適宜的溫濕度、潔凈的空氣是文物得以良好保存的必要條件。文物保存環境必須應用現代無線測控技術,依托物聯網技術對環境進行多元化參數檢測,利用環境綜合檢測無線傳感裝置(無線溫濕度傳感器、無線紫外線傳感器、無線光照度傳感器、無線二氧化碳與溫濕度一體傳感器、無線SO2與溫濕度一體傳感器、無線空氣質量檢測傳感器)、無線信號中繼裝置、物聯網網關(無線信號接收裝置)、物聯網數據中心等組成文物保存環境物聯網無線監測系統,對文物藏品的保存環境(溫濕度、紫外線、光照強度、空氣質量、CO2含量等)進行嚴密監控,做到無安全隱患的實時監控、同步記錄,確保文物存放環境的溫濕度、空氣質量、光照度等各環節的絕對安全,并對各種類型的材質、數量成千上萬的文物藏品進行科學有效的管理。
無線傳感技術在文物保護中的主要應用方面
隨著無線感知傳感器的體積越來越小型化,與文物保護的特殊需求也更加無縫地結合在一起。將檢測和控制有機地融為一體,實現真正的可監可控,是滿足文物保護需求的終極目標,是物聯網系統在文物保護領域成功的關鍵。
當前,物聯網系統中的無線傳感器技術,在文物保護中的應用主要集中于兩個方面:一是,展柜文物保護中恒濕控制技術的應用。另外一個就是,庫房文物保護恒濕恒溫控制技術的應用。
而就目前而言,具有相關功能的產品已經在文物保存環境監控領域得到應用,它采用進口的檢測探頭及無線通訊模塊,基于成熟可靠的ZigBee2.4G無線通訊芯片設計,網絡自組織,自愈合,傳輸頻率可達56秒/次,亦可根據文保環境需要調節設置該頻率。其協議編寫具有可糾錯、防誤碼的通信特征,可以設置各種警報位,方便架構云服務大數據體系(該頻段是國家規定免費頻段,不會對現有無線產品產生干擾)。為方便展陳布展特性需要及文保環境需求,該無線傳感器具有低功耗,免維護的優勢,且供電采用超大容量鋰電池供電,電池使用周期為2~5年。
文物保護環境的多元化數據監測可通過物聯網無線傳感器檢測技術,在文物保存環境監控領域應用,可根據文保環境監測面積及建筑結構與無線通訊信號中繼裝置、物聯網網關等配套軟硬件結合使用,適合大規模廣范圍的局域和互聯組網,能夠對定點范圍的區域進行高密度環境多元化數據監視采集,確保重點文物數據信息、保存環境的安全性。
應用案例
衢州博物館總建筑面積9400平方米,博物館展陳面積3000平方米,現有館藏文物近3萬件,其中一級文物24件,二級文物119件,三級文物608件。
衢州市屬亞熱帶季風氣候區,具有四季分明、冬夏長春秋短、光溫充足、降雨豐沛而季節分配不均的地帶性特征,常年平均氣溫在16.3~17.3℃,其中1月平均氣溫4.5~5.3℃,7月平均氣溫27.6~29.2℃。年日照總時數沿江平原地區在1900小時以上,山區不足1600小時,太陽年輻射量4566.2兆焦耳。每年3~6月為多雨期,多年平均年降水量為1843毫米。室外相對濕度冬季最冷月月平均78%,室外相對濕度夏季最冷月月平均76%。
衢州博物館所在地區的環境污染已對文物的安全構成相當大的威脅。大量的實驗和理論研究顯示,文物存放環境的溫濕度、光照與紫外線強度、污染氣體為主要影響該館文物良好保存的環境因素。應根據展柜及庫房的具體情況,通過多元化無線測控技術對溫濕度、光照紫外強度等對文物具有較為嚴重破壞作用的參數因素進行實時檢測,結合物聯網控制技術對環境溫濕度參數按照館藏文物保存環境標準給予嚴格控制,確保文物存放環境的安全。
通過物聯網無線監測與控制技術的應用,可拓展遠程網絡服務功能,建立立體的文保服務系統,以便更好實現以下功能及性能:
1通過無線通訊模式對設備運行狀態及文保環境等嚴控參數實時跟蹤記錄和監控。
2每個無線環境監測點都有唯一的固定IP地址碼,能將展柜及庫房內實際位置環境參數數據準確無誤地傳送至數據中心,進行運算及分析。
3監控電腦實時處理和分析來自數據中心的環境溫濕度與空氣質量等數據。
4中英文顯示的系統,可連接任何環境控制設備實現遠程監控和設備運行狀態、報警記錄、報警電郵告知等,通過物聯網遠程服務平臺,實現數據真正的資源共享。
5在監控屏幕中可顯示各個環境監測區的位置信息。
6可瀏覽2~3年內由各內置節點采集而來的所有環境參數狀態數據及設備運行狀態信息,并作出趨勢分析。
7當某個監測區內環境濕度指標超出限制值或恒濕裝置出現故障時,系統自動發出報警信息,并對歷史報警信息進行長時間的存儲,以便日后分析。
8無線監控系統借助無線通訊方式,可根據用戶需求,對展柜電動開啟、展柜燈光的智能化控制進行無線方式鏈接,方便用戶日常維護操作和科學管理。