博物館收藏的一切文物都是由不同材料構成的，而文物的自然損壞，其實就是構成文物的材料受到環(huán)境有害因素的影響出現(xiàn)的劣化變質。在影響藏品保存的各種環(huán)境因素中，最基本并經(jīng)常起作用的因素是空氣的溫度和濕度。溫度對于文物的影響主要體現(xiàn)在環(huán)境溫差較大時的熱脹冷縮。當溫度與環(huán)境中的濕度、光、氧、蟲、霉等環(huán)境因素共同作用時，對文物的損壞往往起到加速和催化的作用。在一定溫度值內(nèi)，溫度每升高10度，反應速度加快1-3倍。同樣濕度過高過低，也會對有機質文物造成嚴重損壞。所以，適宜的溫濕度、潔凈的環(huán)境是文物保護的必要條件。
長期以來，盡管全國的博物館工作者為保護文物做了大量工作，但文物入館收藏后受損的情況仍然非常普遍，這種現(xiàn)象與博物館的收藏環(huán)境不宜密切相關。及時了解和掌握文物所處環(huán)境的變化，防止文物劣化變質，關鍵在于采用何種手段進行溫濕度的檢測，使不適宜的環(huán)境盡快得到改善。
國內(nèi)外溫濕度監(jiān)控研究狀況:
（一）國內(nèi)研究發(fā)展狀況
博物館內(nèi)溫濕度環(huán)境的傳統(tǒng)監(jiān)測手段，基本以人工巡檢為主。也有采用數(shù)字式傳感器對溫濕度檢測，并利用無線通訊的方式進行信號傳輸和信息管理。文物所處展柜內(nèi)的小環(huán)境中，濕度控制主要采用被動的調濕劑調控方式。但此種方法存在控制精度低、濕度設定值調整范圍窄、穩(wěn)定性差、有效作用的持續(xù)時間短、對外界環(huán)境的干擾響應速度慢等博物館溫濕度無線監(jiān)控系統(tǒng)的研究與應用劉樹林缺點，而且更換調濕劑必須手動操作，無法和傳感器等手段進行聯(lián)動。這種調控方式不僅大大降低了時效性，增加了勞動強度及維護成本，也無法進一步實施對于小環(huán)境的控制，即檢測后無法對所出現(xiàn)的問題進行及時的調整。因此，將數(shù)字式的監(jiān)測手段、無線聯(lián)網(wǎng)的通訊方式和電子式的控制方法完整結合，形成一種無線聯(lián)網(wǎng)展柜濕度監(jiān)控系統(tǒng)，國內(nèi)目前狀況正在迅速發(fā)展。
目前，我們專門研究溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)，主要是針對博物館文物溫濕度監(jiān)測
1、研究了文物保存濕度指標的確定方法和展柜的溫濕度控制技術，提出了溫濕度獨立控制的技術方案。
2、對文物保存展柜微環(huán)境控制技術進行了試驗研究。
3、設計了恒溫恒濕一體機文物柜，未涉及文物保管和陳列用溫濕度無線聯(lián)網(wǎng)遠程監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)。
4、研究的環(huán)境溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)，可用于檔案、庫房和文物保存環(huán)境。
5、采用以太網(wǎng)總線實行分散監(jiān)控，集中管理的方式，集溫濕度數(shù)據(jù)采集、溫濕度控制、數(shù)據(jù)庫自動更新于一體，實現(xiàn)溫濕度的測量監(jiān)視控制以及數(shù)據(jù)的自動保存。
6、研究了由上位機、下位機和傳感器三大部分組成的檔案資料庫溫濕度控制系統(tǒng)。與本項目采用國際通用的無線數(shù)傳頻段構成的無線網(wǎng)絡不同。
7、研究了無線傳輸溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)和室內(nèi)空氣質量監(jiān)控儀，側重于檢測，不具備網(wǎng)絡監(jiān)控功能。
8、設計一種室內(nèi)空氣質量監(jiān)控儀，由傳感器、變送器、多路智能監(jiān)控儀、無線遙控發(fā)射與接收模塊、機箱和電源轉換插座盒所構成。
（二）國外研究發(fā)展狀況
