葉楊

摘要：地質(zhì)環(huán)境不斷發(fā)展變化，對(duì)南京明城墻一類(lèi)的古建筑也造成了損壞威脅，如何加強(qiáng)明城墻等歷史遺跡的保護(hù)工作，也被納入文物保護(hù)工作的重點(diǎn)。本文重點(diǎn)研究南京明城墻當(dāng)前所受到的損壞威脅，針對(duì)自動(dòng)化結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行探討，幫助明確利用自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)完成南京明城墻保護(hù)工作的重點(diǎn)方向，為我國(guó)歷史建筑物保護(hù)工作開(kāi)展提供技術(shù)的理論支持。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)化結(jié)構(gòu);安全監(jiān)測(cè)技術(shù);明城墻保護(hù)

一、南京明城墻基本情況概述

南京明城墻是我國(guó)歷史悠久的古建筑，距今已有600余年歷史，南京明城墻是目前世界上最長(zhǎng)，并且建筑規(guī)模最大的古代城垣，目前完整保存的長(zhǎng)度達(dá)到25.1公里。在我國(guó)歷史時(shí)期南京明城墻曾經(jīng)過(guò)一系列改革，最初城墻建筑均是以方形或矩形存在的。明城墻建筑設(shè)計(jì)中，卻根據(jù)山脈水系走向，將山川、天空、湖泊融合在明城墻設(shè)計(jì)中。所形成的明城墻建筑東有鐘山依靠，北有湖泊為屏障，西部將山丘內(nèi)城相連。所形成的明城墻具有防御功能，同時(shí)更是占據(jù)了天時(shí)地利人和的軍事要素。南京明城墻的建筑打破了我國(guó)傳統(tǒng)城墻建設(shè)理念，更凸顯出我國(guó)歷史建筑的文化特色。南京明城墻具有歷史價(jià)值觀賞價(jià)值以及考古價(jià)值，在國(guó)際上的地位僅次于長(zhǎng)城。更是為數(shù)不多可以代表中國(guó)歷史文化的傳統(tǒng)建筑。早在1956年南京明城墻便被列為江蘇省重點(diǎn)文物保護(hù)單位，到2012年明城墻作為“中國(guó)明清城墻”項(xiàng)目，被列為中國(guó)世界文化遺產(chǎn)的預(yù)備名單，這也使得南京明城墻保護(hù)進(jìn)入到全新階段。南京明城墻維護(hù)工作內(nèi)容較多，而且南京明城墻的長(zhǎng)度相對(duì)較長(zhǎng)，使得部分城墻段一直沒(méi)有維修過(guò)，存在著歷史遺留問(wèn)題。而明城墻發(fā)生局部坍塌，則會(huì)造成一定的損失，比如城墻磚損壞或者整體形狀變形等。就定淮門(mén)-小桃園段城墻坍塌情況來(lái)看，里墻與表墻存在明顯分層，而且沒(méi)有交錯(cuò)咬接，加之自然環(huán)境的長(zhǎng)期作用，比如雨水滲透的長(zhǎng)期作用，使得城墻發(fā)生坍塌問(wèn)題，尤其是雨季城墻局部坍塌情況。城墻維護(hù)工作面臨著一定的難度，部分城墻維修工作，若其表面完好，則不可以拆除城墻，而且南京明城墻大部分已經(jīng)完成修復(fù)了，發(fā)生局部坍塌的是少部分，因此難以按照規(guī)律處理，只能采取加固搶險(xiǎn)措施，對(duì)發(fā)生坍塌情況的城墻進(jìn)行處理，避免坍塌范圍擴(kuò)大，制定修繕?lè)椒?。除此之外，還需要做好城墻檢測(cè)工作，除了做好定期檢測(cè)外，還需要做好安全分析，從南京明城墻建設(shè)研究入手，利用歷史資料數(shù)據(jù)，深入的研究城墻結(jié)構(gòu)，對(duì)周?chē)h(huán)境與氣候進(jìn)行分析，做好風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)，以制定維護(hù)方案。

