基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的古建筑監(jiān)控與保護(hù)

楊靜 馬虹

(1.江蘇省蘇州市吳江區(qū)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)局；2.中外建設(shè)信息有限責(zé)任公司)

古建筑既是具象的史書，也是人類不可多得的傳世藝術(shù)。中國的古建筑，在世界建筑史上無疑占有著無與倫比的地位，它不但具有極高的歷史價值，還有其獨一無二的意義和風(fēng)格，兼具科學(xué)和藝術(shù)的雙重價值。中國傳統(tǒng)建筑的璀璨文化，不應(yīng)僅僅存活在歷史記憶中，更應(yīng)該在當(dāng)下時代背景中發(fā)揮自己獨特的實用、藝術(shù)、歷史文化價值。然而也正是因為其具有的歷史遺留性、不可再造性，一旦遭到人為或不可控的外力破壞就會導(dǎo)致無法挽回的損失。作為古建筑的傳承人和守護(hù)者，我們應(yīng)該重新理解和重視中國古建筑的現(xiàn)狀和地位，更好的保護(hù)中國古代建筑[1]。近些年來，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的出現(xiàn)與應(yīng)用為更好的解決這些問題帶來了新的可能性，基于傳統(tǒng)的古建筑保護(hù)方式，本課題將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、通信技術(shù)與其相結(jié)合，我們成功解決了古建筑管理中關(guān)于實時監(jiān)測、預(yù)警、故障分析以及安全管理等事前管理問題，實現(xiàn)了防患于未然，為古建筑的長期保護(hù)和管理提供了有效的技術(shù)解決方案。

1.研究背景

物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things）是信息化發(fā)展的重要發(fā)展階段，也是互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用拓展。物聯(lián)網(wǎng)四處開花，不斷地滲入人們的生產(chǎn)和生活，任何事物只要嵌入一個微型傳感設(shè)備，就可以與網(wǎng)絡(luò)連接在一起，搭建一個人類社會和物理系統(tǒng)的整合平臺，人類可以以更加精細(xì)和智能的方式管理生產(chǎn)和生活，實現(xiàn)資源優(yōu)化配置，無論我們是否察覺，物聯(lián)網(wǎng)正悄然改變著我們的生活。

物聯(lián)網(wǎng)的幾項關(guān)鍵技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)得以廣泛應(yīng)用的最主要原因。它們主要是：傳感器技術(shù)、RFID 標(biāo)簽和嵌入式系統(tǒng)技術(shù)。

傳感器技術(shù)，作為多學(xué)科交融的核心技術(shù)，橫跨傳感器設(shè)計、信息處理和識別等多個領(lǐng)域，是科技創(chuàng)新的重要交匯點。嚴(yán)格來說，傳感器是一種設(shè)備，用于測量特定類型的物理變量，并能將這些變量轉(zhuǎn)換成電子設(shè)備可識別的電子信號。除了電源外，傳感器還包含敏感元件和轉(zhuǎn)換元件等關(guān)鍵組件。在計算機處理中，我們只能識別數(shù)字信號，因此物聯(lián)網(wǎng)的廣泛應(yīng)用需要有將傳感器中的模擬信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換的技術(shù)。

RFID 即Radio Frequency Identification，是為射頻識別技術(shù)，俗稱電子標(biāo)簽。RFID 系統(tǒng)是由標(biāo)簽（Tag）、閱讀器（Reader）和應(yīng)用軟件系統(tǒng)組成。它的應(yīng)用模式是通過發(fā)出的射頻信號自動識別目標(biāo)對象并獲取其儲存的相關(guān)數(shù)據(jù)。目前，它已在物理管理領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

