一种文物监测系统及方法
【专利摘要】本发明涉及一种文物监测系统及方法，用于文物的实时监测，其中，该监测系统包括安装于装有文物的容器内的数据采集器、中继网关及远程管理平台；所述数据采集器用于采集文物的状态信息和环境信息；所述中继网关，与数据采集器无线通信，用于将数据采集器采集的状态信息和环境信息及中继网关采集的信息一并上传至远程管理平台；所述远程管理平台，用于对中继网关上传的信息进行分析处理，并通过人机交互模块对分析处理后的信息进行访问。通过本发明使得文物保护人员能够实时监控文物环境状态、存储状态和位置状态，有效的对文物进行保护、防盗和资产管理工作。
【专利说明】
一种文物监测系统及方法
技术领域
[0001]本发明涉及文物保护监管领域，尤其是一种文物监测系统及方法。
【背景技术】
[0002]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。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，博物馆馆藏文物并非长期存储在固定区域，在转移运输和文物外展过程中，如何有效的检测文物存储环境和文物保护状态并加以监管，在博物馆馆藏、转移运输和外出展出全程中实现长期稳定有效的监管，一直是文物保护监管领域上所面临的问题。
[0003]针对如何实现在馆藏、运输和外展的全过程中实现对文物状态和环境信息采集、信息分析处理，实时监测文物在存储过程中的意外开启，以及转移过程偏离计划运输路线的行为，并解决信息传输过程中传输距离和穿透能力的问题，实现高稳定、低能耗和大规模全程信息监管，目前还没有一种既成的有效方法。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是提供一种文物监测系统及方法，解决文物在博物馆内馆藏、转移运输和外出展出时文物保存状态、环境信息的全程监控，实时监测装有文物的容器在存储过程中的意外开启，以及转移过程偏离计划运输路线的行为，使得文物保护人员能够实时监控文物环境状态、存储状态和位置状态，有效的对文物进行保护、防盗和资产管理工作。
[0005]根据本发明的一方面，提供了一种文物监测系统，包括安装于装有文物的容器内的数据采集器、中继网关及远程管理平台；
[0006]所述数据采集器，用于采集文物的状态信息和环境信息；
[0007]所述中继网关，与数据采集器无线通信，用于将数据采集器采集的状态信息和环境信息及中继网关采集的信息一并上传至远程管理平台；
[0008]所述远程管理平台，用于对中继网关上传的信息进行分析处理，并通过人机交互模块对分析处理后的信息进行访问，且通过人机交互模块设置采集参数，并通过中继网关无线传输至数据采集器。
[0009]本发明的有益效果是:该系统将装有文物的容器内的数据采集器采集的状态信息和环境信息及中继网关采集的信息一并上传至远程管理平台进行分析处理，并通过人机交互模块对远程管理平台进行访问，查看相关信息，从而使得文物保护人员能够实时监控文物环境状态、存储状态和位置状态，有效地对文物进行保护、防盗和资产管理工作。
[0010]在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
[0011]进一步地，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、按键模块、电压监测模块、无线传输模块、存储模块和电源模块；
[0012]所述温湿度传感器，用于采集装有文物的容器内的温度和湿度信息，并将采集的温度和湿度信息传输至MCU模块；
[0013]所述加速度传感器，用于采集装有文物的容器的振动信息，并将振动信息传输至MCU模块；
[0014]所述开关检测模块，用于采集装有文物的容器的开盖信息，并将开盖信息传输至MCU模块；
[0015]所述按键模块，用于对所述数据采集器设置采集参数，并将参数传输至MCU模块；
[0016]所述电压监测模块，用于监测所述数据采集器的电压信息，并将电压信息传输至MCU模块；
[0017]所述无线传输模块，用于将所述数据采集器采集的信息无线传输到中继网关；
[0018]所述存储模块，用于当所述数据采集器离开网络或者通讯失败，所述数据采集器自行将信息缓存到本地；
[0019]所述电源模块，用于提供电压给数据采集器。
[0020]采用上述进一步方案的有益效果是:通过与MCU模块连接的各功能模块，使数据采集器能采集装有文物的容器内环境信息及状态信息，使得文物保护人员能实时监测文物环境状态及存储状态，同时通过按键模块对数据采集器的工作模式进行设置，数据采集器的工作模式根据文物处于不同场景来选择，以便提供不同场景下的最佳保护模式，通过电压监测模块对数据采集器的电源实时监测，从而更好地保护文物。
[0021]进一步地，所述中继网关包括控制模块及与之相连接GPS定位模块、电压监测模块、存储模块、无线传输模块、GPRS通讯模块和电源模块；
