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1、1 物联网技术在文物保护领域的应用 （新版） 目录 一、物联网技术的基本定义 二、针对文物保护的物联网应用技术 三、项目前景 正文 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
2、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、任何地点的连接，从而进行信息交换和通讯，以实 2 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
3、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
4、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，各文博单位，特别是既承担着重要国 3 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
5、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
6、云台、定焦或变焦） 4 B、网络传输系统 使用无线传输网络。可以将不同地点的现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
7、、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，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房等。 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， 5 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。
8、 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
9、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 6 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
10、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
11、 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 7 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，
12、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红 色并伴有报警声。 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
13、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 8 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 我省文物保护单位众多，同时各级各类文物收藏及保管单位，保 管着众多的可移动文物。各级文物保护部门肩负着文物保护的责任。 目前，国家及各级政府越来越重视和加强文物保护工作，中央财政每 年都安排数以亿计的文物保护专项经费，我们应抓住机遇，针对文物 保护的实际情况，抓紧立项，抓紧申拨，以争取更多的文物保护经费。 可以以文物保护单位为单位，也可以以县市为单位，搞好申报工作。 为全省文物保护工作出力献策做贡献。
