CN205642456U

CN205642456U - 一种用于文物保护的数据监测系统

Info

Publication number: CN205642456U
Application number: CN201620508030.8U
Authority: CN
Inventors: 王田; 陈卓; 刘芝华; 刘维维
Original assignee: Chongqing Gao Lvelian Believes Intellectual Technology Co Ltd
Current assignee: Chongqing Gao Lvelian Believes Intellectual Technology Co Ltd
Priority date: 2016-05-25
Filing date: 2016-05-25
Publication date: 2016-10-12
Anticipated expiration: 2026-05-25

Abstract

本实用新型公开了一种用于文物保护的数据监测系统，包括数据采集器、中继网关及终端，所述数据采集器安装于装有文物的容器内，所述数据采集器包括MCU模块及与之相连接的温湿度传感器、加速度传感器、开关检测模块、无线传输模块及电源模块；所述中继网关包括控制模块及与之相连接的GPRS通讯模块、无线传输模块及电源模块；所述数据采集器、中继网关及终端依次连接。该系统使得文物保护人员能够实时监控装有文物的容器内环境状况，结合特殊材质的文物保护经验，合理调整装有文物的容器储藏展示环境，有效的对馆藏文物进行保护，同时，通过监测装有文物的容器的移动和开关盖情况，能够有效的开展防盗和资产管理工作。

Description

一种用于文物保护的数据监测系统

技术领域

本实用新型涉及数据采集及监测领域，尤其是一种用于文物保护的数据监测系统。

背景技术

装有文物的容器是文物工作者根据文物材质、形状、大小、重量等因素，采用独特方法，利用特殊材料制成的文物外包装容器。自2009年物联网技术发展以来，其应用深入到各行各业，在文物保护领域，其应用场景多样，采样环境复杂，如何实现长期稳定的有效信息采集、传输，一直是文物保护的物联网应用所面临的问题。

针对文物保护装有文物的容器的信息采集、信息处理和状态控制，解决信息传输过程中传输距离和穿透能力的问题，实现通信网络的高稳定、低能耗和大规模，目前还没有一种既成的有效方法。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种用于文物保护的数据监测系统，该系统通过内嵌在装有文物的容器内的数据采集器实时采集装有文物的容器的状态信息和环境信息，并将所采集的装有文物的容器状态和环境信息通过中继网关上传到终端，通过终端的信息处理模块，对所传输的信息进行分析、处理，最终在终端的人机界面模块上显示出来，从而达到对文物的储藏环境及状态的监测。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于文物保护的数据监测系统，包括数据采集器、中继网关及终端，所述数据采集器安装于装有文物的容器内，所述数据采集器包括MCU模块及与之相连接的温湿度传感器、加速度传感器、开关检测模块、无线传输模块及电源模块；所述中继网关包括控制模块及与之相连接的GPRS通讯模块、无线传输模块及电源模块；所述终端手机、平板电脑或PC机；所述数据采集器、中级网关及终端依次连接；所述数据采集器将所采集的信息通过所述无线传输模块传输至所述中继网关；所述中继网关将所述信息通过所述GPRS通讯模块传输至所述终端；所述终端的信息处理模块对所述信息进行分析处理，最终在所述人机界面模块上显示出来，且通过人机界面模块对所述数据采集器进行参数设置，并通过所述中继网关传输至所述数据采集器。

进一步地，所述数据采集器还包括电压监测模块，所述电压监测模块与所述MCU模块连接，用于对数据采集器的电源模块的电池电压监测。

进一步地，所述数据采集器还包括按键模块，所述按键模块与所述MCU模块连接，所述按键模块用于对所述数据采集器的工作模式进行设置，所述数据采集器的工作模式包括正常模式、运输模式及关机模式。

进一步地，所述数据采集器还包括存储模块，所述存储模块与所述MCU模块连接，所述存储模块可采用铁电存储器，用于存储所述数据采集器所监测到的装有文物的容器内环境信息和装有文物的容器状态信息。

进一步地，所述中继网关还包括AGPS模块，所述AGPS模块与所述控制模块连接，在网络异常的情况下，采用AGPS模块进行无线基站辅助定位。

进一步地，所述中继网关还包括电压监测模块，所述电压监测模块与所述控制模块连接，用于对中继网关的电源模块的电池电压监测。

进一步地，所述中继网关还包括GPS定位模块，可在运输过程中提供实时定位服务。

进一步地，所述中继网关还包括存储模块，所述存储模块与所述控制模块连接，所述存储模块采用铁电存储器，用于对终端传输来的参数设置信息进行缓存，当下次数据采集器发起通讯时将参数信息传输到数据采集器，同时将数据采集器传输来的信息及中继网关自身所采集的环境信息先缓存到本地，再通过通讯模块上传到终端。

