一种文物自动保护装置的制作方法

专利名称：一种文物自动保护装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及博物馆文物保护领域，是一种应用于突发灾难中的文物保护装置。
背景技术：
文物是祖先留给我们的无价之宝，是金钱无法衡量的。经过多少年的风雨和战乱， 流传至今的文物十分珍贵。然而在一些灾难中，文物又显得那么脆弱，文物在地震、火灾等 突发灾难中极易损坏。近年来，时常有大地震发生，08年的汶川大地震，09年的海地大地震 以及10年的智利大地震。据统计在08年的四川汶川大地震中，四川省共有79处全国重 点文物保护单位和169处省级文物保护单位受到地震破坏，其中损毁文物共计1839件。甘 肃有53处不可移动文物受损，陕西56处、云南46处文物及文物设施受损。重庆共有97处 文物点、9个单位、17处展厅(库房、办公用房)、12件文物藏品受损。特别是在一些由古迹 遗址保留下来而改造的博物馆中，防护措施相对比较弱，更容易在地震中造成无法估计的 损失。现有的保护文物方法主要包括两种一种是依靠博物馆建筑结构本身具有的抗震 能力。现代博物馆固然按照抗震的要求进行建造，能够有效地保护好文物，但是大部分文物 均采用浮动放置，文物仍有受损的可能，同时现在大部分的博物馆的建筑结构并没有这样 完善的保护措施。一些由文物古迹改造的博物馆或者是古迹完全不具备抗震的条件，这样 的话，一旦发生地震后果将会是不堪设想；另一方面，市场上现有的保护措施和装置，如橡 皮减震衬底或者是固定文物于底座的方法都只是对文物进行减震防护，文物还是浮放于站 台上，因而不能保证文物不会与展台玻璃外罩碰撞，或者是落到地上而摔坏，即忽略了这样 一个关键问题不能保证地震房屋倒塌其他物体造成的冲击、砸损破坏。这样的话，一旦房 屋倒塌，废墟之中，文物还是不能得到有效地保证。综上所述即使有建筑物自身结构抗震，或者目前现有保护措施减震，浮放式摆 放的文物在地震等大型自然灾害中，当建筑结构遭受破坏时仍不能受到有效地抗压减震保 护。
发明内容本实用新型的目的是提供一种文物自动保护装置。在不改变现有博物馆结构的同 时，能广泛应用于各种博物馆中，在突发灾难时(主要涉及地震)为文物提供一定减震、抗 压、防火保护。本实用新型的具体技术方案如下—种文物自动保护装置，用于对突发灾难中的文物进行保护，该装置包括检测机 构、升降机构、保护机构，所述检测机构用于检测文物所处环境中的状态参数，包括温度、震 动、噪声和湿度，所述升降机构设置于保护机构中，用于承载文物，当检测到的环境状态参 数异常时，所述检测机构发出信号给升降机构，所述升降机构带动文物下降进入到保护机构中，实现对文物的保护。作为本实用新型的进一步改进，所述的检测机构包括机械式检测装置，用于检测 震动，该机械式检测装置包括压触开关、支座、支撑杆和感应球，压触开关设置在支撑杆上 端，下端与支座连接，所述感应球压在压触开关上，在支撑杆的上端外围有与感应球球面相 贴合的环形裙边，感应球感应到震动异常后，因与支撑杆接触面积有限而互相分离，触动压 触开关使其发出信号，从而启动升降机构。作为本实用新型的进一步改进，所述的检测机构还包括加速度传感器、温度传感 器，湿度传感器和声音传感去，分别用于检测震动大小，温度高低，环境湿度大小以及噪声 大小。作为本实用新型的进一步改进，所述升降机构包括文物托盘、剪式结构、驱动结构 和底座，所述文物托盘位于剪式结构上端，用于承载文物，所述驱动结构固设在底座上，该 驱动结构由丝杆、螺母和电机构成，丝杆与电机连接为一体，螺母和剪式机构连接，升降机 构接收到信号后，电机启动，带动丝杆转动，驱动螺母带动剪式结构下降，将文物带入到保 护机构中。作为本实用新型的进一步改进，所述驱动结构为同步齿形带结构，包括同步齿形 带、齿轮和驱动电机，所述文物托盘与同步齿形带相连，当驱动电机带动齿轮转动时，文物 托盘承载文物沿同步齿形带上升及下降。作为本实用新型的进一步改进，所述保护机构包括外盒和套在该外盒内的内盒， 两者之间通过减震弹簧连接，其中，所述外盒由外盒壁、外盒和外盒底板组成，所述内盒由 内盒壁、两块固定侧板和两块活动侧板组成，所述升降机构容置于该内盒中，通过升降机构 的底座与该内盒连接为一体，两块活动侧板和两块固定侧壁分别相对设置在内盒壁上方， 通过连接板连接为一体，两块活动侧板可通过合页摆动，实现对内盒的封闭和打开。