伍林芳 王明鎖 張志東

（山西博物院）

博物館是文物保護、收藏、研究、展示和宣傳教育機構(gòu)，更是展示、傳承古今中外文明的重要載體。文物極易因環(huán)境因素受損，需對文物所處的環(huán)境溫度、濕度、空氣質(zhì)量及光輻射進行嚴(yán)格把控。對于室內(nèi)溫度、濕度、空氣質(zhì)量均可通過建設(shè)文物保存環(huán)境監(jiān)測平臺、環(huán)境調(diào)控系統(tǒng)和專有裝置等專業(yè)技術(shù)措施進行調(diào)節(jié)控制，減小文物受損程度，但對光輻射的把控還處于剛剛起步階段。博物館文物展陳照明一方面要滿足視覺環(huán)境和藝術(shù)效果，給觀眾創(chuàng)造良好的視覺環(huán)境；另一方面要避免光輻射對文物展品造成損害。展陳照明效果與文物展品保護形成了鮮明的矛盾。博物館儲藏的大量文物，如何科學(xué)地避免光輻射成為博物館必須直面的一大問題。

一、為減少光輻射對文物展品的損傷，博物館展陳照明采取的保護措施

博物館的展品可以分為兩大主要保護類別:礦物質(zhì)或無機物材料(石頭、金屬和玻璃等)，有機物材料包括植物類有機物(紙張、紙草、木材、自然紡織品、多種顏料和染料)和動物類有機物(骨、象牙、皮毛，也包括一些顏料和染料)?？傮w說來，無機物材料對光輕度敏感或不敏感，有機物材料對光中度敏感或高度敏感，因此通常將有機物材料質(zhì)地的展品分為光特別敏感展品和敏感展品，不受光輻射影響的礦物質(zhì)或無機物材料質(zhì)地的展品劃為不敏感展品[1]。為減少光輻射對展品的損傷，按展品類型限定照射到展品上的可見光數(shù)量，對展品實施分級保護，主要的限制參數(shù)包括照度值和年曝光量(照度×?xí)r間)。GB/T23863-2009《博物館照明設(shè)計規(guī)范》中對展品的照度值(表一)和年曝光量(表二)進行了明確規(guī)定。

表二 陳列室展品年曝光量限制值

表一 陳列室展品照度標(biāo)準(zhǔn)值

博物館展陳照明應(yīng)嚴(yán)格遵循相應(yīng)照度標(biāo)準(zhǔn)值，但實際照度水平低于國家規(guī)范要求的標(biāo)準(zhǔn)值并不意味著對文物展品破壞的停止，而只是減緩[2]，博物館展陳照明照度標(biāo)準(zhǔn)值的制定只是在滿足視覺環(huán)境和藝術(shù)效果的前提下規(guī)定了展品能夠承受的最大損壞程度，往往還要借助對文物展品年曝光量的控制與調(diào)節(jié)來保護展品，避免其長時間暴露在光照環(huán)境下，防止光對文物展品的材料、色彩、質(zhì)地等造成不可恢復(fù)的破壞。光特別敏感展品的年曝光量應(yīng)小于等于50000lx·h/a，按照每天正常展出時間8小時計，在不采取減少曝光量措施的情況下，其每年僅能展出125天，如果年展出時間超過這個期限，為達到展品保護要求，GB/T23863-2009《博物館照明設(shè)計規(guī)范》9.2.2條建議的照明控制方式為：對光敏感的展品，宜設(shè)置相應(yīng)傳感器,自動控制開、關(guān)照明電源。目前采用人體探測感應(yīng)技術(shù)，觀眾靠近展品時燈光開啟，參觀完畢離開后燈光自動熄滅。采用這種方式可有效減少展品的年曝光量，卻同時為展品的曝光時間的統(tǒng)計帶來了難題，只能依據(jù)照度和大概的照射時間進行估算。另外由于一些特殊的原因，為使觀眾能夠清楚地欣賞光敏感展品，其照度值需根據(jù)實際需求進行一些調(diào)整，這樣更應(yīng)統(tǒng)計好展品的曝光量，及時采取相應(yīng)的保護措施。

