傳統木構文物的防火技術

    木構文物的防火技術，目前只有利用煙霧感應器和溫度感應器來感知火情的傳統技術。煙霧感應器和溫度感應器屬于被動接收式防火技術，只有煙霧或者高溫到達感應器區域才能被感應到，而此時火情已經較大，危害已經造成。煙霧或者溫度感應器無法及時發現火情萌發，這是其致命的缺點。此外，利用高清可見光監控來發現火情，此類技術的缺點是需要監控到大面積的煙和火之后才能看到，而且主要依靠人工查看實時監控，防火效率低，無法真正做到預防火災，把損失降到最低。從以上傳統的防火方案來看，防火效率普遍低下，無法完全避免火災造成的損毀。

    紅外熱成像防火工作原理

    自然界中，一切高于絕對零度(-273℃)的物體都可以產生紅外線輻射電磁波，紅外熱成像技術是通過采集紅外光，來探測物體發出的熱輻射。物體隨著溫度變化，電磁波的輻射強度與波長分布特性也會隨之變化，在相同的環境中，由于存放或存在的物體不同，其每一種物體的表面溫度就不同，如熱的良導體在常溫下的溫差變化比熱的不良導體大。任何環境下，物體表面就會有不同的溫差區別，不同的溫度差別就會產生不同波段的電磁波信號。紅外熱成像工作的原理就是運用光電技術檢測到物體輻射紅外線特定波段信號，將該信號轉換成可供人類視覺分辨的圖像和圖形，簡單的說就是將人眼不能直接看到的目標表面溫度分布情況，變成人眼可以看到的代表目標表面溫度分布的熱圖像，在顯示器中顯示。在顯示過程中通過后端軟件技術，還可以進一步計算出溫度值，即對非接觸探測到的紅外熱能加以量化，準確測量被攝物體的表面溫度。

    紅外熱成像技術使人類超越了視覺障礙，由此人們可以看到物體表面的溫度分布狀況。紅外熱成像是唯一一種可將熱信息瞬間轉為可視化并加以驗證的診斷技術，它利用物體熱輻射進行探測成像，可作為可見光的完美補充，打開了很多可見光實現不了的思路，給文物安全防護領域注入了新生力。

    熱成像技術在木構文物防火上的優勢

    在木構文物古建筑內外建立一套基于熱成像應用的高精度防火系統，可實現對文物火災的預防，熱成像防火系統可快速準確發現起火點，將火情扼殺在萌芽的初起階段。通過熱成像技術可監測到木構文物內部空間的溫度異常，發現火情更快速、預報火警更準確、火警處置更高效，實現科學防火，最大化降低損失。在木構古建筑或在博物館內外安裝熱成像系統，可全面監測到防火區域的正常工作溫度以及起火點溫度，在起火點溫度與正常溫度之間取一個值作為熱成像系統的報警閾值，監測區域內只要有溫度超過閾值，熱成像系統就會發送報警信號給軟件平臺，而軟件平臺則會將該報警信息同步通知值班人員，以便管理人員盡早處理火情隱患。平臺還可通過聯動聲音(通話)、圖像、短信、微信、郵件等方式同步發送給其他工作人員手機上。

    熱成像技術在木構文物防火上的優勢主要有：

    優勢一：發現火情特別快。是以秒為單位，這一點在木構文物上防火是非常重要的。我們知道木構古建筑由于建成時間比較久遠，建筑物內部比較干燥，耐火等級非常之低，這也是中國傳統木構古建筑的弱點所在。木構古建筑發生火災與其他建筑物發生火災一樣，初起火源非常重要，都是以秒來衡量的，在火災的初起階段，主要特征是初起煙霧大，可燃物質燃燒面積小，火焰不高，輻射熱不強，火勢發展比較緩慢，這個階段是滅火的最好時機。如果管理人員發現的早，用滅火器或者一桶水馬上就可以將起火點的火源撲滅，完全可以避免更大的損失。

