本發(fā)明涉及石質(zhì)文物結(jié)露防控，具體為一種用于石質(zhì)文物結(jié)露防控的預(yù)警方法。

背景技術(shù)：

1、石窟、石刻等石質(zhì)文物是我國(guó)藝術(shù)瑰寶的重要組成部分，具有極高的藝術(shù)、人文和社會(huì)價(jià)值。然而，這類石質(zhì)文物通常體積龐大、不可隨意挪動(dòng)，又由于長(zhǎng)期暴露在外界環(huán)境中而風(fēng)化嚴(yán)重。在各類環(huán)境因素的綜合作用中，水是造成石質(zhì)文物破壞的主因，它既能直接造成砂巖類石質(zhì)文物的水解，也是微生物生長(zhǎng)和繁殖的必要條件。同時(shí)也作為化學(xué)反應(yīng)的媒介促進(jìn)有害物質(zhì)的形成，例如促進(jìn)空氣中so2、no2等有害氣體的化學(xué)作用，造成文物表面的多種腐蝕破壞。

2、水害主要包括內(nèi)部滲水如裂隙滲流水、地下滲水等，和外部明水如雨水和凝結(jié)水等。其中，針對(duì)表面凝結(jié)水，目前國(guó)內(nèi)還沒(méi)有很好的方法和凝結(jié)水防控體系。一般地，通?？梢酝ㄟ^(guò)對(duì)比物體表面溫度和空氣露點(diǎn)溫度判斷是否出現(xiàn)結(jié)露。其中，空氣露點(diǎn)溫度可以通過(guò)儀器采集空氣溫濕度數(shù)據(jù)，并進(jìn)行相應(yīng)公式計(jì)算得到。而表面溫度主要可以通過(guò)接觸式或非接觸式測(cè)溫儀器測(cè)得。但考慮到接觸式儀器例如熱電偶需要在表面鉆孔，使探頭完全包裹于被測(cè)物體內(nèi)，必然會(huì)對(duì)被測(cè)物造成一定破壞，并且容易受外界干擾和損壞。而非接觸式紅外測(cè)溫儀器在測(cè)量低溫物體時(shí)，會(huì)造成較大誤差。另外，被測(cè)物表面的發(fā)射率也會(huì)影響測(cè)量值的準(zhǔn)確性?？梢?jiàn)，若僅使用紅外測(cè)溫儀器測(cè)量文物表面溫度，接受范圍外的測(cè)量誤差極有可能使得研究人員對(duì)文物表面結(jié)露的判斷造成較大影響。

3、因此，基于現(xiàn)有方法和技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種用于石質(zhì)文物結(jié)露防控的預(yù)警方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種用于石質(zhì)文物結(jié)露防控的預(yù)警方法，解決了上述背景技術(shù)中提到的問(wèn)題。

2、為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：一種用于石質(zhì)文物結(jié)露防控的預(yù)警方法，包括以下步驟：

3、步驟一：對(duì)兩組溫濕度傳感器進(jìn)行初步測(cè)試處理，將兩組溫濕度傳感器分開(kāi)在不同的氣壓下的盒體中進(jìn)行測(cè)試，確保兩組盒體的環(huán)境相同，并分別向兩組盒體內(nèi)輸入不同的氣壓，并保證其中一組盒體的氣壓為標(biāo)準(zhǔn)氣壓標(biāo)記為p標(biāo)準(zhǔn)，并計(jì)算出氣壓差值為cz,同時(shí)獲得兩組溫濕度傳感器測(cè)試得到的空氣干球溫度t1和t2，并計(jì)算出氣壓對(duì)濕度傳感器的影響差值qyc,具體其中s為預(yù)設(shè)參數(shù)；

4、步驟二：對(duì)石質(zhì)文物所處的環(huán)境氣壓進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)得到的氣壓值為p，通過(guò)計(jì)算得出溫度誤差值為wc＝(p-p標(biāo)準(zhǔn))*qyc；

5、步驟三：利用溫濕度傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)石質(zhì)文物所處的環(huán)境并上傳數(shù)據(jù)，測(cè)得的初步空氣干球溫度為t1，并計(jì)算出實(shí)際溫度為t＝t1-wc；

6、步驟四：打開(kāi)comsolmultiphysics軟件，根據(jù)需要選擇空間維度并添加物理場(chǎng)接口；

7、步驟五：利用數(shù)字測(cè)繪方法建立文物幾何模型并導(dǎo)入comsolmultiphysics軟件。

8、步驟六：在comsolmultiphysics軟件內(nèi)確定石質(zhì)文物內(nèi)部熱、濕控制方程、初始條件、邊界條件，導(dǎo)入步驟一的環(huán)境參數(shù)作為邊界條件，以及計(jì)算確定熱、濕物性參數(shù)數(shù)據(jù)，將其導(dǎo)入comsolmultiphysics軟件；

9、步驟七：對(duì)模型進(jìn)行物理場(chǎng)設(shè)定，根據(jù)精度需要?jiǎng)澐志W(wǎng)格，進(jìn)行求解器設(shè)置；

10、步驟八：生成分析報(bào)告，包括繪制溫度云圖、溫度-時(shí)間圖；

11、步驟九：計(jì)算露點(diǎn)溫度，在預(yù)警裝置里設(shè)置結(jié)露閾值：當(dāng)模擬出的文物表面最低溫度<空氣露點(diǎn)溫度閾值時(shí)，發(fā)出警報(bào)提醒此刻存在結(jié)露風(fēng)險(xiǎn)。