进一步地，所述中继网关还包括温湿度传感器，所述温湿度传感器与所述控制模块连接，所述温湿度传感器用于监测装有文物的容器外的环境信息。

本实用新型的有益效果是：该系统通过内嵌在装有文物的容器内的数据采集器实时采集装有文物的容器的状态和环境信息，并将所采集的装有文物的容器状态和环境信息通过中继网关上传到终端，在终端的信息处理模块对所传输的状态和环境信息进行分析处理，最终在终端的人机界面模块上显示出来，从而达到对文物的储藏环境及状态的监测，使得文物保护人员能够实时监控装有文物的容器内环境状况，结合特殊材质的文物保护经验，合理调整装有文物的容器储藏展示环境，有效的对文物进行保护，同时，通过监测装有文物的容器的移动和开关盖情况，能够有效的开展防盗和资产管理工作。

附图说明

图1是本实用新型的监测系统原理框图；

图2是本实用新型的数据采集器原理框图；

图3是本实用新型的中继网关原理框图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行进一步详细介绍，但本实用新型的实施方式不限于此。

如图1、图2和图3所示，本实用新型提供了一种用于文物保护的数据监测系统，包括数据采集器、中继网关及终端，所述数据采集器安装于装有文物的容器内，所述数据采集器、中继网关及终端依次连接，所述终端为计算机、平板电脑或手机，数据采集器将所采集的装有文物的容器内环境信息及装有文物的容器状态信息通过无线传输模块传输至中继网关；中继网关将自身所采集的装有文物的容器外环境信息和数据采集器传输来的信息通过GPRS通讯模块传输至终端，在终端将传输来的信息通过信息处理模块进行分析处理，最终在终端的人机界面模块上显示出来，同时，在人机界面模块对数据采集器进行参数设置，其参数包括采集频率、工作模式、振动强度、上传周期等，其中，工作模式包括正常模式、运输模式、关机模式。

如图2所示，数据采集器包括MCU模块及与之相连接的温湿度传感器、加速度传感器、开关检测模块、无线传输模块及电源模块。其中，MCU模块经初始化后，发送路由广播，并按照设定采样周期定时内部触发对温度数据、湿度数据和电池电压的检测；加速度传感器和开关检测模块产生外部中断，直接触发温湿度和电池检测事件，温湿度传感器用于监测装有文物的容器内的环境信息，在文物储藏过程中，不同材质的文物对储藏环境的要求不同，实时监控文物储藏环境的状态参数，并通过终端对文物状态信息进行分析处理，从而达到文物的最佳储藏环境；对文物的保护起到至关重要的作用；加速度传感器用于监测装有文物的容器的振动状态，开关检测模块可选择干簧管或限位模块等，设置在装有文物的容器的开口位置，用于监测装有文物的容器的开闭状态，对装有文物的容器内的文物防盗及装有文物的容器内的环境保持至关重要；电源模块为一次锂电池，为整个数据采集器提供直流电压2.6～3.6V；无线传输模块用于将数据采集器采集的信息传输到中继网关，相较于其他无线电调制解调技术，如FSK、GMSK和BPSK，LoRa技术主要有传输距离远、穿透能力强的特点，本实用新型选用Semtech公司的LoRa芯片，LoRa是由Semech发布的一种专用于无线电调制解调的技术，它与FSK(频移键控)、GMSK(高斯最小频移键控)、BPSK(二进制相移键控)及其派生的调制方案形成竞争关系，利用LoRa芯片，解决通信传输中传输距离和穿透能力的问题；同时，通过采用时分频分技术，实现了整个通信网络的高稳定，低能耗和大规模组网功能。

所述数据采集器还包括存储模块，所述存储模块与所述MCU模块连接，所述存储模块采用铁电存储器，当数据采集器离开网络或者通讯失败，数据采集器自行将数据缓存到本地，待网络通畅后跟在正常数据后集中上传，每次正常数据上传成功后检查当前离线数据量，每次最多上传10条离线数据，剩余离线数据待下次上传。若离线数据量特别巨大，则自动缩短上传周期以保证快速完成上传；离线数据分为正常唤醒数据及意外中断数据(振动、开盖)，两者皆缓存下来。

所述数据采集器还包括电压监测模块，所述电压监测模块与所述MCU模块连接，用于对数据采集器的电源模块的电池电压监测，以提醒文物保护人员需要更换电池，以便更好地保护文物。

所述数据采集器还包括按键模块，所述按键模块与所述MCU模块连接，用于对所述数据采集器的工作模式进行设置，所述数据采集器的工作模式包括正常模式、运输模式及关机模式,其中，正常模式：开启开关检测模块监测及加速度传感器监测，将数据采集器采集信息定时上传；运输模式：开启开关检测模块监测，关闭加速度传感器监测，将数据采集器采集信息定时上传；关机模式：关闭所有功能，数据采集器进入休眠，需按键切换工作模式。

