一種基于振動傳感器的野外智能文物監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于振動傳感器的野外智能文物監(jiān)控系統(tǒng)，包括中心監(jiān)控部分、網(wǎng)絡(luò)連接部分和數(shù)據(jù)采集部分：數(shù)據(jù)采集部分包括振動傳感器和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點；網(wǎng)絡(luò)連接部分包括路由節(jié)點、中心節(jié)點；中心監(jiān)控部分包括上位機。本實用新型對分離出的單個信號作如何處理的時候采用了小波變換，它的優(yōu)點在于在信號的低頻部分具有較低的時間分辨率和較高的頻率分辨率，在高頻部分具有較高的時間分辨率和較低的頻率分辨率，很適合于分析非平穩(wěn)信號和提取信號的局部特征，尤其在野外文物看護環(huán)境下的雜波信號分析處理顯的尤為重要。
【專利說明】-種基于振動傳感器的野外智能文物監(jiān)控系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型設(shè)及文物保護系統(tǒng)，特別是一種基于振動傳感器的野外智能文物監(jiān)控 系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 我國現(xiàn)存大量石刻或其他質(zhì)地的文物散落于野外，該些珍貴文物在上千年的自然 營力和人為因素的作用下，表層劣化嚴重，加之現(xiàn)有的交通運輸工具和公路的發(fā)展，加大了 石刻被搬運盜竊的危險，除個別石陵保存狀況尚好外，其他很多處都只有一兩件，散落于荒 郊野外，保存狀況堪憂。從人為角度來講，近年來野外文物頻頻失竊遭損是文物遭到破壞 的一個主要因素，現(xiàn)有的保護方法大多數(shù)還是W人工巡邏看管為主，加之輔W對《文物保護 法》的宣傳和普及，從道德觀念上去約束人們的行為，該種做法加大了人力物力，但還是不 能從根本上阻止文物被盜搶的發(fā)生。
[0003] 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，智能化的文物保護方案開始被人們所采用?，F(xiàn)階段智 能化的野外文物保護系統(tǒng)一般采用的是加裝防盜竊振動傳感器在文物所處的地表下，但是 在野外監(jiān)測的時候振動傳感器容易受到來自于自然環(huán)境的變化或周遭干擾源的干擾而引 發(fā)的誤報警。因此，如何能有效的識別振動信號的來源，降低振動傳感器的誤報警，具有重 要的意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本實用新型的目的是要提供一種基于振動傳感器的野外智能文物監(jiān)控系統(tǒng)。
[0005] 為達到上述目的，本實用新型是按照W下技術(shù)方案實施的：
[0006] 一種基于振動傳感器的野外智能文物監(jiān)控系統(tǒng)，包括中屯、監(jiān)控部分、網(wǎng)絡(luò)連接部 分和數(shù)據(jù)采集部分：
[0007] 所述數(shù)據(jù)采集部分包括振動傳感器和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點：
[000引所述振動傳感器采集野外大型文物周圍的混合的雜波信號；
[0009] 所述網(wǎng)絡(luò)節(jié)點負責(zé)實時采集振動傳感器收到的數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)通過路由節(jié)點上發(fā) 至中屯、節(jié)點處理；
[0010] 所述網(wǎng)絡(luò)連接部分包括路由節(jié)點、中屯、節(jié)點：
[0011] 所述路由節(jié)點負責(zé)在中屯、節(jié)點和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間的數(shù)據(jù)的中繼轉(zhuǎn)發(fā)；
[0012] 所述中屯、節(jié)點將網(wǎng)絡(luò)節(jié)點、路由節(jié)點和上位機監(jiān)控軟件之間聯(lián)系起來，上位機通 過串口給中屯、節(jié)點發(fā)送控制命令給網(wǎng)絡(luò)節(jié)點和路由節(jié)點，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點將振動傳感器采集到 的數(shù)據(jù)通過路由節(jié)點發(fā)送至中屯、節(jié)點，中屯、節(jié)點通過RS232串口發(fā)給上位機并判斷是否報 警；
[0013] 所述中屯、監(jiān)控部分包括上位機：
[0014] 所述上位機接收網(wǎng)絡(luò)連接部分傳送的信息數(shù)據(jù)，并對信息數(shù)據(jù)進行處理，分析并 判斷是否報警，通過串口給中屯、節(jié)點發(fā)送控制命令給網(wǎng)絡(luò)節(jié)點和路由節(jié)點。
