物联网技术在文物保护领域的应用

1、物联网技术在文物保护领域的应用黑龙江省科学院自动化研究所随着物联网技术的不断完善和成熟，其应用领域也不断 扩展，同时，文物保护对其技术要求也越来越高，在这样一 种客观实际情况下，物联网技术与文物保护的有机结合，就 有了广泛的市场空间和前景。黑龙江省科学院自动化研究所 针对文物保护领域的客观要求，基于物联网技术的现有水 平，研发了专门应用于文物保护领域的无线安防系统和文物 保护环境监控系统， 通过具体应用， 体现出了巨大的优越性。一、物联网技术的基本定义物联网是利用条码， 射频识别、 传感器、 全球定位系统、 激光扫描器等各种信息传感设备，按约定的协议，实现人与 人、人与物、物与物在任何时间、任

2、何地点的连接，从而进 行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控 和管理的庞大网络系统。如果说互联网实现了人与人、人与信息、人与系统的融 合，那么，物联网就进一步实现了人与物、物与物的融合， 使人类对客观世界具有更透彻的感知能力，更全面的认识能 力，更智慧的处理能力。物联网技术，从感知层到网络层， 再到应用层，将在工业生产、精准农业、公共安全监控、城 市管理、智能交通、安全生产、文物保护、环境监测、远程 医疗、智能家居等领域得到广泛应用。二、针对文物保护的物联网应用技术 我国有数量众多的文物保护单位和馆藏文物，加强对这 些具有极大价值的文物的保护，是摆在各级文物部门面前的 重要而迫切

3、的任务，如何提高文物保护的技术含量，提高文 物保护的质量，更是目前刻不容缓要解决的问题。针对这一 实际情况，黑龙江省科学院自动化研究所研发了文物保护无 线安防与环境监测系统。该系统包括无线安防和环境监测两 个子系统。1、文物保护无线安防系统（1）需求分析 文物藏品是人类历史文化的宝贵遗产，它在历史见证、 传承、再现方面起着不可替代的作用，也是文博单位收藏、 陈列、研究、展出的物质基础。现今，博物馆、展览馆、美 术馆已成为对外展示地方经济、历史文化的重要窗口之一， 其发展势头如火如荼，随之而来的安全防范问题就摆在了各 级文物保护部门的面前。文博单位应如何应对展出与安全的 问题，我们认为，各文博单

4、位，特别是既承担着重要国保单 位保护管理，又有可移动文物的单位，除了要进一步贯彻实 施文物系统博物馆风险等级和安全防护级别的规定 和文 物系统博物馆安全防范工程设计规范外，就是要把人防、 物防、技防有机地结合在一起，这是做好文博安全工作的可 靠保证。而技防的要求，就为物联网技术在文物保护方面的 应用创造出了广泛的应用范围和前景。（2）技术优越性 一般安防工程项目布管布线很方便，哪里需要就在哪里 按规范铺设管线，相对简单；文物保护施工现场则不同，有 些场所连钉子都不允许钉，何况打眼开槽布管，所以只能另 想办法布管、 布线。 若使用传统有线接入， 则存在布线困难、 施工不便、周期长等问题。同时大量

5、布线还会破坏原有的装 潢而且会影响博物馆的正常工作。因此，文博单位的安防监控系统采用无线方式，就是一 个非常理想的选择。它具有无须布线、架设方便、运行、维 护成本低、 周期短等特点。 它不用破坏建筑结构和内部装潢， 通过无线终端设备接入本地网络，就能将各个关键区域的状 况实时掌握。（3）系统技术构成 无线安防系统包括前端采集系统，网络传播系统以及监 控中心组成。A、前端采集系统由摄像机、电源、无线视频服务器（或无线IPC）等构成。根据监控点的具体情况，在各监控点安装相应的监控摄 像机进行前端信息采集，彩色或黑白、固定或活动云台、定 焦或变焦）B、网络传输系统使用无线传输网络。可以将不同地点的现

6、场视频信息通 过无线通讯手段传送到监控中心。采用数字视频，能够保证 视频流的稳定持续传输。C、监控中心监控管理中心负责接收各监控点通过 AP 传输过来的视 频信息，监控中心可以通过电视监视器显示各现场监控点的 图像信息，也可在通过电视墙进行图像的实时监控，并进行 数码录像，控制信号的协调，视频数据可同时存入存储服务 器，进行录像的存储、检索、回放、备份、恢复等。监控人 员可以通过计算机访问存储服务器查询回放视频录像。（4）系统应用范围 文物保护无线系统应用范围比较广泛。一是各项各类不 可移动文物，如：在遗址、古墓葬、古建筑等。二是博物馆， 陈列馆、展览馆、美术馆、图书馆等具有文物收藏、陈列，

