王珺 王海

（甘肅林業(yè)職業(yè)技術學院，甘肅 天水 741020）

1 引言

環(huán)境質量發(fā)生變化，使得文物古跡遭受不同程度的損害。外部的區(qū)域性因素以及人類活動所產(chǎn)生的地方性污染，都使古建筑文物遭受侵蝕的速度明顯加快[1]。本文討論的研究對象，石窟類古建筑結構及其特殊材質受環(huán)境污染影響更直接，受損更容易，而且，損失對麥積山石窟的文物而言是不可逆的。因此，做好環(huán)境質量變化監(jiān)測，嚴控環(huán)境事件的發(fā)生，已經(jīng)成為麥積山石窟作為世界文化遺產(chǎn)保護和傳承、開發(fā)和利用中一個刻不容緩的重要的研究項目[2]。

近些年，物聯(lián)網(wǎng)技術為我國的環(huán)境監(jiān)測技術提供了發(fā)展機遇，對于實現(xiàn)多空間、跨地域的環(huán)境實時智能監(jiān)測、智能上傳、智能處理、智能發(fā)布的自動化環(huán)境監(jiān)測具有重大意義，有效地提高我國環(huán)境監(jiān)測能力。研究人員利用大量的環(huán)境信息傳感器組建分布式無線傳感網(wǎng)，對河流、海洋、大氣環(huán)境進行實時監(jiān)測，為環(huán)境評估和管理提供了依據(jù)。但是，基于物聯(lián)網(wǎng)技術在文化遺產(chǎn)環(huán)境質量監(jiān)測方面的研究還處于探索階段，研究成果還比較單一[3]。

2 國內(nèi)外研究的現(xiàn)狀和趨勢

基于物聯(lián)網(wǎng)的新工具和新技術的出現(xiàn)能夠大大增強環(huán)境信息獲取的能力，促使環(huán)保工作者提煉出對環(huán)境的更高水平的認識。國內(nèi)外多個環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)研究項目的研究人員利用大量的環(huán)境信息傳感器組建分布式無線傳感網(wǎng)，傳感網(wǎng)絡能夠快速分布到河流、海洋、大氣的物理環(huán)境中進行各種環(huán)境指標的感應，探測環(huán)境中物理、化學和生物變化的方式，提供實時的環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)流，實時采集的信息通過無線傳感網(wǎng)的自主跳傳及長距離有線或無線傳輸，到達控制管理中心，通過統(tǒng)一的應用平臺實現(xiàn)對信息的存儲、處理和分析應用，實現(xiàn)對環(huán)境信息的統(tǒng)計分析、模擬預測、影響評價和可視化表達。

近期的國內(nèi)外在相關領域的主要研究項目：基于物聯(lián)網(wǎng)的河流水環(huán)境管理，以紐約的哈德森河（Hudson River）為對象的“河流流域及河口觀測網(wǎng)絡”（River and Estuary Observation Network， REON）項目，美國貝肯研究所與 IBM 公司合作，實現(xiàn)整條河流水環(huán)境情況的可視化管理?；谖锫?lián)網(wǎng)的大氣環(huán)境管理，哈佛大學與美國 BBN 公司合作的CitySense 項目，借助路燈提供電能，實現(xiàn)自動化采集城市的空氣環(huán)境信息[4]。

3 石窟類古建筑材料保護的要點

3.1 現(xiàn)狀及問題評估

對于石窟類古建筑的材料保護工作，建筑材料的現(xiàn)狀確定是首要任務，需要分析構成建筑的主要材料類型和性質，進一步明確其受損情況及受損原理，進而確定針對性的監(jiān)測及保護項目。我國主要的石窟類建筑大多是木制、泥質及石質材料構成，其中巖體風化、滲水、木結構損害、材料脫落等問題非常突出。除了自然環(huán)境的影響，現(xiàn)代人類活動產(chǎn)生的污染物侵蝕是造成破壞的主要破壞因素。

3.2 保護項目劃定

調查評估結果為保護項目的劃定提供了依據(jù)和指導。在確定了建筑材料的構成后，根據(jù)價值評估、利用性評估和風險評估的綜合考慮，將確定監(jiān)測及保護系統(tǒng)的具體監(jiān)測項目。石窟類古建筑的監(jiān)測項目主要有，第一類，溫度監(jiān)測、濕度監(jiān)測；第二類，主要氣體污染物監(jiān)測（包括：一氧化碳、二氧化硫、二氧化氮等）；第三類，滲水、坍塌情況監(jiān)測。

3.3 系統(tǒng)構建

根據(jù)劃定后的具體監(jiān)測項目，監(jiān)測系統(tǒng)選擇定制電化學傳感器組，然后根據(jù)節(jié)點位置以及數(shù)量確定布設方案。傳感器集成模塊的體積非常小，在布設和工作過程中對古建的結構和外觀均不會造成過多的影響。監(jiān)測系統(tǒng)選用的Browser/Server 模式，操作簡潔，文物保護工作者不需要專業(yè)的培訓即可應用[5]。

4 監(jiān)測系統(tǒng)應用價值

本項目利用的物聯(lián)網(wǎng)技術，以感知、傳輸和分析處理信息為主要特征，通過在麥積山主要文物保護區(qū)域，及周邊景區(qū)建立物聯(lián)網(wǎng)的環(huán)境風險管理系統(tǒng)，利用物聯(lián)網(wǎng)的智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的網(wǎng)絡系統(tǒng)，為古建筑的環(huán)境監(jiān)測尤其是環(huán)境敏感型材料的環(huán)境監(jiān)測提供有效的技術手段。實現(xiàn)對大氣相對濕度、紫外線輻射強度、大氣溫度、建筑材料所處環(huán)境溫度、光照度、降雨量、土壤水分含量、浮塵、大氣二氧化碳濃度、風速、風向等參數(shù)的實時監(jiān)測控制，并將監(jiān)測到的數(shù)據(jù)進行深度挖掘和整理，根據(jù)歷史記錄構建參考數(shù)據(jù)庫。同時，通過全面感知石窟建筑及周邊區(qū)域的污染源和環(huán)境的細微變化信息，物聯(lián)網(wǎng)可以實現(xiàn)對各種污染隱患的準確識別和及時預警，為特殊材料防護工作的預警保護提供技術支持，為有效地制定保護措施提供科學依據(jù)。從而進一步將古建筑文物保護從應急響應和事后處理的應對式管理，轉變?yōu)橐允鹿史婪稙橹鞯娜^程風險管理，有效降低環(huán)境污染事故帶來的不可逆損失。

5 結語

基于物聯(lián)網(wǎng)技術研究并建設全面高效的石窟類古建筑環(huán)境質量監(jiān)測系統(tǒng)，對石窟類世界文化遺產(chǎn)的保護和可持續(xù)開發(fā)都具有極高的研究和實用價值。本項目研究了基于物聯(lián)網(wǎng)技術全面感知污染源和環(huán)境的細微變化信息，構建環(huán)境質量實時監(jiān)測體系，實現(xiàn)對石窟環(huán)境實時數(shù)據(jù)監(jiān)測和隱患識別，為世界文化遺產(chǎn)的保護和利用提供科學依據(jù)。