物聯網技術在大型遺址保護領域的應用
智能處理與應用
作者：謝彬彬 邢天璋 肖雲
摘要：遺址病害一直是文化遺產保護麵臨的主要問題。隨著物聯網技術的高速發展，遺址智能保護需求緊迫。遺址監控預防性保護體係的提出，可以解決現有大型遺址保護的自動化、精準化難題，為此，文中建立了一種遺址生存模型，可在一定程度上解決現有的數據分析方法隻是停留在初步處理的問題。該模型可以綜合分析數據之間的多維關聯關係，並提供準確的遺址病害機理與環境之間的關係。
關鍵字：物聯網；智能保護；遺址監控預防保護體係；遺址生存模型；
中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2013）02-0067-04
0 引 言
一些大型遺址（如秦兵馬俑、長城、新疆高昌故城、西安唐大明宮遺址等）作為華夏文明的代表，是我國文化遺產的重要組成部分。然而，遺址材質的自身物理力學性質和建造工藝導致了其脆弱性，再加上千百年環境的侵蝕，絕大多數遺址病害普遍發育，亟待保護。傳統的遺址保護方法主要是化學保護，受材料壽命限製，並且施加後無法去除，無法在實際中使用。本文利用物聯網技術，打破傳統思維，協作地采集網絡區域內的自然環境和遺址的多樣信息並進行綜合處理，實現動態監測。該方法因無需布線且不會對監測對象產生破壞，故而在遺址保護應用中極具優勢。
目前，現存的遺址病害可以歸結為形變、黴菌、裂縫 、坍塌、蟲害、風化、脫落等，導致這些病害的因素有很多，如遺址的組成和性質（內在因素）、水分、溫度變化、濕度、可溶性鹽、微生物、氣體汙染物、灰塵、風化、動植物以及震動等。一般情況下，這些因素都是綜合作用，共同對遺址進行侵蝕破壞。不僅如此，遺址生存環境是一種隨時間動態變化的複雜狀態，因此，在遺址監測體係中，如果反應其實際狀態的各種監測數據得不到有效集成和長期分析，就很難總結出遺址病害規律，更談不上有效地為遺址預測性保護提供決策依據。本文針對以上問題，提出一種長期、持續、穩定獲取大量環境數據的解決方案。
1 物聯網遺址保護現狀
隨著21世紀信息技術的不斷發展，文物保護方法也逐步向現代化、科技化發展。目前，在文物遺址環境監測方麵的智能化、信息化係統較多，文物保護領域均不同程度地引入環境監測係統，提高了遺址保護水平。浙江大學開發的應用於敦煌莫高窟的文物遺址環境監測數據服務係統，通過在文物遺址現場安裝環境監測采集器，來采集溫度、濕度、二氧化碳等微氣象數據。其中，便攜式人流量計數器用於統計遊客量，同時通過Web為不同用戶提供監測數據查看、統計、係統管理等服務。中科院計算所開發的用於故宮博物院的智能文物環境監測係統，主要用於采集文物展室環境情況，實時監測展室中的溫度、濕度、光照度等各項環境指標。
上述將物聯網應用於文物保護方麵的實例，都隻對數據進行了初步處理，缺乏對數據的多維關聯分析，這就使得文物遺址環境監測係統難以提供準確的遺址病害機理與環境之間的關係。在物聯網基礎與實際應用並重的新時代，多傳感器數據融合能綜合利用不同學科的研究成果，最大限度地實現有用信息提取，給出正確的估計、識別和決策。本文通過建立大型遺址監控預防保護體係，對遺址病害機理與環境之間的關係進行全麵分析，構建出遺址生存模型，從而揭示環境因素對遺址的作用機理，實現遺址生存態勢評估和危險估計，最大限度地提高大型遺址的保護水平。
2 遺址監控預防保護體係的含義
遺址監控預防保護體係就是將實用的多傳感器數據融合技術應用在智能化、信息化的遺址環境監測係統上，對文物保護應用過程中各類數據信息進行綜合處理和統一管理，實現對遺址及環境數據的綜合采集、處理、傳輸、融合、多維關聯分析和再現，進而提出決策方案和問題解決方法，完成對遺址保護中數據資源的全麵化采集、網絡化傳輸、有效化集成、可視化展現和智能化管理。
遺址監控預防保護體係是使用有效的物理環境感知技術將病害發生過程邏輯信息化，將感知技術、定位技術、數據傳輸技術、中間件技術、信息處理技術、數據融合和集成技術等與現代文物維護技術和文物存儲技術緊密結合，並通過大量的數據檢測和邏輯分析，精準科學地描述並控製遺址病害機理受環境各因素的影響，實現預防性保護的有效性，因而是預測預報遺址病害狀況的最有效的解決方案。
遺址監控預防保護體係是一個綜合的環境監測平台，主要包括遺址生存態勢感知體係、網絡傳輸標準、病害預測體係等。