CN102706442A - 田野文物监控系统及监控方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种田野文物监控系统及监控方法，由前端采集部分、无线中继部分和远程控制中心三部分组成。前端采集部分由多个采集点组成，这些采集点分散在文物古迹所在区域，采用太阳能光伏发电系统供电，对微震信号进行采集，发送到无线中继部分；无线中继部分对信息数据进行解析、打包，并传送到远程控制中心，从而实现远程监控；远程控制中心对接收到的信息数据进行处理，并判断是否有危害文物的行为发生，以做出正确适当的反应。本发明以微震检测技术为核心，采用太阳能光伏发电系统供电，利用无线通信技术进行数据传输，对田野文物状态进行实时、长期监测，降低了文物保护的成本，提高了可靠性、灵活性和监测、评估的效率。

Description

田野文物监控系统及监控方法

技术领域

本发明涉及监控领域，具体涉及在野外对文物进行实时监控的田野文物监控系统及监控方法。

背景技术

随着科学技术日新月异的发展，一些利益熏心的不法分子开始向文物伸出了黑手，他们的作案设备越来越先进，作案手段越来越高明。面对文物的损失和流失，文物安全防范系统应该积极采取措施，做到防患于未然。不过目前国内绝大部分遗址以及地下田野文物的监测手段还是通过人工看守的方法实现的，所以要做到“提前预防，由被动变为主动”的监测保护是很难实现的，而且还要投入大量的人力、物力和财力，大大地增加了文物保护的成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对现有技术中的不足，提供一种以微震检测技术为核心，采用太阳能光伏发电系统供电，利用无线通信技术进行数据传输，对田野文物状态进行实时、长期监测的田野文物监控系统及监控方法。

本发明解决上述技术问题的方案是：一种田野文物监控系统，其特征在于由前端采集部分、无线中继部分和远程控制中心组成：

(1)所述前端采集部分包括振动传感器，与所述振动传感器相连接的调理电路，采集电路和无线传输模块，以及为所述振动传感器、调理电路、采集电路和无线传输模块供电的电源；

所述振动传感器把振动信号物理量转变为电量；

所述调理电路对所述振动传感器收到的电信号进行放大、变换和滤波处理；

所述采集电路位于各采集点中，由太阳能光伏发电系统供电，对所述调理电路处理过的电信号进行采集；

所述无线传输模块将采集到的信息数据传送到无线中继部分；

所述电源由太阳能光伏发电系统提供；

(2)所述无线中继部分由无线接入点模块和基于ARM9的嵌入式系统组成，无线接入点模块和基于ARM9的嵌入式系统通过网口进行数据通信。无线接入点模块接收前端采集部分的信息数据，基于ARM9的嵌入式系统对信息数据进行处理，并由无线接入点模块发送处理后的信息数据到远程控制中心；

所述无线接入点模块接收前端采集部分信息数据和将信息数据发送到远程控制中心；

所述基于ARM9的嵌入式系统对无线接入点接收到的信息数据进行解析和打包；

(3)所述远程控制中心由工业控制计算机组成；

所述工业控制计算机接收所述无线中继部分传送的信息数据，并对信息数据进行处理，分析，存储和显示。

所述工业控制计算机采用Windows XP作为操作系统平台。

所述远程控制中心包括以下几个模块：系统界面、行为模式识别模块、操作日志、数据通信、数据库存储和历史数据查询。

所述调理电路包括滤波电路和放大电路。

所述采集电路为：

(1)具有10位ADC；

(2)采集速率是200ksps；

(3)17通道单端/查分ADC；

(4)带模拟多路器。

利用所述的田野文物监控系统进行文物监控的方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)所述前端采集部分安装于预保护田野文物古迹所在区域，每隔一段时间，所述前端采集装置测量一次采集单元附近区域的震动信息，得到相应的应变参数；