2.研究現(xiàn)狀

古建筑是人類物質(zhì)文明和精神文明的結(jié)晶，是歷史的饋贈，而中國古建筑保護(hù)與各地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展存在不同程度的不協(xié)調(diào)問題。社會現(xiàn)代化、城鎮(zhèn)化背景下的現(xiàn)代工業(yè)不斷發(fā)展，這不可避免的給人類社會尤其是古建筑文物帶來的一定程度的污染和破壞。要解決歷史古建筑的安全保護(hù)問題，除了加強傳統(tǒng)的維保工作，更有許多專家學(xué)者在數(shù)字化保護(hù)、監(jiān)控技術(shù)等方面進(jìn)行了深入的研究，在小型建筑和小范圍建筑群中取得了重要成果。

歷史上不同時期，政府部門都有出臺相關(guān)政策來保護(hù)古建筑免受破壞，減輕毀損。而對古建筑的保護(hù)卻很難取得實質(zhì)性的進(jìn)展，具有重要歷史意義的古建筑遭到火災(zāi)等毀損的事情常有發(fā)生。

隨著我國城市化的快速推進(jìn)，城市的古建筑保護(hù)工作受到了城市建設(shè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的多重挑戰(zhàn)。然而，在政府的積極倡導(dǎo)和有識之士的共同努力下，我們已經(jīng)建立了一套完善的法律法規(guī)和工作機制，并在古建筑保護(hù)方面取得了顯著的成果。相繼設(shè)立了4 批歷史文化保護(hù)區(qū)，建立了文物保護(hù)單位制度，加強了歷史古建筑的保養(yǎng)、維修、利用和管理。然而城市化進(jìn)程中的古建筑保護(hù)狀況卻還是不容樂觀，例如大量城市古建筑因維護(hù)環(huán)節(jié)薄弱而面臨毀損。究其原因，主要有行政執(zhí)法力度不嚴(yán)、少有借助新技術(shù)手段來助力古文物建筑保護(hù)。然而古建筑保護(hù)是一項系統(tǒng)的工作，需要結(jié)合社會各界的力量和智慧。我們需借助計算機、物聯(lián)網(wǎng)等相關(guān)技術(shù)來實現(xiàn)對古建筑所處環(huán)境以及古建筑構(gòu)建的監(jiān)測與分析，建立古建筑在線監(jiān)控平臺和修復(fù)評估體系。

傳統(tǒng)的古建筑保護(hù)方式中，文物保護(hù)單位忽視對建筑物的分析和研究，大多只注重古建筑帶來的經(jīng)濟(jì)效益，而沒有實時掌握古建筑的狀態(tài)信息，對一些能夠提前發(fā)現(xiàn)的異常信息沒有及時排查，導(dǎo)致不能及早發(fā)現(xiàn)故障，加大了修復(fù)的難度。而發(fā)現(xiàn)故障后的古建筑修繕工作也是被動進(jìn)行，“恢復(fù)原貌”的難度極大。

專家建議采用先進(jìn)的技術(shù)手段，包括三維激光掃描測量、數(shù)字圖像處理和虛擬現(xiàn)實等，以推動古建筑的數(shù)字化管理和保護(hù)工作。H.Sternberg 等使用三維激光掃描技術(shù)對漢堡市政大廳內(nèi)的 Kaisersaal 和Grober Festsaal 兩個有著悠久歷史的大廳進(jìn)行了三維掃描并建立了模型[2]；C.Altuntas使用三維激光掃描技術(shù)為 Konya 考古博物館進(jìn)行了測量和建模，用彩色和灰度模式可視化了由點云生成的表面模型；國內(nèi)清華大學(xué)使用三維激光掃描儀對山西陵川縣西溪二仙廟的部分建筑和北京的佛光寺東大殿進(jìn)行了掃描，繪制出了梁架平面、剖面理想圖，并與現(xiàn)狀點云作比，從而得出量化的殘損變形評估[3]。盡管這些技術(shù)為測量手段帶來了顯著的改進(jìn)和豐富，但仍無法滿足對古建筑進(jìn)行高精度全方位普查的嚴(yán)苛需求。