[0022]所述GPS定位模块，用于采集文物运输过程中的位置信息，并将采集的位置信息传输至控制模块；
[0023]所述电压监测模块，用于监测网关的电压信息，并把电压信息传输至控制模块；
[0024]所述存储模块，所用于对远程管理平台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采集信息先缓存到本地；
[0025]所述无线传输模块，用于与所述数据采集器无线通信；
[0026]所述GPRS通讯模块，用于和所述远程管理平台通信连接；
[0027]所述电源模块，用于提供电压给中继网关。
[0028]采用上述进一步方案的有益效果是:通过GPS定位模块，使文物在运输过程中提供实时定位服务，以便对文物提供全程不间断的监测保护，通过GPRS通信保证了对文物监测的实时性和准确性。
[0029 ]进一步地，所述中继网关还包括AGPS模块，AGPS模块与控制模块连接。
[0030]采用上述进一步方案的有益效果是:用于在网络异常，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。
[0031]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。
[0032]采用上述进一步方案的有益效果是:用于监测装有文物的容器外的环境信息，以便文物保护人员了解文物的外部环境。
[0033]根据本发明的另一方面，提供了一种文物监测方法，其特征在于，包括如下步骤:
[0034]SI，设置采集参数；
[0035]S2，数据采集器采集文物的状态信息和环境信息，并通过无线通信将采集的信息传输至中继网关，
[0036]S3，中继网关将数据采集器传输来的信息和自身采集的信息一并上传至远程管理平台；
[0037]S4，远程管理平台对中继网关上传的信息进行分析处理，文物保护人员通过人机交互模块对分析处理后的信息进行访问。
[0038]本发明的有益效果是:通过该方法，本发明能够实现文物的实时监测。
[0039]进一步地，所述采集参数包括采集频率、工作模式、振动强度、上传周期。
[0040]采用上述进一步方案的有益效果:根据文物处于不同场景选择不同参数，以便更好地保护文物。
[0041 ]进一步地，所述工作模式包括正常模式、运输模式、关机模式和外展模式。
[0042]采用上述进一步方案的有益效果是:数据采集器的工作模式根据文物处于不同的场景来选择，以便提供不同场景下的最佳保护模式，从而更好地保护文物。
[0043]进一步地，所述中继网关上传的信息包括:电池电压、温度值、湿度值、振动报警、开盖报警、工作模式、振动灵敏度及位置信息。
[0044]采用上述进一步方案的有益效果:通过上传上述信息，可以有效的对文物进行实时监测。
【附图说明】
[0045]图1是本发明实施例一的系统结构图；
[0046]图2是本发明的数据采集器的原理框图；
[0047]图3是本发明的中继网关的原理框图；
[0048]图4是本发明实施例二的方法流程图。
【具体实施方式】
[0049]以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
[0050]实施例一
[0051]图1是本发明的系统结构图。
[0052]如图1所示，本发明提供了一种文物监测系统，其用于文物的实时监测，所述系统包括数据采集器、中继网关及远程管理平台。所述数据采集器设于装有文物的容器中，方便采集文物的环境信息。
[0053]其中，所述数据采集器用于采集文物的状态信息和环境信息;所述状态信息和环境信息包括温度信息、振动信息、湿度信息和装有文物的容器开盖信息。
[0054]所述中继网关，与数据采集器无线通信，用于将数据采集器采集的状态信息和环境信息和中继网关采集的信息一并上传至远程管理平台；
[0055]所述远程管理平台，用于对中继网关上传的信息进行分析处理，并通过人机交互模块对分析处理后的信息进行访问，且通过人机交互模块设置采集参数，并通过中继网关无线传输至数据采集器，其参数包括采集频率、工作模式、振动强度控制、上传周期等，其中，工作模式包括正常模式、运输模式、关机模式和外展模式。
[0056]所述中继网关上传的信息包括:电池电压、温度值、湿度值、振动报警、开盖报警、工作模式、振动灵敏度及位置信息。
[0057]如图2所示，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、加速度传感器及开关检测模块，其中，在具体场景模式下，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和湿度的检测;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，并通过远程管理平台对容器的环境信息及状态信息进行分析、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，对文物防盗及装有文物的容器内的环境保持至关重要。
