坐落在拉薩紅山之上的布達拉宮，已有1300多年曆史，是世界最為(wei) 獨特的藏式宮殿群。但在青藏高原特殊的地理氣候環境下，布達拉宮本體(ti) 建築隨著溫濕度、牆體(ti) 含水率及凍融循環等微環境的改變出現了傾(qing) 斜、錯動等不同程度的損傷(shang) ，古建築安全健康狀態的保持與(yu) 維護麵臨(lin) 重大挑戰。依托文保科技對布達拉宮“問診”，開展預防性保護的措施應運而生。

　　從(cong) 粉筆書(shu) 寫(xie) “健康信息”到科學感知“心跳”

　　如今在布達拉宮還能看到，上世紀八九十年代起，在一些重點關(guan) 注部位用紙條做成的原始“裂縫卡”，以及粉筆書(shu) 寫(xie) 的“健康信息”。這種原始的管養(yang) 維護模式，為(wei) 現今的健康監測管理提供了寶貴的科學信息。

　　隨著時代的進步及科學的發展，布達拉宮的管理者們(men) 也與(yu) 時俱進地思考如何利用現代科學技術保護布達拉宮古建築，實現建築結構的預防性保護。

圖為(wei) 布達拉宮 趙朗 攝

　　開放布達拉宮到底能進多少人，參觀和朝拜人多了會(hui) 不會(hui) 對結構有影響……麵對客流量大幅增長的可能性，2007年5月，帶著一連串疑問，布達拉宮管理處與(yu) 北京交通大學正式開展了基於(yu) 力學性能分析的客流控製問題。

　　北京交通大學布達拉宮結構與(yu) 監測研究中心教授楊娜表示，對布達拉宮這樣的石木結構建築，遊客數量的突增會(hui) 造成木結構的變形突增。當突變變形累積到一定程度，自身的恢複就會(hui) 變慢，甚至成為(wei) 永久損傷(shang) 。此外，遊客數量增多衍生的人群結構耦合振動效應、文物安防、參觀質量等問題，都對布達拉宮的客流量控製提出疑問。

　　為(wei) 感知布達拉宮的“心跳”，管理處委托北京交通大學聯合開展了人群荷載測試。科研人員避開遊人平日的幹擾，利用夜晚時間，組織燈香師、工作人員充當遊人、朝拜者。他們(men) 的行走習(xi) 慣，如步頻、駐留時間，被監測團隊一一記錄，製成圖譜，形成了布達拉宮流量控製的第一個(ge) 智庫成果。

圖為(wei) 布達拉宮監測平台截圖 白凡博士供圖

　　曆屆布達拉宮管理處一直認為(wei) ，對古建築結構進行長期甚至全壽命的實時監測，以獲得結構的性能狀態，預測結構或構件的損傷(shang) 程度，並在必要時對其進行有效維修加固，是保障重大古建工程始終處於(yu) 良好工作狀態的重要且必要手段。布達拉宮結構監測係統不僅(jin) 是有效保護建築本體(ti) 的重要內(nei) 容，亦是合理開放布達拉宮的必要前提。

　　布達拉宮管理處監測中心主任土登次仁介紹，2008年9月，在對布達拉宮紅白宮實地勘察測繪、替代結構人群試驗、新舊木材試驗、整體(ti) 與(yu) 局部結構數值分析的基礎上，當時的北京交通大學布達拉宮項目組提出了布達拉宮結構監測體(ti) 係規劃，包括：布達拉宮上部木結構關(guan) 鍵部位的監測、布達拉宮牆體(ti) 穩定性監測以及地壟穩定性監測。

　　在國家文物局和西藏自治區文物局支持下，管理處最終確定，布達拉宮第一期結構監測對象為(wei) 上部木結構關(guan) 鍵部位，第二期結構監測對象為(wei) 牆體(ti) 和地壟穩定性。