二、南京明城墻結(jié)構(gòu)損壞的隱患類(lèi)型

1、墻體變形

歷史城墻建筑保存年限較長(zhǎng)，其中難以避免的便是墻體變形問(wèn)題，雖然經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的時(shí)間熏陶，南京明城墻已經(jīng)出現(xiàn)墻體變形。但經(jīng)過(guò)監(jiān)測(cè)以及維修人員的努力，可以將這種墻體變形控制在不影響整體建筑物質(zhì)量的范圍內(nèi)。造成墻體變形的因素與南京明城墻自身結(jié)構(gòu)離不開(kāi)關(guān)系，在古代建筑技術(shù)并不能達(dá)到當(dāng)今的發(fā)達(dá)程度。受建筑材料以及運(yùn)輸?shù)榷喾矫嬉蛩赜绊懀鞒菈Φ慕ㄖw很難實(shí)現(xiàn)承載力統(tǒng)一，且城墻不同路段所處的地理環(huán)境有很大差異性。例如部分城墻是直接與湖水相接處的，長(zhǎng)期在湖水浸泡下，城墻自身結(jié)構(gòu)更容易損壞。一旦承載力方面出現(xiàn)明顯差異，墻體變?nèi)菀壮霈F(xiàn)結(jié)構(gòu)變形。從明城墻的整體形勢(shì)上來(lái)分析是十分危險(xiǎn)的，任何微小的變形都可能造成整體呈強(qiáng)損壞或者坍塌的嚴(yán)重后果。墻體變形還容易引發(fā)其他隱患，墻體變形達(dá)到一定嚴(yán)重程度時(shí)，會(huì)引發(fā)裂縫或者局部坍塌的情況，墻體裂縫變形控制，也是南京明城墻結(jié)構(gòu)保護(hù)建設(shè)的重點(diǎn)內(nèi)容。

2、墻體裂縫

墻體裂縫造成因素比較復(fù)雜，可能是來(lái)源于地上墻體結(jié)構(gòu)變形，也可能是由于地基土壤沉降所導(dǎo)致。南京明城墻建成至今已有六百余年歷史，在這六百多年間地殼變化所造成的土壤層沉降是不可忽略的。日積月累的基層沉降，最終會(huì)作用在明城墻墻體結(jié)構(gòu)上，進(jìn)而引發(fā)墻體結(jié)構(gòu)中的裂縫。建筑材料長(zhǎng)期經(jīng)過(guò)日曬以及風(fēng)雨侵蝕，建筑結(jié)構(gòu)表面也會(huì)出現(xiàn)細(xì)小的裂縫，產(chǎn)生裂縫后風(fēng)沙等垃圾會(huì)進(jìn)入到裂縫中，繼續(xù)對(duì)墻體造成更深的侵蝕。因此明城墻保護(hù)中墻體裂縫控制也是重點(diǎn)監(jiān)測(cè)的內(nèi)容，墻體裂縫是明城墻所有損壞現(xiàn)象中發(fā)生幾率最大的，需要經(jīng)過(guò)日常監(jiān)測(cè)來(lái)對(duì)其進(jìn)行修補(bǔ)，避免明城墻進(jìn)一步損壞。墻體裂縫可以作為單一損壞問(wèn)題來(lái)監(jiān)測(cè)彌補(bǔ)，同時(shí)也可以與墻體變形結(jié)合分析。深入研究造成前提裂縫的原因，這樣在對(duì)古建筑進(jìn)行保護(hù)時(shí)才能制定出合理的方案。古建筑尤其是城墻內(nèi)建筑物，細(xì)微裂縫是不可避免的，也更能顯示出建筑物悠久的歷史。對(duì)于墻體裂縫的修補(bǔ)也需要根據(jù)裂縫類(lèi)型判斷，是否需要采取進(jìn)一步控制方法，以免影響到建筑物整體美感。

