做好博物館展廳空間安全防護(hù)工作的探討

張弩

摘要：博物館是典藏和展示文物的重要場(chǎng)所，文物是不可再生的，所以博物館必須通過(guò)人力防御、物理防御和技術(shù)防御相結(jié)合，保護(hù)文物的安全。其中，入侵報(bào)警是技術(shù)防御的重要環(huán)節(jié)之一。在入侵報(bào)警系統(tǒng)中，將多普勒微波技術(shù)與被動(dòng)紅外探測(cè)技術(shù)相結(jié)合的探測(cè)器應(yīng)用于空間防護(hù)，其探測(cè)效果好，無(wú)虛警，能滿足博物館實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性報(bào)警要求。而針對(duì)設(shè)計(jì)階段關(guān)鍵環(huán)節(jié)的研究與分析得出的入侵報(bào)警空間防護(hù)的優(yōu)化方案，亦對(duì)今后實(shí)踐有借鑒意義。

關(guān)鍵詞：博物館多普勒微波探測(cè)技術(shù)被動(dòng)紅外探測(cè)技術(shù)展陳空間防護(hù)設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)：G264 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? 文章編號(hào)：1672-3791（2021）11（c）-0000-00

Abstract： Museum is an important place for collecting and displaying cultural relics. Cultural relics are nonrenewable. Therefore， the museum must protect the safety of cultural relics through the combination of human defense， physical defense and technical defense. Among them， intrusion alarm equipment is an important technical means of technical defense. In the intrusion alarm system， the detector combining Doppler microwave technology and passive infrared detection technology is applied to space protection. It has good detection effect， no false alarm， and can meet the real-time and accurate alarm requirements of the museum. The optimization scheme of intrusion alarm space protection obtained from the research and analysis of the key links in the design stage also has reference significance for future practice.

Key Words： Museum; Doppler microwave detection technology; Passive infrared detection technology; Protective design of exhibition space

該文以博物館展廳空間防護(hù)為例，介紹入侵報(bào)警空間防護(hù)設(shè)計(jì)的全過(guò)程，對(duì)關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，分析和討論了雙鑒探測(cè)器技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)和應(yīng)用，以為相關(guān)的研究和實(shí)踐提供參考。

1現(xiàn)代博物館的防護(hù)體系

為了保證藏品的安全，現(xiàn)代博物館需要一套安全、穩(wěn)定、高效的綜合管理系統(tǒng)。該體系至少應(yīng)包括： 視頻監(jiān)控系統(tǒng)、入侵報(bào)警系統(tǒng)、門(mén)禁系統(tǒng)、電子巡查、聲音復(fù)核、系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)控制、電子對(duì)講系統(tǒng)等。在這些子系統(tǒng)的基礎(chǔ)上配備系統(tǒng)管理平臺(tái)，將以上各子系統(tǒng)集成在安全風(fēng)險(xiǎn)防范控制系統(tǒng)管理平臺(tái)中，使它們數(shù)據(jù)互通、相互協(xié)作，這樣就能最大程度發(fā)揮安防系統(tǒng)綜合效能，提升人防的快速響應(yīng)及分析能力和處置各類(lèi)緊急突發(fā)事件的能力[1]。

在現(xiàn)代化博物館中，安全技術(shù)縱深防護(hù)體系由多重“防線”構(gòu)成，而空間防護(hù)零漏報(bào)、低誤報(bào)、精準(zhǔn)定位的要求[2]。為了減少誤報(bào)造成的人防資源浪費(fèi)，入侵報(bào)警系統(tǒng)還需要與視頻監(jiān)控系統(tǒng)配合，將報(bào)警事件的現(xiàn)場(chǎng)聯(lián)動(dòng)視頻作為甄別手段，更準(zhǔn)確地判斷現(xiàn)場(chǎng)情況，提高報(bào)警的有效性。當(dāng)真實(shí)入侵問(wèn)題行為方式發(fā)生時(shí)，通過(guò)進(jìn)行報(bào)警系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)視頻清晰觀察到入侵事件，值班工作人員可以按照預(yù)案做好對(duì)入侵事件的實(shí)時(shí)處置及事后追溯。