7、保管功能的文博单位。三是各级文物考古研究单位的文物库2、文物保存环境监测系统 文物保护环境监测系统主要是为了满足博物馆文物保 存环境、遗址保护现场、考古发掘现场等场所的环境监测需 要，实现对文物保存环境参数， 如大气温度、 大气相对湿度、 土壤温度、土壤水分含量、文物表面温度、大气二氧化碳浓 度、光照度、紫外线辐射强度、浮尘、总挥发性、有机化合 物含量、风速、风向、降雨量等参数的实时监测，并且对监 测数据进行挖掘整理，建立环境参数历史数据库，为文物预 防性保护提供技术支撑，并为文物保护措施的制定提供科学 依据。文物保护环境监测系统包括数据采集监测点、中继、网 关等硬件设备，以及系统数据库、中间

8、件和终端业务软件等 系统软件。（ 1）系统主要特点：A、监测参数多样性及专业性实现文物保存环境参数监测的多样性，能够对环境中的 大气温度、大气相对湿度、土壤温度、土壤水分含量、文物 表面温度、大气二氧化碳浓度、光照度、紫外线辐射强度、 浮尘、总挥发性、有机化合物含量、风速、风向、降雨量等 参数进行监测。B、实时化、网络化及智能化系统结合了先进的嵌入式计算技术、现代自组网及无线 通信技术、能够实现对文物保存环境参数的实时监测、自动 网组、自动采集，实现了环境监测的实时化、网络化及智能 化。C、专业友好的人机界面系统软件针对文物保存环境监测的实际应用进行定制 开发，人机界面完全符合文物保护部门的实

9、际需要。软件实 现了实时监测数据的列表显示、图形显示、报表打印以及报 警值设置、实时报警、监测点部署平面图显示、传感网络拓 扑图显示、自定义监测点数据计算公式、用户权限分级管理 等各种功能。D、强大的数据库系统系统采用的数据库具有强大的数据存储、查询功能，提 供全面可靠的数据服务。 数据库运行速度快， 具备简单易用、 扩展性好、可移植性好、高可靠的特性，为系统的可持续发 展提供保障。E、灵活的扩展接口 系统预留多个功能接口，为今后进一步的功能扩展、系统集成、反向控制提供了可能。文物保护环境监测的系统是一个开放、兼容性强、可不 断扩展的文物保护管理信息系统。随着今后系统软件功能的 不断扩展，监测

10、终端类型的不断增加，以标准数据加工、存 储管理、 数据服务为技术保障， 以实时数据库、 历史档案库、 集成知识库为核心支撑体系，按统一的数据格式向外提供或 接收相关部门的监测数据，可实现系统软件的持续发展，并 演进成为文物保护管理动态信息系统和监测预警系统。（2）系统的主要应用范围 文物保护环境监测系统应用广泛，对于我国文物保护环境的改善，具有重大的意义A、博物馆文物保存环境应用博物馆文物保存环境主要指博物馆建筑物内文物库房、 陈列室、展柜等小环境以及博物馆建筑物外围空间的局部环 境。影响博物馆文物保存环境的主要因素包括博物馆所在地 区的宏观气候环境，空气污染状况、馆内光线辐射等。在博物馆内重

11、点文物展柜、展区和库房部署用于文物保 存环境的无线实时监测系统进行环境监测。对前述区域的温 度、相对温度、紫外线辐射强度、空气浮尘、二氧化碳浓度 等环境参数进行监测并积极大量数据，以改善文物保存环 境。文物库房长期处于关闭状态，缺乏相应的环境监测手 段，出现环境突变难以及时得知，对文物保存极为不利。文物保存环境无线实时监测系统中采用自主研发的无 线实时监测系统软件，和各类监测点、网络中继等硬件设 备相结合，能够有效的防范库房环境变化对文物带来的损 害。用户可根据需要设置监测参数许可范围，当监测点数据 信息超出许可范围后，该监测点异常数据背景色将会显示红 色，同时监测点部署图上的相应标识也会显示

12、红色并伴有报B、遗址保护现场应用遗址保护现场由遗存本体与相关环境组成，具有遗存丰 富、历史信息蕴涵量大、现存景观宏伟，且年代久远、地域 广阔、类型众多、结构复杂等特点。其相关环境具有分布面 积大、设备工作环境恶劣，同时由于遗址所处地域的不同， 气候环境变化也很大。在检测点分别部署的基于物联网系统 的文物保存环境无线实时监测系统，实现了对分布地域广阔 的各个遗址环境参数实时采集监测，大大提高了遗址的科技 保护水平。针对地下墓室温度极高，墓室结露等现象而研发的防潮 型系统传感器，具有防潮、防尘的特点，可以在高温高湿环 境下持续工作。C、考古发掘现场应用文物处于地下经过一段时间后，埋藏环境趋于稳定，文 物也处于相对的动态平衡之中。随着考古发掘的进行，固有 平衡被破坏，文物所处环境的温湿度、光辐射等因素发生突 变，导致文物毁坏，加之出土后文物所处环境条件的反复波 动，加大了破坏反应的进程。因此对考古发掘现场环境进行 实时监测，制定相应的出土文物的保护策略是考古发掘的重 要工作之一。使用基于物联网技术的文物环境无线实时监测系统，可 以通过视频监控、无线环境监测和现场采样精密化学分析等 方式，精确掌握文物埋藏的环境参数，实现对出土文物在第 一时间的检测分析以及文物出土环境参数的采集。三、项目前景我省