诊断方法，其特征在于所述的除湿功能故障自诊断步骤中，
当内循环风机转速过低或关闭时，系统进行设备故障报警；
当液位处于设定值±回差范围内，除湿功能正常运行；
当液位超过设定值+回差时，系统启动排水水泵、外循环风机；同时检测外循环风机转速，外循环风机转速过低或关闭时，系统进行设备故障报警；
当液位高于设定值上限时，系统进行液位超限报警，外循环风机转速过低或关闭时，系统进行设备故障报警，系统停止除湿功能。
9.根据权利要求6或7所述的微环境净化调湿器故障自诊断方法，其特征在于所述的加湿功能故障自诊断步骤中，
取水制冷片工作时，外循环风机转速过低或关闭时，制冷片温度不能低于露点温度时系统进行设备故障报警；所述净化功能故障自诊断步骤中，当净化风机转速过低或处于关闭状态时，系统进行设备故障报警。
10.根据权利要求6所述的微环境净化调湿器故障自诊断方法，其特征在于还包括：外接机污染物、无机污染物、含硫污染物三种气体浓度传感器，正常输出电流为4～20mA，当电流小于4mA时，系统通过诊断程序判断传感器故障，系统进行设备故障报警，系统采用事先设置的定时启动、停止净化时间，继续完成净化功能步骤。
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