12、優(yōu)選的，步驟三中，利用溫濕度傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)石質(zhì)文物所處的環(huán)境，只需測(cè)量石質(zhì)文物所處的環(huán)境溫濕度，采用模擬計(jì)算法，獲得文物壁面溫度。

13、優(yōu)選的，步驟六中，熱、濕物性參數(shù)包括材料的干密度、導(dǎo)熱系數(shù)、比熱、水蒸氣滲透系數(shù)、液態(tài)水?dāng)U散系數(shù)、等溫吸放濕曲線。

14、優(yōu)選的，所述步驟九中，根據(jù)步驟一所監(jiān)測(cè)的空氣溫濕度編程計(jì)算露點(diǎn)溫度，利用公式如下所示：

15、

16、其中：td-露點(diǎn)溫度，℃；t-空氣干球溫度，℃；φ-空氣相對(duì)濕度，％。

17、優(yōu)選的，步驟九中，當(dāng)文物表面最低溫度<空氣露點(diǎn)溫度時(shí)，預(yù)警裝置發(fā)出警報(bào)，提示有結(jié)露風(fēng)險(xiǎn)，采取結(jié)露防控措施。

18、有益效果

19、本發(fā)明提供了一種用于石質(zhì)文物結(jié)露防控的預(yù)警方法。與現(xiàn)有技術(shù)相比具備以下有益效果：

20、本發(fā)明提供了一種基于comsol?mu?l?t?i?phys?i?cs軟件的動(dòng)態(tài)熱濕耦合數(shù)值模擬方法。該方法通過(guò)求解石質(zhì)文物巖體內(nèi)部及表面與空氣之間的熱濕傳遞，計(jì)算得到文物表面溫度后對(duì)比實(shí)時(shí)露點(diǎn)溫度來(lái)判斷文物結(jié)露情況。當(dāng)文物表面溫度接近露點(diǎn)溫度，即存在高結(jié)露風(fēng)險(xiǎn)時(shí)給與警報(bào)提醒。本發(fā)明相比于使用非接觸式儀器測(cè)試文物表面溫度更加準(zhǔn)確，有助于對(duì)不可移動(dòng)石質(zhì)文物的保護(hù)。

21、本發(fā)明通過(guò)對(duì)兩組溫濕度傳感器進(jìn)行初步測(cè)試處理，能夠計(jì)算出氣壓差值對(duì)測(cè)試溫度的影響差值，使溫濕度傳感器在對(duì)對(duì)石質(zhì)文物所處的環(huán)境氣壓進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)時(shí)，能夠消除溫度誤差值，從而提高溫濕度傳感器檢測(cè)的精準(zhǔn)值，避免氣壓對(duì)檢測(cè)溫度帶來(lái)的影響。

技術(shù)特征：

1.一種用于石質(zhì)文物結(jié)露防控的預(yù)警方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于石質(zhì)文物結(jié)露防控的預(yù)警方法，其特征在于，步驟三中，利用溫濕度傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)石質(zhì)文物所處的環(huán)境，只需測(cè)量石質(zhì)文物所處的環(huán)境溫濕度，采用模擬計(jì)算法，獲得文物壁面溫度。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于石質(zhì)文物結(jié)露防控的預(yù)警方法，其特征在于，步驟六中，熱、濕物性參數(shù)包括材料的干密度、導(dǎo)熱系數(shù)、比熱、水蒸氣滲透系數(shù)、液態(tài)水?dāng)U散系數(shù)、等溫吸放濕曲線。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于石質(zhì)文物結(jié)露防控的預(yù)警方法，其特征在于，所述步驟九中，根據(jù)步驟一所監(jiān)測(cè)的空氣溫濕度編程計(jì)算露點(diǎn)溫度，利用公式如下所示：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于石質(zhì)文物結(jié)露防控的預(yù)警方法，其特征在于，步驟九中，當(dāng)文物表面最低溫度<空氣露點(diǎn)溫度時(shí)，預(yù)警裝置發(fā)出警報(bào)，提示有結(jié)露風(fēng)險(xiǎn)，采取結(jié)露防控措施。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于石質(zhì)文物結(jié)露防控的預(yù)警方法，利用溫濕度傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)石質(zhì)文物所處的環(huán)境并上傳數(shù)據(jù)；打開(kāi)COMSOLMultiphysics軟件，根據(jù)需要選擇空間維度并添加物理場(chǎng)接口；利用數(shù)字測(cè)繪方法建立文物幾何模型并導(dǎo)入COMSOLMultiphysics軟件。本發(fā)明涉及石質(zhì)文物結(jié)露防控技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明提供了一種基于COMSOLMultiphysics軟件的動(dòng)態(tài)熱濕耦合數(shù)值模擬方法。該方法通過(guò)求解石質(zhì)文物巖體內(nèi)部及表面與空氣之間的熱濕傳遞，計(jì)算得到文物表面溫度后對(duì)比實(shí)時(shí)露點(diǎn)溫度來(lái)判斷文物結(jié)露情況。當(dāng)文物表面溫度接近露點(diǎn)溫度，即存在高結(jié)露風(fēng)險(xiǎn)時(shí)給與警報(bào)提醒。本發(fā)明相比于使用非接觸式儀器測(cè)試文物表面溫度更加準(zhǔn)確。

技術(shù)研發(fā)人員：陳琦,白雪蓮,金舒婷
受保護(hù)的技術(shù)使用者：重慶大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10