一種低功耗館藏文物保存環(huán)境監(jiān)測節(jié)點的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及館藏環(huán)境監(jiān)測設備領域，尤其設及一種低功耗館藏文物保存環(huán)境監(jiān)測 節(jié)點。
[0002]
【背景技術】
[0003] 我國眾多博物館、紀念館、考古機構等珍藏的大量館藏文物，是我國珍貴文化遺產(chǎn) 的重要組成部分?，F(xiàn)行文物保護管理措施大多是搶救性保護修復和被動維修遭損文物，而 缺少"預防性保護"。館藏文物"預防性保護"理念的核屯、技術內涵，即是采取有效的質量管 理、監(jiān)測、評估、調控等預防措施，抑制各種環(huán)境因素對文物的危害作用，努力使文物處于一 個"穩(wěn)定、潔凈"的安全生存環(huán)境，盡可能阻止或延緩文物的物理和化學性質改變乃至最終 劣化，達到長久保存文物的目的。將無線傳感器網(wǎng)絡用于文物預防性保護，既能提高文物保 護水平又能節(jié)省人力資源，降低勞動強度。無線傳感器節(jié)點是無線傳感器網(wǎng)絡的主要組成 部分，用來采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)，并通過一定的無線路由協(xié)議將信息傳給觀測者。節(jié)點作為網(wǎng)絡中 最基本的元素，其設計的合理性決定了整個網(wǎng)絡的性能。此外，博物館特殊的使用環(huán)境，要 求傳感器節(jié)點必須是電池供電，并且?guī)啄瓴粨Q電池，運就對傳感器節(jié)點的低功耗提出了很 高的要求。
[0004]

【發(fā)明內容】

[0005] 針對現(xiàn)有技術存在的上述不足，本發(fā)明的目的在于怎樣解決現(xiàn)有監(jiān)測節(jié)點耗電量 高，使用壽命短的問題，提供一種低功耗館藏文物保存環(huán)境監(jiān)測節(jié)點，能夠有效降低監(jiān)測節(jié) 點的工作能耗，從而大大延長使用壽命。
[0006] 為了解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是運樣的：一種低功耗館藏文物 保存環(huán)境監(jiān)測節(jié)點，其特征在于:包括傳感單元、微處理器、無線通訊模塊、電源W及電源管 理模塊;所述傳感單元和無線通訊模塊均與微處理器相連，所述電源經(jīng)電源管理模塊后為 傳感單元、微處理器及無線通訊模塊通電；其中，所述電源管理模塊包括傳感電源控制模塊 和無線通訊電源控制模塊，所述微處理器能夠通過傳感電源控制模塊和無線通訊電源控制 模塊根據(jù)設定時序控制傳感單元和無線通訊模塊啟動工作或進入休眠狀態(tài)。
[0007] 進一步地，所述傳感電源控制模塊和無線通訊電源控制模塊均具有一 MOS管，信號 處理器通過兩MOS管分別控制電源管理模塊控制傳感單元和無線通訊模塊通斷電。
[000引進一步地，所述電源管理模塊還包括一電量檢測模塊，用于對電源電量進行檢測， 并將電量信息發(fā)送給微處理器。
[0009] 進一步地，所述微處理器的控制過程如下： 1) 系統(tǒng)初始化； 2) 微處理器開啟傳感電源控制模塊對傳感單元供電，傳感單元通電后預熱； 3) 傳感單元預熱完成后，進行信號采集，并將采集到的信號發(fā)送給微處理器； 4) 微處理器接收到傳感單元發(fā)送的信號后，中斷傳感電源控制模塊對傳感單元供電； 5) 微處理器開啟無線通訊電源控制模塊對無線通訊模塊供電，向服務器發(fā)送數(shù)據(jù)； 6) 若服務器未收到數(shù)據(jù)，則微處理器控制無線通訊模塊重新發(fā)送，直至服務器收到數(shù) 據(jù);若服務器收到數(shù)據(jù)，則微處理器中斷無線通訊電源控制模塊對無線通訊模塊供電； 7) 微處理進入休眠狀態(tài)，直至休眠結束后，重復步驟1)-7)。
