CN105466492A - 一种多适用性馆藏文物保存环境监测终端 - Google Patents

一种多适用性馆藏文物保存环境监测终端 Download PDF

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杨靖
马晋毅
方鑫
张祖伟
胡杨
王登攀
郑泽渔
侯臻迪
李国桦
吴维勤
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    • G01D21/00—Measuring or testing not otherwise provided for
    • G01D21/02—Measuring two or more variables by means not covered by a single other subclass
    • G—PHYSICS
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    • G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C17/00—Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link
    • G08C17/02—Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link using a radio link
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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Abstract

本发明公开了一种多适用性馆藏文物保存环境监测终端，包括传感器模块、信号采集与处理模块、无线通讯模块、电源以及电源管理模块；所述信号采集与处理模块包括传感器接口电路和信号处理器，所述传感器接口电路与信号处理器相连，同时，该信号处理器与无线通讯模块相连；所述电源与电源管理模块相连，通过电源管理模块对传感器模块、信号采集与处理模块、以及无线通讯模块供电。本发明能够适用于各种环境的监测，并且能耗低，维护方便，使用成本低。

Description

一种多适用性馆藏文物保存环境监测终端
技术领域
本发明涉及环境监测设备领域，尤其涉及一种多适用性馆藏文物保存环境监测终端。
背景技术
我国众多博物馆、纪念馆、考古机构等珍藏的大量馆藏文物，是我国珍贵文化遗产的重要组成部分。但是，现存的文物保护的技术手段和硬件支撑方面还比较薄弱，现行文物保护管理措施大多是抢救性保护修复和被动维修遭损文物，而缺少“预防性保护”。馆藏文物“预防性保护”理念的核心技术内涵，即是采取有效的质量管理、监测、评估、调控等预防措施，抑制各种环境因素对文物的危害作用，努力使文物处于一个“稳定、洁净”的安全生存环境，尽可能阻止或延缓文物的物理和化学性质改变乃至最终劣化，达到长久保存文物的目的。影响文物劣化的环境因素是复杂的，主要包括温湿度、光辐射污染、气体(包括颗粒物)等。不同的材料对各种环境因素的敏感程度不同，即不同材质文物的主要环境影响因素也可能是不同的同时，多种环境影响因素并存时还会产生协同作用效应，将加速文物老化速度和受损程度。因此，我们需要根据博物馆环境的特点和需求，研发各种环境因素监测变送器，实现博物馆环境风险预控是非常重要的。
现有的馆藏文物保存环境基本参数监测终端是一种具有环境指标传感功能、数据采集处理功能、无线传输功能、电源管理功能的智能化环境参数变送器，能够完成温度、湿度、二氧化碳、有机挥发物（VOC）、光照度、紫外辐射6个环境指标在线多参数组合式监测，根据博物馆各自的特点和需求，需要使用不同的监测终端产品，这样一来，产品种类就十分繁多，设计上也相当困难。此外，在无线传感器网络中，节点的性能和寿命直接影响了整个网络的寿命。监测终端通常无人值守，一旦受到攻击、破坏，维护修复十分麻烦。监测终端失效后，往往采取的是采用新产品替换或者直接放弃该网络节点的办法，这无疑大大增加了传感器网络的成本。