一種用于文物保護(hù)的數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種用于文物保護(hù)的數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集器、中繼網(wǎng)關(guān)及終端，所述數(shù)據(jù)采集器安裝于裝有文物的容器內(nèi)，所述數(shù)據(jù)采集器包括MCU模塊及與之相連接的溫濕度傳感器、加速度傳感器、開關(guān)檢測模塊、無線傳輸模塊及電源模塊；所述中繼網(wǎng)關(guān)包括控制模塊及與之相連接的GPRS通訊模塊、無線傳輸模塊及電源模塊；所述數(shù)據(jù)采集器、中繼網(wǎng)關(guān)及終端依次連接。該系統(tǒng)使得文物保護(hù)人員能夠?qū)崟r監(jiān)控裝有文物的容器內(nèi)環(huán)境狀況，結(jié)合特殊材質(zhì)的文物保護(hù)經(jīng)驗，合理調(diào)整裝有文物的容器儲藏展示環(huán)境，有效的對館藏文物進(jìn)行保護(hù)，同時，通過監(jiān)測裝有文物的容器的移動和開關(guān)蓋情況，能夠有效的開展防盜和資產(chǎn)管理工作。
【專利說明】
一種用于文物保護(hù)的數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及數(shù)據(jù)采集及監(jiān)測領(lǐng)域，尤其是一種用于文物保護(hù)的數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]裝有文物的容器是文物工作者根據(jù)文物材質(zhì)、形狀、大小、重量等因素，采用獨特方法，利用特殊材料制成的文物外包裝容器。自2009年物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展以來，其應(yīng)用深入到各行各業(yè)，在文物保護(hù)領(lǐng)域，其應(yīng)用場景多樣，采樣環(huán)境復(fù)雜，如何實現(xiàn)長期穩(wěn)定的有效信息采集、傳輸，一直是文物保護(hù)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用所面臨的問題。
[0003]針對文物保護(hù)裝有文物的容器的信息采集、信息處理和狀態(tài)控制，解決信息傳輸過程中傳輸距離和穿透能力的問題，實現(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)的高穩(wěn)定、低能耗和大規(guī)模，目前還沒有一種既成的有效方法。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種用于文物保護(hù)的數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過內(nèi)嵌在裝有文物的容器內(nèi)的數(shù)據(jù)采集器實時采集裝有文物的容器的狀態(tài)信息和環(huán)境信息，并將所采集的裝有文物的容器狀態(tài)和環(huán)境信息通過中繼網(wǎng)關(guān)上傳到終端，通過終端的信息處理模塊，對所傳輸?shù)男畔⑦M(jìn)行分析、處理，最終在終端的人機(jī)界面模塊上顯示出來，從而達(dá)到對文物的儲藏環(huán)境及狀態(tài)的監(jiān)測。
[0005]本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種用于文物保護(hù)的數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集器、中繼網(wǎng)關(guān)及終端，所述數(shù)據(jù)采集器安裝于裝有文物的容器內(nèi)，所述數(shù)據(jù)采集器包括MCU模塊及與之相連接的溫濕度傳感器、加速度傳感器、開關(guān)檢測模塊、無線傳輸模塊及電源模塊;所述中繼網(wǎng)關(guān)包括控制模塊及與之相連接的GPRS通訊模塊、無線傳輸模塊及電源模塊;所述終端手機(jī)、平板電腦或PC機(jī);所述數(shù)據(jù)采集器、中級網(wǎng)關(guān)及終端依次連接;所述數(shù)據(jù)采集器將所采集的信息通過所述無線傳輸模塊傳輸至所述中繼網(wǎng)關(guān)；所述中繼網(wǎng)關(guān)將所述信息通過所述GPRS通訊模塊傳輸至所述終端;所述終端的信息處理模塊對所述信息進(jìn)行分析處理，最終在所述人機(jī)界面模塊上顯示出來，且通過人機(jī)界面模塊對所述數(shù)據(jù)采集器進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，并通過所述中繼網(wǎng)關(guān)傳輸至所述數(shù)據(jù)采集器。