[0010] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點：結構簡單，穩(wěn)定性好，能夠有效降低監(jiān)測 節(jié)點的工作能耗，從而大大延長使用壽命，達到數(shù)年不更換電池的要求。
[0011]
【附圖說明】
[0012] 圖1為本發(fā)明的結構原理框圖。
[0013] 圖2為本發(fā)明的工作流程圖。
[0014]
【具體實施方式】
[0015] 下面將結合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0016] 實施例:參見圖1，一種低功耗館藏文物保存環(huán)境監(jiān)測節(jié)點，包括傳感單元、微處理 器、無線通訊模塊、電源W及電源管理模塊。所述傳感單元和無線通訊模塊均與微處理器相 連，所述電源經(jīng)電源管理模塊后為傳感單元、微處理器及無線通訊模塊通電。其中，所述電 源管理模塊包括傳感電源控制模塊和無線通訊電源控制模塊，所述傳感電源控制模塊和無 線通訊電源控制模塊均具有一 MOS管，信號處理器通過兩MOS管分別控制電源管理模塊控制 傳感單元和無線通訊模塊通斷電。所述微處理器能夠通過傳感電源控制模塊和無線通訊電 源控制模塊根據(jù)設定時序控制傳感單元和無線通訊模塊啟動工作或進入休眠狀態(tài)。所述電 源管理模塊還包括一電量檢測模塊，用于對電源電量進行檢測，并將電量信息發(fā)送給微處 理器。
[0017] 具體制作過程中，所述微處理器采用STM8L151C8型微處理器，電源選擇每年自損 小于2%的裡儘電池。
[001引參見圖2,所述微處理器的控制過程如下： 1) 系統(tǒng)初始化;初始化后，對電源電量進行檢測，如果檢測到電量低于設定值時，傳感 節(jié)點控制器發(fā)出低電壓報警； 2) 微處理器開啟傳感電源控制模塊對傳感單元供電，傳感單元通電后預熱； 3) 傳感單元預熱完成后，進行信號采集，并將采集到的信號發(fā)送給微處理器； 4) 微處理器接收到傳感單元發(fā)送的信號后，中斷傳感電源控制模塊對傳感單元供電； 5) 微處理器開啟無線通訊電源控制模塊對無線通訊模塊供電，向服務器發(fā)送數(shù)據(jù)； 6) 若服務器未收到數(shù)據(jù)，則微處理器控制無線通訊模塊重新發(fā)送，直至服務器收到數(shù) 據(jù);若服務器收到數(shù)據(jù)，則微處理器中斷無線通訊電源控制模塊對無線通訊模塊供電； 7) 微處理進入休眠狀態(tài)，直至休眠結束后，重復步驟1 )-7)。
[0019] 本發(fā)明中，節(jié)點休眠電流:節(jié)點休眠模式是指STM8L151C8處于SARM數(shù)據(jù)保留的低 功耗模式，傳感單元和無線通訊模塊均處于斷電模式，測得節(jié)點休眠電流為:Isleep=1.2uA。
[0020] 節(jié)點工作電流:微處理器喚醒后首先對傳感單元進行上電預熱，此時電流為：Ii= 37mA，預熱時長為400ms。傳感數(shù)據(jù)采集完畢后對傳感單元斷電，喚醒并初始化無線傳輸模 塊，此時電流為l2=20mA，時長100ms。數(shù)據(jù)傳輸耗時100ms，此時節(jié)點電流為l3=100mA。