    優勢二：可穿透能力特別強。可以穿透霧、雨、雪的能力，能適應全天候條件下成像。大氣、云霧煙塵等會吸收可見光和近紅外線，但是對于3～5微米(中波紅外區)和8～14微米(長波紅外區)的熱紅外線卻是透明的，這兩個波段被稱為熱紅外線的“大氣窗口”。利用這兩個窗口，可以使人們在完全無光的夜晚，或是在煙云密布的火場，清晰地觀察到前方的情況。傳統監控設備很難在云霧密布的環境下拍攝到清晰的圖像，而紅外熱成像技術卻能有效穿透大氣、云霧等環境拍攝出清晰的圖像。當木構建筑在發生火災，建筑物內煙霧繚繞時，消防人員無法看清現場情況，熱成像技術可以準確發現火源點，對現場精準滅火以及開展火場救援意義重大。

    優勢三：適應于任何光照環境。傳統監控設備依靠自然或環境光照進行成像，而紅外熱成像技術無需任何光照，依靠物體自身輻射的紅外熱能即可清晰成像，并以高對比度的熱圖像清晰顯示目標物。適用于任何光照環境下工作，不受強光影響，無論白天黑夜都可清晰地探測和發現目標，識別偽裝及隱蔽的目標，不受天氣和照明條件影響。因此可真正實現白天/黑夜24小時監測。這使得安保系統在探測性能方面更勝一籌。

    優勢四：可實現定點監測和巡航監測。針對木構文物的重點防火區域，采用紅外熱成像設備進行在線實時定點監測。同時，還可以進行巡航監測，可針對幾個重點防火區域設置巡航掃描，實時動態監測木構文物保護單位的防火安全。

    此外，紅外熱成像技術還可實現溫度異常監測和火點監測的雙重保障，通過區分溫度異常和火點監測，后端平臺將自動發出預警和報警信號，平臺可實現全智能功能，方便值班人員管理，節約大量的安保成本。

    熱成像技術在田野文物防盜上的運用

    熱成像技術在軍事上有著重要的應用，已成為現代戰爭中的關鍵技術。國內外都非常重視熱成像技術的發展，許多國家為加強自身防御能力和提高夜戰水平，不僅把熱成像技術作為現代先進武器裝備的重要技術納入國防發展戰略，而且加大研制經費。比如：1991年海灣戰爭中，在夜間以及風沙和硝煙彌漫的戰場上，由于美軍裝備了先進的紅外熱成像技術，能夠先于伊拉克軍的坦克而發現對方，并開炮射擊。而伊軍只是從美軍坦克開炮時的炮口火光上才得知大敵在前。由此可以看出紅外夜視技術在現代戰爭中的重要作用。該技術在阿富汗、敘利亞的反恐戰爭中都發揮了重要的作用。所以說紅外熱成像技術就是黑夜中的“第二雙”眼睛。

    野外的不可移動文物，如：古墓葬和古遺址，一直受到盜墓分子的覬覦，夜間的防盜更是防不勝防。熱成像技術可以解決困擾文物保護工作者的這一難題，在田野文物的四周安裝紅外熱成像設備，通過熱成像的工作原理，在夜間只要是有熱源的生物進入設備監控區域，不論是隱藏在暗處還是隱藏在草叢中的人或動物都可進行高效探測，哪怕是一只老鼠爬過，紅外熱成像技術都可以讓后端的顯示設備清晰的看到，使作案人員無處藏身。同時，通過設定熱源移動來進行報警，平臺的值班人員在第一時間即可發現夜間有人或動物進入田野文物監測區域，通過現場鳴笛報警、現場喊話或派出安保人員對盜墓分子進行驅離，杜絕田野文物在夜間被盜的可能。

    結論

    紅外熱成像技術無論是黑夜、霧霾天，還是無光、逆光、強光的環境，其視界幾乎不受影響。越是復雜的環境或是惡劣的天氣，紅外熱成像的優勢就越明顯。此外，紅外熱成像技術還具有漏報誤報率低，準確率高，報警距離遠，能探測隱蔽物體的特點。可實現對不可移動文物全天候24小時的防火防盜，多種優勢足以讓該技術集萬千寵愛于一身。但紅外熱成像技術在文物領域的防火防盜，目前還是一片空白，相信在不久的將來，熱成像技術將發揮其自身的技術優勢，在文物保護領域綻放光彩，為祖國的文化遺產保護事業做出應有的貢獻。