物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在文物保護(hù)領(lǐng)域的應(yīng)用

1、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在文物保護(hù)領(lǐng)域的應(yīng)用黑龍江省科學(xué)院自動(dòng)化研究所隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷完善和成熟，其應(yīng)用領(lǐng)域也不斷 擴(kuò)展，同時(shí)，文物保護(hù)對(duì)其技術(shù)要求也越來(lái)越高，在這樣一 種客觀實(shí)際情況下，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與文物保護(hù)的有機(jī)結(jié)合，就 有了廣泛的市場(chǎng)空間和前景。黑龍江省科學(xué)院自動(dòng)化研究所 針對(duì)文物保護(hù)領(lǐng)域的客觀要求，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的現(xiàn)有水 平，研發(fā)了專門應(yīng)用于文物保護(hù)領(lǐng)域的無(wú)線安防系統(tǒng)和文物 保護(hù)環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)， 通過(guò)具體應(yīng)用， 體現(xiàn)出了巨大的優(yōu)越性。一、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基本定義物聯(lián)網(wǎng)是利用條碼， 射頻識(shí)別、 傳感器、 全球定位系統(tǒng)、 激光掃描器等各種信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，實(shí)現(xiàn)人與 人、人與物、物與物在任何時(shí)間、任

2、何地點(diǎn)的連接，從而進(jìn) 行信息交換和通訊，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控 和管理的龐大網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。如果說(shuō)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了人與人、人與信息、人與系統(tǒng)的融 合，那么，物聯(lián)網(wǎng)就進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了人與物、物與物的融合， 使人類對(duì)客觀世界具有更透徹的感知能力，更全面的認(rèn)識(shí)能 力，更智慧的處理能力。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，從感知層到網(wǎng)絡(luò)層， 再到應(yīng)用層，將在工業(yè)生產(chǎn)、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、公共安全監(jiān)控、城 市管理、智能交通、安全生產(chǎn)、文物保護(hù)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程 醫(yī)療、智能家居等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。二、針對(duì)文物保護(hù)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù) 我國(guó)有數(shù)量眾多的文物保護(hù)單位和館藏文物，加強(qiáng)對(duì)這 些具有極大價(jià)值的文物的保護(hù)，是擺在各級(jí)文物部門面前的 重要而迫切

3、的任務(wù)，如何提高文物保護(hù)的技術(shù)含量，提高文 物保護(hù)的質(zhì)量，更是目前刻不容緩要解決的問(wèn)題。針對(duì)這一 實(shí)際情況，黑龍江省科學(xué)院自動(dòng)化研究所研發(fā)了文物保護(hù)無(wú) 線安防與環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括無(wú)線安防和環(huán)境監(jiān)測(cè)兩 個(gè)子系統(tǒng)。1、文物保護(hù)無(wú)線安防系統(tǒng)（1）需求分析 文物藏品是人類歷史文化的寶貴遺產(chǎn)，它在歷史見證、 傳承、再現(xiàn)方面起著不可替代的作用，也是文博單位收藏、 陳列、研究、展出的物質(zhì)基礎(chǔ)?，F(xiàn)今，博物館、展覽館、美 術(shù)館已成為對(duì)外展示地方經(jīng)濟(jì)、歷史文化的重要窗口之一， 其發(fā)展勢(shì)頭如火如荼，隨之而來(lái)的安全防范問(wèn)題就擺在了各 級(jí)文物保護(hù)部門的面前。文博單位應(yīng)如何應(yīng)對(duì)展出與安全的 問(wèn)題，我們認(rèn)為，各文博單