國外博物館溫濕度環(huán)境主要是由中央空調控制，從上世紀80年代開始關注展柜內(nèi)小環(huán)境的濕度控制。由于文物展柜大多制作優(yōu)良，具備良好的密閉性，因此普遍采用文物專用的調濕劑使柜內(nèi)濕度恒定。但采用調濕劑控制濕度，其發(fā)揮作用是一個緩慢的過程，要求展柜具有極高的氣密性，因此國內(nèi)生產(chǎn)的大多數(shù)展柜無法滿足這種應用方式的要求。與此同時，采用藥劑控濕，很難達到精確的控制，其使用壽命及控制效果受到眾多外界因素的影響。其優(yōu)點是初期投資較低，但使用效果隨壽命而衰減，需要定期更換，因此維護的費用較大。其次，也有針對展柜的電子式恒濕機的使用和無線監(jiān)測設備。如：東京國立博物館2002年開始采用無線感應系統(tǒng)，所采用的系統(tǒng)也是無線搭配有線的系統(tǒng)。英國維多利亞與愛伯特博物館2004年開始使用無線感測系統(tǒng)。但其還處于監(jiān)測數(shù)據(jù)的收集和就地控制的狀態(tài)，無法組成便捷的通訊網(wǎng)絡，更無法實現(xiàn)集中的管理和控制。
以上資料顯示，國內(nèi)外文獻中未見采用無線網(wǎng)絡技術研制的博物館文物保管和陳列用溫濕度遠程監(jiān)控系統(tǒng)的報道和具體應用。
二、常用溫濕度控制方法和傳統(tǒng)溫濕度檢測手段的局限性
目前，國內(nèi)外博物館調節(jié)控制環(huán)境溫濕度措施包括：裝備集中式中央空調系統(tǒng)；局部空間使用恒溫恒濕機、空調器、去濕機、加濕機和使用調濕材料等。被調節(jié)控制的溫濕度環(huán)境是否達到文物保存環(huán)境的標準，需用溫濕度測量儀表測定。通常使用的溫濕度測量儀表有：液體膨脹式溫度計、固體膨脹式溫度計、毛發(fā)濕度計、自動記錄溫濕度計、微電子溫濕度記錄器等。溫濕度測量儀表分布在文物展廳中的每個展柜中，采集溫濕度監(jiān)測數(shù)據(jù)的傳統(tǒng)手段是人工巡檢記錄，然后進行匯總，記錄存檔。首都博物館新館開館以后，環(huán)境監(jiān)測仍然采用傳統(tǒng)的人工巡檢手抄記錄方法。由于展廳數(shù)量多、面積大，工作人員完整巡檢一遍需要走5公里左右。因此，利用人工抄表的方式，每日記錄溫濕度的次數(shù)極為有限，而且在夜間也無法巡查記錄。更為重要的是，對于博物館的“心臟”——文物庫房，由于嚴格的人員出入管理制度，使得日常的人工抄表巡檢無法進行，成為溫濕度監(jiān)控的盲區(qū)。一旦中央空調出現(xiàn)問題，需要經(jīng)過很長時間才能被文物保護中心察覺到，因此存在極大的隱患。這就要求我們采用更加便捷的方法，獲取更加詳細的信息，適應現(xiàn)代化文物保護工作的需要。解決這一問題的關鍵首先就是使用何種手段進行溫濕度的檢測、記錄及分析和控制文物所處的溫濕度環(huán)境，確保文物始終處于一種相對的穩(wěn)定環(huán)境中。
三、適應博物館現(xiàn)狀的溫濕度檢測新手段
為了提高首都博物館的文物保護科技水平，實現(xiàn)對文物的有效保護，急需一種現(xiàn)代化的檢測手段來滿足博物館環(huán)境的特殊需求,我們研發(fā)博物館專用的無線溫濕度檢測系統(tǒng)。該無線系統(tǒng)監(jiān)控分為：無線zigbee、無線射頻和無線gprs三種監(jiān)控系統(tǒng)，本系統(tǒng)采用無線通訊方式，通過放置在各個陳列柜、展廳及文物庫中的采集節(jié)點構成無線通訊網(wǎng)絡，集中監(jiān)控。每個無線采集節(jié)點可采集多種空氣環(huán)境信息，中央監(jiān)控系統(tǒng)可實時動態(tài)顯示各個采集點的位置信息及該點的空氣狀態(tài)信息，當某個空氣環(huán)境指標超出限制值時，系統(tǒng)自動發(fā)出報警信息，可自行啟動博物館內(nèi)恒溫恒濕設備，并對歷史報警信息進行存儲；專業(yè)人員可瀏覽2-3年內(nèi)由各節(jié)點采集來的所有空氣狀態(tài)數(shù)據(jù)；亦可通過人工手動控制調節(jié)無線網(wǎng)絡遙控博物館內(nèi)恒溫恒濕機電設備等。該系統(tǒng)具有如下特點：
1、采用無線通訊方式，無需繁雜的人工布線，項目實施簡單快捷。可用于采集展柜、展廳及庫房內(nèi)溫濕度信號。
2、通過放置在各個陳列柜、展廳及儲藏庫中的采集節(jié)點構成無線通訊網(wǎng)絡，其通訊距離可覆蓋整座建筑物。
