無線環境監測系統和無線安防系統在文物保護中的作用

■ 齊 敏

無論是收藏于博物館的文物，還是地處鄉間的古跡，都面臨著自然或人為的威脅、損害，甚至是滅頂之災。國家文物主管部門為加強文物保護相繼出臺多項規范和要求，對文物保存環境進行實時監測。而現有安全防范手段或半人工監測方法，很難實現對文物保存環境的全面監測。因此，基于物聯網技術的無線環境監測系統，為實現對文物安全的“提前做預防、被動變主動”保護做了良好的示范。

一、物聯網技術在文物保護方面的天然優勢

物聯網技術和互聯網技術有著本質上的不同，互聯網是人與人之間的信息交流，實現的是信息數據共享，而物聯網是實現人與物、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。

物聯網技術之所以對我國的文物保護工作有著重要的意義，是因為這項技術使文物的保護工作在更廣泛的領域得到了開展。通過傳感器網絡、RFID、激光掃描器等多種傳感設備，按照一定的通信協議，將物與物連接，信息通過接入網絡進行交流，能夠智能化識別監控對象，實現對文物的定位、追蹤和探查，以及對文物所處環境的監測等工作，全方位有效保護文物。而且，物聯網以計算機和手機等作為載體，以網絡技術為主要的支撐手段來實現監控、跟蹤及識別等功能，構建龐大的網絡管理系統。與傳統方式相比，可以減少人力的消耗，全面提升文物保護工作的效率和工作質量。

二、無線環境監測系統在文物保護中的作用

（一）文物保存環境檢測的必要性

對館藏文物來說，根據相關標準設置閾值，隨時監測環境中的溫度、濕度、二氧化碳濃度、甲醛濃度、PM 值、光照、紫外線等環境因子；與閾值對比，匯總形成分析表或分析圖，為文物保存環境提供準確的參考依據，方便專業保護人員進行風險評估。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所導致的文物損壞。文物在未發掘時的保存狀態與挖掘后的保存狀態大有不同，很難通過人工測量來模擬出適合文物保存的環境。而無線環境監測系統，可以十分便捷地對文物所處環境進行分析模擬，利用現代科技手段對文物保存條件進行復刻，進而提醒我們改善文物賦存環境，提高文物保護的效果和質量。

對處于野外的不可移動文物來說，此系統能隨時監測大氣中的污染物或是其他影響文物安全的相關數值，利用大數據分析處理，借助現代互聯網技術及三維掃描設備，為文物建立匹配的數字化監測檔案，隨時對比存儲數據，為文物保護措施的制定提供有力的科學依據。

（二）無線環境監測系統的準確性和全面性

文物保存環境檢測系統主要包括網絡協議、監測現場、網絡傳輸節點、云服務平臺四部分。其工作流程為：通過監測現場布置的“外接傳感器”，根據軟件預先設置的網絡協議對文物所處環境中需要采集的數據進行精準采集；再通過“路由節點”和“網關節點”，保障數據能夠傳輸到云服務平臺；云服務平臺在接收到數據后，一是將信息反饋給監測人員，同時保障平臺可以對數據進行分析校準及保存等工作，二是通過監測人員將需要反饋和控制的信息通過指令傳回給現場，進行適時干預。

無線環境監測系統對文物所處環境中的各類數據進行全面、多次采集，從而保障信息的準確度，提高文物保護基礎數據的專業性。再者，還可以預先設定網絡傳輸、存儲和處理形式，實現信息的智能化管理和發布，節省大量的管理和運營成本。此外，服務平臺能夠快速簡便地儲存和提取各種監測數據，實現實時觀看、備份、查詢、對比和分析等功能。此系統最大的功用就是利用采集到的各類數據來建立安全穩定的文物保存環境診斷評價模型，并依據此模型來模擬文物適宜的保存環境，真正為文物的預防性保護起到信息收集和反饋作用。

（三）無線環境監測系統的運用案例

探究無線環境監測系統的實際運用，以溫濕度模塊為例。此模塊是通過外接傳感器獲取當前需要監測的文物周邊濕度和溫度等環境數據，將采集到的數據傳輸至云服務平臺，再由平臺監測人員查看這些信息，對比歷史數據進行分析，重點關注引起警示的內容，對需要調整的部分發出調整指令，對不利因素迅速判斷和分析，進而調試出科學合理的保存環境，也為后續的專業文物保護提供可靠的信息依據。簡單來說，就是通過“環境監測—數據評估—科學預警—合理調控”的流程，實現對館藏文物所處環境的實時監測，為文物保存環境的變化提供基礎數據，為改善館藏文物的保存環境提供科學依據，隨時按需調整文物的預防性保護工作。

三、無線安防系統在文物保護中的作用

（一）文物安全保護的迫切性

保護文物安全是文物工作的重要內容。利用物聯網技術建設文物保護無線安防系統，對文物進行實時監控，掌握本體和周邊環境的實際情況，將人力安防和系統安防相結合，不但可以提升數據利用的準確度，提高文物保護的工作效率，還有利于回溯分析文物受損過程，為防范文物損壞提供經驗和數據資料。

（二）無線安防系統技術的優越性

無線安防系統具有安防程度高、維護成本低、無需布線、架設方便等特點，已經廣泛應用于各類文物安防保護中。此系統主要包括前端采集系統、網絡傳輸系統和后端監控中心，實現監控和文物現場保持同步的效果。而且，監控中心還可以對監控數據進行備份儲存，有利于野外文物保護工作更好開展。

（三）無線安防系統的應用

以火災破壞為例。對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設備很難實現24 小時火情監控，而無線安防系統則可以通過預先植入的或是與文物所在地聯動的防火感知設備進行實時監控，一旦發現隱患或是火情，感知設備會及時傳輸回安防系統的監控中心，為防范和及時處理火災隱患起到至關重要的作用。

再以文物盜掘、破壞為例。目前常用的技術手段，如視頻監控、紅外監控等，對夜間的地下挖掘、爆破起到的作用有限。面對這種情況，無線安防系統能夠進行科學化處理，實時監控。其工作原理是：無線安防系統通過太陽能光伏發電設備蓄電和供電，監控盜掘行為；采集入侵信號，發送到信息數據中心進行解析；再傳送到遠程控制中心進行處理，并判斷是否有盜掘、侵害行為發生。其中，入侵識別功能基于震動信號識別技術；預警系統則是同文物執法部門監控平臺納入統一管理，在發生文物盜掘或侵害時立即報警。為保證自然震動變量不會“誤觸”識別系統，還要利用紅外監控技術結合視頻音頻監控技術，將人為引起的震動信號的產生機理與自然因素導致的震動信號的傳播衰減特性進行區分，達到對盜掘、侵害行為及時預警的目的。并與執法部門聯動，及時處置突發事件，為文物安全保駕護航。

結語

物聯網技術模塊化程度高、圖形界面顯示直觀，具有歷史數據回溯和對比功能，為文物保護、文物安全帶來了新的機遇。構建文物保護無線環境監測系統和無線安防系統，將有利于提高文物保護工作質量，高效解決文物的安防問題，在文物保護和文物安全方面發揮重要作用。