文物是探究人类历史的重要素材,文物展柜是我们了解文物的重要窗口。展柜微环境中存在的有害气体,不适宜的温湿度和照明光照度等因素,都会加快文物的损坏和腐蚀。因此,研究博物馆可移动文物展柜的环境智能测控系统以达到文物保护的目的,具有重要的现实意义。研究设计了一种博物馆可移动文物展柜微环境智能测控系统,该智能展柜测控系统结构上采用模块化、集成化、标准化设计;功能上,实时监测展柜内的微环境状态,调控展柜内的温湿度和光照度,净化展柜内的有害气体,并通过无线通讯将展柜的相关参数发送至上位机,达到文物保护的目的。本文利用FLUENT仿真软件搭建展柜内部气流循环的数值模型,分析进出气孔位置对展柜内气流分布的影响,进而优化展柜结构;分析不同的通气时间以及循环风速对展柜内温度场的影响。基于GD32F450完成系统的软硬件设计,硬件设计主要包括GD32F450主控器模块、电源管理模块、湿度调控模块、空气净化模块、无线传感器模块、通讯模块、基板模块等。在硬件设计完成的基础上完成系统软件的设计,使得展柜可自主监测调控展柜内微环境的状态,实现智能化。在优化湿度调控效果方面,将模糊控制和常规PID相结合,提高系统的调控精度及稳定性。搭建实验平台,进行系统调试。对温湿度无线传感器进行标定和修正,修正后监测误差达到博物馆监测终端设计要求。同时,对展柜系统的湿度调控、空气净化进行相关实验,证明系统的湿度调控范围、调控精度以及PM2.5的净化效率均达到博物馆智能展柜设计要求。
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