3、墻體沉降

墻體沉降便是由于基層因素所造成，在這其中很大一部分原因是自然發(fā)展中不可控制的因素，墻體建筑長(zhǎng)期對(duì)基層產(chǎn)生壓力，基層土壤自身便會(huì)出現(xiàn)沉降，這種沉降現(xiàn)象會(huì)隨著時(shí)間增長(zhǎng)而愈發(fā)明顯。古代城墻所發(fā)生的沉降會(huì)導(dǎo)致地面以上城墻高度逐漸縮減大部分城墻建筑結(jié)構(gòu)沉降到地表以下被封殺土壤掩埋后城墻建筑也會(huì)受到一定侵蝕。除此之外，不規(guī)則沉降還會(huì)造成城墻墻體發(fā)生破損，墻體沉降是古代建筑多種損壞問(wèn)題的產(chǎn)生根源，對(duì)于墻體沉降的監(jiān)測(cè)，需要分階段性來(lái)進(jìn)行。在短時(shí)間內(nèi)墻體沉降情況可能并不明顯，但隨著時(shí)間延長(zhǎng)這種問(wèn)題也會(huì)逐漸凸顯出來(lái)，具體的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)中。可以預(yù)先對(duì)墻體沉降的監(jiān)測(cè)時(shí)間段進(jìn)行劃分，也可以采取動(dòng)態(tài)監(jiān)控沒(méi)模式，并對(duì)階段性的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行分析，這樣最終便可以合理判斷出墻體的沉降情況是否在安全范圍內(nèi)。

三、基于自動(dòng)化安全結(jié)構(gòu)的監(jiān)測(cè)方式

建議對(duì)于南京城墻的安全結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)分為兩類(lèi)，一是自動(dòng)監(jiān)測(cè)：采用物聯(lián)網(wǎng)傳感器的進(jìn)行組網(wǎng)，通過(guò)數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集實(shí)現(xiàn)本體的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)。通過(guò)傳感器將采集數(shù)據(jù)上報(bào)管理平臺(tái)，對(duì)上報(bào)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，以便于得到對(duì)城墻管理有利的數(shù)據(jù)，盡量降低各種危險(xiǎn)事件發(fā)生。二是固定時(shí)間監(jiān)測(cè)：采用人工采集本體變化的細(xì)微數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)比，比對(duì)兩個(gè)采集周期間的變化情況。固定監(jiān)測(cè)主要針對(duì)本體難以通過(guò)傳感器進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)而設(shè)計(jì)。由于人工采集數(shù)據(jù)的偶然性和成本都比較大，下文就目前城墻主要的表觀病害簡(jiǎn)單提出幾種自動(dòng)化監(jiān)測(cè)方式作為參考。

1、裂縫監(jiān)測(cè)

基于自動(dòng)化結(jié)構(gòu)開(kāi)展南京明城墻監(jiān)測(cè)保護(hù)，首先是針對(duì)常見(jiàn)的裂縫問(wèn)題進(jìn)行全面檢測(cè)。在南京明城墻墻體結(jié)構(gòu)中布置傳感設(shè)備，傳感設(shè)備的具體安裝量，要根據(jù)監(jiān)控區(qū)域長(zhǎng)度來(lái)確定。為節(jié)省資源發(fā)揮最有效的監(jiān)控功能，傳感器布置安裝會(huì)根據(jù)墻體磨損程度來(lái)選擇，在常見(jiàn)的磨損嚴(yán)重區(qū)域內(nèi)，適當(dāng)增多傳感器安裝數(shù)量。這樣使用過(guò)程中，便能夠?qū)w的裂縫情況進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸。裂縫自動(dòng)監(jiān)測(cè)，包括裂縫的具體位置裂縫走向、裂縫長(zhǎng)度、裂縫深度以及裂縫的寬度。由于南京明城墻的總長(zhǎng)度比較長(zhǎng)，因此傳感器安裝也會(huì)采用無(wú)線形式來(lái)進(jìn)行。傳感器采集得到的數(shù)據(jù)可以根據(jù)具體需求時(shí)間設(shè)定更新頻率，可以將其設(shè)定在1分鐘至24小時(shí)之內(nèi)，傳統(tǒng)有線傳感器安裝布線過(guò)程比較復(fù)雜，會(huì)導(dǎo)致墻體表面出現(xiàn)復(fù)雜的導(dǎo)線，并不利于保護(hù)工作深入進(jìn)行。這種新型的無(wú)線傳感器應(yīng)用后，會(huì)利用特定的超聲波模式，來(lái)探測(cè)墻體內(nèi)的裂縫深度情況，并將所得到的數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸至控制系統(tǒng)內(nèi)?？刂葡到y(tǒng)會(huì)同時(shí)監(jiān)控所有傳感器，數(shù)據(jù)統(tǒng)一更新后在任何部分產(chǎn)生裂縫，都可以顯示在最終的控制中心。南京明城墻建筑總長(zhǎng)度較長(zhǎng)，采用人工監(jiān)測(cè)控制方法，難達(dá)到保護(hù)工作需求，也會(huì)造成人力資源的損耗。通過(guò)這種自動(dòng)化結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用，可幫助構(gòu)建出動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)保護(hù)系統(tǒng)。

