千年古塔如何做“体检”？44枚传感器实时监测“健康状况”

交汇点讯 不久前，综艺节目《国家宝藏》第三季走进布达拉宫，“国宝今生故事”的讲述人分享了他们为布达拉宫做“体检”的故事。而在距离布达拉宫四千多公里的苏州，堪称“中国第一斜塔”的云岩寺塔也早早享受到布达拉宫“同款体检待遇”。近日，苏州市文物保护管理所完成了云岩寺塔预防性保护系统建设，为斜塔装上了“健康支持系统”，实时感知云岩寺塔的“健康状况”。

“云岩寺塔，又名‘虎丘塔’，古语称：‘先见虎丘塔，后见苏州城’，自古以来，虎丘塔都是苏州的地标式建筑，也是第一批全国重点文物保护单位之一。”苏州市文物保护管理所综合研究部主任赵婷告诉《科技周刊》记者，早在1979年苏州文保所就建立了虎丘塔的第一代监测系统，但是它的监测内容较为单一，主要依赖人工去监测，远没达到实时监测、实时预警的效果。自2019年开始，苏州文保所开始建立‘虎丘塔实时监测预警系统’，对塔体及周边自然社会环境的各种不利因素进行实时监测、实时告警，及时提醒工作人员采取控制措施保障塔体安全。

“文物的‘心率’‘血压’等数据受到天气、土壤、空气等多重因素影响，每件文物的‘病症’都不相同。针对虎丘塔，我们为它量身定做了一套‘体检流程’。”赵婷介绍，这套监测预警系统可以实现“实时预测”和“实时预警”两大功能。“通过在虎丘塔上安装相应物联网传感器，可以实时采集塔体健康数据，再通过5G传输到云平台，最后通过这种大数据的分析研判，24小时不间断实时监测虎丘塔健康状态。”

目前，虎丘塔上一共安装了44枚传感器，监测涵盖了塔本体、自然环境、社会环境三个方面数据。其中，针对塔本体监测有6项，分别是塔身倾斜监测、振动监测、受力监测、塔基沉降监测、地基土体不均匀沉降监测和塔内温度湿度监测；对自然微环境监测有5项，包括温度、湿度、降雨量、粉尘和光照度；对社会环境主要监测游客擅自进入问题。数据显示，自“虎丘塔实时监测预警系统”建成运行至今，系统共采集了各类监测数据150万余次，未发现异常情况，达到了预期的建设目标。

由于虎丘塔塔基的不均匀沉降，苏州文保所还建立了虎丘塔变形监测系统，长期观测虎丘塔倾斜变化情况，避免塔体过度倾斜造成不可挽回的危害。赵婷解释，团队利用地面三维激光扫描系统，采用无标靶法扫描方式，和优化的点云数据配准技术，对云岩寺塔进行了高精度、高密度的海量点云数据采集，实现了古文物的“无接触”测绘。超过43亿个有效点云数据，10000余张纹理照片，详细记录了古塔的三维几何信息和纹理信息。“虎丘塔的遗产保护难点在于，它的倾斜临界点是多少？能够承受多少荷载？从‘被动抢救性保护’到‘主动预防性保护’，借助数字化模型，我们可以在虚拟空间进行模拟计算，根据实施数据对于监测预警阈值不断进行修正。”

据了解，虎丘塔监测系统建设是苏州市开启文物预防性保护工作的一个试点，随着虎丘塔‘连上’物联网，其他文物的“入网”工作也在进一步推进中。“目前我们已经搭建好了苏州市文物监测预警总平台，其他文物可以随时入网，未来‘一平台管所有’将不再是想象。”赵婷表示。

新华日报·交汇点记者 谢诗涵

编辑: 蒋明睿