[0021] 根據(jù)博物館用戶要求節(jié)點每十分鐘上傳一次數(shù)據(jù)，其余時間節(jié)點都處于休眠狀 態(tài)。計算節(jié)點一小時能耗為：
節(jié)點采用3V容量為1200mAh的電池供電，可計算節(jié)點使用壽命為：
完全滿足博物館2年不換電池的需要。
[0022] 最后需要說明的是，W上實施例僅用W說明本發(fā)明的技術方案而非限制技術方 案，本領域的普通技術人員應當理解，那些對本發(fā)明的技術方案進行修改或者等同替換，而 不脫離本技術方案的宗旨和范圍，均應涵蓋在本發(fā)明的權利要求范圍當中。
【主權項】
1. 一種低功耗館藏文物保存環(huán)境監(jiān)測節(jié)點，其特征在于:包括傳感單元、微處理器、無 線通訊模塊、電源以及電源管理模塊;所述傳感單元和無線通訊模塊均與微處理器相連，所 述電源經(jīng)電源管理模塊后為傳感單元、微處理器及無線通訊模塊通電；其中，所述電源管理 模塊包括傳感電源控制模塊和無線通訊電源控制模塊，所述微處理器能夠通過傳感電源控 制模塊和無線通訊電源控制模塊根據(jù)設定時序控制傳感單元和無線通訊模塊啟動工作或 進入休眠狀態(tài)。2. 根據(jù)權利要求1所述的一種低功耗館藏文物保存環(huán)境監(jiān)測節(jié)點，其特征在于:所述傳 感電源控制模塊和無線通訊電源控制模塊均具有一 MOS管，信號處理器通過兩MOS管分別控 制電源管理模塊控制傳感單元和無線通訊模塊通斷電。3. 根據(jù)權利要求1所述的一種低功耗館藏文物保存環(huán)境監(jiān)測節(jié)點，其特征在于:所述電 源管理模塊還包括一電量檢測模塊，用于對電源電量進行檢測，并將電量信息發(fā)送給微處 理器。4. 根據(jù)權利要求1所述的一種低功耗館藏文物保存環(huán)境監(jiān)測節(jié)點，其特征在于:所述微 處理器的控制過程如下： 1) 系統(tǒng)初始化； 2) 微處理器開啟傳感電源控制模塊對傳感單元供電，傳感單元通電后預熱； 3 )傳感單元預熱完成后，進行信號采集，并將采集到的信號發(fā)送給微處理器； 4) 微處理器接收到傳感單元發(fā)送的信號后，中斷傳感電源控制模塊對傳感單元供電； 5) 微處理器開啟無線通訊電源控制模塊對無線通訊模塊供電，向服務器發(fā)送數(shù)據(jù)； 6) 若服務器未收到數(shù)據(jù)，則微處理器控制無線通訊模塊重新發(fā)送，直至服務器收到數(shù) 據(jù);若服務器收到數(shù)據(jù)，則微處理器中斷無線通訊電源控制模塊對無線通訊模塊供電； 7 )微處理進入休眠狀態(tài)，直至休眠結束后，重復步驟1) 一7 )。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種低功耗館藏文物保存環(huán)境監(jiān)測節(jié)點，包括傳感單元、微處理器、無線通訊模塊、電源以及電源管理模塊；所述傳感單元和無線通訊模塊均與微處理器相連，所述電源經(jīng)電源管理模塊后為傳感單元、微處理器及無線通訊模塊通電；所述微處理器能夠通過電源管理模塊根據(jù)設定時序控制傳感單元和無線通訊模塊啟動工作或進入休眠狀態(tài)。本發(fā)明能夠有效降低監(jiān)測節(jié)點的工作能耗，從而大大延長使用壽命。
【IPC分類】G01D21/02, G08C17/02
【公開號】CN105526965
【申請?zhí)枴緾N201510998091
【發(fā)明人】楊靖, 馬晉毅, 王露, 方鑫, 張祖?zhèn)? 胡楊
【申請人】中國電子科技集團公司第二十六研究所
【公開日】2016年4月27日
【申請日】2015年12月28日