原標題：博物館空氣質量監(jiān)控系統(tǒng)技術方案

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一、項目背景與目標

（一）背景

博物館內空氣質量直接影響文物保存壽命：揮發(fā)性有機化合物（VOC）會加速書畫顏料褪色、紙張老化；顆粒物（PM2.5/PM10）易吸附有害氣體，磨損文物表面并引發(fā)霉變；二氧化硫（SO?）、二氧化氮（NO?）等酸性氣體在潮濕環(huán)境下會腐蝕金屬文物、風化石材；二氧化碳（CO?）濃度過高不僅影響觀眾體驗，還可能間接改變環(huán)境濕度平衡。傳統(tǒng)監(jiān)控僅側重溫濕度，缺乏對多維度空氣質量指標的實時管控，亟需建立專項監(jiān)控系統(tǒng)。

（二）核心目標

1. 實時監(jiān)測 VOC、PM2.5/PM10、SO?、NO?、甲醛、CO?等關鍵污染物，檢測精度符合文物保護與室內空氣質量標準；

2. 實現(xiàn)污染物數(shù)據(jù)實時傳輸、存儲、可視化展示，支持歷史數(shù)據(jù)追溯與趨勢分析；

3. 超標自動觸發(fā)多渠道報警，聯(lián)動新風系統(tǒng)、空氣凈化器等設備進行精準凈化；

4. 系統(tǒng)低功耗、無二次污染，安裝不破壞建筑結構與展陳環(huán)境；

5. 支持與現(xiàn)有溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)融合，形成 “溫濕度 + 空氣質量” 綜合環(huán)境監(jiān)控平臺。

二、設計依據(jù)與技術標準

1. 《館藏文物保存環(huán)境空氣質量要求》（GB/T 30683-2014）

2. 《室內空氣質量標準》（GB/T 18883-2022）

3. 《大氣污染物綜合排放標準》（GB 16297-1996）

4. 《博物館建筑設計規(guī)范》（JGJ 66-2015）

5. 《氣體傳感器技術條件》（GB/T 20485-2006）

6. 文物類別專項標準（如書畫類：VOC≤0.1mg/m3；金屬類：SO?≤0.01mg/m3）

三、系統(tǒng)總體架構

沿用 “分層分布式” 架構，與溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)共享傳輸層、平臺層、應用層，僅新增空氣質量感知模塊，實現(xiàn)低成本融合：

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（一）感知層：空氣質量監(jiān)測終端

核心功能：多維度采集污染物數(shù)據(jù)，適配博物館不同場景。

1. 監(jiān)測終端選型

? 核心參數(shù)：

? VOC：檢測范圍 0-10mg/m3，精度 ±0.01mg/m3；

? PM2.5/PM10：檢測范圍 0-1000μg/m3，精度 ±5μg/m3；

? SO?/NO?：檢測范圍 0-0.5mg/m3，精度 ±0.001mg/m3；

? 甲醛：檢測范圍 0-1mg/m3，精度 ±0.01mg/m3；

? CO?：檢測范圍 0-5000ppm，精度 ±50ppm；

? 類型劃分：

? 多參數(shù)固定監(jiān)測儀：用于展廳、庫房，集成 6 項核心指標，壁掛 / 吸頂安裝；

? 展柜專用微型監(jiān)測儀：嵌入式安裝，體積≤10cm×8cm×5cm，僅監(jiān)測 VOC、PM2.5、甲醛，避免干擾文物；

? 移動監(jiān)測終端：用于臨時展、文物運輸，內置鋰電池（續(xù)航≥4 個月），支持無線傳輸。

1. 安裝部署原則

? 展廳：每 80㎡布置 1 臺多參數(shù)監(jiān)測儀，避開新風出風口、觀眾密集通道，距地面 1.8-2.2m；

? 庫房：按區(qū)域劃分，每 100㎡布置 1 臺，距文物貨架≥50cm，遠離活性炭吸附裝置；

? 展柜內：每個重點文物展柜配置 1 臺微型監(jiān)測儀，探頭朝向文物側，與溫濕度傳感器間距≥10cm；

? 新風機房：在進風口、出風口各布置 1 臺，監(jiān)測新風凈化效果。

（二）傳輸層：復用原有通信網(wǎng)絡

核心功能：借助原有以太網(wǎng) + RS485+LoRa/WiFi 雙模傳輸網(wǎng)絡，無需額外布線。

1. 傳輸優(yōu)化：新增空氣質量數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議適配模塊，與溫濕度數(shù)據(jù)分時傳輸，避免網(wǎng)絡擁堵；

