CN110415471A - 一种基于6LowPan的地下文物防盗监测终端及方法 - Google Patents

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何平
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Abstract

本发明公开了一种基于6LowPan的地下文物防盗监测终端及方法，终端包括振动传感器，用于采集文物区域振动信号；MCU，接收振动传感器采集的振动信号，并与预先设定的振动信号阈值ThVib进行比对，判断振动信号是否超过预先设定的振动信号阈值ThVib，若超过预先设定的振动信号阈值，则计算振动信号的持续时间，并将持续时间与预先设定的持续时间阈值Thdur进行比对，判断振动信号是否超过预先设定的持续时间阈值Thdur；通信模块，将MCU与外部服务器通信连接。本发明提高了地下文物防盗监测的准确性和实时性，而且本发明成本低、操作便捷、可靠性高，降低了文物监察人员的工作量，有效提升我国地下文物安全防护水平，为地下文物建起一顶保护伞。

Description

一种基于6LowPan的地下文物防盗监测终端及方法
技术领域
本发明属于防盗监测技术领域，具体涉及一种基于6LowPan的地下文物防盗监测终端及方法。
背景技术
我国古人十分看重墓葬的规格与陪葬品的价值，生前的达官显贵们，死后的陪葬品更是非常珍贵。历年来，考古学家发掘出土了大量历史价值较高的珍贵文物，这是研究不同时代、地区和社会阶层之间埋葬习俗以及所属时代社会生活状况的重要实物资料。然而，面对这些珍贵的陪葬品，有一些不法之徒妄图通过非法的手段对墓葬进行盗掘。由于盗墓者的目的是盗掘墓葬中的文物，通常会使用破坏性挖掘、爆破等追求速度的手段快速地开挖墓葬，这非常容易导致原有的墓葬结构被破坏，里面的文物也有可能受到不同程度的损坏，这对后续的考古工作是非常不利的。
因此，对这些古墓葬等地下文物的保护就显得尤为重要。然而，我国经历了数十个朝代的更替，都城搬迁也十分频繁，这造成了我国的古墓葬群数量众多，分布范围很广，通常处于偏远地区，人迹罕至，交通不便，再加上墓葬群通常规模较大，对每个古墓派人值守几乎不可能实现。由于经费紧缺、缺乏合适的交通工具等原因，进行定期巡查的周期也较长。而利用现有的安防监测技术，如视频监控、红外监控、雷达监控、光纤振动监控等方法，一方面由于设备复杂，安装实施成本高昂，且由于难以隐蔽而自身容易受到破坏；另一方面这些监控手段主要用于判断是否有人进入了保护区域，但是无法准确判断是否发生了盗墓事件，因此会产生过多的误报和虚警，严重影响监控系统的实用性。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种基于6LowPan的地下文物防盗监测终端，解决了传统地下文物防盗监测系统存在的成本高昂、实施复杂、易被破坏、误报过高等问题。
本发明的技术方案为：一种基于6LowPan的地下文物防盗监测终端，包括机体，所述机体包括防盗监控系统以及外壳，所述防盗监控系统包括：
振动传感器，用于采集文物区域振动信号；
MCU，接收振动传感器采集的振动信号，并与预先设定的振动信号阈值ThVib进行比对，判断振动信号是否超过预先设定的振动信号阈值ThVib，若超过预先设定的振动信号阈值，则计算振动信号的持续时间，并将持续时间与预先设定的持续时间阈值Thdur进行比对，判断振动信号是否超过预先设定的持续时间阈值Thdur；
通信模块，将MCU与外部服务器通信连接，所述通信模块包括6LowPan无线通信模块与天线；
供电模块，用于提供电能。
作为优选，所述MCU为低功耗MCU。
作为优选，所述MCU为STM32L151低功耗微处理器。本发明中低功耗MCU可以采用STM32L151低功耗微处理器，提供了低功耗高性能的数据采集与处理能力。
作为优选，所述振动传感器为高灵敏度振动传感器。
作为优选，所述振动传感器为KX122-1037低功耗三轴加速度传感器。本发明中高灵敏度振动传感器可以采用KX122-1037低功耗三轴加速度传感器，提供了高灵敏度的振动信号采集能力，且该芯片具有较低的运行功耗，可以提高地下文物监测终端的电池续航能力。
作为优选，所述6LowPan无线通信模块为xPAN200无线通信模块。本发明中6LowPan无线通信模块可以采用xPAN200无线通信模块，提供了6LowPan网络的组网以及传输能力。
作为优选，6LowPan无线通信模块由LJ601路由器模块和4G无线模块组成，支持NAPT-PT协议，实现IPv6到IPv4的转换。可以将地下文物防盗监测终端发送的告警信号通过4G网络发送到服务器。
