探索与实践:
云地互通模式下的田野文物防丢与云安防系统建设
——以区域性田野文物平安项目为例
党的十八大以来,党中央、国务院高度重视加强文物安全工作,国务院发布《关于进一步加强文物工作的指导意见》(国发[2016]17号),国务院办公厅公布《关于进一步加强文物安全工作的实施意见》(国办发[2017]81号)等,对新时期文物工作提出了明确要求:“要实施文物平安工程,健全文物安全防护标准,推广应用文物和博物馆单位安防、消防先进技术和装备,健全多元化的文物安全防护设施;要逐步建立覆盖全国重点文物保护单位和世界文化遗产地的监控系统,实现远程监管、消防物联网监控和文物安全监管人员智能巡检,建设完善文物安全监管平台。要充分运用云计算、大数据、“互联网+”等现代信息技术,推动文物安全保护与现代科技融合创新。”
田野文物保护工作面临的困境与挑战
田野文物,指分布在野外地上、地下、水域的古遗址、古墓葬、古建筑、石窟寺及石刻等不可移动文物。分布于野外的田野文物具有一定的日常养护风险与安全隐患,其自然保存状况堪忧,也更易发生损毁、盗窃、破坏等人为风险。
延庆区田野文物(石碑石刻)分布示意图
但由于田野文物分布点多线长面广,且大多地处偏远,大量的田野文物尤其是古遗址难以实施安防技防建设,保护工作开展主要依靠当地群众文保员就近定期巡查看护,难以做到24小时驻守看护,一些地处偏远山野的田野文物,巡查工作开展困难,管理状况更加不容乐观。
野外保存的田野石刻
置于隐蔽角落、无监控覆盖的石刻文物
受建设工程影响石碑文物
受道路拓宽影响,置于路边易发生损伤的石刻文物
此外,目前仍存在一部分流散野外、未建立有效安全防范体系的田野文物(多为低等级石刻类文物),还未系统地开展资料收集整理、现状调查研究和安全风险防范工作。
田野文物云安防系统新探索
在“保护第一、加强管理、挖掘价值、有效利用、让文物活起来”的新时代文物工作方针指导下,未名文博团队研发了河出图®智慧文博系列产品。其中,“文物云安防系统”以全面改善田野文物的保护状态、提高风险防范能力为目标,融合传统文物保护理念与新时代先进科学技术,聚焦“预防性保护”、“云安防”、“物联网监测”、“远程云端管理”等技术手段的融合,探索一条集基于云地互通模式的人防、物防、技防于一体的文物科技保护路径。
开创文物安全“云管理”模式
借鉴互联网数据开发管理的经验,工程师通过对文物资源现有材料的收集和研究,将信息进行有机的整合、完善,形成文物的电子档案台账(包括构成信息、现状信息、地理信息、病害信息、管理信息、巡查记录、监测数据等内容),结合文物数字孪生技术,文物数字化保护的基础采集手段为数字孪生技术,包含了测绘层面的数字化采集工作以及建筑遗产保护领域的数字模型建立(HBIM)等研究内容。未名文博开创性地形成了文物资源数据库的“云管理”新模式,实现管理职能的直观化、结构化、在线化。
构建云地互通模式下的“田野文物云安防系统”
基于文物“云管理”模式,未名文博团队引入NB-IOT技术、GNSS与北斗卫星定位技术、短报文、5G通信传输、TRK监测设备、UWB高精度定位、气候环境与空气污染监测、风险防范预警算法等现代科技手段,采用物联网与互联网融合的方式对文物进行精准定位、沉降位移监测、风险感知、智慧防控,构建了云地互通的“文物云安防系统”,有效提升文物安全风险防范能力。
河出图智慧文博文物平安项目综合解决方案
智能监测系统包括“文物小卫士”物联网防丢设备、高精度定位感知设备、实况监控云摄像头、烟雾感应、红外感应、空气污染与气象条件监测等设备,以及一套智能监控管理系统(包括架设在现场的前端控制终端、通讯系统、数据管理与存储后台、前端展示驾驶舱及移动端手机小程序等)。还可通过uwb定位和北斗短报文等综合技术体系实现通信网络信号较差地区的防丢定位管理。
延庆区田野石刻保护实践与思考
延庆区地处北京市西北部,自古以来就是拱卫京师的西北门户,也是首都历史文化重镇,拥有八达岭长城、古崖居等众多重要历史文化资源。经过多年连续努力,初步建立了基于数字云端的区域性文物预防性保护机制。采用数字云端工作模式对属地文物监督员巡检工作进行监督和管理,社区和文物保护人员通过移动端小程序参与遗产日常巡检和预防性保护,以加强文物遗产的风险管理。