　　經過4年籌備，7個(ge) 月的現場實施與(yu) 試運行，2012年10月6日布達拉宮第一期結構監測係統正式運行，至今正常運行9年。2021年8月1日，從(cong) 勘察規劃到保護實施，曆經6年之久的二期結構監測係統也正式上線運行。

圖為(wei) 布達拉宮 趙朗 攝

　　近10年收集布達拉宮“心跳”數據1000萬(wan) 組

　　布達拉宮二期結構監測係統監測對象包括紅宮、白宮的牆體(ti) 、地壟，以及位於(yu) 布達拉宮下方的兩(liang) 個(ge) 山洞。

　　監測平台上，不同權限的管理員可通過網頁、移動端APP、微信小程序等多種智能手段，不限地點，不限時間訪問監測數據、查看預警信息、下載平台自動生成的統計報表及數據分析報告，同時也能夠檢查傳(chuan) 感器在本地備份和上傳(chuan) 至雲(yun) 端的曆史數據。

　　布達拉宮二期結構監測係統在白宮、紅宮、強慶塔拉姆等處共計安裝裂計、傾(qing) 角計、土體(ti) 濕度計、空氣溫度計、柔性測斜儀(yi) 、收斂儀(yi) 等傳(chuan) 感器共計388支。

圖為(wei) 布達拉宮 趙朗 攝

　　這些傳(chuan) 感器可以24小時實時監控裂縫寬度變化、環境溫度、牆體(ti) 和柱子的傾(qing) 斜角度、梁柱變形感知人群荷載等等。

　　北京交通大學布達拉宮結構與(yu) 監測中心常鵬老師表示，傳(chuan) 感器點位的選擇在“預防性保護”和“最小幹預”的原則下盡可能減少建築本體(ti) 的影響。

　　二期平台係統運行一年多以來，監測情況比較平穩，數據突變情況較少。在人群增多時監測數據變化會(hui) 大一些，不過人群減少後數值又恢複正常。

　　北京交通大學布達拉宮結構與(yu) 監測中心白凡博士在采訪中提到，受全球變暖等因素影響，所監測的地壟濕度情況變化明顯，尤其在夏天雨季，地壟濕度較高。而地壟的位移數據也隨著濕度的變化呈現出了周期性改變的規律。

　　在監測終端，每個(ge) 傳(chuan) 感器均配有二維碼，掃描後，管理者可看到該傳(chuan) 感器安裝前後結構的狀態，以及曆史監測信息和實時監測信息。相當於(yu) 可查看監測對象的“病例”情況。

圖為(wei) 布達拉宮 貢桑拉姆 攝

　　白凡博士表示，監測係統會(hui) 自動形成定期報告，目前按照季度設置形成，根據數據結果分析建築健康狀態。如遇特殊事件會(hui) 以短信方式及時通知布達拉宮管理處的工作人員和相關(guan) 職能管理部門，以及項目管理人員。

　　如果布達拉宮信號中斷，會(hui) 造成數據丟(diu) 失嗎？常鵬表示，監測數據包括本地存儲(chu) 和雲(yun) 存儲(chu) ，如果信號缺失，係統自動在三小時內(nei) 補傳(chuan) 。這個(ge) 自動補傳(chuan) 程序測試了一年，比較成功。另外，如補傳(chuan) 仍然失敗，會(hui) 發短信通知管理人員，進行人工幹預，人工從(cong) 本地存儲(chu) 庫中補傳(chuan) 上去。“幾乎每三個(ge) 月，我們(men) 項目組都要從(cong) 北京去西藏一次，進行為(wei) 期半個(ge) 月的定期巡檢。”

　　土登次仁說，自第一期實施以來，近10年共800個(ge) 傳(chuan) 感器積累了布達拉宮“心跳”數據超過1000萬(wan) 組，它為(wei) 布達拉宮、西藏乃至中國特色古建築的預防性保護提供了強大的數據支撐。