[发明专利]考古发掘现场智能预探测系统

说明书

技术领域

本发明涉及考古发掘现场预探测领域的自动化型技术产品，具体涉及 一套考古发掘现场智能预探测系统。该系统由远程监控端、机器人及线缆 等附件组成。

背景技术

目前，国内暂无针对考古发掘现场预探测领域的自动化型技术产品。 考古发掘现场预探测多为两种方法：对于现存盗洞的，从盗洞进入墓室内 勘察；对于封存良好的，采用人工发掘铲(如洛阳铲)铲出探洞，对铲中 带出的土样进行分析，估计该墓葬的发掘价值。

国外，2002年9月应用于胡夫金字塔探秘的“金字塔漫游者”机器 人。其长30cm，宽12cm，高度在11～28cm范围内可调，重量只有2.7公 斤。机器人的电缆提供电力，图象和指令也由此传输。机器人设计人员通 过视频传输回的图像在远程端遥操控机器人。“金字塔漫游者”将通过自 身装配的多种装置对石门进行全方位探测，其装置包括可用来测量岩石厚 度的超声波传感器、世界上最小的地面探测雷达系统、力度测量仪、导电 传感器以及一个由视觉纤维构成的高分辨率光纤摄像镜头。各部件的作用 如下：

1、超声波传感器。它可以用来测量岩石的厚度，以确定石块到底是 厚度有限的“门”，还是一块在通道内封住去路的巨石。

2、世界上最小的地面探测雷达系统。它通过灵敏的探头发送的电磁 波可穿透超过90厘米的混凝土，根据电磁波穿透岩石的速度精确测出岩 石的密度及厚度结构图。也就是说，如果这扇石门后面果真存在其他的远 古遗迹，如除“国王殡室”和“王后殡室”之外的第三大墓室，一幅大致 的金字塔秘密通道“素描”图将呈现在世人面前。

3、力度测量仪。它可以测试南通道的石门在施以压力的情况下能否 移动及移动的方向。同时，在测试过程中，运用其他设备在岩石和通道壁 之间寻找缝隙以便让光纤摄像镜头通过。

4、一个由视觉纤维构成的高分别率光纤摄像镜头。它可以从石门下 方的凹槽进入通道内部进行拍摄。工作人员将通过连接到机器人身上的控 制线路操纵“金字塔漫游者”的活动。

5、导电传感器。它将用于测试石门上的铜把手，检测上面是否带有 某种电路装置。

该机器人系统针对胡夫金字塔的内部构造探测研发设计，各项性能指 标局限于金字塔内部探测的需求。所携带传感器除摄影外多为绘制墓室结 构准备，摄像图像为单色灰度图。虽然该设计满足了当时的项目需要，但 不具备推广应用性，尤其对于我国地下埋藏型墓葬的考古发掘环境不具有 适应性。

发明内容

技术问题

中国作为四大文明古国，历史遗迹丰富。面对古墓葬等一些非再生资 源，在没有充足的预探测数据资料的前提下决定发掘价值是武断和盲目 的。本发明具有以下目的：

1、为文物出土后的保护提供有效数据。

由于长年埋在地下，文物在地下环境中，经过了一段时间的被腐蚀与 抗腐蚀，逐渐与地下埋藏环境建立了一种平衡体系，使其在地下埋藏环境 中的腐蚀速度变得越来越慢，有的甚至可以认为已经停止了腐蚀。在考古 发掘过程中，无论是地下的埋藏环境，还是出土时的地上环境，文物离了 原有的平衡环境，在化学性能的不稳定性势必使其面临复杂的病变及损 害。因此在探测器上应搭载相应的多个环境传感器，用以采集地下环境数 据，为文物后期保护工作做铺垫。

2、实现可广泛应用的微损伤发掘现场预探测功能

作为发掘现场预探测功能机器人，应对发掘现场尽可能的提供保护。 由于地下空腔墙壁上往往饰有壁画等化学属性不稳定的文物，探测人员如 直接进入发掘现场，势必破坏原埋藏环境的空气成分；如带氧气瓶等呼吸 器进入，则成本过高。此外，我国墓葬形式多样环境复杂，不适合人员贸 然进入墓葬内探测。因此针对我国考古发掘现场发掘孔洞的特点，设计分 别适用于大尺寸探洞(直径50cm以上)及小尺寸人工铲探孔(直径12cm 左右)两种发掘孔洞的机器人，见图2，使其无需对发掘现场做任何附加 损伤即可实现摄像等发掘现场预探测功能。

3、便于考古人员操作的智能预探测系统

中国的考古工作开始于五四运动时期，一个世纪以来延循着传统的发 掘现场预探测技术。为使自动化系统可以广泛的应用在考古发掘领域，需 要设计一套便于考古学者掌握应用的操作流程，达到无设计人员参与，考 古学者可独立操控预探测系统的目的。

技术方案