無(wú)線傳感器用在裂縫監(jiān)測(cè)中，其明顯特征是可以避免對(duì)墻體造成二次傷害，這種自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)是應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)傳感器，來(lái)實(shí)現(xiàn)信息采集與上報(bào)。網(wǎng)絡(luò)信息傳輸受信號(hào)干擾，可能會(huì)出現(xiàn)延遲情況，在具體系統(tǒng)應(yīng)用中技術(shù)人員也需要定期觀察，是否網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)選擇中存在問(wèn)題，以免影響到無(wú)線傳感器探測(cè)結(jié)果的正常傳輸更新。

2、位移監(jiān)測(cè)

相比于裂縫監(jiān)測(cè)，位移建設(shè)的難度要有所增大。位移監(jiān)測(cè)主要是針對(duì)本體的橫向以及縱向移動(dòng)來(lái)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，掌握墻體本體的變化情況后，位移傳感器能夠?qū)Τ菈Φ母糠诌M(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，墻體位移情況的監(jiān)測(cè)，對(duì)于根基部分實(shí)時(shí)探測(cè)所得到的結(jié)果最為明顯。應(yīng)用自動(dòng)化結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)技術(shù)，對(duì)于南京明城墻的保護(hù)系統(tǒng)構(gòu)建中，最重要的是應(yīng)該與人工監(jiān)測(cè)相匹配，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化結(jié)構(gòu)模擬人工作業(yè)，這樣在對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析時(shí)可以避免時(shí)間浪費(fèi)。位移監(jiān)測(cè)采用傳感器分點(diǎn)布置方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，將傳感器的頂桿部分固定在城墻根基的磚上。當(dāng)城墻根基部分的城磚出現(xiàn)位置移動(dòng)，傳感器頂桿也會(huì)隨之產(chǎn)生滑動(dòng)，這種位移變化會(huì)直接反饋到傳感器內(nèi)部，并產(chǎn)生電流波動(dòng)變化，將這種電流變化轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)內(nèi)，并經(jīng)過(guò)系統(tǒng)內(nèi)部的計(jì)算轉(zhuǎn)變，從而得出城墻具體位置移動(dòng)數(shù)據(jù)。位移監(jiān)測(cè)還可以應(yīng)用另一種技術(shù)方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，便是將傳感器的拉線部分固定在城墻底部的城磚上，拉線相比于頂桿對(duì)于位移的感應(yīng)靈敏程度更高。拉繩位移傳感器由可拉伸的不銹鋼繩繞在一個(gè)有螺紋的輪轂上，此輪轂與一個(gè)精密旋轉(zhuǎn)感應(yīng)器連接在一起，感應(yīng)器可以是增量編碼器，絕對(duì)編碼器，混合或?qū)щ娝芰闲D(zhuǎn)電位計(jì)，同步器或解析器。操作上，拉繩式位移傳感器安裝在固定位置上，拉繩縛在移動(dòng)物體上。拉繩直線運(yùn)動(dòng)和移動(dòng)物體運(yùn)動(dòng)軸線對(duì)準(zhǔn)。運(yùn)動(dòng)發(fā)生時(shí)，拉繩伸展和收縮。一個(gè)內(nèi)部彈簧保證拉繩的張緊度不變。帶螺紋的輪轂帶動(dòng)精密旋轉(zhuǎn)感應(yīng)器旋轉(zhuǎn)，輸出一個(gè)與拉繩移動(dòng)距離成比例的電信號(hào)。測(cè)量輸出信號(hào)可以得出城墻的位移、方向或速率。發(fā)生任何細(xì)微的位置移動(dòng)變化，拉線固定一端均能夠通過(guò)鋼絲來(lái)將其反饋到傳感器中。這種傳感變化是通過(guò)機(jī)械原理來(lái)完成的，機(jī)械記錄的數(shù)值經(jīng)過(guò)傳感器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏餍盘?hào)，從而實(shí)現(xiàn)一系列監(jiān)測(cè)任務(wù)。安裝這種拉線傳感器監(jiān)測(cè)系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)該選擇不銹鋼材質(zhì)的拉線，這樣可以有效延長(zhǎng)安全使用年限。技術(shù)人員在常規(guī)檢修中也需要對(duì)拉線的緊繃程度進(jìn)行調(diào)解。如果拉線過(guò)松，那么對(duì)于城墻的位置，移動(dòng)變化感應(yīng)也將會(huì)失去靈敏度，拉線過(guò)于緊繃又會(huì)容易損壞。