RFID 技術(shù)，因其強大的實用性，通過實現(xiàn)自動識別功能，已被公認(rèn)為21 世紀(jì)最重要的十大技術(shù)之一。此外，它在物流管理、公共安全等工業(yè)和生活領(lǐng)域的成功應(yīng)用，進(jìn)一步證明了其廣泛的影響力和價值。隨著RFID 技術(shù)的不斷進(jìn)步和標(biāo)準(zhǔn)化程度的日益提升，整個RFID 產(chǎn)業(yè)鏈都將實現(xiàn)顯著的增強和發(fā)展。基于RFID 技術(shù)的產(chǎn)品將不斷拓展其應(yīng)用范圍，為各行各業(yè)帶來更加廣泛和深遠(yuǎn)的影響。目前，西方國家已經(jīng)在傳感器芯片等RFID 技術(shù)方面取得了極其豐富的研究成果。但是，國內(nèi)RFID 技術(shù)發(fā)展稍有欠缺，起步晚起點低，市場發(fā)展不完善。但RFID 技術(shù)產(chǎn)業(yè)自應(yīng)用以來極大促進(jìn)了生產(chǎn)力的進(jìn)步，政府和企業(yè)已經(jīng)無法忽視這一技術(shù)帶來的便利。本文我們將它引入到古建筑保護(hù)這一常談常新的領(lǐng)域，會對古建筑保護(hù)比傳統(tǒng)保護(hù)方式帶來無可比擬的優(yōu)勢。

值得一提的是，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與5G 技術(shù)的融合為物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展注入了新的動力。5G 的到來極大地促進(jìn)了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，使得物聯(lián)世界更加豐富。此外，邊緣計算也為物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)提供了強大的支持，通過減少網(wǎng)絡(luò)延遲，提高了可靠性和實時決策能力。

3.研究內(nèi)容與意義

3.1 研究內(nèi)容

本文設(shè)計實現(xiàn)的古建筑監(jiān)控與保護(hù)系統(tǒng)主要方案是：古建筑各部位物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的軟硬件設(shè)計、5G 技術(shù)融合應(yīng)用于古建筑的保護(hù)、BIM 技術(shù)在古建筑保護(hù)與修復(fù)中的運用、以及應(yīng)用管理平臺的搭建。

（1）古建筑各部位物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的軟硬件設(shè)計

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)通過各類傳感器和監(jiān)控設(shè)備，能夠?qū)崟r收集古建筑的環(huán)境參數(shù)、結(jié)構(gòu)狀態(tài)等信息，如溫度、濕度、位移、應(yīng)力等。這些數(shù)據(jù)對于了解古建筑的健康狀況、預(yù)測潛在風(fēng)險至關(guān)重要。同時，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)還能實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和實時報警，一旦古建筑出現(xiàn)異常情況，如裂縫擴(kuò)大、結(jié)構(gòu)變形等，系統(tǒng)能夠立即發(fā)出警報，提醒管理人員及時采取措施。古建筑RFID感知節(jié)點能夠?qū)崟r監(jiān)測古建筑的環(huán)境信息，如虎丘塔各個塔角的水平度、溫濕度，橫梁的壓力、塔尖的水平度等，并將基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息通過無線傳送給離古建筑一定距離的RFID 閱讀器，供系統(tǒng)讀取分析。RFID 閱讀器用來識別古建筑RFID 感知節(jié)點，并對應(yīng)接收其傳送的數(shù)據(jù)。服務(wù)器端軟件的主要功能在于監(jiān)聽閱讀器所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，并將其進(jìn)行存儲和展示。

圖1 RFAMS系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

（2）5G 技術(shù)融合應(yīng)用于古建筑的保護(hù)