2 博物館入侵報(bào)警空間防護(hù)中主要運(yùn)用技術(shù)

安防系統(tǒng)中入侵報(bào)警的空間防護(hù)技術(shù)多種多樣，主要以下幾種技術(shù)。

2.1多普勒微波探測(cè)技術(shù)

微波探測(cè)利用微波多普勒效應(yīng)來(lái)探測(cè)一個(gè)區(qū)域內(nèi)運(yùn)動(dòng)物體的存在[3]。通用微波探測(cè)器會(huì)持續(xù)進(jìn)行發(fā)射微波，并接收反射回的微波信號(hào)，根據(jù)不同時(shí)間差求出目標(biāo)物體的運(yùn)動(dòng)速度與距離的位移。當(dāng)探測(cè)區(qū)域內(nèi)的目標(biāo)移動(dòng)時(shí)，原始發(fā)射信號(hào)和反射信號(hào)之間的頻率存在差異，從而觸發(fā)警報(bào)，通常稱(chēng)為多普勒效應(yīng)。探測(cè)靈敏度取決于目標(biāo)的移動(dòng)速度、大小、反射能量的大小以及與探測(cè)器的距離。探測(cè)器會(huì)根據(jù)不同頻率進(jìn)行改變的大小來(lái)生成相應(yīng)工作強(qiáng)度的探測(cè)信號(hào)。一般來(lái)說(shuō)，探測(cè)信號(hào)的強(qiáng)度取決于目標(biāo)的大小和距離探測(cè)器的距離。目標(biāo)越大越短，產(chǎn)生的探測(cè)信號(hào)越強(qiáng)。

2.2 被動(dòng)紅外探測(cè)技術(shù)

被動(dòng)紅外探測(cè)依賴(lài)目標(biāo)的紅外線特征，任何有溫度的物體都會(huì)產(chǎn)生熱輻射，而熱輻射光譜主要位于紅外波段。如：人體表面溫度為27 ℃～36 ℃，其大部分輻射能量集中在8～12 um的波長(zhǎng)范圍內(nèi)。物體的紅外線能量的大小取決于物體的溫度。此外，物體所輻射的紅外線能量還與物體的顏色和表面光潔度有關(guān)。在相同溫度下，物體表面越干凈光滑，輻射的紅外能量就越少。由上可知，被動(dòng)紅外探測(cè)技術(shù)設(shè)備容易受各種熱源、光源干擾;當(dāng)環(huán)境溫度與人體溫度接近時(shí)，探測(cè)靈敏度無(wú)法達(dá)到預(yù)期;被動(dòng)紅外穿透力差，人體的紅外輻射特征容易被遮擋，不易被探測(cè);被動(dòng)紅外探測(cè)距離是一定的當(dāng)具備紅外特征的物體在不同距離上，探測(cè)的有效性也不同[4]。

3展廳空間安全防范設(shè)計(jì)

展廳空間技術(shù)防范措施的設(shè)計(jì)是一個(gè)難題，現(xiàn)代博物館為了滿足展覽的藝術(shù)效果，往往采用非常規(guī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，而文物展示方式則是為了滿足展覽的藝術(shù)效果，有些博物館會(huì)采用“裸體展示”的陳列方式，因此，現(xiàn)代化博物館的安全防范需要建立縱深防護(hù)體系。首先，必須進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘察后才能進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)空間防護(hù)區(qū)的總體情況、裝飾圖案、墻體材料、溫度、濕度和光環(huán)境等實(shí)際應(yīng)用情況進(jìn)行全面把握，以滿足設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)要求。現(xiàn)場(chǎng)踏勘完成開(kāi)始研究、制訂設(shè)計(jì)方案。方案制訂時(shí)應(yīng)在國(guó)家相關(guān)規(guī)范框架下進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)整體縱深防護(hù)和局部縱深防護(hù)。設(shè)計(jì)中的各種探測(cè)器往往有不同的工作原理。為了使各種探測(cè)器在任何情況下都能發(fā)揮其特定的作用，最好是對(duì)設(shè)備的實(shí)際環(huán)境進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，并在實(shí)際環(huán)境中驗(yàn)證設(shè)備的工作狀態(tài)，以便及時(shí)糾正設(shè)計(jì)，保證空間防護(hù)區(qū)探測(cè)的有效性。