作为优选，所述供电模块为ER34615一次性锂亚电池。本发明中地下文物防盗监测终端内置的MCU只有在采集振动信号、进行阈值判断、发送告警信号时才处于工作状态，其余时间均处于休眠状态以降低功耗。因此地下文物防盗监测终端可以采用一次性电池长期工作。本发明中采用ER34615一次性锂亚电池可以为地下文物防盗监测终端提供持续工作的电源。
作为优选，所述外壳采用ABS塑料制成。本发明中外壳还可以通过设置，是其具备坚固以及防水能力。
本发明还提供了一种利用上述的地下文物防盗监测终端的地下文物防盗监测方法，包括以下步骤：
(1)将多个防盗监测终端初始化设置，并组成6LowPan无线多跳自组织网络，通过6LowPan无线通信模块与服务器连接；
(2)通过振动传感器采集振动信号；
(3)将采集到的振动信号与预先设定的振动信号阈值ThVib进行比对，判断振动信号是否超过预先设定的振动信号阈值ThVib，若超过预先设定的振动信号阈值，则计算振动信号的持续时间，并将持续时间与预先设定的持续时间阈值Thdur进行比对，判断振动信号是否超过预先设定的持续时间阈值Thdur，若信号持续时间也超过预先设定的持续时间阈值Thdur，则认为发生盗掘行为，则会产生告警信号；
(4)告警信号通过6LowPan多跳自组织无线网络将告警信号传输到6LowPan无线通信模块，由6LowPan无线通信模块转发到服务器，实现远程告警。
与现有技术相比，本发明的有益效果体现在：
本发明实现对地下文物盗掘行为的准确监测和告警，提高了地下文物防盗监测的准确性和实时性，而且本发明成本低、操作便捷、可靠性高，降低了文物监察人员的工作量，有效提升我国地下文物安全防护水平，为地下文物建起一顶保护伞。
附图说明
图1为本发明中地下文物防盗监测终端模块结构图。
图2为本发明中地下文物防盗监测终端监测方法的流程图。
具体实施方式
本实例提出了一种基于6LowPan的地下文物防盗监测终端，用于古墓葬、古遗址等地下文物的安全防盗。该终端包括下述部分，如图1所示，该终端包括机体，机体包括防盗监控系统以及外壳，其中外壳采用ABS塑料制成。本发明中外壳还可以通过设置，是其具备坚固以及防水能力。
本实施例中防盗监控系统包括：
振动传感器，用于采集文物区域振动信号；
MCU，接收振动传感器采集的振动信号，并与预先设定的振动信号阈值ThVib进行比对，判断振动信号是否超过预先设定的振动信号阈值ThVib，若超过预先设定的振动信号阈值，则计算振动信号的持续时间，并将持续时间与预先设定的持续时间阈值Thdur进行比对，判断振动信号是否超过预先设定的持续时间阈值Thdur；
通信模块，将MCU与外部服务器通信连接，所述通信模块包括6LowPan无线通信模块与天线；
供电模块，用于提供电能。
本实施例中MCU为低功耗MCU，例如可以为STM32L151低功耗微处理器。本发明中低功耗MCU可以采用STM32L151低功耗微处理器，提供了低功耗高性能的数据采集与处理能力。
另外，振动传感器为高灵敏度振动传感器，例如可以为KX122-1037低功耗三轴加速度传感器。本发明中高灵敏度振动传感器可以采用KX122-1037低功耗三轴加速度传感器，提供了高灵敏度的振动信号采集能力，且该芯片具有较低的运行功耗，可以提高地下文物监测终端的电池续航能力。
另外，6LowPan无线通信模块为xPAN200无线通信模块。本发明中6LowPan无线通信模块可以采用xPAN200无线通信模块，提供了6LowPan网络的组网以及传输能力。6LowPan无线通信模块可由LJ601路由器模块和4G无线模块组成，支持NAPT-PT协议，实现IPv6到IPv4的转换。可以将地下文物防盗监测终端发送的告警信号通过4G网络发送到服务器。
另外，供电模块为ER34615一次性锂亚电池。本发明中地下文物防盗监测终端内置的MCU只有在采集振动信号、进行阈值判断、发送告警信号时才处于工作状态，其余时间均处于休眠状态以降低功耗。因此地下文物防盗监测终端可以采用一次性电池长期工作。本发明中采用ER34615一次性锂亚电池可以为地下文物防盗监测终端提供持续工作的电源。
利用上述地下文物防盗监测终端进行地下文物防盗监测的方法，如图2所示，包括下述步骤：
(1)将多个防盗监测终端初始化设置，并组成6LowPan无线多跳自组织网络，通过6LowPan无线通信模块与服务器连接；
(2)通过振动传感器采集振动信号；
(3)将采集到的振动信号与预先设定的振动信号阈值ThVib(例如可以为10mg)进行比对，判断振动信号是否超过预先设定的振动信号阈值ThVib，若超过预先设定的振动信号阈值，则计算振动信号的持续时间，并将持续时间与预先设定的持续时间阈值Thdur(例如可以为20ms)进行比对，判断振动信号是否超过预先设定的持续时间阈值Thdur，若信号持续时间也超过预先设定的持续时间阈值Thdur，则认为发生盗掘行为，则会产生告警信号；
(4)告警信号通过6LowPan多跳自组织无线网络将告警信号传输到6LowPan无线通信模块，由6LowPan无线通信模块转发到服务器，实现远程告警。