所述前端采集部分通过所述无线传输模块将信息数据传送到所述无线中继部分；

(2)所述无线中继部分接收所述前端采集部分的信息数据，解析信息数据、打包处理，并传递信息数据到所述远程控制中心；

(3)所述远程控制中心接收信息数据，对接收到的信息数据进行处理，并判断是否有危害文物的行为发生，以做出正确适当的反应。

本发明与现有技术相比具有以下优点：以微震检测技术为核心，能准确采集田野文物监控现场的震动信号；采用无线通信技术，可以对田野文物现场状况进行实时、准确方便、长期检测；利用太阳能光伏发电系统供电，使田野文物监控系统工作不受地理环境影响，施工简单。

附图说明

下面结合附图，对本发明的具体实施作进一步的详细描述。

图1为本发明使用状态示意图；

图2为本发明结构示意图；

图3为本发明太阳能光伏发电系统结构示意图；

图4为本发明远程控制中心模块结构示意图；

图5为本发明远程控制中心主程序流程图；

附图标记说明：

具体实施方式

如图1所示一种田野文物监控系统，由前端采集部分1、无线中继部分2和远程控制中心3组成：

前端采集部分1安装于预保护田野文物古迹区域，用于测量采集单元附近区域的震动信息，得到相应的应变参数，并将信息数据传送到无线中继部分2；无线中继部分2用于接收前端采集部分1的信息数据，解析信息数据、打包处理，并传递信息数据到远程控制中心3；远程控制中心3接收信息数据，对接收到的信息数据进行处理。

利用田野文物监控系统进行文物监控的方法，具体包括以下步骤：

(1)前端采集部分1安装于预保护田野文物古迹所在区域，每隔一段时间，前端采集装置1测量一次采集单元附近区域的震动信息，得到相应的应变参数；

前端采集部分1通过所述无线传输模块7将信息数据传送到无线中继部分2；

(2)无线中继部分2接收前端采集部分1的信息数据，解析信息数据、打包处理，并传递信息数据到所述远程控制中心3；

(3)远程控制中心3接收信息数据，对接收到的信息数据进行处理，并判断是否有危害文物的行为发生，以做出正确适当的反应。

前端采集部分1由振动传感器4、调理电路5、采集电路6、无线传输模块7和太阳能光伏发电系统8组成。振动传感器4用于把震动信号物理量转变为电信号，调理电路5对电信号进行放大、变换、滤波等处理，采集电路6对处理过的电信号进行A/D采集，无线传输模块7将A/D采集的信息数据发送到无线中继部分，太阳能光伏发电系统8给前端采集部分1供电；

无线中继部分2由基于ARM9的嵌入式系统9和无线接入点模块10组成，将采集到的信息数据解析、打包处理，并将信息数据传送到远程控制中心3；

远程控制中心3由工业控制计算机11组成，对接收到的信息数据进行适当的处理，并判断是否有危害文物的行为发生，以做出正确适当的反应。

如图3所示，太阳能光伏发电系统8(简称PV系统)采用独立型系统，由太阳能电池阵列12、充放电控制设备13和蓄电池14组成。太阳能电池阵列12把光能转化为电能，给前端采集部分1供电，同时在冲放电控制设备13控制下给蓄电池14充电；当夜晚或者阴雨天，在冲放电控制设备13的控制下，蓄电池14放电，为前端采集部分供电。

如图4所示，远程控制中心3的应用程序包括应用程序框架107下的系统界面101、操作日志102、数据通信103、行为识别模块104、数据库存储105和历史数据查询106，应用程序框架107通过API接口108调用WindowsXP系统平台109下的键盘鼠标输入设备110、外部存储设备111和网络通信模块112。

系统界面101是操作的人机界面，设计良好的系统用户界面有助于用户方便的对设备进行操作，进行数据库存储105与历史数据查询106。

操作日志102记录了对异常情况处理后的信息，包括出现异常情况的通道号、模式、时间等详细信息。日志信息保存在文本文件中，便于查询。

数据通信103采用无线通信接入点模块，用来接收无线中继模块2信息数据。

行为识别模块104根据行为模式识别算法推理出信息数据对应的行为模式，正常模式、洛阳铲模式或爆炸模式，当数据超过设定的门限值，报警灯闪烁，并发出报警铃音，显示告警类型。