5G 技術(shù)的引入，為物聯(lián)網(wǎng)在古建筑保護(hù)中的應(yīng)用提供了更強大的網(wǎng)絡(luò)支持。5G 技術(shù)以其高速率、低時延和大連接數(shù)的特點，使得古建筑保護(hù)中的數(shù)據(jù)傳輸更加高效和穩(wěn)定。通過5G 網(wǎng)絡(luò)，古建筑監(jiān)測數(shù)據(jù)可以實時傳輸?shù)皆贫嘶蜻h(yuǎn)程控制中心，為管理人員提供及時的決策支持。同時，5G 技術(shù)還可以支持更多的設(shè)備接入，使得古建筑保護(hù)中的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用更加廣泛和深入。

在具體應(yīng)用中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與5G 技術(shù)可以共同實現(xiàn)以下功能：管理人員可以通過5G 網(wǎng)絡(luò)，對古建筑保護(hù)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和管理，如調(diào)整傳感器參數(shù)、查看實時數(shù)據(jù)等。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與5G 技術(shù)還可以與古建筑保護(hù)的其他技術(shù)相結(jié)合，如虛擬現(xiàn)實（VR）、增強現(xiàn)實（AR）等，為古建筑保護(hù)提供更加全面和豐富的手段。通過VR 技術(shù)，可以重現(xiàn)古建筑的歷史風(fēng)貌，為公眾提供更加沉浸式的體驗；通過AR 技術(shù)，可以在古建筑上疊加虛擬信息，為游客提供更加豐富的解讀。

（3）BIM 技術(shù)在古建筑保護(hù)與修復(fù)中的運用

BIM 技術(shù)則以其強大的建筑信息建模能力，為古建筑保護(hù)與修復(fù)提供了精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支持。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與BIM 技術(shù)的融合，可以建立古建筑的數(shù)字化模型，準(zhǔn)確記錄其結(jié)構(gòu)、材料、裝飾等詳細(xì)信息。這不僅有助于我們更深入地了解古建筑的歷史和文化價值，還能為修復(fù)工作提供精確的指導(dǎo)。BIM 技術(shù)還能實現(xiàn)古建筑的三維可視化，使得修復(fù)方案更加直觀、易于理解。一方面，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)收集到的實時數(shù)據(jù)可以與BIM 模型進(jìn)行關(guān)聯(lián)，使得模型能夠動態(tài)反映古建筑的實際情況。這有助于管理人員更加精準(zhǔn)地把握古建筑的健康狀況，制定更加科學(xué)的保護(hù)策略。另一方面，通過BIM 技術(shù)的模擬和優(yōu)化功能，可以對修復(fù)方案進(jìn)行多次驗證和調(diào)整，確保修復(fù)工作的準(zhǔn)確性和有效性。

（4）應(yīng)用管理平臺的搭建

本文設(shè)計的古建筑保護(hù)系統(tǒng)呈現(xiàn)給古建筑管理單位的是一個應(yīng)用管理軟件平臺，用于獲取和分析古建筑各部位(溫濕度、光照度、壓力、水平度等)數(shù)據(jù)。在管理軟件的設(shè)計上采用實用的MVC 分層模式，由通常意義上的表現(xiàn)層、業(yè)務(wù)邏輯層和數(shù)據(jù)訪問層三層架構(gòu)組成[3]。同時應(yīng)用軟件作為一種用戶與系統(tǒng)間的橋梁，旨在根據(jù)用戶的不同需求和應(yīng)用目的，提供全面且精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)分析服務(wù)。

