含 UPS 应急保障的档案馆温湿度全时段自动化控制系统方案

原标题：档案馆温度湿度自动化控制系统方案

效果图

一、方案背景与目标

（一）背景

档案作为重要的历史凭证和信息资源，其保存质量直接依赖环境温湿度：纸质档案适宜温度 18-22℃、湿度 45%-55%，音像档案适宜温度 15-20℃、湿度 40%-50%，电子档案适宜温度 18-24℃、湿度 40%-60%。传统人工调节（手动启停空调、除湿机）存在控制滞后、精度不足、能耗浪费等问题，易导致档案霉变、虫蛀、纸张老化等损坏。

（二）核心目标

1. 精准控制：温湿度控制精度达 ±0.3℃、±2% RH，满足不同类型档案存储标准；

2. 自动化运行：无需人工干预，根据实时环境数据自动启停执行设备，维持温湿度稳定；

3. 可追溯管理：实时采集、存储温湿度数据，保留≥5 年历史记录，支持查询与导出；

4. 节能优化：根据环境变化和用电峰谷自动调整运行策略，降低能耗；

5. 应急预警：超阈值时及时触发多级报警，保障档案安全；

6. 灵活扩展：支持多库房、多区域分区控制，可兼容未来设备升级。

档案监控室

二、系统总体架构

系统采用 "分层分布式" 架构，分为感知层、传输层、控制层、应用层四层，实现数据采集 - 传输 - 处理 - 控制 - 管理的闭环运行：

|---------------------------------------------------------------------------------|
| graph TD A[感知层] --> B[传输层] B --> C[控制层] C --> D[应用层] D --> E[用户端] |

（一）感知层：数据采集终端

负责实时采集库房温湿度数据，为控制决策提供依据：

1. 传感器选型：选用工业级高精度温湿度传感器（精度 ±0.1℃、±1% RH，防护等级 IP65），支持抗干扰设计（避免电磁、灰尘影响）；

2. 安装部署：

◦ 按库房面积均匀分布，每 20-30㎡部署 1 台，距地面 1.5-2m，远离门窗、空调出风口、档案架边缘（避免局部环境干扰）；

◦ 关键区域（如珍贵档案库房、密集架区域）加密部署，确保数据覆盖无死角；

◦ 传感器支持 POE 供电或电池供电（电池续航≥2 年），适配不同库房布线条件。

档案库房效果图

（二）传输层：数据通信网络

实现感知层与控制层、控制层与应用层的数据传输，兼顾稳定性与灵活性：

1. 有线传输：核心区域采用以太网（TCP/IP 协议），传输速率快、稳定性高，用于连接控制主机、核心传感器；

2. 无线传输：非核心区域或布线困难区域采用 LoRa/WiFi 双模传输（LoRa 通信距离≥1km，穿透性强；WiFi 适配局域网扩展），支持自动切换，避免信号中断；

