據(jù)統(tǒng)計，2010年至今，已有34處全國重點文物保護單位內(nèi)出現(xiàn)火情和發(fā)生火災(zāi)事故，很多重要的文物建筑在熊熊大火中受到嚴重損毀甚至全部滅失。2017年3月國家文物局、公安部消防局在北京首次聯(lián)合召開的全國文物消防安全工作視頻會議上，國家文物局副局長宋新潮坦承，眾多威脅文物安全的因素中，火災(zāi)一直是古城鎮(zhèn)、古村寨和文物建筑最大的安全威脅。從近些年的文物古建筑火災(zāi)來看，雖然總量不大，但損失大、影響大。寧德市蕉城區(qū)博物館通過在省級文物保護單位—寧德天后宮安裝使用熱成像防火技術(shù)，經(jīng)過半年來的運行，熱成像防火技術(shù)具有高靈敏的反應(yīng)度、極低的誤報率以及運行的穩(wěn)定性等優(yōu)點。通過試運行，證實其防火技術(shù)可以在文物保護中大顯身手，是文物保護領(lǐng)域的創(chuàng)新技術(shù),可實現(xiàn)文物保護的關(guān)口前移和實施源頭保護，可實現(xiàn)精準(zhǔn)的文物防火和防盜。
傳統(tǒng)木構(gòu)文物的防火技術(shù)
木構(gòu)文物的防火技術(shù)，目前只有利用煙霧感應(yīng)器和溫度感應(yīng)器來感知火情的傳統(tǒng)技術(shù)。煙霧感應(yīng)器和溫度感應(yīng)器屬于被動接收式防火技術(shù)，只有煙霧或者高溫到達感應(yīng)器區(qū)域才能被感應(yīng)到，而此時火情已經(jīng)較大，危害已經(jīng)造成。煙霧或者溫度感應(yīng)器無法及時發(fā)現(xiàn)火情萌發(fā)，這是其致命的缺點。此外，利用高清可見光監(jiān)控來發(fā)現(xiàn)火情，此類技術(shù)的缺點是需要監(jiān)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(jiān)控，防火效率低，無法真正做到預(yù)防火災(zāi)，把損失降到最低。從以上傳統(tǒng)的防火方案來看，防火效率普遍低下，無法完全避免火災(zāi)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(chǎn)生紅外線輻射電磁波，紅外熱成像技術(shù)是通過采集紅外光，來探測物體發(fā)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(huán)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(dǎo)體在常溫下的溫差變化比熱的不良導(dǎo)體大。任何環(huán)境下，物體表面就會有不同的溫差區(qū)別，不同的溫度差別就會產(chǎn)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(shù)檢測到物體輻射紅外線特定波段信號，將該信號轉(zhuǎn)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(biāo)表面溫度分布情況，變成人眼可以看到的代表目標(biāo)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(shù)，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(zhǔn)確測量被攝物體的表面溫度。
紅外熱成像技術(shù)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(zhuǎn)為可視化并加以驗證的診斷技術(shù)，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(xiàn)不了的思路，給文物安全防護領(lǐng)域注入了新生力。
熱成像技術(shù)在木構(gòu)文物防火上的優(yōu)勢
在木構(gòu)文物古建筑內(nèi)外建立一套基于熱成像應(yīng)用的高精度防火系統(tǒng)，可實現(xiàn)對文物火災(zāi)的預(yù)防，熱成像防火系統(tǒng)可快速準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)起火點，將火情扼殺在萌芽的初起階段。通過熱成像技術(shù)可監(jiān)測到木構(gòu)文物內(nèi)部空間的溫度異常，發(fā)現(xiàn)火情更快速、預(yù)報火警更準(zhǔn)確、火警處置更高效，實現(xiàn)科學(xué)防火，最大化降低損失。在木構(gòu)古建筑或在博物館內(nèi)外安裝熱成像系統(tǒng)，可全面監(jiān)測到防火區(qū)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(tǒng)的報警閾值，監(jiān)測區(qū)域內(nèi)只要有溫度超過閾值，熱成像系統(tǒng)就會發(fā)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(lián)動聲音(通話)、圖像、短信、微信、郵件等方式同步發(fā)送給其他工作人員手機上。
熱成像技術(shù)在木構(gòu)文物防火上的優(yōu)勢主要有：