3、沉降監(jiān)測(cè)

沉降監(jiān)測(cè)通常布置在已經(jīng)存在危險(xiǎn)的城墻范圍中，沉降監(jiān)測(cè)技術(shù)是應(yīng)用震弦式傳感器來(lái)完成的，將傳感器通過(guò)鉆孔安裝在所布置孔洞內(nèi)，再通過(guò)回填土來(lái)使其與墻體相互連接。墻體本體發(fā)生沉降變化時(shí)，傳感器也能隨之沉降，城墻在豎直方向所產(chǎn)生的變形沉降，通過(guò)靜力水準(zhǔn)儀能夠有效檢測(cè)出。一旦靜力水準(zhǔn)儀出現(xiàn)變化后，連帶傳感器所受到的壓迫因此改變，墻體沉降的深度增大后，傳感器也隨之進(jìn)入到更深層的土壤中，因此所受到的土壤壓力也會(huì)有所增大。傳感器是通過(guò)檢測(cè)這一壓力結(jié)果，來(lái)判斷是否出現(xiàn)墻體本體沉降問(wèn)題。在探測(cè)檢測(cè)過(guò)程中，需要對(duì)傳感器進(jìn)行回填，并對(duì)傳感器作出充分保護(hù)。不同土壤深度所受到的地下水滲透壓力會(huì)有明顯變化，目前的技術(shù)已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)土壤壓力以及水分滲透壓力綜合分析，從而計(jì)算出傳感器所處的土壤層深度，連帶計(jì)算出墻體沉降后的位置移動(dòng)變化。自動(dòng)化結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用中，需要技術(shù)人員對(duì)明城墻不同危險(xiǎn)區(qū)域的地質(zhì)水文情況作出全面勘測(cè)，并將勘測(cè)結(jié)果生成數(shù)據(jù)庫(kù)，分別計(jì)算出處于不同土壤深度的壓力情況。這樣傳感器在地下探測(cè)得到的結(jié)果反饋時(shí)間才可以有明顯節(jié)約，技術(shù)人員在得到傳感器探測(cè)，結(jié)果后可以直接與額定的數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行對(duì)比，進(jìn)而了解到南京明城墻的沉降情況。

4、膨脹監(jiān)測(cè)

膨脹監(jiān)測(cè)需要結(jié)合氣候環(huán)境來(lái)進(jìn)行，南京明城墻古代建筑長(zhǎng)期受氣候環(huán)境影響，墻體本體的建筑材料很容易出現(xiàn)性質(zhì)改變。這種性質(zhì)變化分為物理變化與化學(xué)變化兩部分，化學(xué)變化則是由自然風(fēng)雨侵蝕所造成的腐蝕問(wèn)題，需要定期清洗避免腐蝕物質(zhì)繼續(xù)存留在墻體表面造成更嚴(yán)重的問(wèn)題。另一種物理變化則是由于材料內(nèi)部填充物質(zhì)的膨脹，而導(dǎo)致墻體失去平衡，進(jìn)而造成其他問(wèn)題。對(duì)于墻體膨脹的監(jiān)控主要使用電平梁來(lái)進(jìn)行，電平梁是安裝在明城墻墻體表面的使用螺絲安裝在螺旋桿上螺旋栓又通過(guò)鉆孔來(lái)將其固定在表面結(jié)構(gòu)上，鉆孔后會(huì)采用最小的固定材料來(lái)將其填充，這樣便能夠形成墻體內(nèi)部與表面相連接的一體化監(jiān)測(cè)模式。對(duì)于表面滴監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)安裝布置并不會(huì)對(duì)墻體整體結(jié)構(gòu)造成影響，安裝后一旦墻體材料產(chǎn)生膨脹變化，這樣電平梁也會(huì)出現(xiàn)細(xì)微的平衡波動(dòng)。反饋結(jié)果同樣是通過(guò)數(shù)字信號(hào)與模擬信號(hào)之間的轉(zhuǎn)變，以電流形式傳輸盜走控制中心內(nèi)。墻體表面的膨脹絕對(duì)不容忽視。膨脹變化產(chǎn)生后需要對(duì)具體的數(shù)據(jù)做出詳細(xì)分析，進(jìn)而判斷是否在膨脹區(qū)域周邊也已經(jīng)產(chǎn)生影響，應(yīng)用自動(dòng)化結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)技術(shù)來(lái)對(duì)南京明城墻加以保護(hù)，參數(shù)變化監(jiān)測(cè)是必不可少的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。將參數(shù)變化監(jiān)測(cè)與常規(guī)的數(shù)據(jù)控制相結(jié)合進(jìn)行，可以得出更為有效的城墻安全維護(hù)方案，已經(jīng)出現(xiàn)的細(xì)微裂縫或者膨脹變化，采取有效維護(hù)方法也可以在短時(shí)間內(nèi)將其恢復(fù)正常。