4、位，特別是既承擔(dān)著重要國(guó)保單 位保護(hù)管理，又有可移動(dòng)文物的單位，除了要進(jìn)一步貫徹實(shí) 施文物系統(tǒng)博物館風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)和安全防護(hù)級(jí)別的規(guī)定 和文 物系統(tǒng)博物館安全防范工程設(shè)計(jì)規(guī)范外，就是要把人防、 物防、技防有機(jī)地結(jié)合在一起，這是做好文博安全工作的可 靠保證。而技防的要求，就為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在文物保護(hù)方面的 應(yīng)用創(chuàng)造出了廣泛的應(yīng)用范圍和前景。（2）技術(shù)優(yōu)越性 一般安防工程項(xiàng)目布管布線很方便，哪里需要就在哪里 按規(guī)范鋪設(shè)管線，相對(duì)簡(jiǎn)單；文物保護(hù)施工現(xiàn)場(chǎng)則不同，有 些場(chǎng)所連釘子都不允許釘，何況打眼開槽布管，所以只能另 想辦法布管、 布線。 若使用傳統(tǒng)有線接入， 則存在布線困難、 施工不便、周期長(zhǎng)等問(wèn)題。同時(shí)大量

5、布線還會(huì)破壞原有的裝 潢而且會(huì)影響博物館的正常工作。因此，文博單位的安防監(jiān)控系統(tǒng)采用無(wú)線方式，就是一 個(gè)非常理想的選擇。它具有無(wú)須布線、架設(shè)方便、運(yùn)行、維 護(hù)成本低、 周期短等特點(diǎn)。 它不用破壞建筑結(jié)構(gòu)和內(nèi)部裝潢， 通過(guò)無(wú)線終端設(shè)備接入本地網(wǎng)絡(luò)，就能將各個(gè)關(guān)鍵區(qū)域的狀 況實(shí)時(shí)掌握。（3）系統(tǒng)技術(shù)構(gòu)成 無(wú)線安防系統(tǒng)包括前端采集系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)傳播系統(tǒng)以及監(jiān) 控中心組成。A、前端采集系統(tǒng)由攝像機(jī)、電源、無(wú)線視頻服務(wù)器（或無(wú)線 IPC ）等構(gòu) 成。根據(jù)監(jiān)控點(diǎn)的具體情況，在各監(jiān)控點(diǎn)安裝相應(yīng)的監(jiān)控?cái)z 像機(jī)進(jìn)行前端信息采集，彩色或黑白、固定或活動(dòng)云臺(tái)、定 焦或變焦）B、網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)使用無(wú)線傳輸網(wǎng)絡(luò)?？梢詫⒉煌?/p>

6、點(diǎn)的現(xiàn)場(chǎng)視頻信息通 過(guò)無(wú)線通訊手段傳送到監(jiān)控中心。采用數(shù)字視頻，能夠保證 視頻流的穩(wěn)定持續(xù)傳輸。C、監(jiān)控中心監(jiān)控管理中心負(fù)責(zé)接收各監(jiān)控點(diǎn)通過(guò) AP 傳輸過(guò)來(lái)的視 頻信息，監(jiān)控中心可以通過(guò)電視監(jiān)視器顯示各現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控點(diǎn)的 圖像信息，也可在通過(guò)電視墻進(jìn)行圖像的實(shí)時(shí)監(jiān)控，并進(jìn)行 數(shù)碼錄像，控制信號(hào)的協(xié)調(diào)，視頻數(shù)據(jù)可同時(shí)存入存儲(chǔ)服務(wù) 器，進(jìn)行錄像的存儲(chǔ)、檢索、回放、備份、恢復(fù)等。監(jiān)控人 員可以通過(guò)計(jì)算機(jī)訪問(wèn)存儲(chǔ)服務(wù)器查詢回放視頻錄像。（4）系統(tǒng)應(yīng)用范圍 文物保護(hù)無(wú)線系統(tǒng)應(yīng)用范圍比較廣泛。一是各項(xiàng)各類不 可移動(dòng)文物，如：在遺址、古墓葬、古建筑等。二是博物館， 陳列館、展覽館、美術(shù)館、圖書館等具有文物收藏、陳