3、每個無線采集節(jié)點體積小巧，可放置于展柜內(nèi)角落處，隱蔽性好。
4、每個節(jié)點所采集的空氣環(huán)境信息會被實時記錄在中央監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中。該中央監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能包括:
a、動態(tài)顯示功能：在監(jiān)控屏幕中可顯示各個采集點的位置信息及該點的實時空氣狀態(tài)信息。
b、報警功能：當某個空氣環(huán)境指標超出限制值時，系統(tǒng)自動發(fā)出報警信息，并對歷史報警信息進行長時間的存儲，以便日后分析。
c、趨勢記錄功能：可瀏覽2-3年內(nèi)由各節(jié)點采集而來的所有空氣狀態(tài)數(shù)據(jù)，并作出趨勢分析，專業(yè)人員可以此為依據(jù)，對現(xiàn)有的空調系統(tǒng)做出改進。
d、報表打印功能：可通過系統(tǒng)自帶的打印機，將所關心的數(shù)據(jù)以報表形式打印出來。其中包括報警紀錄、趨勢記錄等。
四、傳統(tǒng)濕度控制手段的局限性
當濕度的檢測、記錄及分析手段完善后，對于現(xiàn)有濕度環(huán)境的改善及控制便成為更加突出的問題。現(xiàn)實中有時會遇見這樣的尷尬，當無線濕度檢測系統(tǒng)探知異常并發(fā)出實時報警后，管理人員束手無策，一籌莫展。因為傳統(tǒng)的環(huán)境濕度控制手段是采用中央空調，但由于初期設計缺陷，極易出現(xiàn)夏季除濕能力不足，冬季加濕效果不夠的狀況。更為重要的是，對于同一展廳，中央空調只能統(tǒng)一設定濕度，因此，差異化的濕度需求無法得到滿足。例如，在同一展廳中，青銅器需要濕度低于40%RH的盡可能干燥的環(huán)境，而書畫和紡織品文物則需要將濕度控制在55%RH左右，這些特殊的要求僅靠大環(huán)境控制是無法滿足的。可見，中央空調對于文物濕度的控制受到諸多因素的局限，無法達到理想的狀態(tài)。
五、適應博物館無線濕度控制新手段
為了彌補中央空調的局限性，新的手段必須滿足如下要求：首先，設備體積小巧，能安裝于展柜內(nèi)部，為不同的展柜提供獨立的濕度控制；其次，該設備應同時具備加濕與除濕功能，以滿足全年各種氣候的變化；另外，該設備必須能夠穩(wěn)定而且高精度的持續(xù)運行；與此同時，當設備臺數(shù)較多時，應具備集中監(jiān)控的功能，便于管理。
利用陳列柜將文物有效的隔絕在一個單獨小環(huán)境內(nèi)，再對這個小環(huán)境實施精確的控制。通過在密閉的展柜內(nèi)形成獨立的、可循環(huán)的氣流組織，控制濕度。采用半導體制冷的原理，將經(jīng)過充分加濕的空氣進行減濕處理，以精確控制柜體內(nèi)的濕度值，兼具加濕與除濕的功能，低噪音，體積小巧，控制精確。采用電子式恒濕機，能夠通過調節(jié)空氣的循環(huán)量來克服展柜的泄露，各種展柜經(jīng)改造便能實施控制，因此更能適應國內(nèi)展柜的現(xiàn)狀。電子式恒濕機內(nèi)置各種智能控制程序，能夠針對外界各種影響迅速、自動的做出調整，因此其控制效果更精確、更穩(wěn)定，人為干預的因素較少。
與中央空調相比，小環(huán)境控制顯得更為有效：其特點是：（1）每個展柜內(nèi)的控制目標都可以是不同的，能夠滿足不同種類文物對于濕度的差異化需求；（2）由于在較小的空間內(nèi)實施控制，精度要大大提高，能夠達到±1.5%；（3）小環(huán)境控制柔性較高，不僅噪音低，而且體積小巧，能與展陳有機的融為一體。
當展柜濕度控制設備分布較分散且數(shù)量較多時，集中監(jiān)控能極大方便使用者的管理。與此同時為了展廳內(nèi)有可能不斷變化的展陳布局，靈活的無線通訊方式能更好的滿足博物館的需求。
溫濕度測控系統(tǒng)特點如下：
1、主機體積小，可以安裝在展柜的底部。
2、根據(jù)不同種類的文物，濕度設定值從30%RH到70%RH可調。
3、可通過無線網(wǎng)絡進行遠程控制，集中管理。
4、濕度準確控制在設定值的±3%范圍內(nèi)。