5、過(guò)境交通監(jiān)測(cè)

南京明城墻周邊境內(nèi)過(guò)完交通車(chē)輛通行情況，直接關(guān)系到南京明城墻的完整保存情況。車(chē)輛通行會(huì)對(duì)地表產(chǎn)生壓力，這種壓力負(fù)荷不僅表現(xiàn)在車(chē)輛通行區(qū)內(nèi)，對(duì)其周邊環(huán)境也會(huì)進(jìn)而造成影響。實(shí)現(xiàn)過(guò)境交通監(jiān)測(cè)，便需要調(diào)動(dòng)大數(shù)據(jù)加以分析，檢測(cè)主要是針對(duì)公共交通、軌道交通以及私家車(chē)輛行人通行情況的具體檢測(cè)。南京明城墻附近一定距離內(nèi)，建設(shè)地下軌道交通會(huì)對(duì)原有的地下結(jié)構(gòu)造成改變，這種改變會(huì)迅速影響到明城墻的基層沉降。雖然并不會(huì)直接造成南京明城墻坍塌，地下軌道中的車(chē)輛通行所引發(fā)的震動(dòng)，也會(huì)通過(guò)土壤傳播來(lái)作用在明城墻墻體中。通過(guò)地下基層的振動(dòng)傳感。明城墻墻體長(zhǎng)期受到這種震動(dòng)干擾，會(huì)產(chǎn)生裂縫乃至變形。對(duì)于過(guò)境交通的檢測(cè)，不僅要對(duì)交通類(lèi)型通行頻率進(jìn)行數(shù)據(jù)反饋，還需要對(duì)交通通行過(guò)程中所產(chǎn)生的振動(dòng)情況進(jìn)行探測(cè)反饋，這樣在進(jìn)行明城墻保護(hù)時(shí)，才可以判斷出具體的損害類(lèi)型以及來(lái)源。對(duì)于過(guò)境交通在開(kāi)展振動(dòng)監(jiān)測(cè)時(shí)，需要設(shè)置出預(yù)警機(jī)制，一旦振動(dòng)頻率與強(qiáng)度對(duì)明城墻主體造成破壞干擾。預(yù)警機(jī)制則會(huì)發(fā)出警報(bào)，根據(jù)所反饋的監(jiān)測(cè)結(jié)果對(duì)過(guò)境交通情況進(jìn)行宏觀調(diào)整，預(yù)警機(jī)制是由光纖振動(dòng)系統(tǒng)來(lái)構(gòu)建完成的。構(gòu)建這一保護(hù)模式，所以應(yīng)用的技術(shù)方法相對(duì)比較復(fù)雜，但保護(hù)效果卻是顯而易見(jiàn)的。

6、滲水監(jiān)測(cè)