[0006]進(jìn)一步地，所述數(shù)據(jù)采集器還包括電壓監(jiān)測模塊，所述電壓監(jiān)測模塊與所述M⑶模塊連接，用于對數(shù)據(jù)采集器的電源模塊的電池電壓監(jiān)測。
[0007]進(jìn)一步地，所述數(shù)據(jù)采集器還包括按鍵模塊，所述按鍵模塊與所述M⑶模塊連接，所述按鍵模塊用于對所述數(shù)據(jù)采集器的工作模式進(jìn)行設(shè)置，所述數(shù)據(jù)采集器的工作模式包括正常模式、運(yùn)輸模式及關(guān)機(jī)模式。
[0008]進(jìn)一步地，所述數(shù)據(jù)采集器還包括存儲模塊，所述存儲模塊與所述MCU模塊連接，所述存儲模塊可采用鐵電存儲器，用于存儲所述數(shù)據(jù)采集器所監(jiān)測到的裝有文物的容器內(nèi)環(huán)境信息和裝有文物的容器狀態(tài)信息。
[0009]進(jìn)一步地，所述中繼網(wǎng)關(guān)還包括AGPS模塊，所述AGPS模塊與所述控制模塊連接，在網(wǎng)絡(luò)異常的情況下，采用AGPS模塊進(jìn)行無線基站輔助定位。
[0010]進(jìn)一步地，所述中繼網(wǎng)關(guān)還包括電壓監(jiān)測模塊，所述電壓監(jiān)測模塊與所述控制模塊連接，用于對中繼網(wǎng)關(guān)的電源模塊的電池電壓監(jiān)測。
[0011]進(jìn)一步地，所述中繼網(wǎng)關(guān)還包括GPS定位模塊，可在運(yùn)輸過程中提供實時定位服務(wù)。
[0012]進(jìn)一步地，所述中繼網(wǎng)關(guān)還包括存儲模塊，所述存儲模塊與所述控制模塊連接，所述存儲模塊采用鐵電存儲器，用于對終端傳輸來的參數(shù)設(shè)置信息進(jìn)行緩存，當(dāng)下次數(shù)據(jù)采集器發(fā)起通訊時將參數(shù)信息傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集器，同時將數(shù)據(jù)采集器傳輸來的信息及中繼網(wǎng)關(guān)自身所采集的環(huán)境信息先緩存到本地，再通過通訊模塊上傳到終端。
[0013]進(jìn)一步地，所述中繼網(wǎng)關(guān)還包括溫濕度傳感器，所述溫濕度傳感器與所述控制模塊連接，所述溫濕度傳感器用于監(jiān)測裝有文物的容器外的環(huán)境信息。
[0014]本實用新型的有益效果是:該系統(tǒng)通過內(nèi)嵌在裝有文物的容器內(nèi)的數(shù)據(jù)采集器實時采集裝有文物的容器的狀態(tài)和環(huán)境信息，并將所采集的裝有文物的容器狀態(tài)和環(huán)境信息通過中繼網(wǎng)關(guān)上傳到終端，在終端的信息處理模塊對所傳輸?shù)臓顟B(tài)和環(huán)境信息進(jìn)行分析處理，最終在終端的人機(jī)界面模塊上顯示出來，從而達(dá)到對文物的儲藏環(huán)境及狀態(tài)的監(jiān)測，使得文物保護(hù)人員能夠?qū)崟r監(jiān)控裝有文物的容器內(nèi)環(huán)境狀況，結(jié)合特殊材質(zhì)的文物保護(hù)經(jīng)驗，合理調(diào)整裝有文物的容器儲藏展示環(huán)境，有效的對文物進(jìn)行保護(hù)，同時，通過監(jiān)測裝有文物的容器的移動和開關(guān)蓋情況，能夠有效的開展防盜和資產(chǎn)管理工作。
【附圖說明】
[0015]圖1是本實用新型的監(jiān)測系統(tǒng)原理框圖；
[0016]圖2是本實用新型的數(shù)據(jù)采集器原理框圖；
[0017]圖3是本實用新型的中繼網(wǎng)關(guān)原理框圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合具體實施例對本實用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)介紹，但本實用新型的實施方式不限于此。