作为本实用新型的进一步改进，在所述固定侧壁外侧还安装有缓冲物质容器，填 充有缓冲内衬，用于减震缓冲。检测机构采用机械式检测装置和加速度传感器、温度传感器、湿度传感器、声音传 感器的综合利用，在检测到震动信号或火灾信号或空气湿度过大信号或噪声过大信号便将 此信号传导到下降机构，由此启动下降机构和保护机构。加速度传感器采用美新MXC6202X 双轴加速度传感器，是目前市场上应用较广成本较低，高灵明度加速度传感器，可以较好稳 定的检测到振动信号。机械式检测采取倒立摆原理，在立柱上安有压触开关，压在压触开关 上的钢球在感受震动时跌落，从而使开关接通。加速度传感器检测到信号后经由单片机处 理后触发下降机构，而机械式检测作为保险措施，若传感检测出现问题，机械式同样能触发 下降机构。升降机构主要由双剪式升降机构构成。剪式升降结构通过丝杆螺母配合旋转改 变升降台底部两连杆之间的距离，驱动电机控制丝杆的正转与反转控制两螺母的靠近与分 离，从而控制工作台面的上升和下降，采用双剪升降台使文物能平稳的下降上升。保护机构采用内外盒二级防震。保护装置接收到地震信号时由升降台将文物平 稳、安全、快速下降到内盒里，内盒表层附有海绵等柔性缓冲层，内外盒相互独立以弹簧相 连接。同时外盒盖板将闭合，提供第一道抗压防护，内盒上盖板则形成60°角提供第二道抗 压防护，此时向内盒导入柔性填充物，完成对文物的减震抗压保护。[0017]本实用新型可以根据不同博物馆的防震要求进行震级设定，具体是通过改变传感 器的参数和检测装置中立柱与检测球的接触面积进行设定。只有地震震级大于所在博物馆 要求的震级是才能检测到震动信号。本实用新型有以下优点1.不需要对现有的建筑结构和文物展示台进行大的改动就能实现功，且可以根据 不同的文物尺寸而设计相应的装置用于一定尺寸范围内的文物保护。2.传感器采用美新公司的MXC6202X双轴加速度传感器，体积小，灵敏度高，安装 方便。同时采用机械式和加速度传感器双保险的检测机构，使得检测到地震的准确性和装 置的可靠性都有较高保证。3.采用双剪式下降结构，能保证文物稳定安全快速的下降，地震发生时有12S左 右的黄金反应时间，已足够本装置完成保护动作。内盒、外盒独立，采用弹簧、缓冲填充物、 柔性内衬等方式具有较好的减震效果。

图1是本实用新型的检测机构1的示意图图2是本实用新型的升降机构2的示意图图3是本实用新型的保护机构3的示意图图4是本实用新型完成文物保护后的示意图图5是本实用新型总体安装示意图
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步说明。一种文物自动保护装置，用于对突发灾难中的文物进行保护，该装置包括检测机 构1、升降机构2、保护机构3三个部分。检测机构1用于检测文物所处环境中的状态参数， 包括温度、震动、噪声、湿度等，所述升降机构2设置于保护机构3中，当环境状态参数正常 时，所述升降机构2用于承载文物，当检测到的环境状态参数异常时，所述检测机构1发出 信号给升降机构2，所述升降机构2带动文物下降进入到保护机构3中，实现对文物的保护。如图1所示，所述的检测机构1包括机械式检测装置11，用于检测震动，该机械式 检测装置11包括压触开关111、支座112、支撑杆113，感应球114。所述压触开关111设置 在支撑杆113上端，下端与支座112连接，所述感应球114压在压触开关111上，在支撑杆 113的上端外围有与感应球114球面相贴合的环形裙边，其大小可跟据感应震级的灵敏度 要求设置。感应球114感应到地震后，因与支撑杆3接触面积有限而互相分离，从而触动压 触开关使其发出信号，启动下降机构2。同时，检测机构1还包括加速度传感器12、温度传感器13，湿度传感器14，声音传 感去15分别用于检测震动大小，温度高低，环境湿度大小，噪声大小。所述加速度传感器12 采用微纳米双轴MXC6202X加速度传感器。加速度传感器12检测到的震动信号交由控制单 片机处理，当震动值超过设定值时，控制单片机启动下降机构2。温度传感器13负责检测实 时温度，预警火灾发生。湿度传感器用于检测文物展览柜中湿度，防止湿度过大对文物造成 损害。声音传感器用于检测文物展览柜周边声音大小，防止过大噪声对文物造成损害。[0031]此机构是为预防电子电路在地震中发生意外而断电无法工作，因而作为保险措 施。