3.2 研究意義

基于RFID 技術(shù)的古建筑保護(hù)為實時監(jiān)控古建筑各個部位的狀態(tài)信息提供了新的方式。傳統(tǒng)方式下的古建筑保護(hù)無法直接感知古建筑各部位的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息，當(dāng)古建筑發(fā)生隱患問題時無法及時準(zhǔn)確判斷其原因。古建筑常見的故障包括臺基松動、移位，墻體傾斜或有裂縫，木架構(gòu)折斷、腐朽等等，這些問題一旦發(fā)生會給古建筑帶來極大的破壞力，給古建筑的日常維護(hù)和故障修繕工作帶來了一定的難度。在課題研究中，技術(shù)人員通過專用的閱讀器，能夠輕松地獲取古建筑出現(xiàn)的異常信息，這為古建筑的破損診斷與修繕工作提供了極大的便利。此外，古建筑上的RFID保護(hù)板不僅起到保護(hù)作用，還存儲了豐富的古建筑歷史數(shù)據(jù)和信息，為研究和保護(hù)這些文化遺產(chǎn)提供了寶貴的資料。，是古建筑管理單位和歷史學(xué)家的重要原始數(shù)據(jù)資料。

本課題研究基本實現(xiàn)了城市中古建筑物、遺跡在線管理功能。隨著公眾對文化遺產(chǎn)保護(hù)重要性的日益認(rèn)識和相關(guān)法規(guī)體系的不斷完善，古建筑保護(hù)工作逐漸展現(xiàn)出更高的規(guī)范性和效率，確保了這些珍貴歷史遺產(chǎn)得以長久保存并傳承下去。古建筑群管理問題主要體現(xiàn)在遠(yuǎn)程監(jiān)控、安全保護(hù)、預(yù)警分析、維護(hù)決策等方面。本課題研究是古建筑監(jiān)控管理方面進(jìn)行的重要探索，尤其是在古建筑損壞異常報警和故障預(yù)警方面，包括在管理系統(tǒng)平臺之上可以在線實時查詢古建筑各部位的當(dāng)前溫濕度、壓力狀況以及維修記錄等。總的來說，本課題研究確實為古建筑監(jiān)控與保護(hù)提供了高效可行的方案。

傳統(tǒng)的古建筑保護(hù)方式多以定期維修和事后維修的方式進(jìn)行，一方面保護(hù)單位十分被動；另一方面則是不能及時的找出古建筑遭到破壞的原因。本文所設(shè)計的古建筑保護(hù)系統(tǒng)能夠為古建筑的維保爭取最佳的時間節(jié)點。

4.研究結(jié)果與討論

4.1 研究結(jié)果

本研究通過實施基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的古建筑監(jiān)測與保護(hù)方案，得出了一系列重要的發(fā)現(xiàn)。這些發(fā)現(xiàn)不僅驗證了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在古建筑保護(hù)中的有效性，還為未來的研究和實踐提供了寶貴的參考。

（1）實時監(jiān)控與預(yù)警能力的顯著提高

通過部署在古建筑上的傳感器網(wǎng)絡(luò)，我們能夠?qū)崟r采集溫度、濕度、振動等關(guān)鍵參數(shù)的數(shù)據(jù)。與傳統(tǒng)的定期巡查和人工監(jiān)測相比，這種實時監(jiān)測方式不僅大大提高了數(shù)據(jù)的獲取速度，還能夠捕捉到一些傳統(tǒng)方法難以發(fā)現(xiàn)的問題。此外，當(dāng)監(jiān)測數(shù)據(jù)超過預(yù)設(shè)的安全范圍時，系統(tǒng)能夠立即發(fā)出預(yù)警，提醒管理人員采取相應(yīng)的措施。這種預(yù)警能力使得古建筑的保護(hù)工作更加主動和及時。

（2）數(shù)據(jù)分析與處理的重要性

在數(shù)據(jù)處理與分析中心，我們利用相關(guān)算法對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理。通過對這些數(shù)據(jù)的深入分析，我們能夠更加全面地了解古建筑的實時狀況，包括其結(jié)構(gòu)安全、環(huán)境狀況等。這種數(shù)據(jù)分析能力不僅為古建筑的保護(hù)工作提供了科學(xué)依據(jù)，還為后續(xù)的維護(hù)和修復(fù)提供了數(shù)據(jù)支持。