[0019]如圖1、圖2和圖3所示，本實用新型提供了一種用于文物保護(hù)的數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集器、中繼網(wǎng)關(guān)及終端，所述數(shù)據(jù)采集器安裝于裝有文物的容器內(nèi)，所述數(shù)據(jù)采集器、中繼網(wǎng)關(guān)及終端依次連接，所述終端為計算機(jī)、平板電腦或手機(jī)，數(shù)據(jù)采集器將所采集的裝有文物的容器內(nèi)環(huán)境信息及裝有文物的容器狀態(tài)信息通過無線傳輸模塊傳輸至中繼網(wǎng)關(guān)；中繼網(wǎng)關(guān)將自身所采集的裝有文物的容器外環(huán)境信息和數(shù)據(jù)采集器傳輸來的信息通過GPRS通訊模塊傳輸至終端，在終端將傳輸來的信息通過信息處理模塊進(jìn)行分析處理，最終在終端的人機(jī)界面模塊上顯示出來，同時，在人機(jī)界面模塊對數(shù)據(jù)采集器進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，其參數(shù)包括采集頻率、工作模式、振動強(qiáng)度、上傳周期等，其中，工作模式包括正常模式、運(yùn)輸模式、關(guān)機(jī)模式。
[0020]如圖2所示，數(shù)據(jù)采集器包括MCU模塊及與之相連接的溫濕度傳感器、加速度傳感器、開關(guān)檢測模塊、無線傳輸模塊及電源模塊。其中，MCU模塊經(jīng)初始化后，發(fā)送路由廣播，并按照設(shè)定采樣周期定時內(nèi)部觸發(fā)對溫度數(shù)據(jù)、濕度數(shù)據(jù)和電池電壓的檢測；加速度傳感器和開關(guān)檢測模塊產(chǎn)生外部中斷，直接觸發(fā)溫濕度和電池檢測事件，溫濕度傳感器用于監(jiān)測裝有文物的容器內(nèi)的環(huán)境信息，在文物儲藏過程中，不同材質(zhì)的文物對儲藏環(huán)境的要求不同，實時監(jiān)控文物儲藏環(huán)境的狀態(tài)參數(shù)，并通過終端對文物狀態(tài)信息進(jìn)行分析處理，從而達(dá)到文物的最佳儲藏環(huán)境;對文物的保護(hù)起到至關(guān)重要的作用；加速度傳感器用于監(jiān)測裝有文物的容器的振動狀態(tài)，開關(guān)檢測模塊可選擇干簧管或限位模塊等，設(shè)置在裝有文物的容器的開口位置，用于監(jiān)測裝有文物的容器的開閉狀態(tài)，對裝有文物的容器內(nèi)的文物防盜及裝有文物的容器內(nèi)的環(huán)境保持至關(guān)重要；電源模塊為一次鋰電池，為整個數(shù)據(jù)采集器提供直流電壓2.6?3.6V;無線傳輸模塊用于將數(shù)據(jù)采集器采集的信息傳輸?shù)街欣^網(wǎng)關(guān)，相較于其他無線電調(diào)制解調(diào)技術(shù)，如FSK、GMSK和BPSK，LoRa技術(shù)主要有傳輸距離遠(yuǎn)、穿透能力強(qiáng)的特點，本實用新型選用Semtech公司的LoRa芯片，LoRa是由Semech發(fā)布的一種專用于無線電調(diào)制解調(diào)的技術(shù)，它與FSK(頻移鍵控)、GMSK(高斯最小頻移鍵控)、BPSK(二進(jìn)制相移鍵控)及其派生的調(diào)制方案形成競爭關(guān)系，利用LoRa芯片，解決通信傳輸中傳輸距離和穿透能力的問題；同時，通過采用時分頻分技術(shù)，實現(xiàn)了整個通信網(wǎng)絡(luò)的高穩(wěn)定，低能耗和大規(guī)模組網(wǎng)功能。
[0021 ]所述數(shù)據(jù)采集器還包括存儲模塊，所述存儲模塊與所述MCU模塊連接，所述存儲模塊采用鐵電存儲器，當(dāng)數(shù)據(jù)采集器離開網(wǎng)絡(luò)或者通訊失敗，數(shù)據(jù)采集器自行將數(shù)據(jù)緩存到本地，待網(wǎng)絡(luò)通暢后跟在正常數(shù)據(jù)后集中上傳，每次正常數(shù)據(jù)上傳成功后檢查當(dāng)前離線數(shù)據(jù)量，每次最多上傳10條離線數(shù)據(jù)，剩余離線數(shù)據(jù)待下次上傳。若離線數(shù)據(jù)量特別巨大，則自動縮短上傳周期以保證快速完成上傳;離線數(shù)據(jù)分為正常喚醒數(shù)據(jù)及意外中斷數(shù)據(jù)(振動、開蓋)，兩者皆緩存下來。