二、展品年曝光量智能化保護方法

山西博物院晉國霸業(yè)展廳的侯馬盟書、民族熔爐展廳的漆器、佛風(fēng)遺韻展廳的隋人寫經(jīng)卷及水陸畫、翰墨丹青展廳的書畫等光敏感展品的照明控制方式由不同的設(shè)計施工單位完成，采用不同的產(chǎn)品和控制系統(tǒng)，但感應(yīng)控制器的控制原理基本相同，輸出的控制信號可分為有源信號與無源信號，經(jīng)市場產(chǎn)品調(diào)研，感應(yīng)控制方式也同樣為這兩種方式。故我們以不同感應(yīng)控制措施的應(yīng)用為立足點，開展不同感應(yīng)開關(guān)開閉時間的統(tǒng)計研究，通過硬件設(shè)置、數(shù)據(jù)采集及軟件編程實現(xiàn)曝光量的實時統(tǒng)計分析，研究思路框圖如圖一，并據(jù)此研發(fā)了曝光量記錄分析儀（專利號：ZL 2014 2 0234176.9，發(fā)明人：伍林芳、王明鎖、張志東）。

圖一 研究思路框圖

曝光量記錄分析儀主要由以下元器件組成：SD2405時鐘模塊、SPX117M3.3電源模塊、ATmega64數(shù)據(jù)處理模塊、FM26數(shù)據(jù)掉電備份模塊、CH376接口模塊和CAN通信模塊，其中SPX117M3.3電源模塊連出有電源插頭，CH376接口模塊的讀卡接口卡在數(shù)據(jù)主機殼體上并插有SD卡，CAN通信模塊連有 ATmegal6傳感器控制模塊，ATmegal6傳感器控制模塊連出若干照度傳感器。

曝光量記錄分析儀可以針對不同的感應(yīng)開關(guān)，實時檢測需保護展品每日的照射次數(shù)、每次的照射時間及每日的累計照射時間和曝光量，并可通過上位機調(diào)取某段時間內(nèi)展品的總曝光量，通過統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析觀眾流量、對展品的關(guān)注度、光源的選擇及安裝位置的合理性、人體感應(yīng)控制裝置的運行狀態(tài)及穩(wěn)定性等，為展品的展示時間、展示方案與保護提供最直接更可靠的參考數(shù)據(jù)。

三、年曝光量數(shù)字化保護方法的實際測試結(jié)果展示與分析

展品的照度值測量方式依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范GB/T5700-2008《照明測量方法》，按展品不同的布展情況采用四角布點法或中心布點法[3]進行測量。

圖三（2） 2019年12月1日累計亮燈時長

（一）翰墨丹青第15號展柜西半部

1.展柜立面實測照度值依據(jù)GB/T5700-2008《照明測量方法》四角布點法（圖二）。

圖二 四角布點法

2.四角布點法的平均照度按式（1）計算：

式中：

Eav——平均照度，單位為勒克斯（lx）；

M——縱向網(wǎng)格數(shù)；

N——橫向網(wǎng)格數(shù)；

Eθ——測量區(qū)域四個角處的測點照度，單位為勒克斯（lx）；

Eο——除Eθ外，四條外邊上的測點照度，單位為勒克斯（lx）；

E——四條外邊以內(nèi)的測點照度，單位為勒克斯（lx）；

15號展柜西半部平均照度值為:Eav=126.83 lx

3.2019年12月1日（星期日）開閉燈時段及累計亮燈時長（曝光量）統(tǒng)計（圖三）。

從圖三統(tǒng)計中可看出展品被照亮129次，累計亮燈時間17073秒（4小時44分33秒），累計曝光量602.30lx·h。

4.2019年12月3日（星期二）開閉燈時段及累計亮燈時長（曝光量）統(tǒng)計（圖四）。

從圖四統(tǒng)計中可看出展品被照亮93次，累計亮燈時間8456秒（2小時20分56秒），累計曝光量298.31lx·h。通過圖三和圖四的對比可觀察到星期日的觀眾流量明顯比星期二要多。

（二）佛風(fēng)遺韻2-8龕隋人寫經(jīng)卷

1.寫經(jīng)卷平面實測照度值依據(jù)GB/T5700-2008《照明測量方法》中心布點法（圖五）。

圖五 中心布點法

2.中心布點法的平均照度按式（2）計算：

式中：

Eav——平均照度，單位為勒克斯（lx）；

M——縱向測點數(shù)；

N——橫向測點數(shù)；

Ei——在第i個測點上的照度，單位為勒克斯（lx）；

圖四（1） 2019年12月3日開閉燈時段

圖四（2） 2019年12月3日累計亮燈時長

寫經(jīng)卷平均照度值為:Eav=336.11 lx

3.2019年12月10日（星期二）開閉燈時段及累計亮燈時長（曝光量）統(tǒng)計（圖六)。

從圖六統(tǒng)計中可看出展品被照亮60次，累計亮燈時間1524秒（0小時25分24秒），累計曝光量142.29lx·h。從表三可看出此展品在上午10點55分57秒至下午16點間無觀眾參觀，同時通過照度測量值可發(fā)現(xiàn)其光源選擇需改進，應(yīng)選擇大角度小功率光源。