（3）物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的可靠性與穩(wěn)定性

在實驗中，我們驗證了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在古建筑監(jiān)測與保護(hù)中的可靠性與穩(wěn)定性。即使在惡劣的環(huán)境條件下，傳感器網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)仍然能夠正常工作，確保數(shù)據(jù)的實時傳輸和處理。這種可靠性和穩(wěn)定性為古建筑的長期監(jiān)測與保護(hù)提供了有力保障。

（4）系統(tǒng)優(yōu)化的必要性

雖然本研究取得了一定的成果，但我們也發(fā)現(xiàn)了一些系統(tǒng)優(yōu)化的必要性。例如，針對某些特殊環(huán)境條件下的古建筑，可能需要定制更加精確的傳感器和更加靈活的數(shù)據(jù)處理算法。此外，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，未來我們還可以探索更多的應(yīng)用場景和應(yīng)用模式，如利用大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)實現(xiàn)對古建筑狀況的更加精準(zhǔn)預(yù)測和評估。

綜上所述，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的古建筑監(jiān)測與保護(hù)方案具有顯著的優(yōu)勢和潛力。通過不斷優(yōu)化和完善系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)，我們有望為古建筑的保護(hù)工作提供更加高效、科學(xué)和可靠的解決方案。

圖2 FRAMS平臺主要界面

4.2 問題討論

盡管物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在古建筑監(jiān)測與保護(hù)中展現(xiàn)出了巨大的潛力和優(yōu)勢，但在實際應(yīng)用中仍然存在一定的局限性。以下是對這些局限性的詳細(xì)展開：

（1）技術(shù)與成本限制

盡管物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不斷發(fā)展，但某些高級傳感器和設(shè)備的成本仍然較高，這對于一些資金有限的古建筑保護(hù)項目來說可能構(gòu)成較大的經(jīng)濟(jì)壓力。此外，某些特殊環(huán)境條件下的古建筑可能需要定制化的監(jiān)測解決方案，這進(jìn)一步增加了技術(shù)和成本的復(fù)雜性。

（2）數(shù)據(jù)處理與分析的挑戰(zhàn)

隨著監(jiān)測數(shù)據(jù)的不斷積累，如何有效地處理和分析這些數(shù)據(jù)成為了一個挑戰(zhàn)。需要開發(fā)更加高效和準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)處理算法，以實現(xiàn)對古建筑狀況的精準(zhǔn)評估和預(yù)測。同時，隨著數(shù)據(jù)量的增加，數(shù)據(jù)安全和隱私保護(hù)也成為一個不可忽視的問題。

（3）依賴性問題

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)依賴于穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)連接和數(shù)據(jù)傳輸。然而，在某些偏遠(yuǎn)地區(qū)或古建筑內(nèi)部環(huán)境較為復(fù)雜的情況下，網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃钥赡苁艿接绊?。這可能導(dǎo)致監(jiān)測數(shù)據(jù)的丟失或延遲，從而影響對古建筑狀況的準(zhǔn)確判斷。

（4）人員技能與培訓(xùn)需求

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用需要具備一定的技術(shù)知識和操作技能。然而，目前古建筑保護(hù)領(lǐng)域的人才儲備可能不足以滿足這一需求。因此，需要加強相關(guān)人員的技能培訓(xùn)和知識更新，以確保他們能夠熟練掌握和應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。

綜上所述，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的古建筑監(jiān)測與保護(hù)在實際應(yīng)用中仍然面臨一些局限性。為了克服這些局限性并推動物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在古建筑保護(hù)中的更廣泛應(yīng)用，需要不斷進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新、成本優(yōu)化、人才培養(yǎng)和合作交流等工作。

5.總結(jié)與展望

5.1 總結(jié)

本課題所設(shè)計的RFAMS 古建筑管理系統(tǒng)，從功能層面劃分，主要包含多個關(guān)鍵方面：

一是古建筑各部位的狀態(tài)信息采集，通過安裝在古建筑各部位的感知節(jié)點實時采集古建筑的狀態(tài)信息。利用RFID 技術(shù)可以實現(xiàn)各部位狀態(tài)的無線訪問。