在正常模式、运输模式下，数据采集器根据设置的上传周期，定时唤醒数据采集器，通过无线传输模块上传检测数据信息(设置时间10秒～10天)。

在相应的工作模式下，当数据采集器检测到装有文物的容器开关、振动超限后，数据采集器将立即唤醒同时通过无线传输模块上传检测信息。

数据采集器与中继网关通讯完成后立即进入休眠模式，中继网关自行将信息通过通讯模块上传至终端，其中，上传信息包含8个参数：电池电压、温度值、湿度值、振动报警、开盖报警、工作模式、振动灵敏度、RSSI(信息强度)。

如图3所示，中继网关包括控制模块及与之相连接的GPRS通讯模块、无线传输模块及电源模块；控制模块用于初始化与之连接的外部各功能模块，等待数据采集器上传的数据信息并打包上传到终端，同时将电池电压及定位信息等一起反馈到终端。同时还负责建立维护整个无线网络的路由表，传递终端设置的参数信息到数据采集器；GPRS通讯模块用于与终端进行通信，电源模块为锂电池和充电电源，锂电池和充电电源能相互切换，充电电压为直流5V，当拔下充电电源时，中继网关自动切换到锂电池供电，当插上充电电源时，锂电池作为备用电源。

所述中继网关还包括AGPS模块，AGPS模块与控制模块连接，在网络异常，GPS模块不能正常定位的情况下，采用AGPS模块进行无线基站辅助定位。

所述中继网关还包括电压监测模块，电压监测模块与控制模块连接，用于对中继网关的电源模块的电压监测，以便文物保护人员采取措施能及时供电，从而更好地保护文物。

所述中继网关还包括存储模块，所述存储模块与所述控制模块连接，所述存储模块采用铁电存储器，用于对终端传输来的参数设置信息进行缓存，当下次数据采集器发起通讯时将参数信息传输到数据采集器；同时，将数据采集器传输来的信息及中继网关自身所采集的环境信息先缓存到本地，再通过通讯模块上传到终端。

所述中继网关还包括GPS定位模块，可在运输过程中提供实时定位服务。

所述中继网关还包括温湿度传感器，温湿度传感器与控制模块连接，用于监测装有文物的容器外的环境信息。

该系统通过内嵌在装有文物的容器内的数据采集器实时采集装有文物的容器的状态和环境信息，并将所采集的装有文物的容器的状态和环境信息通过中继网关上传到终端，在终端通过信息处理模块对所传输的信息进行分析处理，最终在终端的人机界面模块上显示出来，从而达到对文物的储藏环境及状态的监测，使得文物保护人员能够实时监控文物装有文物的容器内环境状况，结合特殊材质的文物保护经验，合理调整装有文物的容器储藏展示环境，有效的对馆藏文物进行保护，同时，通过监测装有文物的容器的移动和开关盖情况，能够有效的开展防盗和资产管理工作。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种用于文物保护的数据监测系统，其特征在于，包括数据采集器、中继网关及终端，所述数据采集器安装于装有文物的容器内，所述数据采集器包括MCU模块及与之相连接的温湿度传感器、加速度传感器、开关检测模块、无线传输模块及电源模块；所述中继网关包括控制模块及与之相连接的GPRS通讯模块、无线传输模块及电源模块；所述数据采集器、中继网关及终端依次连接。

2.如权利要求1所述的一种用于文物保护的数据监测系统，其特征在于，所述数据采集器还包括电压监测模块，所述电压监测模块与所述MCU模块连接。

3.如权利要求1所述的一种用于文物保护的数据监测系统，其特征在于，所述数据采集器还包括按键模块，所述按键模块与所述MCU模块连接。

4.如权利要求1所述的一种用于文物保护的数据监测系统，其特征在于，所述数据采集器还包括存储模块，所述存储模块与所述MCU模块连接。

5.如权利要求1所述的一种用于文物保护的数据监测系统，其特征在于，所述中继网关还包括AGPS模块，所述AGPS模块与所述控制模块连接。

6.如权利要求1所述的一种用于文物保护的数据监测系统，其特征在于，所述中继网关还包括电压监测模块，所述电压监测模块与所述控制模块连接。

7.如权利要求1所述的一种用于文物保护的数据监测系统，其特征在于，所述中继网关还包括GPS定位模块。

8.如权利要求1所述的一种用于文物保护的数据监测系统，其特征在于，所述中继网关还包括存储模块，所述存储模块与所述控制模块连接。

9.如权利要求1所述的一种用于文物保护的数据监测系统，其特征在于，所述中继网关还包括温湿度传感器，所述温湿度传感器与所述控制模块连接。

10.如权利要求1所述的一种用于文物保护的数据监测系统，其特征在于，所述终端为手机、平板电脑或PC机。