明城墻自動(dòng)化結(jié)構(gòu)，安全監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用中的滲水檢測(cè)部分，是由墻體主體檢測(cè)進(jìn)而向周邊環(huán)境引發(fā)過(guò)渡的一種保護(hù)行為。明城墻總長(zhǎng)度所跨越的地理結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，包括山體結(jié)構(gòu)就自然湖泊，受氣候變化所形成的惡劣天氣影響，靠近山體的城墻墻體部分所積攢的水分更多。水分不能及時(shí)排出，在城墻周邊以及墻體內(nèi)繼續(xù)積累，會(huì)造成墻體結(jié)構(gòu)的承載能力下降。水分清水浸泡一定時(shí)間后，也會(huì)造成墻體坍塌，因此在開(kāi)展水文壓力監(jiān)測(cè)時(shí)，主要是針對(duì)明城墻靠近山體的結(jié)構(gòu)部分來(lái)進(jìn)行。需要將探測(cè)器經(jīng)過(guò)打孔直接安裝在山體上安裝后同樣需要回填掩埋來(lái)將其固定在孔洞內(nèi)部，形成完全模擬山體內(nèi)部的監(jiān)測(cè)感應(yīng)環(huán)境?；靥钛诼窈筮€應(yīng)該對(duì)探測(cè)器安裝周?chē)纳鷳B(tài)環(huán)境進(jìn)行恢復(fù)，使之能夠最大程度的模擬自然生態(tài)環(huán)境。所監(jiān)測(cè)得到的水壓結(jié)果才更能反映實(shí)際情況，對(duì)于結(jié)構(gòu)性的水壓監(jiān)測(cè)，應(yīng)當(dāng)采用鉆孔方法來(lái)對(duì)水壓進(jìn)行判斷。也可以采用注水方法來(lái)監(jiān)測(cè)周邊地質(zhì)材料對(duì)水分的滲透能力，地質(zhì)材料對(duì)水分的滲透能力增強(qiáng)，便可以減少向明城墻主體內(nèi)部的滲透，根據(jù)所得到的監(jiān)測(cè)結(jié)果來(lái)自動(dòng)探尋巖石中的水分滲透路徑，這樣在制定靠山部分明城墻墻體保護(hù)方案時(shí)，才能夠有效通過(guò)地下水反滲透排除來(lái)避免對(duì)墻體造成影響。在山體打孔時(shí)，安裝探測(cè)器還需要判斷打孔的位置是否會(huì)對(duì)明城墻帶來(lái)影響，選擇最具有安全性的位置，對(duì)明城墻靠近山體部分進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，必要時(shí)也可以根據(jù)所得到的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)對(duì)山體部分進(jìn)行施工改造。加快積水排出的速度，以免對(duì)明城墻墻體造成浸泡。

四、自動(dòng)化結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)技術(shù)體系構(gòu)建

1、監(jiān)測(cè)框架設(shè)計(jì)

明城墻自動(dòng)化結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)安全監(jiān)測(cè)功能，首先需要根據(jù)明城墻具體的監(jiān)測(cè)區(qū)域進(jìn)行初步框架設(shè)計(jì)。在框架設(shè)計(jì)中明確標(biāo)記出不同探測(cè)器的具體安裝位置，這樣在自動(dòng)化結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)構(gòu)建中，便可以參照設(shè)計(jì)方案來(lái)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的探測(cè)器布置?；究蚣軜?gòu)件設(shè)計(jì)可以利用計(jì)算機(jī)軟件來(lái)進(jìn)行，將明城墻所需要檢測(cè)以及保護(hù)的部分全部模擬在計(jì)算機(jī)軟件中，對(duì)其周邊生態(tài)環(huán)境進(jìn)行初步評(píng)估?；究蚣軜?gòu)建形成后，根據(jù)實(shí)地現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)結(jié)果來(lái)判斷框架是否存在不合理的部分，再通過(guò)軟件的內(nèi)部框架調(diào)整，來(lái)提升保護(hù)設(shè)計(jì)方案可行性。其次是監(jiān)控框架設(shè)計(jì)中的數(shù)據(jù)庫(kù)建立，根據(jù)當(dāng)前已知的數(shù)據(jù)參數(shù)，構(gòu)建出接下來(lái)監(jiān)測(cè)任務(wù)的對(duì)比數(shù)據(jù)模型。這樣產(chǎn)生任何結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)問(wèn)題，都能夠通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)比分析來(lái)快速判斷。監(jiān)控框架設(shè)計(jì)需要體現(xiàn)出自動(dòng)化結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用的高效性，對(duì)網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)具體對(duì)接模式進(jìn)一步判斷，初步框架構(gòu)建越詳細(xì)，接下來(lái)的具體方案運(yùn)行，也可以達(dá)到理想的安全控制效果。在明城墻安全保護(hù)工作進(jìn)行期間受環(huán)境因素影響可能會(huì)出現(xiàn)一些突發(fā)情況，監(jiān)測(cè)框架設(shè)計(jì)中需要體現(xiàn)出可變動(dòng)性，一旦遇到突發(fā)情況原有監(jiān)測(cè)方案不能繼續(xù)運(yùn)行，則能夠快速啟動(dòng)第二套應(yīng)急方案，實(shí)現(xiàn)對(duì)明城墻的全面安全控制。所選擇的監(jiān)控框架設(shè)計(jì)能夠體現(xiàn)出高效性與運(yùn)行可靠性，是設(shè)計(jì)期間始終應(yīng)該達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)。