二是古建筑的異常信息預(yù)警和報修。古建筑狀態(tài)信息每隔一定時間通過閱讀器上傳至服務(wù)器，而且服務(wù)器中保存有各部位狀態(tài)信息的預(yù)警閾值，例如水平度的合理范圍、溫濕度的正常變化區(qū)間等，一旦有存在異常，如屋檐部分積水過多且長時間無法排出時，感知節(jié)點將異常的濕度值傳送到服務(wù)器，服務(wù)器監(jiān)測到異常，發(fā)出預(yù)警，提示管理人員濕度值異常。這就使得管理人員能夠有針對性的排除故障，及時保護(hù)古建筑的安全。

5.2 展望

本文設(shè)計的古建筑監(jiān)控與保護(hù)系統(tǒng)已經(jīng)基本實現(xiàn)了給文物保護(hù)單位帶來監(jiān)控與管理的效用，但該系統(tǒng)在還存在一定的改進(jìn)空間，主要有以下：

（1）古建筑感知模塊多樣性。本文設(shè)計的古建筑保護(hù)板能夠保護(hù)古建筑各個關(guān)鍵部位，適用于類似結(jié)構(gòu)的古建筑監(jiān)控。而古文物除了大型建筑之外，還有小型建筑和文物、字畫之類的，這就需要其他合適的感知節(jié)點來感知。

（2）ZigBee 實現(xiàn)組網(wǎng)通信。本文中閱讀器與感知節(jié)點之間采用點對點的射頻通信方式，能夠?qū)崿F(xiàn)古建筑基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與閱讀器的數(shù)據(jù)收發(fā)，但是不能連接整棟建筑物的各個節(jié)點進(jìn)行組網(wǎng)。通過實現(xiàn)ZigBee 組網(wǎng)功能，各個感知節(jié)點之間將能夠構(gòu)建起一個通信網(wǎng)絡(luò)，這一網(wǎng)絡(luò)不僅顯著擴(kuò)大了無線通信的覆蓋范圍，而且極大地增強了系統(tǒng)的整體功能，使得整個系統(tǒng)表現(xiàn)更為卓越和高效。

（3）應(yīng)用管理軟件豐富化。本文所設(shè)計的RFAMS 系統(tǒng)，其核心目標(biāo)在于實現(xiàn)古建筑的有效管理。在此過程中，應(yīng)用管理軟件扮演著至關(guān)重要的角色，它作為直接與用戶和管理人員進(jìn)行交互的接口，確保了系統(tǒng)功能的順暢實現(xiàn)和用戶需求的滿足本文闡述了一個基礎(chǔ)性的應(yīng)用管理軟件，來實時監(jiān)測古建筑關(guān)鍵部位的溫濕度、水平度和壓力等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。我們可以使用數(shù)據(jù)挖掘算法對其進(jìn)行分析，充分發(fā)掘古建筑數(shù)據(jù)可用性，推測可能發(fā)生的問題，從而提前發(fā)現(xiàn)問題解決問題。

（4）人工智能的應(yīng)用。隨著大量數(shù)據(jù)的收集、沉淀、積累，利用深度學(xué)習(xí)和圖像識別技術(shù)，人工智能可以自動識別古建筑可能出現(xiàn)的損傷或異常情況，并及時發(fā)出預(yù)警。這不僅提高了古建筑保護(hù)的效率，還降低了人為監(jiān)測可能帶來的誤差。通過大數(shù)據(jù)分析，人工智能可以對古建筑的歷史、文化價值進(jìn)行深入研究，為文化遺產(chǎn)管理提供決策支持。同時，人工智能還可以利用無人機和機器視覺技術(shù)對古建筑進(jìn)行全天候監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)并處理潛在的破壞行為。