《基于 PLC 的档案室温湿度自动化控制完整解决方案》

档案室自动化控制温度和湿度的系统解决方案

 

 

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一、方案背景

档案是国家机构、社会组织和个人在社会活动中形成的具有保存价值的各种形式的历史记录，承载着重要的信息和历史价值。档案室作为保存这些珍贵档案的场所，其环境条件直接影响着档案的寿命和保存质量。

温度和湿度是档案室环境中两个关键的因素。不合适的温度会加速档案纸张的老化、纤维分解，使字迹褪色、扩散；而湿度不当则容易导致档案纸张霉变、虫蛀，还可能引起档案的膨胀或收缩，造成纸张变形、脆化等问题。因此，对档案室的温度和湿度进行精准、稳定的控制至关重要。传统的人工控制方式不仅效率低下，而且难以保证温湿度的稳定在合适范围内，无法满足档案长期保存的需求。基于此，设计一套档案室自动化控制温度和湿度的系统具有重要的现实意义。

二、系统设计目标

本系统旨在实现对档案室温度和湿度的自动化精准控制，将温度稳定控制在 14-24℃之间，相对湿度稳定控制在 45%-60% 之间。通过自动化控制，减少人工干预，提高温湿度控制的效率和精度，为档案提供一个适宜的保存环境，最大限度地延长档案的保存寿命。

 

 

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三、系统组成

（一）硬件部分

1. 传感器

选用高精度、高稳定性的温湿度传感器，如 SHT3x 系列。该系列传感器具有测量精度高（温度测量精度 ±0.3℃，湿度测量精度 ±2% RH）、响应速度快、长期稳定性好等特点，能够实时准确地采集档案室的温度和湿度数据，并将数据传输给控制器。

2. 控制器

采用 PLC（可编程逻辑控制器）作为系统的核心控制器，如西门子 S7-1200 系列。PLC 具有良好的抗干扰能力、可靠性高、编程灵活、兼容性和扩展性强等优点，能够接收传感器传输的温湿度数据，根据预设的控制策略进行逻辑判断和运算，然后向执行器发出控制指令。

3. 执行器

• 温度调节设备：选用精密空调，其具有制冷和制热功能，能够根据控制器的指令对档案室的温度进行调节。空调应具备良好的控温精度，确保温度能够稳定在设定范围内。

• 湿度调节设备：包括加湿器和除湿机。加湿器可选用超声波加湿器，具有加湿效率高、雾粒细、能耗低等特点；除湿机选用转轮式除湿机，除湿效果好，适用范围广。它们能根据控制器的指令对档案室的湿度进行调节。

1. 数据传输设备

采用无线通信模块（如 WiFi 模块或 LoRa 模块）实现传感器、控制器与监控中心之间的数据传输。无线传输方式避免了复杂的布线，安装方便，且能保证数据传输的稳定性和实时性。

2. 监控终端

在监控中心配备计算机作为监控终端，安装相应的监控软件，用于实时显示档案室的温湿度数据、设备运行状态等信息，方便管理人员进行远程监控和管理。

 

 

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（二）软件部分

1. 数据采集与处理模块

该模块负责接收传感器传输的温湿度数据，对数据进行滤波、校验等处理，去除异常数据，确保数据的准确性和可靠性。同时，将处理后的数据存储到数据库中，为后续的数据分析和查询提供依据。

2. 控制逻辑模块

根据预设的温湿度控制范围（温度 14-24℃，相对湿度 45%-60%），编写控制逻辑程序。当采集到的温湿度数据超出设定范围时，控制逻辑模块会生成相应的控制指令，发送给执行器，控制执行器进行工作，以调节温湿度至合适范围。

3. 人机交互模块

在监控终端的软件上设计友好的人机交互界面，管理人员可以通过该界面查看实时温湿度数据、设备运行状态、历史数据曲线等信息，还可以对控制参数（如温湿度设定值）进行修改和设置。

4. 报警模块

当档案室的温湿度超出设定范围一定时间或设备出现故障时，报警模块会发出声光报警信号，并通过短信或邮件等方式通知管理人员，以便管理人员及时采取措施进行处理。

5. 数据库管理模块

负责对采集到的温湿度数据、设备运行记录等信息进行存储、管理和查询。采用关系型数据库（如 MySQL），确保数据的安全性和完整性，同时支持数据的备份和恢复功能。

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四、系统工作流程

1. 传感器实时采集档案室的温度和湿度数据，并通过数据传输设备将数据发送给 PLC 控制器。

2. PLC 控制器接收数据后，将其传输给数据采集与处理模块进行处理。

3. 处理后的温湿度数据与预设的控制范围进行比较，由控制逻辑模块判断是否需要进行调节。

4. 若需要调节，控制逻辑模块向相应的执行器（空调、加湿器、除湿机）发出控制指令。

5. 执行器根据指令进行工作，对档案室的温度或湿度进行调节。

6. 传感器持续采集温湿度数据，形成闭环控制，直至温湿度稳定在设定范围内。

7. 监控终端实时显示各项数据和设备运行状态，当出现异常情况时，报警模块发出报警信号。

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五、系统优势

1. 自动化程度高：实现了温湿度的自动采集、判断和调节，减少了人工干预，降低了人工成本，提高了工作效率。

2. 控制精准：采用高精度的传感器和先进的控制算法，能够将温湿度精准控制在设定范围内，保证了档案保存环境的稳定性。

3. 可靠性强：系统选用高品质的硬件设备和稳定的软件系统，具有良好的抗干扰能力和容错能力，确保系统能够长期稳定运行。

4. 扩展性好：系统采用模块化设计，便于后期根据实际需求进行功能扩展和设备升级。

5. 远程监控：通过监控终端，管理人员可以随时随地了解档案室的温湿度情况和设备运行状态，方便进行远程管理和维护。

六、安装与维护

（一）安装

1. 传感器应安装在档案室的不同位置，确保能够全面、准确地采集温湿度数据，避免安装在阳光直射、空调出风口、门窗附近等位置，以免影响测量精度。

2. 控制器、数据传输设备和监控终端应安装在干燥、通风、无腐蚀性气体的环境中，保证设备的正常运行。

3. 执行器（空调、加湿器、除湿机）的安装应符合相关规范，确保其能够正常工作且不影响档案的存放。

4. 系统安装完成后，应对设备进行调试，检查各部分是否连接正常，功能是否正常运行，温湿度控制是否精准。

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（二）维护

1. 定期对传感器进行校准，确保其测量精度。

2. 定期清洁执行器的滤网、蒸发器等部件，保证设备的运行效率。

3. 定期检查数据传输设备的通信状态，确保数据传输畅通。

4. 定期对数据库进行备份，防止数据丢失。

5. 定期对系统进行全面检查，及时发现和排除故障，确保系统的稳定运行。

七、结论与展望

本档案室自动化控制温度和湿度的系统解决方案，通过合理的硬件选型和软件设计，能够实现对档案室温湿度的精准、稳定控制，为档案的长期保存提供了可靠的环境保障。该系统具有自动化程度高、控制精准、可靠性强等优点，能够满足档案室的实际需求。

未来，随着物联网、人工智能等技术的不断发展，可以进一步优化系统功能。例如，利用人工智能算法对历史温湿度数据进行分析，预测温湿度的变化趋势，提前进行调节，提高控制的前瞻性；结合物联网技术，实现对多个档案室的集中管理和智能调度，提高管理效率。相信通过不断的技术创新和完善，该系统将在档案保护领域发挥更加重要的作用。

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