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故宮博物院是我(wo)國最大的古(gu)文(wen)物和(he)(he)(he)古(gu)建(jian)(jian)筑(zhu)博物館，歷史悠久(jiu)，具有(you)極高的文(wen)物保護價值。由于年代(dai)久(jiu)遠(yuan)，部分(fen)古(gu)建(jian)(jian)筑(zhu)出現了(le)傾斜、開裂等問題。專家(jia)迫(po)切希望尋找一種對古(gu)建(jian)(jian)筑(zhu)的健康狀況進(jin)行無(wu)損、快速、有(you)效和(he)(he)(he)可靠的診斷分(fen)析(xi)手段，以便提前(qian)對古(gu)建(jian)(jian)筑(zhu)進(jin)行診斷，及時發(fa)現并(bing)積極采取(qu)預(yu)防措施進(jin)行保護和(he)(he)(he)修(xiu)復(fu)。

就(jiu)在近日(ri)，一種利用光纖傳感技術對故(gu)宮古建筑進行(xing)監(jian)測(ce)的(de)手段被評審組(zu)專家(jia)一致(zhi)看(kan)好，并(bing)被評定為“技術方案(an)合理、監(jian)測(ce)效果(guo)良好”。該項目方案(an)正是(shi)利用航天技術，由中國(guo)航天科技集團公司九院(yuan)物聯網研究院(yuan)組(zu)織、九院(yuan)13所負責項目技術方案(an)和工程實(shi)施的(de)。

誰來為故(gu)宮做“健(jian)康體檢”

由于古建筑(zhu)的特殊(shu)性，傳統的人工巡檢(jian)方式(shi)和電傳感器手段都不能(neng)很好滿足文物保(bao)護的要求。

傳統的(de)文物保(bao)護(hu)主(zhu)要(yao)是通(tong)過定期人工巡檢、目(mu)測古建(jian)(jian)筑健康狀況的(de)方式開展的(de)，目(mu)前(qian)通(tong)常(chang)采(cai)用電(dian)阻應變片等電(dian)傳感(gan)器(qi)對大型建(jian)(jian)筑物的(de)傾(qing)斜、變形和(he)裂縫進行檢測。故宮博物院(yuan)的(de)古建(jian)(jian)筑大多是木材和(he)磚石混(hun)合結構，如果采(cai)用電(dian)傳感(gan)器(qi)就(jiu)會不可避免(mian)地引入(ru)弱電(dian)信號，存在火災隱患，這是古文物保(bao)護(hu)工作中的(de)大忌(ji)。

光纖光柵(zha)傳感技術是利用光纖光柵(zha)作(zuo)為敏感元件，來感知被測物體(ti)的形變(bian)和(he)溫變(bian)的手段。作(zuo)為建筑物結構健(jian)康監(jian)測的新(xin)型監(jian)測設備之一(yi)，光纖光柵(zha)傳感器具有體(ti)積小(xiao)、精度高、感知端(duan)“無源(yuan)”、非介入式監(jian)測、無需現場通電和(he)本征安全等特(te)點，可在易(yi)燃、易(yi)爆(bao)的環境中工作(zuo)。

13所是國家科技(ji)(ji)部先(xian)進光(guang)(guang)電子技(ji)(ji)術示范型(xing)(xing)國際科技(ji)(ji)合作基(ji)地、集團公司宇航光(guang)(guang)電子器(qi)件可(ke)靠性檢(jian)測與失效分(fen)析(xi)中(zhong)心(xin)和(he)北京市光(guang)(guang)纖(xian)傳(chuan)感系統工程(cheng)技(ji)(ji)術研(yan)(yan)究(jiu)中(zhong)心(xin)。該所在(zai)(zai)光(guang)(guang)纖(xian)傳(chuan)感技(ji)(ji)術研(yan)(yan)發(fa)與應用方面，在(zai)(zai)國內(nei)擁有較為雄厚(hou)的(de)實力，研(yan)(yan)發(fa)的(de)系列光(guang)(guang)纖(xian)傳(chuan)感器(qi)產(chan)品不僅在(zai)(zai)航天型(xing)(xing)號上(shang)得到(dao)了應用，而且(qie)還在(zai)(zai)智能電力、石(shi)油化工、安全生產(chan)和(he)橋梁等多個民用領域(yu)發(fa)揮了積極的(de)作用。