表三 2019年12月10日開閉燈時段及累計亮燈時長（曝光量)統(tǒng)計表

4.2019年12月11日（星期三）開閉燈時段及累計亮燈時長（曝光量）統(tǒng)計（圖七）。

從圖七統(tǒng)計中可看出展品被照亮12次，累計亮燈時間25455秒（7小時4分15秒），累計曝光量2376.58lx·h。從表四可看出人體感應(yīng)控制裝置在上午10點06分41秒時發(fā)生故障，使展品一直處于照射狀態(tài)。

從上述案例看出，曝光量記錄分析儀可對文物展品每天的點亮次數(shù)及累計亮燈時間、累計曝光量進行實時準(zhǔn)確統(tǒng)計，實現(xiàn)了光敏感展品曝光量的實時量化，通過統(tǒng)計數(shù)據(jù)還可發(fā)現(xiàn)照明燈具、控制設(shè)備出現(xiàn)問題的時間、處理問題的時間，從而不斷提高管理效率。

曝光量記錄分析儀的記錄數(shù)據(jù)不僅具有上述作用，還可為博物館其他業(yè)務(wù)人員提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)指引。一是為后續(xù)展覽的策劃及內(nèi)容和形式設(shè)計提供參考依據(jù)。比如通過檢測數(shù)據(jù)的橫向比對，在整個展廳的參觀流線上某個展品的亮燈次數(shù)多、亮燈時間長，說明觀眾對這個展品比較有興趣，是關(guān)注的重點，否則相反，那么策展人員就可進行相關(guān)方面的分析，是展品的歷史價值高、其背后具有精彩的故事內(nèi)容，還是展示形式、擺放位置、燈光照射等原因引起觀眾的關(guān)注。若再要進行更細致更進一步的分析，可結(jié)合展廳監(jiān)控錄像，了解在此展點觀眾群的特點，從觀眾的性別、年齡等構(gòu)成情況及交流、記錄、拍照等綜合行為上進行深入的分析判斷，為后期的展覽提供借鑒。二是文物科技保護人員可對文物展品照度及曝光量檢測數(shù)據(jù)進行長期的數(shù)據(jù)積累，對同時期展品材質(zhì)、顏料等物理、化學(xué)的變化情況與光照的關(guān)聯(lián)性進行橫向比較分析，通過這種深層次的數(shù)據(jù)挖掘利用，為文物展品的光照保護研究及采取相對應(yīng)的保護措施提供更加詳實可靠的數(shù)據(jù)支撐。

圖六（1） 2019年12月10日開閉燈時段

圖六（2） 2019年12月10日累計亮燈時長

圖七（1） 2019年12月11日開閉燈時段

圖七（2） 2019年12月11日累計亮燈時長

四、結(jié) 語

曝光量記錄分析儀應(yīng)用于博物館所有光敏感展品保護中，實現(xiàn)了光敏感展品曝光量的實時量化及統(tǒng)計，使博物館照明設(shè)計規(guī)范——〔7.2對于光敏感展品或藏品其年曝光量限值為50000 lx·h/a（光特別敏感展品）360000 lx·h/a（光敏感展品）〕[4]內(nèi)容具有更準(zhǔn)確的操作性，為展品的展示與保護提供更豐富的數(shù)據(jù)支撐，對光敏感展品的保護更是起到數(shù)據(jù)指引，以做到精益求精。

曝光量記錄分析儀在使用過程中也發(fā)現(xiàn)了一些不足，如內(nèi)存容量偏小，需每星期拷貝檢測數(shù)據(jù)存入電腦；在測量精度上由于光源的光衰變化，照度值存在偏差，使曝光量統(tǒng)計存在一定的誤差。隨著現(xiàn)代化技術(shù)的發(fā)展，今后可利用物聯(lián)網(wǎng)，對記錄儀進行改進：或擴大內(nèi)存容量，加裝液晶顯示屏可現(xiàn)場顯示統(tǒng)計數(shù)據(jù)；或加大照度值采集頻率，減少偏差；加裝無線傳輸功能，通過上位機來實時統(tǒng)計顯示等，并與其他的智能設(shè)備進行數(shù)據(jù)共享。

[1]北京照明學(xué)會照明設(shè)計專業(yè)委員會編：《照明設(shè)計手冊》，中國電力出版社， 2006年。

[2]索經(jīng)令、倪翀：《臨時展覽中光輻射對藏品的損壞及應(yīng)對措施》，《首都博物館論叢》 ，2017年。

[3]GB/T5700-2008《照明測量方法》。

[4]GB/T23863-2009《博物館照明設(shè)計規(guī)范》。