[0022]所述數(shù)據(jù)采集器還包括電壓監(jiān)測模塊，所述電壓監(jiān)測模塊與所述MCU模塊連接，用于對數(shù)據(jù)采集器的電源模塊的電池電壓監(jiān)測，以提醒文物保護(hù)人員需要更換電池，以便更好地保護(hù)文物。
[0023]所述數(shù)據(jù)采集器還包括按鍵模塊，所述按鍵模塊與所述MCU模塊連接，用于對所述數(shù)據(jù)采集器的工作模式進(jìn)行設(shè)置，所述數(shù)據(jù)采集器的工作模式包括正常模式、運(yùn)輸模式及關(guān)機(jī)模式，其中，正常模式:開啟開關(guān)檢測模塊監(jiān)測及加速度傳感器監(jiān)測，將數(shù)據(jù)采集器采集信息定時上傳;運(yùn)輸模式:開啟開關(guān)檢測模塊監(jiān)測，關(guān)閉加速度傳感器監(jiān)測，將數(shù)據(jù)采集器采集信息定時上傳;關(guān)機(jī)模式:關(guān)閉所有功能，數(shù)據(jù)采集器進(jìn)入休眠，需按鍵切換工作模式。
[0024]在正常模式、運(yùn)輸模式下，數(shù)據(jù)采集器根據(jù)設(shè)置的上傳周期，定時喚醒數(shù)據(jù)采集器，通過無線傳輸模塊上傳檢測數(shù)據(jù)信息(設(shè)置時間10秒?10天)。
[0025]在相應(yīng)的工作模式下，當(dāng)數(shù)據(jù)采集器檢測到裝有文物的容器開關(guān)、振動超限后，數(shù)據(jù)采集器將立即喚醒同時通過無線傳輸模塊上傳檢測信息。
[0026]數(shù)據(jù)采集器與中繼網(wǎng)關(guān)通訊完成后立即進(jìn)入休眠模式，中繼網(wǎng)關(guān)自行將信息通過通訊模塊上傳至終端，其中，上傳信息包含8個參數(shù):電池電壓、溫度值、濕度值、振動報警、開蓋報警、工作模式、振動靈敏度、RSSI(信息強(qiáng)度)。
[0027]如圖3所示，中繼網(wǎng)關(guān)包括控制模塊及與之相連接的GPRS通訊模塊、無線傳輸模塊及電源模塊;控制模塊用于初始化與之連接的外部各功能模塊，等待數(shù)據(jù)采集器上傳的數(shù)據(jù)信息并打包上傳到終端，同時將電池電壓及定位信息等一起反饋到終端。同時還負(fù)責(zé)建立維護(hù)整個無線網(wǎng)絡(luò)的路由表，傳遞終端設(shè)置的參數(shù)信息到數(shù)據(jù)采集器;GPRS通訊模塊用于與終端進(jìn)行通信，電源模塊為鋰電池和充電電源，鋰電池和充電電源能相互切換，充電電壓為直流5V，當(dāng)拔下充電電源時，中繼網(wǎng)關(guān)自動切換到鋰電池供電，當(dāng)插上充電電源時，鋰電池作為備用電源。
[0028]所述中繼網(wǎng)關(guān)還包括AGPS模塊，AGPS模塊與控制模塊連接，在網(wǎng)絡(luò)異常，GPS模塊不能正常定位的情況下，采用AGPS模塊進(jìn)行無線基站輔助定位。
[0029]所述中繼網(wǎng)關(guān)還包括電壓監(jiān)測模塊，電壓監(jiān)測模塊與控制模塊連接，用于對中繼網(wǎng)關(guān)的電源模塊的電壓監(jiān)測，以便文物保護(hù)人員采取措施能及時供電，從而更好地保護(hù)文物。
[0030]所述中繼網(wǎng)關(guān)還包括存儲模塊，所述存儲模塊與所述控制模塊連接，所述存儲模塊采用鐵電存儲器，用于對終端傳輸來的參數(shù)設(shè)置信息進(jìn)行緩存，當(dāng)下次數(shù)據(jù)采集器發(fā)起通訊時將參數(shù)信息傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集器；同時，將數(shù)據(jù)采集器傳輸來的信息及中繼網(wǎng)關(guān)自身所采集的環(huán)境信息先緩存到本地，再通過通訊模塊上傳到終端。
[0031]所述中繼網(wǎng)關(guān)還包括GPS定位模塊，可在運(yùn)輸過程中提供實時定位服務(wù)。
[0032]所述中繼網(wǎng)關(guān)還包括溫濕度傳感器，溫濕度傳感器與控制模塊連接，用于監(jiān)測裝有文物的容器外的環(huán)境信息。