7、列， 保管功能的文博單位。三是各級(jí)文物考古研究單位的文物庫(kù)2、文物保存環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 文物保護(hù)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要是為了滿足博物館文物保 存環(huán)境、遺址保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)、考古發(fā)掘現(xiàn)場(chǎng)等場(chǎng)所的環(huán)境監(jiān)測(cè)需 要，實(shí)現(xiàn)對(duì)文物保存環(huán)境參數(shù)， 如大氣溫度、 大氣相對(duì)濕度、 土壤溫度、土壤水分含量、文物表面溫度、大氣二氧化碳濃 度、光照度、紫外線輻射強(qiáng)度、浮塵、總揮發(fā)性、有機(jī)化合 物含量、風(fēng)速、風(fēng)向、降雨量等參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并且對(duì)監(jiān) 測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘整理，建立環(huán)境參數(shù)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)，為文物預(yù) 防性保護(hù)提供技術(shù)支撐，并為文物保護(hù)措施的制定提供科學(xué) 依據(jù)。文物保護(hù)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集監(jiān)測(cè)點(diǎn)、中繼、網(wǎng) 關(guān)等硬件設(shè)備，以及系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)

8、、中間件和終端業(yè)務(wù)軟件等 系統(tǒng)軟件。（ 1 ）系統(tǒng)主要特點(diǎn)：A、監(jiān)測(cè)參數(shù)多樣性及專業(yè)性實(shí)現(xiàn)文物保存環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)的多樣性，能夠?qū)Νh(huán)境中的 大氣溫度、大氣相對(duì)濕度、土壤溫度、土壤水分含量、文物 表面溫度、大氣二氧化碳濃度、光照度、紫外線輻射強(qiáng)度、 浮塵、總揮發(fā)性、有機(jī)化合物含量、風(fēng)速、風(fēng)向、降雨量等 參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。B、實(shí)時(shí)化、網(wǎng)絡(luò)化及智能化系統(tǒng)結(jié)合了先進(jìn)的嵌入式計(jì)算技術(shù)、現(xiàn)代自組網(wǎng)及無(wú)線 通信技術(shù)、能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)文物保存環(huán)境參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、自動(dòng) 網(wǎng)組、自動(dòng)采集，實(shí)現(xiàn)了環(huán)境監(jiān)測(cè)的實(shí)時(shí)化、網(wǎng)絡(luò)化及智能 化。C、專業(yè)友好的人機(jī)界面系統(tǒng)軟件針對(duì)文物保存環(huán)境監(jiān)測(cè)的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行定制開發(fā)，人機(jī)界面完全符合文物保護(hù)部

9、門的實(shí)際需要。軟件實(shí) 現(xiàn)了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的列表顯示、圖形顯示、報(bào)表打印以及報(bào) 警值設(shè)置、實(shí)時(shí)報(bào)警、監(jiān)測(cè)點(diǎn)部署平面圖顯示、傳感網(wǎng)絡(luò)拓 撲圖顯示、自定義監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)計(jì)算公式、用戶權(quán)限分級(jí)管理 等各種功能。D、強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)系統(tǒng)采用的數(shù)據(jù)庫(kù)具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、查詢功能，提 供全面可靠的數(shù)據(jù)服務(wù)。 數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行速度快， 具備簡(jiǎn)單易用、 擴(kuò)展性好、可移植性好、高可靠的特性，為系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā) 展提供保障。E、靈活的擴(kuò)展接口 系統(tǒng)預(yù)留多個(gè)功能接口，為今后進(jìn)一步的功能擴(kuò)展、系統(tǒng)集成、反向控制提供了可能。文物保護(hù)環(huán)境監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)是一個(gè)開放、兼容性強(qiáng)、可不 斷擴(kuò)展的文物保護(hù)管理信息系統(tǒng)。隨著今后系統(tǒng)軟件功能的 不斷擴(kuò)展

10、，監(jiān)測(cè)終端類型的不斷增加，以標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)加工、存 儲(chǔ)管理、 數(shù)據(jù)服務(wù)為技術(shù)保障， 以實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、 歷史檔案庫(kù)、 集成知識(shí)庫(kù)為核心支撐體系，按統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式向外提供或 接收相關(guān)部門的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)軟件的持續(xù)發(fā)展，并 演進(jìn)成為文物保護(hù)管理動(dòng)態(tài)信息系統(tǒng)和監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)。（2）系統(tǒng)的主要應(yīng)用范圍 文物保護(hù)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用廣泛，對(duì)于我國(guó)文物保護(hù)環(huán)境的改善，具有重大的意義A、博物館文物保存環(huán)境應(yīng)用博物館文物保存環(huán)境主要指博物館建筑物內(nèi)文物庫(kù)房、 陳列室、展柜等小環(huán)境以及博物館建筑物外圍空間的局部環(huán) 境。影響博物館文物保存環(huán)境的主要因素包括博物館所在地 區(qū)的宏觀氣候環(huán)境，空氣污染狀況、館內(nèi)光線輻射等。在博物