但由于长期以来受经济发展条件的制约,重点工程与资金匹配之间的平衡,村镇建设与文物保护工作之间的矛盾,不可移动文物保护工作中特别是田野文物的保护工作,仍存在一些有待解决的问题与不足。因此,为进一步加强田野石刻文物保护管理工作,拟对延庆区田野石刻文物分批次、逐年开展安全防护工作。
本项目以建立完善文物本体及周边环境的信息数据和安全档案为基础,以实现智能监测、重点风险防范为核心,从人防、物防、技防三个维度,依托“云管理”、“预防性保护”、“公众参与”等新理念、新技术,以期实现规划管理、日常维护、安全防范及科学监管为一体的预防性保护工作模式。
文物调查与文物数字化
首先对田野石刻文物的保存现状进行初步调查,构建真实性强、可靠性高的不可移动文物台账档案,记录文物的现状情况,并结合调查工作,进行基础信息更新、完善,实现动态化管理。并以全景漫游、三维模型等数字化技术为基础,以成果云端呈现为依托,建立田野文物安全网格化管理模式,增强“平安工程”可视化表达的直观性和准确性。
“文物小卫士”智能监测
围绕田野石刻文物面临的自然风险和人为破坏因素,未名文博团队采用物联网与“互联网+”技术相结合的方式,研制研发了集风险评估、动态反馈、监测预警、应急响应等功能与一体的文物安全风险防控系统,实现对文物安全风险的动态感知,精准预警、智能研判及辅助决策功能。
技术团队在三十六处田野石刻文物处部署了六十余个“文物小卫士”物联网防丢标签设备,当文物发生位置或角度变化时,设备能通过模块对变化信息进行有效捕捉,对需重点看护的石刻类文物进行动态跟踪和实时预警。通过电脑端、手机端相结合的方式进行精细化、动态化远程管控,当监测到文物本体的安全状况出现风险时,能通过手机及时进行反馈,并以报文形式实时推送给相关管理人员,提升管理效率,解决田野石刻文物的预防性保护和安全风险防范的问题。
“文物小卫士”设备安装现场
实况监控云记录设备安装现场
实况监控云记录体系
本次还试验性地选取了七处田野石刻文物试点布设物联网实况监控摄像头,辅以5G信号传输,以云端记录管理的方式对该地区的田野石刻类文物本体及周边环境进行非接触式实时监控。收到“文物小卫士”物联网防丢设备风险提示通知的管理人员,可以第一时间通过配套的摄像头实现在线查看。
此外,实况监控云记录还支持监控摄像头AI智能打卡功能,定期存储现场图像数据以支持永久回查和预防性保护与监测分析工作,辅以5G信号传输,最终由云端记录管理的方式对石刻等高风险文物本体及周边环境进行非接触式实时监控和风险感知。
区域性文物预防性保护的一种未来—数字云端
技术团队将项目部署的物联网设备接入未名文博“河出图”智慧文博产品系统,支持通过电脑端数据管理驾驶舱以及移动端文物e巡查小程序对接入的物联网设备、视频智能监测装置等智慧安防设备工作状态进行在线监测,实时掌握前端设备工作状态,实现对监测对象及安防设施运行状况的动态远程管理。
将田野文物云安防系统接入已经初步建立的基于数字云端的区域性文物预防性保护机制,引入田野文物物联网安防设备远程自动巡检机制,以数字化技术采集的文物三维模型数据为基础,与物联网安防设备远程自动巡检数据形成的监测记录档案进行比对,可以有效地对文物保护情况进行管理与追踪。
属地和文物保护人员可以通过移动端小程序对地处偏远的田野文物进行远程实时监管,可极大程度地改善地处偏远的田野文物日常巡检工作开展困难的问题。
云计算、大数据、“互联网+”、“物联网”等现代信息技术,正逐步结合“预防性保护”、“公众参与”等先进文物保护理念,在实际保护工作中崭露头角。未名文博对基于数字云端的区域性文物预防性保护体系进行了扩展,探索出一条集人防、物防、技防于一体的文物科技预防性保护路径。
(本文撰写整理团队:未名文博·文物数字化保护研究中心)
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