[0058]所述数据采集器还包括电源模块，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。
[0059]所述数据采集器还包括无线传输模块，用于将数据采集器采集的信息传输到中继网关，本系统采用的LoRa技术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，实现了博物馆馆藏、转移运输和外出展出的全程、稳定、实时监控。
[0060]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，提醒文物保护人员需要更换电池，以便对文物提供全程不间断的监测保护。
[0061 ]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，数据采集器自行将缓存到本地，待网络通畅后跟在正常后再集中上传，每次正常上传成功后检查当前离线量，每次最多上传10条离线，剩余离线待下次上传。若离线量特别巨大，则自动缩短上传周期以保证快速完成上传;离线分为正常唤醒及意外中断(振动、开盖)，两者皆缓存下来。
[0062]所述数据采集器还包括按键模块，按键模块与所述MCU模块连接，用于对数据采集器的工作模式进行设置，数据采集器的工作模式包括正常模式、运输模式、关机模式及外展模式，数据采集器的工作模式根据装有文物的容器的不同状态来选择，以便了解文物所处状态，从而更好地保护文物。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，降低上传频率以降低功耗;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，提高中继网关位置采集频率;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;外展模式:提高数据采集器采集频率，降低中继网关位置采集频率，提高所有上传频率。
[0063]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信息(设置时间10秒?10天)。
[0064]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。
[0065]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远程管理平台，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、振动灵敏度及位置信息。
[0066]如图3所示，所述中继网关包括控制模块及与之相连接GPS定位模块，所述GPS定位模块，用于采集文物运输过程中的位置信息，并将采集的位置信息传输至控制模块，所述控制模块，用于初始化与之连接的GPS定位模块、温湿度传感器及电压监测模块，并将数据采集器上传的信息打包上传到远程管理平台，同时将中继网关自身采集的信息一起反馈到远程管理平台，同时还负责建立维护整个无线网络的路由表，传递人机交互模块设置的参数信息到数据采集器。
[0067 ]所述中继网关还包括电源模块，所述电源模块与控制模块连接，所述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，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。
[0068]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。
[0069]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，从而对文物提供全程不间断的监测保护。
[0070]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，存储模块采用铁电存储器，用于对远程管理平台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采集信息先缓存到本地，再通过无线通信上传到远程管理平台。
[0071]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。
[0072]该系统将装有文物的容器内的数据采集器采集的状态信息和环境信息及中继网关采集的信息一并上传至远程管理平台进行分析处理，并通过人机交互模块对远程管理平台进行访问，查看相关信息，从而使得文物保护人员能够实时监控文物环境状态、存储状态和位置状态，有效地对文物进行保护、防盗和资产管理工作。
[0073]实施例二
[0074]图4是本发明实施例二的方法流程图。
[0075]一种文物监测方法，包括如下步骤:
[0076]SI，设置采集参数;所述采集参数包括采集频率、工作模式、振动强度、上传周期。
