面向野外文物发掘现场的移动无线环境监测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种面向野外文物发掘现场的移动无线环境监测系统，包括：用于采集监测数据的监测装置；用于监测数据转发的中继站；用于接收监测数据的网关；用于对监测数据进行处理的数据服务器；所述的移动无线环境监测系统采集监测数据并进行传输和处理方法包括步骤：１．监测装置在野外文物发掘现场对环境参数进行监测并采集；２．监测装置将监测数据发送到中继站；３．中继站通过无线网络将监测数据发送至网关；４．网关将接收到的监测数据发送至数据服务器进行处理，获取用户所需要的信息，并将监测数据存储至数据库中。本发明专利技术实现了在野外文物发掘现场中进行快速实时地获取环境信息，具有很好的鲁棒性和部署的便利性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无线数据传输
，尤其涉及一种针对野外文物发掘 现场的移动无线环境监测系统。
技术介绍
文物发掘现场的环境监测对文物的发掘来说具有重大的意义。文物发 掘现场第 一时间的温湿度等信息直接反映了文物长期保存的环境信息，因 此对文物的鉴定具有重要的意义。在野外文物发掘时，往往需要对文物发 掘现场环境进行长时间的不间断的数据采集，从而获得文物发掘现场的第 一时间的完整的环境信息。然而在传统的文物发掘中，由于供电等方面所 存在的限制，无法对野外文物发掘现场进行长时间的实时的监测和数据采 集，尤其是在无人看守和文物发掘指挥中心远离发掘现场的情况下，因此 导致重要文物信息的丟失和数据分析的不及时。
技术实现思路
本专利技术提出了一种面向野外文物发掘现场的移动无线环境监测系统， 实现了在野外文物发掘现场中进行快速实时的对环境信息的获取。面向野外文物发掘现场的移动无线环境监测系统，包括若干个用于监测数据采集的监测装置；所述的监测装置包括用于对检测装置的各模块供电的电源；用于处理信息的嵌入式处理器；用于采集温度、湿度等相关监测信息的信息传感器；用于存储监测信息的存储模块；用于监测装置其他转置通信的无线通信模块，包括监测装置之间的通 信和检测装置与中继站之间的通信，该无线通信模块通常为短距离通信模 块。在野外文物发掘现场中监测装置以预设的时间间隔为工作周期，对环境中的温度、湿度等参数进行监测和数据采集，监测装置能够以很低的功 耗进行长期工作，对环境有很强的适应性，能够在一个4艮大的温度范围内 保持正常工作，并具有一定的防水、防尘、防震能力。若干个用于监测数据转发的中继站；所述的中继站包括 用于对中继站供电的电源；电源通过可关断的LDO稳压器输出5V电压到中/长距离无线通信模 块，无线通信模块的供电情况可以由嵌入式处理器的使能引脚来控制；通 过LDO稳压器输出3.3V电压到嵌入式处理器、短距离无线通信模块等其 他设备；用于处理信息的嵌入式处理器；用于存储监测信息的大容量存储模块；用于中继站之间以及中继站与其他装置通信的无线通信模块，包括短 距离无线通信模块和中/长距离无线通信模块，短距离无线通信模块用于中 继站与监测装置之间的通信，中/长距离无线通信模块用于中继站与网关之 间的通信。中继站负责收集周围监测装置发出的监测数据，并通过远距离的通信 方式将监测数据转发到网关中。由于中继站和监测装置之间的通信距离相 对比较近，部署中需要将中继站放置在多个监测装置的附近，因此中继站 和监测装置一样，具有无线通信、电池供电、低功耗长期工作等特性，从 而支持快速高效的系统部署。用于接收监测数据的网关；所述的网关以220V交流电作为能量供应， 包括用于处理信息的嵌入式处理器、大容量存储模块、中/长距离无线通信 模块，支持以太网的接入，可以和数据服务器进行通信。网关被固定地部 署在移动考古实-险室中，并支持以无线的方式，接收来自中继站的数据。 网关和中继站之间采用中、远距离的无线通信设备进行数据的发送。用于对监测数据进行处理的数据服务器；所述的数据服务器以220V 交流电作为能量供应包括能处理大量数据的、具备很强数据处理能力的 数据处理器；能存储大量数据的固态硬盘，保证数据存储的安全性；大型 的数据库服务和管理软件；数据服务器能提供Web访问服务，支持网络 接入。数据服务器负责接收所有的监测数据并对监测数据进行处理和实时 的显示。由于数据服务器和网关之间可以通过高速的以太网作为通信媒监测装置、中继站、网关和数据服务器组成了一个在野外文物发掘现 场中可以进行快速部署和实时监控的网络系统结构。