如图2所示，所述升降机构2置在保护机构3中，该升降机构2包括文物托盘21、 剪式结构22、驱动结构23和底座24。所述文物托盘21位于剪式结构22上端，用于承载文 物。所述升降机构2参考现有剪叉式升降机机构。所述驱动结构23固设在底座24，该驱动 结构23由丝杆234螺母235和电机236构成，丝杆234与电机236连接为一体，螺母235和 升降机构2连接，升降机构2收到信号后，电机236启动，带动丝杆234转动，驱动螺母235 带动剪式结构22下降，电机236反转时螺母235带动剪式结构22上升。升降机构2还可以是丝杆螺母结构，包括文物托盘，螺母，丝杆，驱动结构。文物 托盘处于丝杆顶端并与其连接。当驱动结构带动螺母旋转时，螺母带动低杆旋转，使丝杆能 够下降。升降机构2还可以是同步齿形带结构，包括同步齿形带，齿轮，驱动电机，文物托 盘。文物托盘与同步齿形带相连。当驱动电机带动齿轮转动时，文物托盘承载文物沿同步 齿形带上升及下降。如图3所示，所述保护机构3包括外盒31和套在该外盒31内的内盒32两部分， 两者之间由减震弹簧39连接。外盒31由外盒壁313、外盒盖314和外盒底板315组成，内 盒32由内盒壁325、两块固定侧板327和两块活动侧板328组成，所述升降机构2容置于该 内盒32中，通过所述底座24与升降机构2连接为一体。两块活动侧板328和两块固定侧壁327分别相对放置在内盒壁325上方，通过一 连接板连接为一体，两块活动侧板328均可通过合页摆动，实现对内盒32的封闭和打开。另外，在固定侧壁327外侧还安装有缓冲物质容器310，可以填充海绵等缓冲内衬 311。保护装置接收到地震信号时由升降台将文物平稳、安全、快速下降到内盒里，内盒 表层附有海绵等柔性缓冲层，内外盒相互独立以弹簧相连接。同时外盒盖板将闭合，提供第 一道抗压防护，内盒上盖板则形成60°角提供第二道抗压防护，此时向内盒导入柔性填充 物，完成对文物的减震抗压保护。如图4中，为所述实用新型完成保护后的效果图。外盒31和内盒32之间的减震 弹簧39起第一道减震作用，缓冲内衬和导入的缓冲物起第二道减震作用，较好的保证文物 在地震中的减震缓冲效果。外盒31在完成保护动后形成封闭盒体，所用材料设计为45号 钢，为文物提供第一道抗压和防火屏障，内盒32及形成60°角的活动侧板328起到第二道 抗压和防火措施。从而所述实用新型发明在整体上能为文物提供较好的防火、抗震减压的 防护。如图5所示，本实用新型的文物保护装置安装于现有博物馆文物展台4的内部，其 外盒31尺寸可根据文物展台4的内部空间大小而设计。内盒32的尺寸则根据文物5的尺 寸设计，应比文物本身尺寸稍大，以便安置缓冲材料等。检测机构1随文物展台4放置随时 检测文物展台4所处地点的环境状态参数，升降机构2接收到信号后可将文物5收入内盒 32内进行保护，同时保护机构3启动。在具体实施过程中，将根据所需要保护文物大小制作的所需实用新型安装到文物 展台内，外盒盖板与展台台面下部距离为5mm左右。正常情况下，双剪升降台将文物拖至展台台面高度，外盒盖板展开，活动侧板则保持竖直。突发灾难时，若温度传感器检测到环境 温度超过预定值，或加速度传感器检测到的震动超过预设值(如果电子感应电路失效，机 械式检测机构同样也可起到检测作用)时，接通双剪升降台的驱动电机，使文物随双剪升 降台一同平稳的下降至内盒中。文物完全下降到内盒后，接通保护机构电源，外盒盖板在其 驱动电机的驱动下合上，同时带动活动侧板合上形成60°角，此时安装在固定侧板后的填 充物容器开始向内盒中导入填充物。最后，保护指示灯由正常工作指示变为保护状态，蜂鸣 器响起，完成整个保护过程。外盒盖板理论抗压外形尺寸外径340mm，内径320mm，高540mm，材料45号钢截面最小惯量
卞丄^ — ι a-as 461-294 ^ ^ Λ压杆的柔度儿=——=———=65.03> /I
b2.568外盒可简化为粗短杆，无失稳，只有强度问题45 号钢许用应力:[σ ] = 90 X IO6Pa最大受力:[σ] XA = 900000Ν取房高为10米，物体压在外盒上的时间为0. 1秒，物体速度为lOm/s则所能承受冲击的最大质量为= 900000x0 1 = 9000kg