2、反饋裝置布線

雖然自動(dòng)化結(jié)構(gòu)安全檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用中，對(duì)于明城墻現(xiàn)場(chǎng)所布置安裝的傳感器，是以無(wú)線形式存在的。但具體墻體表面所探測(cè)到的數(shù)據(jù)參數(shù)向總控制中心傳輸時(shí)，仍然需要在光纖網(wǎng)絡(luò)線路基礎(chǔ)上來(lái)完成。開(kāi)展進(jìn)行反饋裝置布線，應(yīng)該以安全為首要前提。觀察明城墻布線區(qū)域是否存在安全隱患，避免出現(xiàn)使用過(guò)程中受外界因素影響造成布線中斷損壞的問(wèn)題，布線過(guò)程中要最大程度對(duì)線路進(jìn)行簡(jiǎn)化。線路得到簡(jiǎn)化后，運(yùn)行使用過(guò)程中受到危險(xiǎn)損壞的幾率也能因此減小。對(duì)于線路的保護(hù)最好方法便是通過(guò)簡(jiǎn)化布線形式，來(lái)提升線路系統(tǒng)自身安全防御能力。裝置連接的布線模式，還應(yīng)該重點(diǎn)提升探測(cè)數(shù)據(jù)傳輸效率，科學(xué)合理的布線模式可以幫助減少信號(hào)數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中所出現(xiàn)的時(shí)間延誤，整體自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行也得到強(qiáng)化。以上自動(dòng)化結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用中的設(shè)計(jì)以及施工，實(shí)際執(zhí)行中不僅要考慮安全防護(hù)項(xiàng)目的具體運(yùn)行，更應(yīng)該結(jié)合周邊的環(huán)境因素來(lái)以強(qiáng)化，南京明城墻保護(hù)中所遇到的最大阻礙便是環(huán)境的變化。這一特征同樣需要體現(xiàn)在自動(dòng)化結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用方面，安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有自適應(yīng)性，這樣在構(gòu)建安裝中，才能夠達(dá)到預(yù)期的安裝控制效果，安全防護(hù)任務(wù)進(jìn)行同樣需要將環(huán)境變化特征引入到其中。反饋裝置進(jìn)行布線連接，可以形成一個(gè)整體，快速完成數(shù)據(jù)參數(shù)采集、整合、傳輸、分析任務(wù)。當(dāng)明城墻保護(hù)計(jì)劃發(fā)生改變時(shí)，通過(guò)布線連接模式局部調(diào)整，便可以在短時(shí)間內(nèi)完成控制方案調(diào)整。

結(jié)語(yǔ)：南京城墻的“衰老”已經(jīng)是不可避免的了，通過(guò)科學(xué)的自動(dòng)化結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)手段，定期采集數(shù)據(jù)，分析變化狀況，為墻體本身安全拿出“健康體檢表”，為制定維修保護(hù)方案提供科學(xué)依據(jù)，建立安全登記預(yù)警系統(tǒng)，使南京城墻逐步走向科學(xué)保護(hù)的軌道。結(jié)合南京城墻的主要破壞因素分析和實(shí)際管理工作的現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)以自動(dòng)監(jiān)測(cè)為主、固定時(shí)間監(jiān)測(cè)為輔的本體監(jiān)測(cè)辦法，能更好的對(duì)存在的問(wèn)題和障礙進(jìn)行監(jiān)測(cè)和預(yù)警。此項(xiàng)必將大大提高保護(hù)城墻工作的效率，為城墻申遺工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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