该网络系统在结构上可以分为三层中继站和多个监测装置之间通过无线通信组成一个自组织低功耗无 线网络，实现了监测数据的采集和汇聚；多个中继站和网关一起组成一个mesh网络，为数据的远距离数据汇 聚提供了支持；网关和数据服务器之间使用有线以太网作为数据传输的媒介。 为了支持适合于文物发掘现场的环境监控， 一个包含中继站和多个监 测装置的监测组可以在没有网关的情况下维持低功耗的数据采集，并在网 关出现后再将数据上传，这样就允许监测组可以在无人职守的环境下继续 进行数据采集。在对系统的设备进行部署时将所述的数据服务器和网关固定部署在 移动考古实验室内，将一个监测组中的中继站和监测装置部署到野外文物 发掘现场的一个待监测区域内；所述的移动考古实验室可以安装在一个厢 式货车上，因此可以自由移动；一个监测组中的中继站和多个监测装置之间组成一个低功耗自组织 的多跳无线网络，每个中继站和监测装置均为该无线多跳网络中的一个节 点，该多跳无线网络实现节点之间的中继数据传输，提高組网和通信的可 靠性，克服野外现场的复杂环境。 一个监测组中的多个节点通过时间同步 技术和间歇工作实现节点之间同步的唤醒和休眠，从而在降低能量消耗的 同时，保证数据采集和汇聚的正常运作。所述的移动无线环境监测系统采集监测数据并进行传输和处理方法 包括以下步骤(1)监测装置在野外文物发掘现场对环境参数进行监测并采集监测数据；监测装置以预设的时间间隔为工作周期，对环境中的温度、湿度等参 数进行监测并采集监测数据；工作周期通常设置为1分钟，工作周期监测 节点本身可以通过按钮和其他操作进行工作周期的设定。 (2 )监测装置将监测数据通过无线网络发送到中继站；al若干监测装置和若干中继站组成一个多跳无线网络，监测装置通过 多跳无线网络向中继站发送监测数据包；a2监测装置在一定的超时时间内等待来自中继站的数据应答包；所述 的超时时间由检测装置的无线通信模块进行一 次发送和接受数据包所需 要的时间而决定，同时还需要加上数据发送中CSMA过程所占用的时间。a3中继站在接收到监测数据后向监测装置发送数据应答包；a4若监测装置在超时时间内收到数据应答包，则监测装置监测数据发 送过程结束，否则监测装置将监测数据暂时保存在监测装置的存储模块 中。a5监测装置进入休眠，预设的休眠时结束后，进入下个工作周期进 行下一次的数据发送，返回到步骤al。(3)中继站通过无线通信的方式寻找到网关，并与网关建立通信连 接，将监测数据通过无线网络发送至网关；bl中继站开启可关断稳压电源，为中继站的中/长距离无线通信模块 供电；b2中继站通过中/长距离无线通信模块广播网关发现包，并在预设的 中继站数据发送超时时间内等待应答，寻找网关；所述的中继站数据发送 超时时间由中继站的无线通信模块进行一次发送和接受数据包所需要的 时间而决定，同时还需要加上数据发送中CSMA过程所占用的时间。b3网关收到网关发现包后通过中/长距离无线通信模块发送网关应答包；b4若中继站在所述的中继站数据发送超时时间内收到网关应答包， 则保存所述网关的地址，结束连接建立过程，将监测数据发送至所述网关；b5若中继站在所述的中继站数据发送超时时间内没有收到该网关的 应答包，则关闭可关断稳压电源，切断中/长距离无线通信才莫块的电源供应， 并将收到的监测数据保存在中继站的大容量存储模块中；b6中继站按照一定的时间间隔设置下次重连接时间，等下次重连接 时间到时，判断对所述网关重新发送监测数据的次数是否超过阈值，若超 过阈值则中继站清除该网关的地址，并转到步骤dl,重新寻找本文档来自技高网...

【技术保护点】
面向野外文物发掘现场的移动无线环境监测系统，其特征在于，包括：　若干个用于监测数据采集的监测装置；　若干个用于监测数据转发的中继站；　用于接收监测数据的网关；　用于对监测数据进行处理的数据服务器；　所述的移动无线环境监测系统采集监测数据并进行传输和处理方法包括以下步骤：　（１）监测装置在野外文物发掘现场对环境参数进行监测并采集监测数据；　（２）监测装置将监测数据通过无线网络发送到中继站；　（３）中继站通过无线通信的方式寻找到网关，并与网关建立通信连接，将监测数据通过无线网络发送至网关；　（４）网关将接收到的监测数据发送至数据服务器进行处理，获取用户所需要的信息，并将监测数据存储至数据服务器的数据库中。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：董亚波，苏伯民，薛平，林楠，夏明，鲁东明，
申请(专利权)人：浙江大学，敦煌研究院，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]