基于微震技术的田野文物信息采集系统设计

摘要

文物古迹记录了历史,反映了历史的面貌,随着历史的变迁、自然力和人为因素的破坏,文物面临着前所未有的危险,文物被损毁或被盗的案件时有发生,给国家造成了巨大的损失。现阶段,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来实现,要做到“提前预防,由被动变为主动”的监测保护是很难实现的。现有的安全防范手段,诸如视频监控、红外监控等技术对于地下挖掘或者夜间爆破等盗掘活动不能起到有效的监控作用。在这种情况下,研制出一种实时有效的田野文物监控系统,就成为当下必须解决的问题。
　　本文依据田野文物监控的现状,对几种常见的监控技术(如视频监控、红外监控等)进行了比较。在分析古墓、石刻等田野文物被盗时人为活动特点的基础上提出了基于微震动传感技术的田野文物信息采集系统,实现对田野文物微震动信息的实时监测。该系统由检波监测网、微处理器控制模块和中继模块协调器三部分组成。微震动检波监测网采集微震动信号,经微处理器控制模块对采集信号进行信号调理、数据转换、数据存储,通过ZigBee射频天线无线发送给中继模块协调器;中继模块协调器进行数据汇聚、数据存储后将采集数据转发给远程控制中心,远程控制中心专家系统对其进行最终分析和处理。
　　本文对采集系统进行了方案设计与论证,并重点介绍了田野文物信息采集系统的组成原理、硬件设计及软件实现。主要包括采集节点软硬件设计、采集节点与中继模块协调器星型组网设计及Zigbee无线数传软件设计,主要涉及微震动检测技术、ZigBee短距离无线通信、ZigBee组网、串口通信等关键技术。采集系统硬件设计基于CC2430微处理器开发平台,软件设计基于IAR Embedded Workbench开发环境,运用C语言进行软件编程,运用SmartRF04 Flash Programmer实现应用程序的下载。论文最后对系统软、硬件及采集数据信息进行了测试,结果表明预期方案可行。
　　该系统具备实时性、智能性、低功耗、低成本等特点,对田野文物保护工作起到了重要的作用。

目录

声明

中文摘要

英文摘要

目录

1绪论

1.1选题背景

1.2田野文物保护现状

1.3研究意义

1.4本论文的主要工作

2田野文物监控技术

2.1田野文物监控技术现状

2.2视屏监控技术

2.3红外监控技术

2.4微地震监测技术

2.5本章小结

3田野文物监控系统方案分析与设计

3.1田野文物保护需求分析

3.2田野文物监控系统方案

3.3 ZigBee技术

4基于微震监测技术的田野文物信息采集系统硬件分析与设计

4.1检波监测网

4.2 调理电路设计

4.3微处理器控制部分设计

4.4 PCB设计

4.5本章小结

5 基于微震监测技术的田野文物信息采集系统软件设计

5.1采集系统软件开发平台

5.2采集系统主控程序设计

5.3 Z-Stack协议栈

5.4 ZigBee组网

5.5采集节点软件设计

5.6中继模块协调器软件设计

5.7本章小结

6 系统测试

6.1系统测试方案

6.2系统测试工具

6.3系统测试结果

6.4本章小结

7 结论

致谢

参考文献

附 录