一、引言

文物历经岁月的洗礼，其材质和结构变得脆弱敏感，极易受到周围环境因素的影响。温度、湿度、光照、空气质量等环境条件的微小波动，都可能在长期作用下对文物造成不可逆的损害，如褪色、变形、干裂、霉变、腐蚀等。因此，为文物展柜配备先进的环境控制系统是现代文物保护工作中的关键环节，它能够模拟文物原本所处的稳定环境，或者根据文物的特性营造一个理想的保存环境，从而延长文物的寿命，使其能够安全地展现在公众面前，传承人类的历史文化记忆。

二、环境控制系统的组成部分

（一）温湿度调节系统

温度调节：文物展柜通常采用精密的空调系统或加热 / 冷却装置来控制温度。对于一些对温度变化敏感的文物，如纸质文物、纺织品文物和部分有机文物，温度需要保持在一个相对狭窄的范围内，一般为 18 - 22°C。这些调节装置通过传感器实时监测展柜内的温度，并自动启动制冷或制热功能，以维持稳定的温度环境。例如，在夏季高温时，制冷系统会启动，将冷空气送入展柜内，带走多余的热量；而在冬季寒冷时，加热装置则会工作，确保展柜内的温度不会过低。

湿度调节：湿度是影响文物保存的另一个关键因素。展柜内配备湿度调节设备，如加湿器和除湿器，以保持适宜的湿度水平。不同类型的文物对湿度的要求有所差异，一般来说，书画、古籍等纸质文物适宜的相对湿度在 45% - 55% 之间，而青铜器、陶瓷等文物则可耐受相对湿度在 40% - 60% 的范围。湿度传感器实时监测展柜内的湿度情况，当湿度低于设定值时，加湿器会释放适量的水汽；当湿度高于设定值时，除湿器则会启动，去除多余的水分，从而防止文物因干燥而脆化或因潮湿而发霉、生锈。

（二）空气净化系统

过滤污染物：展柜内的空气净化系统主要通过高效空气过滤器（HEPA）去除空气中的灰尘、颗粒物、有害气体和微生物等污染物。这些污染物可能来自外界环境的侵入，也可能是文物本身在保存过程中释放的物质。HEPA 过滤器能够有效拦截微小的颗粒，其过滤效率可达到 99.97% 以上，确保展柜内的空气清洁纯净。例如，对于一些容易受到灰尘侵蚀的文物，如古代书画、雕塑等，空气净化系统能够防止灰尘颗粒附着在文物表面，避免因摩擦而造成文物的损坏。

去除有害气体：除了颗粒物，展柜内的空气还可能含有二氧化硫、氮氧化物、甲醛、挥发性有机化合物（VOCs）等有害气体，这些气体可能会与文物发生化学反应，导致文物变质。空气净化系统中的活性炭吸附装置或化学过滤器能够吸附和分解这些有害气体，为文物提供一个安全的气体环境。例如，在展示一些金属文物时，去除空气中的二氧化硫和氮氧化物等酸性气体，可以有效防止金属文物的腐蚀。

（三）光照控制系统

控制光照强度：文物对光照较为敏感，尤其是紫外线（UV）和高强度的可见光，长期暴露可能会导致文物褪色、变色和材质老化。因此，文物展柜采用特殊的照明灯具，并配备光照强度调节装置和紫外线过滤装置。通过调光器可以精确控制展柜内的光照强度，使其符合文物的光照耐受要求。例如，对于一些有机文物，如古代丝绸、壁画等，光照强度通常控制在 50 - 100 lux 之间，以减少光照对文物的损害。

过滤紫外线：紫外线过滤装置能够有效阻挡紫外线的透过，通常采用紫外线吸收剂或反射镜等技术手段。这些装置安装在照明灯具或展柜玻璃上，能够将大部分紫外线过滤掉，只允许对文物无害的可见光进入展柜内。例如，使用低辐射（Low-E）玻璃作为展柜的柜门材料，不仅可以减少热量的传递，还能有效阻挡紫外线的进入，为文物提供一个安全的光照环境。

三、环境控制系统的工作原理

（一）传感器监测

数据采集：环境控制系统中的各类传感器分布在展柜的不同位置，实时采集温湿度、空气质量、光照强度等环境数据。这些传感器具有高精度和高灵敏度，能够准确地反映展柜内环境的微小变化。例如，温度传感器采用热敏电阻或热电偶等敏感元件，能够快速感知温度的变化，并将其转换为电信号传输给控制系统。

信号传输：传感器采集到的数据通过有线或无线的方式传输给中央控制系统。无线传输方式具有安装方便、灵活性强等优点，避免了在展柜内布线对文物展示空间的影响；而有线传输则具有更高的稳定性和可靠性，适用于对数据传输要求较高的场合。传输的数据经过预处理后，被送入控制系统的核心处理器进行分析和处理。

（二）中央控制系统

数据分析与处理：中央控制系统接收到传感器传来的数据后，利用预设的算法和程序对数据进行分析和处理。它将实时数据与设定的环境参数标准进行比较，判断展柜内的环境是否处于适宜的范围。如果发现环境参数偏离设定值，控制系统会立即启动相应的调节装置进行调整。例如，当湿度传感器检测到展柜内湿度高于设定的上限值时，控制系统会自动向除湿器发送指令，启动除湿程序，直到湿度恢复到正常范围。

控制指令输出：根据数据分析的结果，中央控制系统向各个调节装置发出精确的控制指令，实现对展柜内环境的精准控制。这些控制指令包括制冷 / 制热设备的启停、加湿器 / 除湿器的工作强度调节、照明灯具的亮度调整以及空气净化设备的运行模式切换等。控制系统通过闭环控制的方式，不断监测和调整环境参数，确保展柜内的环境始终保持稳定和适宜。

（三）调节装置执行

设备响应：接到中央控制系统的指令后，各个调节装置迅速做出响应，执行相应的调节任务。例如，空调系统的压缩机根据制冷指令启动，开始制冷循环，将冷空气送入展柜内；加湿器的超声波发生器在加湿指令下工作，将水分子雾化成微小颗粒散发到空气中，增加湿度。

环境调节：调节装置通过不断地工作，对展柜内的环境进行调节和优化，使温湿度、空气质量和光照等环境因素逐渐趋近并稳定在设定的目标值范围内。在这个过程中，传感器持续监测环境的变化情况，并将数据反馈给中央控制系统，以便控制系统根据实际情况及时调整调节装置的工作状态，实现动态平衡的环境控制效果。