3. 通信保障：支持数据加密传输（AES-128 加密），防止数据泄露；具备断线重连功能，确保数据不丢失。

（三）控制层：核心控制中枢

作为系统 "大脑"，接收感知数据并驱动执行设备，实现自动化控制：

1. 硬件选型：采用工业级 PLC 控制器（支持多协议兼容，如 Modbus、MQTT），具备冗余设计，确保连续运行；

2. 控制逻辑：

◦ 基础调节：采用 PID 算法，根据温湿度偏差自动调整执行设备运行参数（如空调风速、除湿机运行时长），避免频繁启停；

◦ 分区控制：支持按库房、区域设置独立温湿度阈值，满足不同档案存储需求；

◦ 联动控制：空调、除湿机、加湿器、新风系统联动运行，例如高湿低寒时，先启动除湿机再调节空调温度，避免冷凝水产生；

◦ 节能优化：结合室外温湿度数据和用电峰谷时段，自动调整运行策略（如谷电时段多储能，峰电时段低负荷运行）。

（四）应用层：管理与监控平台

提供可视化管理界面，支持远程监控、数据查询、报警处理等功能：

1. 软件功能：

◦ 实时监控：仪表盘展示各区域温湿度数据、设备运行状态（运行 / 故障 / 待机），支持地图化分区查看；

◦ 阈值设置：可自定义不同区域、不同档案类型的温湿度阈值，支持批量修改；

◦ 数据管理：历史数据按日 / 周 / 月 / 年统计，生成趋势曲线，支持 Excel 导出，数据存储≥5 年；

◦ 报警功能：超阈值时触发多级报警（平台弹窗、短信、APP 推送、现场声光报警），记录报警时间、位置、处理状态，支持报警溯源；

◦ 设备管理：远程控制执行设备启停，查看设备运行日志、故障信息，支持设备维护提醒；

◦ 权限管理：分管理员、操作员、查看员三级权限，限制操作范围，保障系统安全。

1. 终端支持：兼容电脑端（Windows/Mac OS）、移动端（iOS/Android）、平板端，支持离线查看数据。

库房

三、核心硬件与软件清单

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| 层级 | 设备 / 软件名称 | 规格参数 |
| 感知层 | 温湿度传感器 | 精度 ±0.1℃、±1% RH，IP65 防护，支持 POE / 电池供电，LoRa/WiFi 双模通信 |
| 传输层 | LoRa 网关 | 通信距离≥1km，支持≥32 个传感器接入，以太网 / WiFi 上传 |
| | 以太网交换机 | 8 口千兆，支持 POE 供电 |
| 控制层 | PLC 控制器 | 工业级，支持 Modbus/MQTT 协议，冗余设计，≥16 路 DI/DO 接口 |
| | 继电器模块 | 控制空调、除湿机等设备启停，支持过载保护 |
| 执行设备 | 档案专用空调 | 恒温恒湿型，精度 ±0.5℃、±3% RH，低噪音（≤45dB） |
| | 工业除湿机 | 日除湿量≥15L，无冷凝水残留，支持自动排水 |
| | 超声波加湿器（无雾型） | 加湿量≥3kg/h，避免水雾损坏档案，支持湿度精准控制 |
| | 新风净化系统 | 过滤精度≥PM2.5，支持热交换，节能降耗 |
| 应用层 | 管理平台软件 | 支持多终端访问，数据可视化、报警推送、权限管理等功能 |
| 辅助设备 | 备用电源（UPS） | 续航≥4 小时，保障断电时系统持续运行 |
| | 声光报警器 | 现场报警提示，音量≥85dB |

四、安装与调试方案

（一）安装流程

1. 现场勘查：确认库房布局、档案类型、现有设备位置，规划传感器、执行设备安装点位；

2. 布线施工：有线传输线路采用穿管暗敷，避免与强电线路并行，无线设备确保信号覆盖无死角；

3. 设备安装：传感器固定于墙面或吊顶，执行设备远离档案架（距离≥1m），避免直吹档案；

4. 系统接线：按电气原理图连接控制器、传感器、执行设备，确保接线牢固、无短路。

温湿度

（二）调试内容

1. 传感器校准：使用标准温湿度校准仪，对所有传感器进行校准，确保数据准确性；

2. 控制逻辑测试：模拟不同环境场景（高温、高湿、低温、低湿），验证执行设备联动是否正常，控制精度是否达标；

3. 报警功能测试：人为设置超阈值参数，验证多级报警是否触发，报警信息是否准确；

4. 数据传输测试：连续运行 72 小时，检查数据采集、存储、传输是否稳定，无丢失；

5. 应急测试：模拟断电场景，验证 UPS 备用电源是否正常切换，系统是否持续运行。

五、运维与保障方案

（一）日常运维

1. 定期校准：传感器每 6 个月校准 1 次，执行设备每年检测 1 次运行参数；

2. 清洁维护：每月清洁传感器探头、执行设备滤网，避免灰尘影响精度；

3. 数据备份：每周自动备份历史数据，存储于本地服务器和云端，防止数据丢失；

4. 设备巡检：每季度检查设备运行状态、线路连接情况，及时处理故障隐患。

（二）应急保障

1. 断电应急：UPS 备用电源自动切换，保障控制器、传感器、核心执行设备持续运行；

2. 设备故障应急：系统自动检测设备故障，推送报警信息，同时启动备用设备（如备用空调），维持温湿度稳定；

3. 系统故障应急：提供 7×24 小时技术支持，远程排查故障，无法远程解决时 48 小时内现场维修。

（三）升级服务

系统支持固件升级、功能扩展，可根据档案存储需求新增区域控制、设备接入、数据分析等功能，保障系统长期适配。

八防十防

六、方案优势

1. 精准稳定：采用高精度传感器和 PID 控制算法，温湿度控制精度远超人工调节，保障档案存储环境稳定；

2. 高效节能：自动化联动控制 + 峰谷用电优化，降低能耗 30% 以上，减少运行成本；

3. 智能便捷：远程监控、自动报警、数据追溯，减少人工干预，提升管理效率；

4. 灵活扩展：支持多区域、多设备接入，可适配不同规模档案馆（小型库房、大型档案中心）；

5. 安全可靠：工业级硬件、冗余设计、数据加密存储，保障系统持续稳定运行，避免档案损坏风险。