3.1展廳內(nèi)探測(cè)設(shè)備選型

紅外被動(dòng)探測(cè)定位技術(shù)以其隱蔽性好、工作距離遠(yuǎn)、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)[5-8]，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備驗(yàn)證結(jié)果，明確了警戒范圍大小、保護(hù)對(duì)象的重要程度以及防護(hù)對(duì)象的特點(diǎn)和性質(zhì)。針對(duì)展覽空間防范在非展覽期間防人進(jìn)入?yún)^(qū)域內(nèi)的設(shè)計(jì)要求，主要采用移動(dòng)探測(cè)、微波探測(cè)、被動(dòng)式紅外線探測(cè)技術(shù)的混合式探測(cè)防入侵報(bào)警裝置（俗稱(chēng)：雙鑒或三鑒）。

雙鑒探測(cè)器選型所需要關(guān)注的兩個(gè)問(wèn)題：（1）樓層凈空的高度;（2）設(shè)備支持最大安裝高度與探測(cè)覆蓋面。假如設(shè)備采用頂部安裝的方式，當(dāng)建筑層高大于3.6 m，應(yīng)選擇安裝高度比較寬泛的設(shè)備;當(dāng)建筑層高小于3.6 m，可選擇性?xún)r(jià)比較好的設(shè)備，只有這樣才能達(dá)到成本與有效性的平衡點(diǎn)。

3.2廳內(nèi)探測(cè)覆蓋面設(shè)計(jì)

前文提到，雙鑒探測(cè)器的探測(cè)效能是由溫度、速度、覆蓋面三方面共同決定。在點(diǎn)位設(shè)計(jì)選擇上應(yīng)注意：（1）展廳中安裝有各種色溫的光源，設(shè)備需要保持至少0.5 m的間距，尤其是高亮的熒光光源適當(dāng)增加間距;（2）遮蔽朝向室外有快速移動(dòng)方向面，微波能量可能穿透非金屬墻壁;（3）測(cè)量設(shè)備安裝高度，計(jì)算探測(cè)覆蓋面，設(shè)備在安裝高度為5 m的情況下，最大探測(cè)區(qū)域?yàn)橹睆?6 m的圓形區(qū)域，但是13～16 m之間的邊緣探測(cè)區(qū)域內(nèi)靈敏度較差，不容易觸發(fā)報(bào)警。

在空間防范中為避免如上情況出現(xiàn)，確保有效覆蓋探測(cè)，設(shè)計(jì)上將借鑒蜂窩布局理念，對(duì)單個(gè)設(shè)備探測(cè)覆蓋面積進(jìn)行計(jì)算， 使用“點(diǎn)-線-面”方法中“點(diǎn)”的計(jì)算。根據(jù)覆蓋范圍大小不同，將探測(cè)區(qū)域內(nèi)分成若干個(gè)正內(nèi)六邊形，可以使用最少個(gè)結(jié)點(diǎn)覆蓋最大面積的有效探測(cè)區(qū)域，同時(shí)也保證了雙鑒探測(cè)器軸線與警戒區(qū)成45°夾角的最佳探測(cè)角度。在安全防范平臺(tái)中電子地圖形成二維和三維兩種態(tài)勢(shì)，二維態(tài)勢(shì)主要用于從全局上掌握整體態(tài)勢(shì)，三維態(tài)勢(shì)主要用于重點(diǎn)防御方向和指揮調(diào)度命令，重點(diǎn)細(xì)化顯示局部態(tài)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)全景態(tài)勢(shì)生成與顯示[9]。這樣既節(jié)約人防投入，又滿足了技防對(duì)空間內(nèi)全覆蓋防范的要求。