[0077]S2，数据采集器采集文物的状态信息和环境信息，并通过无线通信将采集的信息传输至中继网关，
[0078]S3，中继网关将数据采集器传输来的信息和自身采集的信息一并上传至远程管理平台;所述中继网关上传的信息包括:电池电压、温度值、湿度值、振动报警、开盖报警、工作模式、振动灵敏度及位置信息;所述工作模式包括正常模式、运输模式、关机模式和外展模式。
[0079]S4，远程管理平台对中继网关上传的信息进行分析处理，文物保护人员通过人机交互模块对分析处理后的信息进行访问。
[0080]本发明的工作原理:通过将数据采集器安装于装有文物的容器内，采集文物的环境信息及状态信息，并通过无线通信上传至中继网关，中继网关将数据采集器传输来的环境信息和状态信息及自身采集的位置信息一并上传到远程管理平台，远程管理平台对上传来的信息进行分析处理，通过人机交互模块对分析处理后的信息进行访问，从而实现对文物的实时监测。
[0081]以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种文物监测系统，其特征在于，包括安装于装有文物的容器内的数据采集器、中继网关及远程管理平台； 所述数据采集器，用于采集文物的状态信息和环境信息； 所述中继网关，与数据采集器无线通信，用于将数据采集器采集的状态信息和环境信息及中继网关采集的信息一并上传至远程管理平台； 所述远程管理平台，用于对中继网关上传的信息进行分析处理，并通过人机交互模块对分析处理后的信息进行访问，且通过人机交互模块设置采集参数，并通过中继网关无线传输至数据采集器。2.如权利要求1所述的一种文物监测系统，其特征在于，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、按键模块、电压监测模块、无线传输模块、存储模块和电源模块； 所述温湿度传感器，用于采集装有文物的容器内的温度和湿度信息，并将采集的温度和湿度信息传输至MCU模块； 所述加速度传感器，用于采集装有文物的容器的振动信息，并将振动信息传输至MCU模块； 所述开关检测模块，用于采集装有文物的容器的开盖信息，并将开盖信息传输至MCU模块； 所述按键模块，用于对所述数据采集器设置采集参数，并将参数传输至MCU模块； 所述电压监测模块，用于监测所述数据采集器的电压信息，并将电压信息传输至MCU模块； 所述无线传输模块，用于将所述数据采集器采集的信息无线传输到中继网关； 所述存储模块，用于当所述数据采集器离开网络或者通讯失败，所述数据采集器自行将信息缓存到本地； 所述电源模块，用于提供电压给数据采集器。3.如权利要求1所述的一种文物监测系统，其特征在于，所述中继网关包括控制模块及与之相连接GPS定位模块、电压监测模块、存储模块、无线传输模块、GPRS通讯模块和电源模块； 所述GPS定位模块，用于采集文物运输过程中的位置信息，并将采集的位置信息传输至控制模块； 所述电压监测模块，用于监测网关的电压信息，并把电压信息传输至控制模块； 所述存储模块，所用于对远程管理平台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采集信息先缓存到本地； 所述无线传输模块，用于与所述数据采集器无线通信； 所述GPRS通讯模块，用于和所述远程管理平台通信连接； 所述电源模块，用于提供电压给中继网关。4.如权利要求3所述的一种文物监测系统，其特征在于，所述中继网关还包括AGPS模块，AGPS模块与控制模块连接，用于在网络异常，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。5.如权利要求3所述的一种文物监测系统，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，用于监测装有文物的容器外的环境信息。6.一种文物监测方法，其特征在于，包括如下步骤: SI，设置采集参数； S2，数据采集器采集文物的状态信息和环境信息，并通过无线通信将采集的信息传输至中继网关； S3，中继网关将数据采集器传输来的信息和自身采集的信息一并上传至远程管理平台； S4，远程管理平台对中继网关上传的信息进行分析处理，通过人机交互模块对分析处理后的信息进行访问。7.如权利要求6所述的一种文物监测方法，其特征在于，所述采集参数包括采集频率、工作模式、振动强度和上传周期。8.如权利要求7所述的一种文物监测方法，其特征在于，所述工作模式包括正常模式、运输模式、关机模式和外展模式。9.如权利要求6所述的一种文物监测方法，其特征在于，所述中继网关上传的信息包括:电压、温度值、湿度值、振动报警、开盖报警、工作模式、振动灵敏度及位置信息。
【文档编号】G01D21/02GK106017559SQ201610375509
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月25日
【发明人】王田, 陈卓, 刘芝华, 刘维维
【申请人】重庆高略联信智能技术有限公司