無線環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和無線安防系統(tǒng)在文物保護(hù)中的作用

■ 齊 敏

無論是收藏于博物館的文物，還是地處鄉(xiāng)間的古跡，都面臨著自然或人為的威脅、損害，甚至是滅頂之災(zāi)。國家文物主管部門為加強(qiáng)文物保護(hù)相繼出臺(tái)多項(xiàng)規(guī)范和要求，對(duì)文物保存環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。而現(xiàn)有安全防范手段或半人工監(jiān)測(cè)方法，很難實(shí)現(xiàn)對(duì)文物保存環(huán)境的全面監(jiān)測(cè)。因此，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的無線環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，為實(shí)現(xiàn)對(duì)文物安全的“提前做預(yù)防、被動(dòng)變主動(dòng)”保護(hù)做了良好的示范。

一、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在文物保護(hù)方面的天然優(yōu)勢(shì)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有著本質(zhì)上的不同，互聯(lián)網(wǎng)是人與人之間的信息交流，實(shí)現(xiàn)的是信息數(shù)據(jù)共享，而物聯(lián)網(wǎng)是實(shí)現(xiàn)人與物、物與物之間的交流融合，使接觸者近似直觀地感知世界、了解世界。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)之所以對(duì)我國的文物保護(hù)工作有著重要的意義，是因?yàn)檫@項(xiàng)技術(shù)使文物的保護(hù)工作在更廣泛的領(lǐng)域得到了開展。通過傳感器網(wǎng)絡(luò)、RFID、激光掃描器等多種傳感設(shè)備，按照一定的通信協(xié)議，將物與物連接，信息通過接入網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行交流，能夠智能化識(shí)別監(jiān)控對(duì)象，實(shí)現(xiàn)對(duì)文物的定位、追蹤和探查，以及對(duì)文物所處環(huán)境的監(jiān)測(cè)等工作，全方位有效保護(hù)文物。而且，物聯(lián)網(wǎng)以計(jì)算機(jī)和手機(jī)等作為載體，以網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為主要的支撐手段來實(shí)現(xiàn)監(jiān)控、跟蹤及識(shí)別等功能，構(gòu)建龐大的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)。與傳統(tǒng)方式相比，可以減少人力的消耗，全面提升文物保護(hù)工作的效率和工作質(zhì)量。

二、無線環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在文物保護(hù)中的作用

（一）文物保存環(huán)境檢測(cè)的必要性

對(duì)館藏文物來說，根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置閾值，隨時(shí)監(jiān)測(cè)環(huán)境中的溫度、濕度、二氧化碳濃度、甲醛濃度、PM 值、光照、紫外線等環(huán)境因子；與閾值對(duì)比，匯總形成分析表或分析圖，為文物保存環(huán)境提供準(zhǔn)確的參考依據(jù)，方便專業(yè)保護(hù)人員進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。而且，常見的金屬腐蝕、古籍書頁酸化變脆、竹木裂變變形等主要是保存不當(dāng)所導(dǎo)致的文物損壞。文物在未發(fā)掘時(shí)的保存狀態(tài)與挖掘后的保存狀態(tài)大有不同，很難通過人工測(cè)量來模擬出適合文物保存的環(huán)境。而無線環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可以十分便捷地對(duì)文物所處環(huán)境進(jìn)行分析模擬，利用現(xiàn)代科技手段對(duì)文物保存條件進(jìn)行復(fù)刻，進(jìn)而提醒我們改善文物賦存環(huán)境，提高文物保護(hù)的效果和質(zhì)量。

對(duì)處于野外的不可移動(dòng)文物來說，此系統(tǒng)能隨時(shí)監(jiān)測(cè)大氣中的污染物或是其他影響文物安全的相關(guān)數(shù)值，利用大數(shù)據(jù)分析處理，借助現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及三維掃描設(shè)備，為文物建立匹配的數(shù)字化監(jiān)測(cè)檔案，隨時(shí)對(duì)比存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，為文物保護(hù)措施的制定提供有力的科學(xué)依據(jù)。

（二）無線環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和全面性

文物保存環(huán)境檢測(cè)系統(tǒng)主要包括網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、監(jiān)測(cè)現(xiàn)場、網(wǎng)絡(luò)傳輸節(jié)點(diǎn)、云服務(wù)平臺(tái)四部分。其工作流程為：通過監(jiān)測(cè)現(xiàn)場布置的“外接傳感器”，根據(jù)軟件預(yù)先設(shè)置的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議對(duì)文物所處環(huán)境中需要采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行精準(zhǔn)采集；再通過“路由節(jié)點(diǎn)”和“網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)”，保障數(shù)據(jù)能夠傳輸?shù)皆品?wù)平臺(tái)；云服務(wù)平臺(tái)在接收到數(shù)據(jù)后，一是將信息反饋給監(jiān)測(cè)人員，同時(shí)保障平臺(tái)可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析校準(zhǔn)及保存等工作，二是通過監(jiān)測(cè)人員將需要反饋和控制的信息通過指令傳回給現(xiàn)場，進(jìn)行適時(shí)干預(yù)。

無線環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)文物所處環(huán)境中的各類數(shù)據(jù)進(jìn)行全面、多次采集，從而保障信息的準(zhǔn)確度，提高文物保護(hù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的專業(yè)性。再者，還可以預(yù)先設(shè)定網(wǎng)絡(luò)傳輸、存儲(chǔ)和處理形式，實(shí)現(xiàn)信息的智能化管理和發(fā)布，節(jié)省大量的管理和運(yùn)營成本。此外，服務(wù)平臺(tái)能夠快速簡便地儲(chǔ)存和提取各種監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)觀看、備份、查詢、對(duì)比和分析等功能。此系統(tǒng)最大的功用就是利用采集到的各類數(shù)據(jù)來建立安全穩(wěn)定的文物保存環(huán)境診斷評(píng)價(jià)模型，并依據(jù)此模型來模擬文物適宜的保存環(huán)境，真正為文物的預(yù)防性保護(hù)起到信息收集和反饋?zhàn)饔谩?/p>