在該(gai)項目啟動之前，13所已(yi)承擔并(bing)完成(cheng)了用光纖傳感技術對(dui)桂林南洲大(da)橋健(jian)康(kang)狀況(kuang)進行(xing)在線監(jian)測的(de)任(ren)務(wu)，并(bing)取得了較好的(de)效果(guo)。不同的(de)是，這次的(de)用戶是故宮博物院，監(jian)測的(de)對(dui)象是古建(jian)筑。文物專家(jia)要(yao)求(qiu)對(dui)古建(jian)筑進行(xing)健(jian)康(kang)監(jian)測時(shi)一定要(yao)做到對(dui)文物的(de)保護，因(yin)此對(dui)文物的(de)無損監(jian)測就成(cheng)為(wei)本項目的(de)重中之重。

13所(suo)通過與故宮博物院(yuan)反復多次的研究討論，最終確定了光纖(xian)傳感技術(shu)監測古建(jian)筑結(jie)構的方(fang)案和細(xi)節。

“變(bian)形量(liang)小(xiao)，故宮狀(zhuang)況相對穩定(ding)”

13所自項(xiang)目(mu)啟動時就成立了(le)“平(ping)安故宮”項(xiang)目(mu)團隊。項(xiang)目(mu)團隊團結協作(zuo)、攻(gong)堅克難，先后完成了(le)產(chan)品研發、工程實施、數據采集和診斷(duan)分析工作(zuo)，在利(li)用先進傳感技(ji)術保護古建筑方面取得(de)了(le)突出(chu)的研究成果(guo)。

在項目(mu)(mu)研制過(guo)程中，13所(suo)技術(shu)(shu)人員多次赴故宮現場勘察(cha)，積極(ji)請(qing)教古(gu)文物保(bao)護專家，突破(po)了“傳(chuan)感器無損傷(shang)安裝工(gong)藝”“古(gu)建筑應變(bian)變(bian)形光纖監(jian)測(ce)技術(shu)(shu)”等關鍵技術(shu)(shu)。經過(guo)一年多艱苦不懈的(de)努力，項目(mu)(mu)團隊順利完(wan)成了技術(shu)(shu)方案設計、古(gu)建筑工(gong)程實(shi)施及數據(ju)采集監(jian)測(ce)和分析工(gong)作。

光纖傳感(gan)技術的采(cai)用，實(shi)現了古建筑(zhu)結(jie)構形(xing)變和(he)裂(lie)縫(feng)的高精(jing)度(du)測量，精(jing)度(du)達(da)到微(wei)米級。該(gai)項目觀測到古建筑(zhu)結(jie)構在(zai)外(wai)界(jie)影響下發生微(wei)小形(xing)變情況。通過理(li)論分析表明，在(zai)觀測期(qi)間(jian)古建筑(zhu)變形(xing)量較小，處(chu)于相對穩定狀態。

由(you)于采用(yong)先進的光纖傳感技術(shu)，實(shi)(shi)現了對古(gu)(gu)建(jian)筑結(jie)構健(jian)康的實(shi)(shi)時在(zai)線監測(ce)(ce)，相比人工(gong)目測(ce)(ce)巡(xun)檢，有效(xiao)地提高(gao)了工(gong)作效(xiao)率(lv)；同時，通過(guo)在(zai)較長時間內對古(gu)(gu)建(jian)筑結(jie)構監測(ce)(ce)的數據進行采集并分析，提高(gao)了對古(gu)(gu)建(jian)筑健(jian)康診(zhen)斷的科學性和準(zhun)確性。

該項工(gong)作(zuo)得到了(le)故(gu)(gu)宮(gong)博物(wu)院“平安故(gu)(gu)宮(gong)”基金的(de)支持，相(xiang)關(guan)研究(jiu)成(cheng)果也得到了(le)故(gu)(gu)宮(gong)文物(wu)專(zhuan)家的(de)肯(ken)定，故(gu)(gu)宮(gong)文物(wu)專(zhuan)家表示(shi)，希望雙方繼續合(he)作(zuo)，將這種研究(jiu)工(gong)作(zuo)深(shen)入(ru)推(tui)進下去，為故(gu)(gu)宮(gong)文物(wu)保護提供(gong)先進的(de)健康(kang)診(zhen)斷手段(duan)。

項(xiang)目的(de)實施是故宮博物(wu)院首次將先進的(de)光(guang)(guang)纖傳(chuan)感(gan)技術引(yin)入古(gu)建筑健(jian)康監測和保護領域的(de)一次探索，同時為我(wo)國古(gu)建筑結構健(jian)康在線監測網(wang)絡的(de)建設(she)工(gong)作提供了(le)一種(zhong)新(xin)的(de)有效的(de)監測手段(duan)，有力地拓(tuo)展了(le)九(jiu)院物(wu)聯網(wang)產業和13所光(guang)(guang)纖傳(chuan)感(gan)技術的(de)應用領域，為光(guang)(guang)纖產品的(de)后續推(tui)廣提供了(le)寶貴經(jing)驗。