智慧保护初探

藏品的有效保护是博物馆一直以来特别关注的问题，藏品在材料、工艺、现存状况等方面的差异性也决定了藏品所需要的存放环境、保护方式、保护材料和技术等的差异性，这些给具体保护工作带来了挑战。此外，藏品在博物馆展览、研究等过程中与人、环境和其他物体的接触又为保护工作带来了更多不可控的风险。智慧博物馆建设中的一个重要内容就是更好地解决藏品保护问题，借助物联网技术等实现一个保护力度更大、保护范围更广、保护效度更高的方案。具体到智慧保护的方面，可以分为以下几点：

1.藏品的本体监测

藏品保护的原则是保存其原状，涉及其造型、纹饰、铭文、色彩、质地、质感等方面的原状。因此如果博物馆文保人员能及时掌握藏品本体在各方面的现状和变化，并能了解其变化趋势并做出预判和决策将对藏品保护起到关键性的作用。智慧博物馆可以将各种无损检测设备或仪器等接入物联网，对文物本体进行实时监测，获取其结构、形状、颜色、附着颗粒等实时数据，并进一步采集裂隙形变、翘曲、褪色、变色、位移等微变化信息，将数值、文字、符号、图表、照片、视频等承载的信息传输到监控中心，监控中心对数据进行汇集和整理后交与计算、处理中心，由其负责进行智能分析、挖掘其有用的内容，利用回归平面分析、曲线拟合、云模型等方法，结合形变监测模型，对形变过程进行描述，识别藏品形态的差异，掌握藏品正在发生的破坏性变化，并建立模型预测其未来的变化趋势，包括速度、方向、水平、大小等。通过图表、图像、三维模型等可视化其结果，决策中心会对结果进行判断，并根据现实情况给出解决方案。这样一套完整的涉及藏品监测、分析、处理和决策的系统，可以真正实现中国博物馆协会理事长宋新潮所提到的“风险可识别、险情可处理、效果可评价”的预防性保护目标^[28]。秦始皇陵博物院已实施了文物本体检测系统，主要对文物本体的温度、湿度、裂隙形变、微震动、位移等微变化参数进行长期实时的监测与预警^[29]。

2.藏品/展品的外环境调控

保存环境是影响藏品/展品状况的直接因素，然而由于环境的复杂性和包含因素的多样性，加之时间和空间的限制，传统方法难以确切获得关于环境完整、系统化的信息。此外，环境数据的多模态性和多维性，也使得数据的保存、处理成为难以解决的问题。智慧博物馆可以充分发挥优势弥补传统方法的不足。应用物联网技术实现博物馆中库房、展厅环境的实时检测，在相应的监测区域设置环境专用传感器，采集温度、湿度、气压、二氧化碳、烟感、倾角、噪声、空气质量、光照等方面的数据。并将采集所需的数据实时地传送给监控终端，由监控终端进行存储和预处理，随后交由分析处理平台，由其进行具体计算和分析，进行评估和预警，对于超出正常范围的情况发出报警信号，实施智能处理，如控制博物馆电力系统、暖通系统、照明系统等，将超标的环境因素调控到相对稳定的状态。检测系统的部署对环境本身的影响小，不会影响到藏品或展品本身。此外，专用传感器网络中的每个节点都具有实时定位、采集和报警的能力，既可以对整体环境进行检测和调控，也可对局部环境进行重点防范和控制。基于大数据和云计算的支撑，环境检测的积累数据可以得到有效的存储、管理、处理、计算和解释，并被进一步挖掘出潜在信息。金沙遗址博物馆已在陈列馆第三、四展厅设置了环境检测系统，能够对大气温湿度、二氧化碳、光照紫外线、有机挥发物等进行检测，系统能够及时、迅速地解读数据，并进行自动预警^[30]。秦始皇陵博物院则在秦兵马俑陪葬坑、文物库房、综合陈列楼、修复室部署了环境监测传感器，综合实现了文物保存环境的整体检测^[31]。

3.遗址环境检测

对于遗址类博物馆而言，其藏品和展品主要是遗址本身，涉及聚落、城址、宫室、陵寝墓葬等。增强遗址自身抵抗外在环境破坏的能力，维持或改善遗址的保存环境将对遗址的长久保存起到积极的作用。由于遗址的空间复杂、结构多样、覆盖范围广等特点，传统方法主要是依靠遗址工作人员手工测量、计算，工作量庞大，实时性差，难以对其环境进行全方位、多层次、多类型地检测，难以对海量数据进行融合分析，数据缺失严重，缺乏科学性和智能性，从而使得保护人员不能及时发现问题，制订出全面有效的整治方案。而智慧博物馆可以综合利用传感器、射频识别器、全球定位系统、红外感应器、激光扫描仪、气体感应器等各种装置与设备，对遗址的气象环境（大气压、风速、风向、降雨量、温湿度等）、土壤环境（土壤温度、土壤湿度、含水情况、土壤孔隙率与结构等）、水体环境（水温、pH值、溶解氧、氟化物、氰化物、硫化物、氨氮、总氮、总磷等）、空气质量（二氧化碳浓度、光照度、紫外线辐射强度、浮尘、总挥发性、有害气体含量等）进行实时监测。基于这些装置和设备所构建的无线智能检测系统，可以实现对遗址环境信息采集的自组织传输和智能控制，可对环境中各节点自动组网和多跳路由，实现全方位、全时空、全天候的环境检测。系统根据检测数据的类型，建立相应气象环境数据库、土壤环境数据库、水体环境数据库、空气质量数据库、综合环境数据库等。这些数据库不仅能够提供各类环境的历史变化信息，同时也可为环境变化模型的建立提供有力的支持，并可进一步为环境的未来变化做预测。保护人员可以依据数据计算、分析的结果探索环境的静、动态因素对遗址保护的作用，从不同层次阐明遗址生存的机理，需找遗址生存环境优化的机制，并进行保护决策，或是限制客流量减少二氧化碳浓度、或是减少土壤含水量以坚固基底、或是增加周边环境的植被削弱风沙的影响等。这些针对性强、作用直接的措施为遗址整体环境的改善和维系提供了有效的实现途径。敦煌莫高窟已建立了涵盖莫高窟大环境、洞窟微环境的检测系统。敦煌研究院在60多个洞窟安装了200多个传感器，包括温湿度、CO2监测设备、崖体内部温湿度、崖体裂隙、壁画病害等传感器。山顶和窟区布置气象站和风沙监测站，窟区安装空气监测站。检测系统不仅为敦煌莫高窟的风险评估预警提供监测数据，而且还为遗址的预防性保护提供了依据。秦始皇陵博物院利用综合传感器、视频图像以及无线射频等物联网相关技术，在3个秦兵马俑陪葬坑以及骊山园部分遗址部署了环境监测传感器，实现了对遗址的远程、大范围的监测。检测对象包括遗址区的温湿度、颗粒物、有害气体、光照、紫外线强度等环境要素。