[发明专利]文物存护环境多参数智能化实时监测系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及文物存护环境多参数智能化实时监测系统及方法。

背景技术

无线传感器网络(wireless sensor network)是一个热点的研究领域，它在森林防火、水质监控等环境监测及军事、医疗健康、家庭智能监控和其他商业领域有着广泛的应用前景。无线传感器网络具有传感器节点密度高，网络组网方便，以及节点的功耗低等特点。zigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的双向无线通信技术，其网络标准基于IEEE 802.15.4。主要适合于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备中，同时支持地理定位功能。ZigBee仂、议套件由高层应用规范、应用会聚层、网络层、数据链路层和物理层组成，其中物理层遵循IEEE 802.15.4协议，控制RF收发器工作，采用扩频通信，信号传输距离为室内50m，室外150m。MAC层：遵循IEEE 802.15.4协议，负责设备间无线数据链路，支持各种网络拓扑结构，网络中每个设备为16位地址寻址。网络层建立新的网络，处理节点的进入和离开网络，对节点分配地址，保证节点之间的同步，提供网络的路由，保证数据的完整性，使用可选的AES-128对通信加密。应用层：应用支持层维持器件的功能属性，根据服务和需求使多个器件之间进行通信。无线传感网络系统作为最新推出的技术，虽然已被广泛应用于工业、国防等领域，但在文物保护方面目前还没有研发、制备出适用于文物保存的基于无线传感网络的设备和仪器。文物保存环境监测还处于空白。

发明内容

为了解决背景技术中所存在的技术问题，本发明提供了一种文物保存环境监测系统，将现代无线通信技术和有线通信技术进行有效结合，形成一整套文物保存环境监测系统，克服传统监控方案的不足，具有实用性和先进性的优势，在现代化的文物保存环境监测中可发挥较好作用。

本发明的技术解决方案是：本发明为一种文物存护环境多参数智能化实时监测系统，其特殊之处在于：该系统包括用于测量环境参数的传感节点和用于接收传感节点数据的网关；传感节点是多个，传感节点和网关通过无线方式连接。

上述传感节点包括数据采集模块和数据处理/传输模块，所述数据采集模块包括传感器、传感器驱动电路和传感器应用电路；所述数据处理及传输模块包括处理器、存储器和无线传输模块；所述传感器通过传感器驱动电路和传感器应用电路接入处理器，所述存储器和无线传输模块分别与处理器连接。

上述传感节点还包括给传感器、传感器驱动电路、传感器应用电路、存储器、处理器和无线发射/接收单元供电的电源模块。

上述网关包括数据处理和无线传输模块以及嵌入式系统，数据处理和无线传输模块包括处理器、存储器和无线传输模块，存储器和无线传输模块分别和处理器连接，嵌入式系统包括异构网络接口模块以及串口，异构网络接口模块通过串口与处理器连接。

上述监测系统还包括远程服务器，远程服务器通过有线或无线方式与网关连接。

上述监测系统还包括中继节点，所述中继节点转发传感节点数据，传送至网关或其它中继节点，所述传感节点通过中继节点和网关通过无线方式连接。

上述中继节点包括存储各种类型的传感数据并保存整个网络的路由信息的存储器、处理器和无线传输模块；存储器和无线传输模块都分别与处理器相连接。

本发明还提供一种基于文物存护环境多参数智能化实时监测系统的监测方法，其特殊之处在于：所述监测方法包括以下步骤：

1)启动整个系统，使网关和远程服务器处于预备接收数据的状态，启动由多数个中继节点与多数个网关组成的链式网；

2)在所监控区域内布撒多数个传感节点，布撒后，传感节点当即启动，开始环境信息的采集，网关也向传感节点广播测试信息；

3)传感节点采集到环境信息后，如果能够直接传送给网关，则直接传送；否则需要检测能与之通信的中继节点；确定并通信后，传感节点与中继节点组成自组的无线传感器网络，将采集的文物保存环境信息传给中继节点，中继节点再将文物保存环境信息传给网关；

4)由网关通过有线网或无线网将采集的文物保存环境信息传送给远程服务器；

5)远程服务器根据文物保存环境信息数据进行处理，并控制操作。

上述步骤2)中网关向传感节点广播测试信息后，然后等待；传感节点收到广播测试信息后，直接给网关发送确认信息；网关收到确认信息后，即确认与该传感节点的连接；

上述步骤2)中是中继节点收到广播测试信息，再由中继节点发送给与之通信的传感节点，传感节点再通过中继节点给网关发送确认信息。