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于怎样解决现有环境监测终端适用性差，能耗高，使用成本高并且维护麻烦的问题，提供一种多适用性馆藏文物保存环境监测终端，能够适用于各种环境的监测，并且能耗低，维护方便，使用成本低。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是这样的：一种多适用性馆藏文物保存环境监测终端，其特征在于：包括传感器模块、信号采集与处理模块、无线通讯模块、电源以及电源管理模块；所述传感器模块包括温度传感器、湿度传感器、二氧化碳传感器、有机挥发物传感器、光照度传感器以及紫外辐射传感器；所述信号采集与处理模块包括传感器接口电路和信号处理器，所述传感器接口电路与信号处理器相连，同时，该信号处理器与无线通讯模块相连，所述无线通讯模块集成了射频接收通道、射频发送通道和数据链路处理的射频模块；所述温度传感器、湿度传感器、二氧化碳传感器、有机挥发物传感器、光照度传感器以及紫外辐射传感器与传感器接口电路可拆卸连接，所述信号处理器将传感器模块检测到的信号转换成环境信息，并通过无线通讯模块进行发送；所述电源与电源管理模块相连，通过电源管理模块对传感器模块、信号采集与处理模块、以及无线通讯模块供电。
进一步地，所述电源管理模块包括传感器电源控制模块、信号处理器电源控制模块和无线通讯电源控制模块，电源经传感器电源控制模块、信号处理器电源控制模块和无线通讯电源控制模块后分别与传感器模块、信号采集与处理模块、无线通讯模块相连；同时，传感器电源控制模块、信号处理器电源控制模块和无线通讯电源控制模块还与信号处理器相连，信号处理器根据设定的时序，能够控制传感器模块、信号采集与处理模块、以及无线通讯模块启动工作，或进入休眠状态。
进一步地，所述传感器模块还包括滤波放大电路、A/D转换电路以及前置处理器，所述温度传感器、湿度传感器、二氧化碳传感器、有机挥发物传感器、光照度传感器以及紫外辐射传感器分别经滤波放大电路、A/D转换电路以及前置处理器后与传感器接口电路相连。
进一步地，所述信号处理模块还与报警电路和显示电路相连。
进一步地，所述射频接收通道和射频发送通道使用同一天线，该天线采用内置天线或表贴式天线。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、结构简单，能够适用于各种环境的监测，从而很好的解决产品品种规格，产品设计制造周期和生产成本之间的矛盾，又可以让产品的快速更新换代，提高产品的质量，方便维修。
2、在产品报废后，可重用部分可以充分有效地回收和重用，以达到节约资源和能源、保护环境的目的，从而有效降低使用成本。
附图说明
图1为本发明的结构原理框图。
具体实施方式
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
实施例：参见图1，一种多适用性馆藏文物保存环境监测终端，包括传感器模块、信号采集与处理模块、无线通讯模块、电源以及电源管理模块。所述传感器模块包括温度传感器、湿度传感器、二氧化碳传感器、有机挥发物传感器、光照度传感器以及紫外辐射传感器；所述信号采集与处理模块包括传感器接口电路和信号处理器，该信号处理器将传感器模块检测到的信号转换成环境信息。所述传感器接口电路与信号处理器相连，同时，该信号处理器与无线通讯模块相连，所述无线通讯模块集成了射频接收通道、射频发送通道和数据链路处理的射频模块，通过射频接收通道和射频发送通道与服务器/控制中心进行通讯；其中，所述射频接收通道和射频发送通道使用同一天线，该天线采用内置天线或表贴式天线，从而使体积更小，使用更加方便。所述温度传感器、湿度传感器、二氧化碳传感器、有机挥发物传感器、光照度传感器以及紫外辐射传感器与传感器接口电路可拆卸连接，这样做有利于降低监测终端的体积和功耗，可方便灵活地针对博物馆内不同类型文物保存环境的不同要求进行优化布局。具体实施时，所述传感器模块还包括滤波放大电路、A/D转换电路以及前置处理器，所述温度传感器、湿度传感器、二氧化碳传感器、有机挥发物传感器、光照度传感器以及紫外辐射传感器分别经滤波放大电路、A/D转换电路以及前置处理器后与传感器接口电路相连，从而将各传感器信号转换成信号处理器可以识别的信号格式，以方便自动识别。所述信号处理器将传感器模块检测到的信号转换成环境信息，并通过无线通讯模块进行发送。所述信号处理模块还包括报警电路和显示电路相连，从而实时对环境信息进行显示，并能够在环境超标时进行报警。
