文物监控系统方案设计(参考示范)

文物监控系统方案设计

1.1 引言

文物作为一个国家、一个民族文明程度的有效载体，代表着这个国家的历史和底蕴，显示着这个民族的渊源和风采。文物古迹是祖先给我们留下的宝贵遗产，也是人类生存环境的重要组成部分, 具有历史、艺术、科学价值和不可再生性, 保护文物关系到国家和民族利益，也关系到广大公众的个人利益。

随着科学技术日新月异的发展，一些利益熏心的不法分子开始向文物伸出了黑手，他们的作案设备越来越先进，作案手段越来越高明。面对文物的损失和流失，文物安全防范系统应该积极采取措施，做到防患于未然。不过目前国内绝大部分馆藏文物以及遗址、陵墓类文物保存环境的监测手段还是通过半人工测量监测的方法实现的，所以要提高监控系统的性能还存在相当大的困难。

文物安全防范系统应具备防入侵、盗窃、抢劫、破坏及延迟犯罪行为等功能。要为打击刑事犯罪创造条件，起到提前预警、争取处警时间；延缓非法活动、缩小被破坏范围；及事后追溯、查证的作用。尽可能将入侵行为控制在防护目标之外或限制在最小范围内。

本监控系统采用低功耗、小体积的传感器节点，以有线通讯方式和主控系统组成一个网络。综合了传感器技术、嵌入式技术、分布式信息处理技术和网络通信技术。这些分散的传感器节点能够协作地实施监测、感知和采集各种环境对象的信息，并将信息发送给用户，供用户进行分析、处理或者通过主控系统将信息发送给远方的观测者。并通过对信号的频谱分析来区分是否为破坏文物

的行为。因此，将本系统应用于文物保护，既可以解决目前半人工监测带来的

诸多不便，同时在使用方面又有着低功耗、易于安装和配置、维护费用低、造价小、容量大等众多优点，将为使用者提供极大的方便，并能很大程度上节省资源，降低成本，提高效率。

1.2 背景技术

随着电子技术及通信技术的发展，监测设备在安全监控、社会生产及生活领域的应用越来越广泛，监测仪器的种类越来越多、接口类型越来越复杂，现有检测仪器设备落后，费用高，监测复杂且耗时长。本项目通过埋在监测位置地下的基于电流环的微震动感知单元采集单元附近区域的震动信息，由专用微信号处理硬件和软件分析后得到震动感知单元附近区域的震动并输出相应电信号波形信息，通过现场工业控制计算机进行波形分析和解析，并推理出信号波形的振动模式为人员移动模式、车辆移动模式、洛阳铲模式、爆炸模式等，并通过传输通道上报文管所。其中涉及到网络串口数据通信、数据参数采集及配置、信号波形分析等知识点。在监控系统终端提供了一种基于Android 平台的手持终端设备，以提高监测、评估的效率、可靠性、灵活性、智能性。该设备使用Wi-Fi 无线通信技术来获取前端数据，对数据信息进行控制和处理，并在此基础上进一步完善智能监测、数据库系统，建立与智能技术相结合的文物监控。此终端设

备高速、可靠、便于携带，最终实现文物监控的现代化管。

1.3 硬件设计

1. 硬件设备：

传感器设备，PCI 数据采集卡，基于Andriod 平台手持终端设备

2. 硬件原理图:

手持终端设备视频采集设备

传

图1 硬件原理图

(1) 控制中心

控制中心硬件主要是由工业控制计算机和信号采集卡组成。工业控制计算机通过对数据采集卡PCI-1713 的控制来实时的获取现场信号，并对所采集的信号进行二次处理，来区分行人、自行车、汽车等正常信号和文物盗窃者所使用的洛阳铲、探铲、撬铲等作案工具信号的不同，控制中心进行判断并对异常信号进行报警。

本方案的控制计算机采用APOLLO150L宽T 温加固式便携机，CPU采用IntelCeleron 、内存/ 硬盘为SDRAMDDR/EIDESC、S黑I 色1.44MB黑色笔记本光驱、具有2 个USB2.0接口、2 个串行口、1 个并口、可拆卸的105 键键盘、配有鼠标、显示器为15.0 ″分辨率为1024×768 的高亮度、宽视角450 流明高亮度LCD、电源为AC220V±15%1U200W或者250WAT、X工作温度在﹣25℃～60℃、工作相对湿度20～90％。全金属外壳，高强度铝合金结构，机箱四角独特的防震动橡胶垫，机箱内部软驱、硬盘减震橡胶圈更适合在不同恶劣环境条件下使用。内部8个全长卡的空间，能最大限度地满足对空间扩展

的需求。可以在任何恶劣环境下安全高效完成您所需的移动测控任务。

数据采集与控制系统是在硬件板卡/ 远程采集模块的基础上借助软件来控制整个系统的工作，包括采集原始数据、分析数据、给出结果等

本方案的信号采集卡采用PCI 数据采集卡PCI-1713，其主要参数如下：· 32路单端或16 路差分模拟量输入，或组合输入方式

·12位A/D转换分辨率

· A/D 转换器的采样速率可达100KS/s

·卡上4096 采样FIFO缓冲器

· 2,500VDC隔离保护

·每个输入通道的增益可编程·支持软件、内部定时器触发或外部触发采样模式

(2) 监测点

监测点主要由检波器、调理电路、视频采集设备和音频采集设备等部分组成。

组成框图如下：检波器把物理量转变为电量，通过调理电路对电信号进行放大、变换、滤波等处理，视频和音频采集设备对现场状况进行监控，便于控制中心做出更好的判断。

1) 本方案采用河北赛赛尔俊峰物探装备有限公司的SG-10 检波器，其主要参数如下：

·失真度≤0.075%(0°～15°)

·假频(Hz) ≥240

·自然频率(Hz)10 ± 2.5%(0°～15°)

·开路阻尼0.68 ±5%

·阻尼常数( ΩHz)4925

·灵敏度(V/m/sec)22.8 ± 2.5%

·线圈电阻( Ω)350

·悬体质量(g)8.4(0.29oz)

·线圈最大位移(mm)1.78(0.07in)p-p

·直径(mm)27.4(1.08in)

·长度(mm)30.15(1.19in)

·质量(g)78(2.74oz)

·工作温度-40℃～90℃

2) 调理电路所采用

精密仪用放大器INA114 该系统调理电路中采用外接滑动变阻器的前置放大器INA114，将信号增益值在1～10000 之间任意放大，益于信号波形的观察及分析处理。

INA114 是一种通用仪用放大器，尺寸小精度高价格低廉可用于电桥

热电偶数据采集RTD传感器和医疗器等。INA114 只需一个外部电阻就可以设置1至10000之间任意增益值，内部输入保护能够长期受± 40V，失调电压低（50uA）, 漂移小（0.25uA/ ℃），共模抑制比高（G=1000是为50dB），用激光进行调整，可以在± 2.25V 的电压下工作，使用电池或5V 单电源系统，静态电流最大为3mA。INA114采用8 引脚塑料封装或SQL-16表面封装贴件，