用于博物馆内的空气质量检测的传感器

iothh · 发表于 2025-4-9 10:29

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博物馆作为展示历史变迁、科学进步和文化更迭的重要场所，对每个国家或民族都有着不可替代的意义。随着气体传感器技术的不断进步，现在可以通过技术手段将看不见的空气污染可视化，使得博物馆能够更加便捷地进行空气质量监测和治理。由于人们对空气污染危害的认识日益加深，博物馆馆方也越来越重视空气质量的监测与管理。

博物馆环境的独特性博物馆环境是一种特殊的室内环境，它不仅包括人们活动的主要场所——展厅，还包括放置展出文物的封闭展柜环境及储存未展出文物的库房环境。因此，博物馆在环境空气质量方面，除了要符合公共场所室内环境的标准外，还需满足文物保存所需的具体要求。
博物馆室内空气质量标准要求展厅作为室内空间，其空气质量应遵循《室内空气质量标准》（GB/T18883-2002）。该标准中对各参数的要求如下表：

此外，《博物馆建筑设计规范》（JGJ 66-2015）对文物储存及保护提出了详细的建议和要求。

影响文物保护的气态污染物影响文物的因素包括光照、温度、湿度、颗粒物和气态污染物等。其中，气态污染物以分子状态分散于大气中，能够直接与文物接触，具有极大的破坏性。主要的气态污染物包括：
1、温湿度：
在《博物馆建筑设计规范》中，对比了不同材质的文物保存的适宜温湿度：

2.二氧化硫
二氧化硫是一种酸性气体，是气态污染物的主要成分之一，在大气中分布广泛，极易与水蒸气结合，生成亚硫酸，当金属盐类存在时，可充当催化剂，将其氧化成硫酸。二氧化硫本身及其反应的常见产物亚硫酸和硫酸，都对文物有危害作用：
①所有的纤维制品，如纸、棉、亚麻等，均会被二氧化硫气体形成的亚硫酸或硫酸蚀损；
②二氧化硫气体能与大部分染料和颜料等着色剂发生化学反应, 从而引起色差变化，对书画颜料的影响不容忽视。
③二氧化硫还会使皮革表面产生粉化现象, 使其韧性减弱。
④二氧化硫会对金属和青铜合金产生腐蚀作用, 使其表面失去光泽。
⑤二氧化硫会与石质文物中含有的大量碳酸盐进行反应，生成坚硬的石膏外壳，体积增加膨胀，导致外壳脱落。
3.二氧化氮
二氧化氮对染料、织物的影响较二氧化硫更为严重。而由于氮氧化物可产生光化学烟雾及醛类物质等二次污染物, 它们对皮革、纸张和纺织品等也具有腐蚀和破坏作用，且会引起涂料变质，橡胶龟裂等。因此，氮氧化物对文物的危害也是不容忽视的。
4.臭氧
臭氧是一种强氧化剂,几乎能毁坏所有的有机化合物。例如油画、纺织品、档案材料、家具、生物标本、皮革、羽毛、毛皮等等,臭氧还能增加银、铁的氧化速度和银、铜的硫化速度。臭氧对颜料的褪色影响亦已有所研究，臭氧破坏纤维素的机理可能是与水反应生成过氧化氢的缘故。
5.甲醛
甲醛也是目前室内主要的环境污染物之一。甲醛的主要来源是三合板中的脉醛树醋。该气体不仅对人体有害,而且经初步研究对无机材料中的玻璃、陶瓷釉彩、蚌壳、金属等亦有潜在的危险作用。
6.颗粒物
颗粒性物质能吸附污染气体，因此它含有广泛的对文物有损伤的污染物。其性质组成随地区、颗粒大小而有不同。城市中的粒状污染物大约5% 一 20%是含有硫酸或是硫酸盐的颗粒,这些会使织物、石、建筑等受污损。
推荐的空气质量检测传感器为了确保博物馆内空气质量达到标准并保护文物，以下是一些推荐使用的传感器及其模块：
测棒型温湿度传感器 - CAEL-S16
特点：由M12金属连接器快速安装，类比输出含缓冲器，确保输出不失真。金属测棒有效隔绝恶劣环境中的电磁干扰。全范围0~100%RH量测，温度量测范围高达+105°C (221°F)。测棒压力范围高至10 bar，类比两通道可变量输出，RS485 Modbus支援浮点数及整数双格式，公制和英制双单位。
应用领域：半导体及微电子工业、制药工业、造纸工业、环境试验箱、干燥设备、喷涂设备、农业、养殖场、温室、储藏室、楼宇自动控制、环境和通风控制等。
美国SPEC Sensors 空气质量 SO₂模拟输出模块 - ULPSM-SO₂ 968-006
特点：快速集成到系统中，低功耗，简单模拟信号输出，线性电流信号转换为线性电压信号，保持传感器在理想的操作环境下。
美国SPEC Sensors 空气质量 NO₂模拟输出模块 - ULPSM-NO₂ 968-004
特点：快速集成到系统中，低功耗，简单模拟信号输出，线性电流信号转换为线性电压信号，保持传感器在理想的操作环境下。
美国SPEC Sensors 空气质量臭氧模拟输出模块 - ULPSM-O₃ 968-005
特点：快速集成到系统中，低功耗，简单模拟信号输出，线性电流信号转换为线性电压信号，保持传感器在理想的操作环境下。
日本NEMOTO 电化学甲醛传感器NE-HCHO-S
特点：高灵敏度，可靠性高，适用于木质建筑材料或灭菌后残留浓度甲醛的检测和测量，适用于各种设备。
德国EC Sense 甲醛传感器 - TB600C-HCHO-100
特点：精度高，寿命长，响应速度快，回零快，即插即用，抗中毒性好，使用简单，UART数字信号输出，耐久可靠，优良的精度、可重复性、线性、一致性，零点无漂移。
日本FIGARO 激光颗粒物传感器 PM2.5传感器 - TF-LP01
特点：利用散射原理对空气中粉尘颗粒进行检测，体积小、检测精度高、重复性好、一致性好、实时响应可连续采集、抗干扰能力强、采用超静音风扇，传感器出厂100%检测和标定。
结论通过使用上述传感器和模块，博物馆可以实现对温湿度、SO₂、NO₂、O₃、甲醛和颗粒物的有效监测，从而更好地保护文物并提升参观者的体验。这些传感器不仅具备高精度和稳定性，还能适应多种复杂环境，为博物馆提供全面的空气质量解决方案。

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