ν10即按设计，理论上在5米高度，外盒能抗9000kg重物冲击，同时内盒的活动侧板合 上后成60°角也能为文物提供第二重抗压保护。 柔度为/权利要求1.一种文物自动保护装置，用于对突发灾难中的文物进行保护，该装置包括检测机构(1)、升降机构(2)、保护机构(3)，所述检测机构(1)用于检测文物所处环境中的状态参数， 包括温度、震动、噪声和湿度，所述升降机构(2)设置于保护机构(3)中，用于承载文物，当 检测到的环境状态参数异常时，所述检测机构(1)发出信号给升降机构(2)，所述升降机构(2)带动文物下降进入到保护机构(3)中，实现对文物的保护。
2.根据权利要求1所述的一种文物自动保护装置，其特征在于，所述的检测机构(1)包 括机械式检测装置(11)，用于检测震动，该机械式检测装置(11)包括压触开关(111)、支座 (112)、支撑杆(113)和感应球(114)，压触开关(111)设置在支撑杆(113)上端，下端与支 座(112)连接，所述感应球(114)压在压触开关(111)上，在支撑杆(113)的上端外围有与 感应球(114)球面相贴合的环形裙边，感应球(114)感应到震动异常后，因与支撑杆(3)接 触面积有限而互相分离，触动压触开关(111)使其发出信号，从而启动升降机构(2)。
3.根据权利要求2所述的一种文物自动保护装置，其特征在于，所述的检测机构(1)还 包括加速度传感器(12)、温度传感器(13)，湿度传感器(14)和声音传感去(15)，分别用于 检测震动大小，温度高低，环境湿度大小以及噪声大小。
4.根据权利要求1-3之一所述的一种文物自动保护装置，其特征在于，所述升降机构(2)包括文物托盘(21)、剪式结构(22)、驱动结构(23)和底座(24)，所述文物托盘(21)位 于剪式结构(22)上端，用于承载文物，所述驱动结构(23)固设在底座(24)上，该驱动结构 (23)由丝杆(234)、螺母(235)和电机(236)构成，丝杆(234)与电机(236)连接为一体， 螺母(235)和剪式机构(22)连接，升降机构(2)接收到信号后，电机(236)启动，带动丝杆 (234)转动，驱动螺母(235)带动剪式结构(22)下降，将文物带入到保护机构(3)中。
5.根据权利要求4所述的一种文物自动保护装置，其特征在于，所述驱动结构(23)为 同步齿形带结构，包括同步齿形带、齿轮和驱动电机，所述文物托盘(21)与同步齿形带相 连，当驱动电机带动齿轮转动时，文物托盘(21)承载文物沿同步齿形带上升及下降。
6.根据权利要求1-3之一所述的一种文物自动保护装置，其特征在于，所述保护机构(3)包括外盒(31)和套在该外盒(31)内的内盒(32)，两者之间通过减震弹簧(39)连接， 其中，所述外盒(31)由外盒壁(313)、外盒盖(314)和外盒底板(315)组成，所述内盒(32) 由内盒壁(325)、两块固定侧板(327)和两块活动侧板(328)组成，所述升降机构(2)容置 于该内盒(32)中，通过升降机构(2)的底座(24)与该内盒(32)连接为一体，两块活动侧 板(328)和两块固定侧壁(327)分别相对设置在内盒壁(325)上方，通过连接板连接为一 体，两块活动侧板(328)可通过合页摆动，实现对内盒(32)的封闭和打开。
7.根据权利要求6所述的一种文物自动保护装置，其特征在于，在所述固定侧壁(327) 外侧还安装有缓冲物质容器(310)，填充有缓冲内衬(311)，用于减震缓冲。
专利摘要本实用新型公开了一种文物自动保护装置，用于对突发灾难中的文物进行保护，该装置包括检测机构(1)、升降机构(2)、保护机构(3)，所述检测机构(1)用于检测文物所处环境中的状态参数，包括温度、震动、噪声和湿度，所述升降机构(2)设置于保护机构(3)中，用于承载文物，当检测到的环境状态参数异常时，所述检测机构(1)发出信号给升降机构(2)，所述升降机构(2)带动文物下降进入到保护机构(3)中，实现对文物的保护。本实用新型不需要对现有的建筑结构和文物展示台进行大的改动就能实现功，且可以根据不同的文物尺寸而设计相应的装置用于一定尺寸范围内的文物保护。
文档编号A47F7/00GK201782395SQ20102053708
公开日2011年4月6日 申请日期2010年9月21日 优先权日2010年9月21日
发明者余承意, 吴昌林, 祈士森, 罗菁, 胡洋, 陈锦 申请人:华中科技大学