作為我國文化遺產(chǎn)的杰出代表，多年來，因地基沉降、地下水位變化、邊坡松弛及地震影響等原因，傾斜變形成為我國各地現(xiàn)存古塔中普遍存在的問題，并成為古塔面臨的主要安全風(fēng)險(xiǎn)之一。

護(hù)珠塔，資料圖

近年來，為掌握上海市區(qū)古塔傾斜變形的現(xiàn)狀及變化趨勢，上海市文保單位和相關(guān)企業(yè)，以松江區(qū)的斜塔護(hù)珠塔為研究對象，開展了對上海古塔安全遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)的課題研究。課題基于智能傳感、網(wǎng)絡(luò)通信、自動控制、大數(shù)據(jù)技術(shù)，構(gòu)建了古塔物聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對護(hù)珠塔的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測。

據(jù)了解，該系統(tǒng)基于最小干預(yù)原則，采用先進(jìn)低功耗智能傳感器，通過大數(shù)據(jù)采集、處理、存儲、分析和挖掘等技術(shù)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了對古塔風(fēng)險(xiǎn)的精準(zhǔn)識別和及時(shí)預(yù)報(bào)。

無線傾角、加速度、溫濕度等傳感器構(gòu)成了護(hù)珠塔的傾斜監(jiān)測子系統(tǒng)。資料圖

在上海市護(hù)珠塔物聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)中，通過固態(tài)高清攝像機(jī)、無線傾角傳感器、風(fēng)力風(fēng)向傳感器以及加速度傳感器、溫濕度傳感器等智能監(jiān)測傳感器構(gòu)建了傾斜監(jiān)測子系統(tǒng)、風(fēng)荷載監(jiān)測子系統(tǒng)、振動監(jiān)測子系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測子系統(tǒng)，進(jìn)而對古塔傾斜狀況及相關(guān)影響因素進(jìn)行了較為全面的監(jiān)測。

例如，在該系統(tǒng)感知層建設(shè)中，為完善對塔體的傾斜變形監(jiān)測，塔體上特定位置部署有若干雙軸無線傾角傳感器，以監(jiān)測塔體各層的局部變形情況。

另外，由于溫濕度、風(fēng)速風(fēng)向等環(huán)境因素的變化會對古塔結(jié)構(gòu)安全產(chǎn)生影響，同時(shí)也會引發(fā)磚石古塔的風(fēng)化、酥堿問題，所以溫濕度傳感器、風(fēng)速風(fēng)向傳感器也運(yùn)用在了護(hù)珠塔物聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)中。

護(hù)珠塔物聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D，資料圖

我們知道，傳感系統(tǒng)根據(jù)數(shù)據(jù)的傳輸方式，可以分為有線傳輸和無線傳輸兩種。隨著數(shù)字無線技術(shù)的發(fā)展，Zigbee近距無線組網(wǎng)通信技術(shù)以及3G／4G遠(yuǎn)程通信傳輸技術(shù)已廣泛應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的構(gòu)建。

具體到該系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)層建設(shè)中，系統(tǒng)以Zigbee自組網(wǎng)的方式通過網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)連接各數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)，并利用3G／4G無線通信網(wǎng)絡(luò)的方式與遠(yuǎn)程監(jiān)控中心節(jié)點(diǎn)連接，從而實(shí)現(xiàn)了對塔體結(jié)構(gòu)健康狀況的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測。