Claims (10)

1.一种基于6LowPan的地下文物防盗监测终端，包括机体，其特征在于，所述机体包括防盗监控系统以及外壳，所述防盗监控系统包括：
振动传感器，用于采集文物区域振动信号；
MCU，接收振动传感器采集的振动信号，并与预先设定的振动信号阈值ThVib进行比对，判断振动信号是否超过预先设定的振动信号阈值ThVib，若超过预先设定的振动信号阈值，则计算振动信号的持续时间，并将持续时间与预先设定的持续时间阈值Thdur进行比对，判断振动信号是否超过预先设定的持续时间阈值Thdur；
通信模块，将MCU与外部服务器通信连接，所述通信模块包括6LowPan无线通信模块与天线；
供电模块，用于提供电能。
2.如权利要求1所述的基于6LowPan的地下文物防盗监测终端，其特征在于，所述MCU为低功耗MCU。
3.如权利要求2所述的基于6LowPan的地下文物防盗监测终端，其特征在于，所述MCU为STM32L151低功耗微处理器。
4.如权利要求1所述的基于6LowPan的地下文物防盗监测终端，其特征在于，所述振动传感器为高灵敏度振动传感器。
5.如权利要求4所述的基于6LowPan的地下文物防盗监测终端，其特征在于，所述振动传感器为KX122-1037低功耗三轴加速度传感器。
6.如权利要求1所述的基于6LowPan的地下文物防盗监测终端，其特征在于，所述6LowPan无线通信模块为xPAN200无线通信模块。
7.如权利要求1所述的基于6LowPan的地下文物防盗监测终端，其特征在于，6LowPan无线通信模块由LJ601路由器模块和4G无线模块组成，支持NAPT-PT协议，实现IPv6到IPv4的转换。
8.如权利要求1所述的基于6LowPan的地下文物防盗监测终端，其特征在于，所述供电模块为ER34615一次性锂亚电池。
9.如权利要求1所述的基于6LowPan的地下文物防盗监测终端，其特征在于，所述外壳采用ABS塑料制成。
10.一种利用如权利要求1～9任一所述的地下文物防盗监测终端的地下文物防盗监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将多个防盗监测终端初始化设置，并组成6LowPan无线多跳自组织网络，通过6LowPan无线通信模块与服务器连接；
(2)通过振动传感器采集振动信号；
(3)将采集到的振动信号与预先设定的振动信号阈值ThVib进行比对，判断振动信号是否超过预先设定的振动信号阈值ThVib，若超过预先设定的振动信号阈值，则计算振动信号的持续时间，并将持续时间与预先设定的持续时间阈值Thdur进行比对，判断振动信号是否超过预先设定的持续时间阈值Thdur，若信号持续时间也超过预先设定的持续时间阈值Thdur，则认为发生盗掘行为，则会产生告警信号；
(4)告警信号通过6LowPan多跳自组织无线网络将告警信号传输到6LowPan无线通信模块，由6LowPan无线通信模块转发到服务器，实现远程告警。
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