（三）無線環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)用案例

探究無線環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)用，以溫濕度模塊為例。此模塊是通過外接傳感器獲取當(dāng)前需要監(jiān)測(cè)的文物周邊濕度和溫度等環(huán)境數(shù)據(jù)，將采集到的數(shù)據(jù)傳輸至云服務(wù)平臺(tái)，再由平臺(tái)監(jiān)測(cè)人員查看這些信息，對(duì)比歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，重點(diǎn)關(guān)注引起警示的內(nèi)容，對(duì)需要調(diào)整的部分發(fā)出調(diào)整指令，對(duì)不利因素迅速判斷和分析，進(jìn)而調(diào)試出科學(xué)合理的保存環(huán)境，也為后續(xù)的專業(yè)文物保護(hù)提供可靠的信息依據(jù)。簡單來說，就是通過“環(huán)境監(jiān)測(cè)—數(shù)據(jù)評(píng)估—科學(xué)預(yù)警—合理調(diào)控”的流程，實(shí)現(xiàn)對(duì)館藏文物所處環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，為文物保存環(huán)境的變化提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為改善館藏文物的保存環(huán)境提供科學(xué)依據(jù)，隨時(shí)按需調(diào)整文物的預(yù)防性保護(hù)工作。

三、無線安防系統(tǒng)在文物保護(hù)中的作用

（一）文物安全保護(hù)的迫切性

保護(hù)文物安全是文物工作的重要內(nèi)容。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)建設(shè)文物保護(hù)無線安防系統(tǒng)，對(duì)文物進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，掌握本體和周邊環(huán)境的實(shí)際情況，將人力安防和系統(tǒng)安防相結(jié)合，不但可以提升數(shù)據(jù)利用的準(zhǔn)確度，提高文物保護(hù)的工作效率，還有利于回溯分析文物受損過程，為防范文物損壞提供經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)資料。

（二）無線安防系統(tǒng)技術(shù)的優(yōu)越性

無線安防系統(tǒng)具有安防程度高、維護(hù)成本低、無需布線、架設(shè)方便等特點(diǎn)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各類文物安防保護(hù)中。此系統(tǒng)主要包括前端采集系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)和后端監(jiān)控中心，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控和文物現(xiàn)場保持同步的效果。而且，監(jiān)控中心還可以對(duì)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行備份儲(chǔ)存，有利于野外文物保護(hù)工作更好開展。

（三）無線安防系統(tǒng)的應(yīng)用

以火災(zāi)破壞為例。對(duì)于處在野外或是無人照管的文物，人力巡查和簡單的熱源探測(cè)設(shè)備很難實(shí)現(xiàn)24 小時(shí)火情監(jiān)控，而無線安防系統(tǒng)則可以通過預(yù)先植入的或是與文物所在地聯(lián)動(dòng)的防火感知設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)隱患或是火情，感知設(shè)備會(huì)及時(shí)傳輸回安防系統(tǒng)的監(jiān)控中心，為防范和及時(shí)處理火災(zāi)隱患起到至關(guān)重要的作用。

再以文物盜掘、破壞為例。目前常用的技術(shù)手段，如視頻監(jiān)控、紅外監(jiān)控等，對(duì)夜間的地下挖掘、爆破起到的作用有限。面對(duì)這種情況，無線安防系統(tǒng)能夠進(jìn)行科學(xué)化處理，實(shí)時(shí)監(jiān)控。其工作原理是：無線安防系統(tǒng)通過太陽能光伏發(fā)電設(shè)備蓄電和供電，監(jiān)控盜掘行為；采集入侵信號(hào)，發(fā)送到信息數(shù)據(jù)中心進(jìn)行解析；再傳送到遠(yuǎn)程控制中心進(jìn)行處理，并判斷是否有盜掘、侵害行為發(fā)生。其中，入侵識(shí)別功能基于震動(dòng)信號(hào)識(shí)別技術(shù)；預(yù)警系統(tǒng)則是同文物執(zhí)法部門監(jiān)控平臺(tái)納入統(tǒng)一管理，在發(fā)生文物盜掘或侵害時(shí)立即報(bào)警。為保證自然震動(dòng)變量不會(huì)“誤觸”識(shí)別系統(tǒng)，還要利用紅外監(jiān)控技術(shù)結(jié)合視頻音頻監(jiān)控技術(shù)，將人為引起的震動(dòng)信號(hào)的產(chǎn)生機(jī)理與自然因素導(dǎo)致的震動(dòng)信號(hào)的傳播衰減特性進(jìn)行區(qū)分，達(dá)到對(duì)盜掘、侵害行為及時(shí)預(yù)警的目的。并與執(zhí)法部門聯(lián)動(dòng)，及時(shí)處置突發(fā)事件，為文物安全保駕護(hù)航。

結(jié)語

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)模塊化程度高、圖形界面顯示直觀，具有歷史數(shù)據(jù)回溯和對(duì)比功能，為文物保護(hù)、文物安全帶來了新的機(jī)遇。構(gòu)建文物保護(hù)無線環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和無線安防系統(tǒng)，將有利于提高文物保護(hù)工作質(zhì)量，高效解決文物的安防問題，在文物保護(hù)和文物安全方面發(fā)揮重要作用。