所述电源与电源管理模块相连，通过电源管理模块对传感器模块、信号采集与处理模块、以及无线通讯模块供电。
所述电源管理模块包括传感器电源控制模块、信号处理器电源控制模块和无线通讯电源控制模块。电源经传感器电源控制模块、信号处理器电源控制模块和无线通讯电源控制模块后分别与传感器模块、信号采集与处理模块、无线通讯模块相连；同时，传感器电源控制模块、信号处理器电源控制模块和无线通讯电源控制模块还与信号处理器相连。信号处理器根据设定的时序，能够控制传感器模块、信号采集与处理模块、以及无线通讯模块启动工作，或进入休眠状态。整个工作过程为：系统启动后进行初始化，然后信号处理器开启传感器电源控制模块对传感器模块通电，使传感器模块预热；传感器模块预热完成后，进行信号采集，并将采集到的信号发送给信号采集与处理模块；信号处理器接收到传感器模块发送的信号后，中断传感器电源控制模块对传感单元供电。同时，信号处理器处理器开启无线通讯电源控制模块对无线通讯模块供电，向服务器发送数据；数据发送完成后，系统进入休眠状态，直至休眠时间结束，重复整个过程。
在具体实施时，分别采用MOS管控制传感器电源控制模块和无线通讯电源控制模块；当设备处于睡眠模式时，信号处理器控制电源管理模块将传感器电源控制模块和无线通讯电源控制模块供电关闭，这样，系统将以微安级电流工作，从而使系统功耗变得极低。
最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种多适用性馆藏文物保存环境监测终端，其特征在于：包括传感器模块、信号采集与处理模块、无线通讯模块、电源以及电源管理模块；所述传感器模块包括温度传感器、湿度传感器、二氧化碳传感器、有机挥发物传感器、光照度传感器以及紫外辐射传感器；所述信号采集与处理模块包括传感器接口电路和信号处理器，所述传感器接口电路与信号处理器相连，同时，该信号处理器与无线通讯模块相连，所述无线通讯模块集成了射频接收通道、射频发送通道和数据链路处理的射频模块；所述温度传感器、湿度传感器、二氧化碳传感器、有机挥发物传感器、光照度传感器以及紫外辐射传感器与传感器接口电路可拆卸连接，所述信号处理器将传感器模块检测到的信号转换成环境信息，并通过无线通讯模块进行发送；所述电源与电源管理模块相连，通过电源管理模块对传感器模块、信号采集与处理模块、以及无线通讯模块供电。
2.根据权利要求1所述的一种多适用性馆藏文物保存环境监测终端，其特征在于：所述电源管理模块包括传感器电源控制模块、信号处理器电源控制模块和无线通讯电源控制模块，电源经传感器电源控制模块、信号处理器电源控制模块和无线通讯电源控制模块后分别与传感器模块、信号采集与处理模块、无线通讯模块相连；同时，传感器电源控制模块、信号处理器电源控制模块和无线通讯电源控制模块还与信号处理器相连，信号处理器根据设定的时序，能够控制传感器模块、信号采集与处理模块、以及无线通讯模块启动工作，或进入休眠状态。
3.根据权利要求1所述的一种多适用性馆藏文物保存环境监测终端，其特征在于：所述传感器模块还包括滤波放大电路、A/D转换电路以及前置处理器，所述温度传感器、湿度传感器、二氧化碳传感器、有机挥发物传感器、光照度传感器以及紫外辐射传感器分别经滤波放大电路、A/D转换电路以及前置处理器后与传感器接口电路相连。
4.根据权利要求1所述的一种多适用性馆藏文物保存环境监测终端，其特征在于：所述信号处理模块还与报警电路和显示电路相连。
5.根据权利要求1所述的一种多适用性馆藏文物保存环境监测终端，其特征在于：所述射频接收通道和射频发送通道使用同一天线，该天线采用内置天线或表贴式天线。
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