[0015] 進一步的，所述每一個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點可連接多個振動傳感器。
[0016] 具體的，所述網(wǎng)絡(luò)節(jié)點和振動傳感器一起固定在野外大型文物周圍。
[0017] 野外現(xiàn)場的振動傳感器從周圍環(huán)境采集到混合的雜波信號，從該些混合信號中分 離出某一路或幾路信號供我們進行分析和處理，由于信號源的不可知性使該一過程成為盲 信源分離問題，上位機通過獨立分量分析（Independent Component Analysis, ICA)方法可 對含有相互獨立的真實信號和噪聲信號的混合信號進行盲源信號分離，達到對信號源的有 效識別。
[0018] 獨立分量分析（Independent Component Analysis, ICA)方法是一種把混合信息 分解成具有統(tǒng)計獨立性成分的線性組合的新方法，它能夠有效地提取混合信息的主要特 征。因為用該種方法分解出的各信號分量之間是相互獨立的，而測得的信號往往包含若干 相對獨立的成分，所W用該種方法測得的結(jié)果更有利于去除干擾和偽差。
[0019] 從本質(zhì)來看ICA是一個優(yōu)化算法，其目標函數(shù)在于實現(xiàn)獨立成分的最大化非高斯 性，該目標函數(shù)的設(shè)定可由中屯、極限定理直觀地推出。中屯、極限定理表明，在大樣本條件 下，獨立隨機變量的和趨于高斯分布。獨立成分模型表明觀測變量是獨立成分的線性組合， 獨立成分比任何一個觀測變量更偏離高斯分布。我們可通過對輸出向量y的各個分量進行 非高斯性度量來判斷是否得到獨立信號源，用場用負滴作為度量。
[0020] 根據(jù)負滴（用符號J[p(y)]或J(y)來表示）的概念，可得在單變量情況下：
[0021]

【權(quán)利要求】
1. 一種基于振動傳感器的野外智能文物監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，包括中心監(jiān)控部分、網(wǎng) 絡(luò)連接部分和數(shù)據(jù)采集部分： 所述數(shù)據(jù)采集部分包括振動傳感器和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點： 所述振動傳感器采集野外大型文物周圍的混合的雜波信號； 所述網(wǎng)絡(luò)節(jié)點負責(zé)實時采集振動傳感器收到的數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)通過路由節(jié)點上發(fā)至中 心節(jié)點處理； 所述網(wǎng)絡(luò)連接部分包括路由節(jié)點、中心節(jié)點： 所述路由節(jié)點負責(zé)在中心節(jié)點和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間的數(shù)據(jù)的中繼轉(zhuǎn)發(fā)； 所述中心節(jié)點將網(wǎng)絡(luò)節(jié)點、路由節(jié)點和上位機監(jiān)控軟件之間聯(lián)系起來，上位機通過串 口給中心節(jié)點發(fā)送控制命令給網(wǎng)絡(luò)節(jié)點和路由節(jié)點，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點將振動傳感器采集到的數(shù)據(jù) 通過路由節(jié)點發(fā)送至中心節(jié)點，中心節(jié)點通過RS232串口發(fā)給上位機并判斷是否報警； 所述中心監(jiān)控部分包括上位機： 所述上位機接受網(wǎng)絡(luò)連接部分傳送的信息數(shù)據(jù)，并對信息數(shù)據(jù)進行處理，分析并判斷 是否報警，通過串口給中心節(jié)點發(fā)送控制命令給網(wǎng)絡(luò)節(jié)點和路由節(jié)點。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于振動傳感器的野外智能文物監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于：所 述每一個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點連接多個振動傳感器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于振動傳感器的野外智能文物監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于：所 述網(wǎng)絡(luò)節(jié)點和振動傳感器一起固定在野外大型文物周圍。
【文檔編號】G01H17/00GK204206232SQ201420754157
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年12月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月4日
【發(fā)明者】秦剛, 陳中孝, 王沛, 尚宇, 楊珊珊 申請人:西安工業(yè)大學(xué)