2. 數(shù)據(jù)加密：沿用 AES-128 加密傳輸，確保污染物數(shù)據(jù)安全。

（三）平臺層：數(shù)據(jù)處理與聯(lián)動控制

核心功能：新增空氣質量分析模塊，與原有溫濕度數(shù)據(jù)融合處理。

1. 數(shù)據(jù)存儲：復用原有 “本地服務器 + 云端備份” 架構，新增空氣質量數(shù)據(jù)存儲分區(qū)（保留≥5 年）；

2. 數(shù)據(jù)處理：

? 實時解析：過濾異常數(shù)據(jù)（如傳感器受粉塵遮擋導致的誤報），與溫濕度數(shù)據(jù)關聯(lián)分析（如高濕度 + 高 SO?= 高腐蝕風險）；

? 趨勢分析：自動生成日 / 周 / 月污染物變化曲線，識別污染來源（如展會期間 CO?、PM2.5 升高）；

? 閾值管理：支持按文物類型自定義污染物閾值（如金屬庫房 SO?閾值低于展廳）。

1. 聯(lián)動控制：

? 與新風系統(tǒng)聯(lián)動：CO?＞1000ppm 或 PM2.5＞50μg/m3 時，自動提高新風換氣量；

? 與空氣凈化器聯(lián)動：VOC＞0.1mg/m3 或甲醛＞0.08mg/m3 時，啟動凈化器高速運行；

? 與除濕機聯(lián)動：高濕度 + 高 SO?/NO?時，優(yōu)先降低濕度以減少酸性腐蝕。

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（四）應用層：可視化操作與預警

核心功能：在原有終端基礎上新增空氣質量展示與管理功能，無需額外增加設備。

1. 監(jiān)控中心大屏：新增空氣質量分區(qū)展示模塊，采用色彩分級（綠色：達標；黃色：預警；紅色：超標），同步顯示污染物濃度與溫濕度數(shù)據(jù)；

2. 管理軟件（PC 端）：

? 新增功能：污染物數(shù)據(jù)查詢、污染趨勢分析報表、凈化設備聯(lián)動日志、超標溯源分析；

? 數(shù)據(jù)融合：支持 “溫濕度 + 空氣質量” 聯(lián)合報表導出，便于綜合環(huán)境評估；

1. 移動 APP（手機端）：

? 新增空氣質量超標推送（短信、APP 彈窗），標注污染類型與影響文物類別；

? 支持遠程控制凈化設備，查看凈化效果實時數(shù)據(jù)。

四、關鍵技術特點

1. 多參數(shù)集成監(jiān)測：一臺設備覆蓋核心污染物，減少安裝密度與運維成本；

2. 抗干擾設計：傳感器采用活性炭過濾預處理技術，避免博物館內香水、消毒水等臨時干擾源影響數(shù)據(jù)準確性；

3. 低功耗與無二次污染：監(jiān)測終端功耗≤5W，無噪音、無廢氣排放，符合博物館靜音環(huán)境要求；

4. 無縫融合性：與原有溫濕度系統(tǒng)共享架構，無需重構網(wǎng)絡與平臺，降低改造難度；

5. 智能聯(lián)動精準性：基于 “污染物類型 + 文物類別” 定制聯(lián)動邏輯，避免過度凈化造成能源浪費。

五、實施計劃（與溫濕度系統(tǒng)融合部署）

1. 需求調研與適配（1 周）：結合現(xiàn)有系統(tǒng)架構，確定監(jiān)測終端安裝位置與數(shù)量，完成協(xié)議適配測試；

2. 設備采購與預調試（2-3 周）：采購監(jiān)測終端，完成與原有網(wǎng)關、服務器的兼容性調試；

3. 現(xiàn)場安裝與部署（1-2 周）：安裝監(jiān)測終端，復用原有布線點位，完成設備聯(lián)網(wǎng)；

4. 系統(tǒng)聯(lián)調與培訓（1 周）：調試數(shù)據(jù)傳輸、聯(lián)動邏輯，對管理人員進行新增功能培訓；

5. 試運行與驗收（1 周）：優(yōu)化閾值參數(shù)，驗證聯(lián)動效果，完成項目驗收。

六、售后與維護方案

1. 質保期：監(jiān)測終端質?！? 年，新增軟件模塊終身免費升級；

2. 運維支持：復用原有 7×24 小時技術熱線，空氣質量相關故障現(xiàn)場響應時間≤24 小時；

3. 定期校準：每年 1 次免費校準服務，重點校準 VOC、甲醛傳感器（易漂移部件）；

4. 耗材更換：提供傳感器探頭更換服務（壽命≥2 年），更換過程不影響文物展陳。

審核編輯 黃宇