3.3優(yōu)勢(shì)與弊端

雙鑒探測(cè)器是由微波探測(cè)器和被動(dòng)紅外探測(cè)器兩種技術(shù)結(jié)合在一起，它們的工作原理是分別對(duì)探測(cè)目標(biāo)對(duì)象的移動(dòng)位置和溫度進(jìn)行探測(cè)，兩種探測(cè)器在探測(cè)方式上的不同能夠互相彌補(bǔ)各自的缺點(diǎn)，通過(guò)兩種技術(shù)的相互驗(yàn)證可以大大降低誤報(bào)率，提高探測(cè)精準(zhǔn)度。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，雙鑒探測(cè)器得到廣泛應(yīng)用，設(shè)備較之前下降了不少，體積也在向著高度集成一體化發(fā)展。設(shè)備品牌選擇多樣化，較之前這一領(lǐng)域的產(chǎn)品大多被洋品牌壟斷，隨著發(fā)展不少的國(guó)產(chǎn)品牌設(shè)備投入市場(chǎng)，品質(zhì)也不斷地提升。

然而，雙鑒探測(cè)器有著發(fā)動(dòng)行業(yè)革命級(jí)別的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，但一些弊端也確實(shí)存在，客觀上需要認(rèn)真去看待。在不同安裝高度上有著不同的探測(cè)效能。大部分設(shè)備最大安裝高度為3.6 m，在高凈空環(huán)境下這些設(shè)備就有局限性，而能滿足高凈空吸頂安裝的設(shè)備選擇相對(duì)于較少，價(jià)格也相對(duì)于較高。

從雙鑒探測(cè)器一些遮擋實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，對(duì)于一些采用特殊遮蔽手段或移動(dòng)速度很慢的目標(biāo)，探測(cè)器無(wú)法做出報(bào)警，在這種特殊情況下，需要采用其他探測(cè)手段補(bǔ)齊短板或者隱蔽設(shè)計(jì)設(shè)備。

4結(jié)語(yǔ)

綜上所述，博物館展廳空間安全防護(hù)，無(wú)論是縱深防護(hù)設(shè)計(jì)還是空間防范設(shè)計(jì)，在設(shè)備選型時(shí)都要做到因地制宜，要根據(jù)展廳環(huán)境和技術(shù)特點(diǎn)綜合進(jìn)行考慮，發(fā)揮設(shè)備的最大價(jià)值，利用設(shè)備各自不同的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，相互補(bǔ)短，從多個(gè)方面保障文物安全，滿足博物館展廳安全防范的需求。

參考文獻(xiàn)

[1] 朱敏.中小型博物館的數(shù)字化博物館建設(shè)探析——以常州博物館為例[J].東南文化，2020（3）：183-188.

[2] 楊晨，李金波，王蓓.多維三鑒復(fù)合傳感探測(cè)技術(shù)在高速鐵路周界安防中的應(yīng)用[J].中國(guó)鐵路，2018（10）：85-89.

[3] 成軍昌.基于微波感應(yīng)的動(dòng)態(tài)目標(biāo)探測(cè)技術(shù)研究[D].西安：西安工業(yè)大學(xué)，2018.

[4] 徐文斌，陳偉力，李軍偉，等.采用長(zhǎng)波紅外高光譜偏振技術(shù)的目標(biāo)探測(cè)實(shí)驗(yàn)[J].紅外與激光工程，2017，46（5）：94-100.

[5] 臧勝，張小朋.論博物館建筑智能化系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)[J].東南文化，2018（4）：112-116.

[6] 李炎斌.海上世界文化藝術(shù)中心博物館安防設(shè)計(jì)[J].智能建筑電氣技術(shù)，2017，11（1）：81-85.

[7] 唐祎俊，何衡湘，鄧洪峰.一種基于紅外被動(dòng)探測(cè)的多目標(biāo)定位方法研究[J].紅外技術(shù)，2019，41（3）：279-283.

[8] 劉欣博，劉帆，曹枚根，等.區(qū)域輸電線路共享鐵塔搭載天線信號(hào)覆蓋及資源評(píng)估[J].浙江電力，2020，39（11）：9-15.

[9] 婁占磊，杜娟，雒崇安，等.重要機(jī)構(gòu)周界防御系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2020，10（7）：91-94.