優(yōu)勢一：發(fā)現(xiàn)火情特別快。是以秒為單位，這一點在木構(gòu)文物上防火是非常重要的。我們知道木構(gòu)古建筑由于建成時間比較久遠，建筑物內(nèi)部比較干燥，耐火等級非常之低，這也是中國傳統(tǒng)木構(gòu)古建筑的弱點所在。木構(gòu)古建筑發(fā)生火災(zāi)與其他建筑物發(fā)生火災(zāi)一樣，初起火源非常重要，都是以秒來衡量的，在火災(zāi)的初起階段，主要特征是初起煙霧大，可燃物質(zhì)燃燒面積小，火焰不高，輻射熱不強，火勢發(fā)展比較緩慢，這個階段是滅火的最好時機。如果管理人員發(fā)現(xiàn)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(yōu)勢二：可穿透能力特別強?？梢源┩胳F、雨、雪的能力，能適應(yīng)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(qū))和8～14微米(長波紅外區(qū))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(tǒng)監(jiān)控設(shè)備很難在云霧密布的環(huán)境下拍攝到清晰的圖像，而紅外熱成像技術(shù)卻能有效穿透大氣、云霧等環(huán)境拍攝出清晰的圖像。當(dāng)木構(gòu)建筑在發(fā)生火災(zāi)，建筑物內(nèi)煙霧繚繞時，消防人員無法看清現(xiàn)場情況，熱成像技術(shù)可以準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)火源點，對現(xiàn)場精準(zhǔn)滅火以及開展火場救援意義重大。
優(yōu)勢三：適應(yīng)于任何光照環(huán)境。傳統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備依靠自然或環(huán)境光照進行成像，而紅外熱成像技術(shù)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(biāo)物。適用于任何光照環(huán)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(fā)現(xiàn)目標(biāo)，識別偽裝及隱蔽的目標(biāo)，不受天氣和照明條件影響。因此可真正實現(xiàn)白天/黑夜24小時監(jiān)測。這使得安保系統(tǒng)在探測性能方面更勝一籌。
優(yōu)勢四：可實現(xiàn)定點監(jiān)測和巡航監(jiān)測。針對木構(gòu)文物的重點防火區(qū)域，采用紅外熱成像設(shè)備進行在線實時定點監(jiān)測。同時，還可以進行巡航監(jiān)測，可針對幾個重點防火區(qū)域設(shè)置巡航掃描，實時動態(tài)監(jiān)測木構(gòu)文物保護單位的防火安全。
此外，紅外熱成像技術(shù)還可實現(xiàn)溫度異常監(jiān)測和火點監(jiān)測的雙重保障，通過區(qū)分溫度異常和火點監(jiān)測，后端平臺將自動發(fā)出預(yù)警和報警信號，平臺可實現(xiàn)全智能功能，方便值班人員管理，節(jié)約大量的安保成本。
熱成像技術(shù)在田野文物防盜上的運用
熱成像技術(shù)在軍事上有著重要的應(yīng)用，已成為現(xiàn)代戰(zhàn)爭中的關(guān)鍵技術(shù)。國內(nèi)外都非常重視熱成像技術(shù)的發(fā)展，許多國家為加強自身防御能力和提高夜戰(zhàn)水平，不僅把熱成像技術(shù)作為現(xiàn)代先進武器裝備的重要技術(shù)納入國防發(fā)展戰(zhàn)略，而且加大研制經(jīng)費。比如：1991年海灣戰(zhàn)爭中，在夜間以及風(fēng)沙和硝煙彌漫的戰(zhàn)場上，由于美軍裝備了先進的紅外熱成像技術(shù)，能夠先于伊拉克軍的坦克而發(fā)現(xiàn)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(shù)在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中的重要作用。該技術(shù)在阿富汗、敘利亞的反恐戰(zhàn)爭中都發(fā)揮了重要的作用。所以說紅外熱成像技術(shù)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(shù)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(shè)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(shè)備監(jiān)控區(qū)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(shù)都可以讓后端的顯示設(shè)備清晰的看到，使作案人員無處藏身。同時，通過設(shè)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(fā)現(xiàn)夜間有人或動物進入田野文物監(jiān)測區(qū)域，通過現(xiàn)場鳴笛報警、現(xiàn)場喊話或派出安保人員對盜墓分子進行驅(qū)離，杜絕田野文物在夜間被盜的可能。