11、館內(nèi)重點(diǎn)文物展柜、展區(qū)和庫(kù)房部署用于文物保 存環(huán)境的無(wú)線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測(cè)。對(duì)前述區(qū)域的溫 度、相對(duì)溫度、紫外線輻射強(qiáng)度、空氣浮塵、二氧化碳濃度 等環(huán)境參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)并積極大量數(shù)據(jù)，以改善文物保存環(huán) 境。文物庫(kù)房長(zhǎng)期處于關(guān)閉狀態(tài)，缺乏相應(yīng)的環(huán)境監(jiān)測(cè)手 段，出現(xiàn)環(huán)境突變難以及時(shí)得知，對(duì)文物保存極為不利。文物保存環(huán)境無(wú)線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中采用自主研發(fā)的無(wú) 線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件，和各類監(jiān)測(cè)點(diǎn)、網(wǎng)絡(luò)中繼等硬件設(shè) 備相結(jié)合，能夠有效的防范庫(kù)房環(huán)境變化對(duì)文物帶來(lái)的損 害。用戶可根據(jù)需要設(shè)置監(jiān)測(cè)參數(shù)許可范圍，當(dāng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù) 信息超出許可范圍后，該監(jiān)測(cè)點(diǎn)異常數(shù)據(jù)背景色將會(huì)顯示紅 色，同時(shí)監(jiān)測(cè)點(diǎn)部署圖上的相應(yīng)標(biāo)識(shí)也

12、會(huì)顯示紅色并伴有報(bào)B、遺址保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用遺址保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)由遺存本體與相關(guān)環(huán)境組成，具有遺存豐 富、歷史信息蘊(yùn)涵量大、現(xiàn)存景觀宏偉，且年代久遠(yuǎn)、地域 廣闊、類型眾多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等特點(diǎn)。其相關(guān)環(huán)境具有分布面 積大、設(shè)備工作環(huán)境惡劣，同時(shí)由于遺址所處地域的不同， 氣候環(huán)境變化也很大。在檢測(cè)點(diǎn)分別部署的基于物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng) 的文物保存環(huán)境無(wú)線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)分布地域廣闊 的各個(gè)遺址環(huán)境參數(shù)實(shí)時(shí)采集監(jiān)測(cè)，大大提高了遺址的科技 保護(hù)水平。針對(duì)地下墓室溫度極高，墓室結(jié)露等現(xiàn)象而研發(fā)的防潮 型系統(tǒng)傳感器，具有防潮、防塵的特點(diǎn)，可以在高溫高濕環(huán) 境下持續(xù)工作。C、考古發(fā)掘現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用文物處于地下經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，埋藏環(huán)境趨于穩(wěn)定，文 物也處于相對(duì)的動(dòng)態(tài)平衡之中。隨著考古發(fā)掘的進(jìn)行，固有 平衡被破壞，文物所處環(huán)境的溫濕度、光輻射等因素發(fā)生突 變，導(dǎo)致文物毀壞，加之出土后文物所處環(huán)境條件的反復(fù)波 動(dòng)，加大了破壞反應(yīng)的進(jìn)程。因此對(duì)考古發(fā)掘現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境進(jìn)行 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，制定相應(yīng)的出土文物的保護(hù)策略是考古發(fā)掘的重 要工作之一。使用基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的文物環(huán)境無(wú)線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可 以通過(guò)視頻監(jiān)控、無(wú)線環(huán)境監(jiān)測(cè)和現(xiàn)場(chǎng)采樣精密化學(xué)分析等 方式，精確掌握文物埋藏的環(huán)境參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)出土文物在第 一時(shí)間的檢測(cè)分析以及文物出土環(huán)境參數(shù)的采集。三、項(xiàng)目前景我省