[0033]該系統(tǒng)通過內(nèi)嵌在裝有文物的容器內(nèi)的數(shù)據(jù)采集器實時采集裝有文物的容器的狀態(tài)和環(huán)境信息，并將所采集的裝有文物的容器的狀態(tài)和環(huán)境信息通過中繼網(wǎng)關(guān)上傳到終端，在終端通過信息處理模塊對所傳輸?shù)男畔⑦M(jìn)行分析處理，最終在終端的人機(jī)界面模塊上顯示出來，從而達(dá)到對文物的儲藏環(huán)境及狀態(tài)的監(jiān)測，使得文物保護(hù)人員能夠?qū)崟r監(jiān)控文物裝有文物的容器內(nèi)環(huán)境狀況，結(jié)合特殊材質(zhì)的文物保護(hù)經(jīng)驗，合理調(diào)整裝有文物的容器儲藏展示環(huán)境，有效的對館藏文物進(jìn)行保護(hù)，同時，通過監(jiān)測裝有文物的容器的移動和開關(guān)蓋情況，能夠有效的開展防盜和資產(chǎn)管理工作。
[0034]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種用于文物保護(hù)的數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，包括數(shù)據(jù)采集器、中繼網(wǎng)關(guān)及終端，所述數(shù)據(jù)采集器安裝于裝有文物的容器內(nèi)，所述數(shù)據(jù)采集器包括MCU模塊及與之相連接的溫濕度傳感器、加速度傳感器、開關(guān)檢測模塊、無線傳輸模塊及電源模塊;所述中繼網(wǎng)關(guān)包括控制模塊及與之相連接的GPRS通訊模塊、無線傳輸模塊及電源模塊;所述數(shù)據(jù)采集器、中繼網(wǎng)關(guān)及終端依次連接。2.如權(quán)利要求1所述的一種用于文物保護(hù)的數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集器還包括電壓監(jiān)測模塊，所述電壓監(jiān)測模塊與所述MCU模塊連接。3.如權(quán)利要求1所述的一種用于文物保護(hù)的數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集器還包括按鍵模塊，所述按鍵模塊與所述MCU模塊連接。4.如權(quán)利要求1所述的一種用于文物保護(hù)的數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集器還包括存儲模塊，所述存儲模塊與所述MCU模塊連接。5.如權(quán)利要求1所述的一種用于文物保護(hù)的數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述中繼網(wǎng)關(guān)還包括AGPS模塊，所述AGPS模塊與所述控制模塊連接。6.如權(quán)利要求1所述的一種用于文物保護(hù)的數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述中繼網(wǎng)關(guān)還包括電壓監(jiān)測模塊，所述電壓監(jiān)測模塊與所述控制模塊連接。7.如權(quán)利要求1所述的一種用于文物保護(hù)的數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述中繼網(wǎng)關(guān)還包括GPS定位模塊。8.如權(quán)利要求1所述的一種用于文物保護(hù)的數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述中繼網(wǎng)關(guān)還包括存儲模塊，所述存儲模塊與所述控制模塊連接。9.如權(quán)利要求1所述的一種用于文物保護(hù)的數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述中繼網(wǎng)關(guān)還包括溫濕度傳感器，所述溫濕度傳感器與所述控制模塊連接。10.如權(quán)利要求1所述的一種用于文物保護(hù)的數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述終端為手機(jī)、平板電腦或PC機(jī)。
【文檔編號】G01D21/02GK205642456SQ201620508030
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月25日
【發(fā)明人】王田, 陳卓, 劉芝華, 劉維維
【申請人】重慶高略聯(lián)信智能技術(shù)有限公司