数据库存储105将完成对采集到的信息数据进行存储，采用微软公司推出的基于Windows桌面关系数据库管理系统(RDBMS，即Relational DatabaseManagement System)的Access数据库。

历史数据查询106模块完成历史数据信息的查询操作，通过观察历史数据，可以对转动机构的性能做出分析，可以了解设备的转动过程及实验结果。历史数据查询106模块包括窗体代码设计和数据库查询代码设计。

如图5所示，远程控制中心3主程序流程图工作过程是：

(1)启动软件，并进行初始化工作，包括初始化接口、记录工作日志、打开数据库等任务；

(2)如果初始化失败，应用程序不能正常运行而退出。初始化成功后，接收数据，开始监控；

(3)如果没有出现异常，则继续监控，出现异常并且门限值大于1，则告警为爆炸模式，并在本地存储；

(4)如果门限值小于1，并且大于0.5超过5次，则告警为洛阳铲模式，并在本地存储，否则告警为正常模式，并在本地存储；

(5)当关闭设备时，监控结束，否则一直循环进行。

本发明以微震检测技术为核心，能准确采集田野文物监控现场的震动信号；采用无线通信技术，可以对田野文物现场状况进行实时、准确方便、长期检测；利用太阳能光伏发电系统供电，使田野文物监控系统工作不受地理环境影响，施工简单。

Claims (6)

1.一种田野文物监控系统，其特征在于由前端采集部分、无线中继部分和远程控制中心组成：

(1)所述前端采集部分包括振动传感器，与所述振动传感器相连接的调理电路，采集电路和无线传输模块，以及为所述振动传感器、调理电路、采集电路和无线传输模块供电的电源；

所述振动传感器把振动信号物理量转变为电量；

所述调理电路对所述振动传感器收到的电信号进行放大、变换和滤波处理；

所述采集电路位于各采集点中，由太阳能光伏发电系统供电，对所述调理电路处理过的电信号进行采集；

所述无线传输模块将采集到的信息数据传送到无线中继部分；

所述电源由太阳能光伏发电系统提供；

(2)所述无线中继部分由无线接入点模块和基于ARM9的嵌入式系统组成，无线接入点模块接收前端采集部分的信息数据，基于ARM9的嵌入式系统对信息数据进行处理，并由无线接入点模块发送处理后的信息数据到远程控制中心；

所述无线接入点模块接收前端采集部分信息数据和将信息数据发送到远程控制中心；

所述基于ARM9的嵌入式系统对无线接入点接收到的信息数据进行解析和打包；

(3)所述远程控制中心由工业控制计算机组成；

所述工业控制计算机接收所述无线中继部分传送的信息数据，并对信息数据进行处理，分析，存储和显示。

2.根据权利要求1所述的田野文物监控系统，其特征在于所述工业控制计算机采用Windows XP作为操作系统平台。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的田野文物监控系统，其特征在于所述远程控制中心包括以下几个模块：系统界面、行为模式识别模块、操作日志、数据通信、数据库存储和历史数据查询。

4.根据根据权利要求1或权利要求2所述的田野文物监控系统，其特征在于所述调理电路包括滤波电路和放大电路。

5.根据根据权利要求1或权利要求2所述的田野文物监控系统，其特征在于所述采集电路为：

(1)具有10位ADC；

(2)采集速率是200ksps；

(3)17通道单端/查分ADC；

(4)带模拟多路器。

6.利用如权利要求1或权利要求2所述的田野文物监控系统进行文物监控的方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)所述前端采集部分安装于预保护田野文物古迹所在区域，每隔一段时间，所述前端采集装置测量一次采集单元附近区域的震动信息，得到相应的应变参数；

所述前端采集部分通过所述无线传输模块将信息数据传送到所述无线中继部分；

(2)所述无线中继部分接收所述前端采集部分的信息数据，解析信息数据、打包处理，并传递信息数据到所述远程控制中心；

(3)所述远程控制中心接收信息数据，对接收到的信息数据进行处理，并判断是否有危害文物的行为发生，以做出正确适当的反应。

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