一種基于無線傾角傳感器的文物穩定性監測系統的制作方法
【專利摘要】本發明涉及監測技術領域。一種基于無線傾角傳感器的文物穩定性監測系統，包括遠程監控終端，遠程監控終端與一用于檢測文物傾斜變化的傳感器系統無線相連；傳感器系統包括至少一個無線傾角傳感器；遠程監控終端是手機、平板電腦、臺式電腦中的任意一種；文物是文物建筑或者構筑物。本發明通過無線傾角傳感器監測傾斜情況，并通過無線形式傳遞給遠程監控終端。
【專利說明】
一種基于無線傾角傳感器的文物穩定性監測系統
技術領域
[0001 ]本發明涉及監測技術領域，具體涉及文物傾斜監測系統。
【背景技術】
[0002]文物建筑及構筑物由于歷史久遠，往往存在傾斜失穩的問題。目前對文物建筑的傾斜問題主要是通過全站型電子測距儀人工定期測量其距離、角度和高程來獲取被測目標點在不同時段的變形數據。這種做法精度較高，但測量的結果則需要在測量結束后再利用相關軟件分析計算來得出，測量工作費工、費時、費力。并且文物保護管理機構需要委托第三方測量機構來實施測量工作。三維激光掃描技術也逐漸用于文物建筑或構筑物的變形測量，但耗資巨大，同樣需要第三方機構定期進行測量。對于文物保護需要而言，這些監測方法無法實現對文物建筑或者構筑物傾斜狀態的及時掌握，不能在發生問題的開始階段就發現文物面臨的風險，不利于對文物進行預防性保護。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在于提供一種基于無線傾角傳感器的文物穩定性監測系統，以解決上述技術問題。
[0004]本發明所解決的技術問題可以采用以下技術方案來實現:
[0005]—種基于無線傾角傳感器的文物穩定性監測系統，包括遠程監控終端，其特征在于，所述遠程監控終端與一用于檢測文物傾斜變化的傳感器系統無線相連；
[0006]所述傳感器系統包括至少一個無線傾角傳感器；
[0007]所述遠程監控終端是手機、平板電腦、臺式電腦中的任意一種；
[0008]所述文物是文物建筑或者構筑物。
[0009]本發明通過無線傾角傳感器監測傾斜情況，并通過無線形式傳遞給遠程監控終端。
[0010]所述無線傾角傳感器包括一傳感模塊、信號處理模塊、無線通信模塊，所述傳感模塊連接所述信號處理模塊，所述信號處理模塊連接所述無線通信模塊；
[0011]所述無線傾角傳感器通過一數據中轉系統連接所述遠程監控終端；
[0012]所述數據中轉系統包括一與所述無線通信模塊相匹配的無線收發裝置、無線網關，所述無線收發裝置通過485總線連接所述無線網關；
[0013]所述無線收發裝置位于所述無線傾角傳感器的無線傳輸范圍之內；
[0014]所述無線網關通過4G網絡與所述遠程監控終端無線相連。
[0015]所述無線傾角傳感器用于測量文物的傾斜角度，并將被測量端面傾斜角度轉換為電信號通過無線方式輸出；
[0016]所述遠程監控終端發送指令給所述無線傾角傳感器，使所述無線傾角傳感器按照指令測量文物傾角并反饋測量數據；
[0017]當無線傾角傳感器根據所述遠程監控終端的請求啟動對文物的監測時，將測量到的電流信號通過無線收發裝置及無線網關反饋給所述遠程監控終端。
[0018]所述信號處理模塊連接一存儲模塊，所述存儲模塊包括一存儲有無線傾角傳感器監測到的數據限定范圍的靜態數據庫；
[0019]所述存儲模塊還包括一存儲有無線傾角傳感器監測到的數據的動態數據庫；
[0020]當無線傾角傳感器監測到的數據與上一次監測到的數據的差值大于1°時，無線傾角傳感器將數據發送給遠程監控終端的同時，無線傾角傳感器通過無線通信模塊發送啟動測量指令給相鄰的無線傾角傳感器，相鄰的無線傾角傳感器也將測得的數據發送給遠程監控終端。
[0021]通過周邊的無線傾角傳感器也同時監測數據，遠程監控終端的監控軟件通過多個無線傾角傳感器的數據進行比較分析，判斷遠程監控終端進而獲得導致傾角發生的沉降處，進行處理。
[0022]—個所述文物上設有至少一個無線傾角傳感器，所述無線傾角傳感器通過一固定件固定與文物上。
[0023]通過多個無線傾角傳感器，實現不同位置處的變化。
[0024]無線傾角傳感器設有一電池，所述電池連接所述信號處理模塊。
[0025]所述固定件包括魔術貼，所述魔術貼包括第一基體、第二基體，所述第一基體的一面上設有一魔術貼子面，所述第一基體的另一面上設有一魔術貼母面，所述第一基體圍成一環狀固定于所述文物的橫梁上；
[0026]所述第二基體設有魔術貼母面;所述第二基體固定于一無線傾角傳感器上；
[0027]所述無線傾角傳感器通過所述第二基體固定于所述文物的橫梁的上表面。
[0028]通過第一基體與所述第二基體的可拆卸連接，實現無線傾角傳感器的安裝，便于實現無線傾角傳感器以無損的方式固定于文物上。
[0029]所述無線傾角傳感器還與一相機固定連接，所述相機連接所述無線傾角傳感器的信號處理模塊；
[0030]所述文物上還固定有一容置有色液體的透明容器，所述相機的畫面采集方向朝向所述透明容器；
[0031]所述透明容器的底邊為水平，首次安裝所述透明容器時，所述透明容器呈水平固定。
[0032]便于實現無線傾角監控的同時，還可以通過相機采集到的圖像畫面對傾斜情況進行進一步監測。相機還可以采集到文物的發霉情況。
[0033]所述無線傾角傳感器包括一殼體，所述相機與所述殼體通過一轉軸轉動連接；
[0034]所述轉軸通過傳動部件連接一電機，所述電機連接所述信號處理模塊；
[0035]所述轉軸上設有電性導通件，所述電性導通件呈環狀位于所述轉軸的外壁上，所述殼體內設有與所述電性導通件相匹配的導電觸頭，所述導電觸頭連接所述信號處理模塊的通信接口。
[0036]實現機械轉動的過程中，實現信號的傳遞。
[0037]遠程監控終端上設有一監控軟件，所述監控軟件上設有用于調整相機的采集方位的操作界面，所述操作界面上設有一旋鈕圖案，通過點擊旋鈕圖案，實現旋鈕圖案的轉動，所述旋鈕圖案根據點擊的手勢控制旋鈕的旋轉角度，進而調整相機的旋轉角度；
[0038]所述操作界面上還設有一用于輸入相機旋轉角度的第一輸入欄，通過在第一輸入欄內輸入數值，實現相機的旋轉；
[0039]所述操作界面上還設有一用于定時進行相機單次旋轉角度限制的第二輸入欄。
[0040]實現相機的不同旋轉方式。
[0041]所述監控軟件上還設有用于填寫發送報警信息給予手機的按鈕，點擊按鈕后跳轉至聯系人手機號輸入界面；
[0042]當監控軟件檢測到的傾斜角度超過設定值時，自動發送報警信息給手機。
[0043]所述遠程監控終端上安裝有圖像分析軟件，圖像分析軟件從R、G、B三個顏色值分析出對應的亮度值Y和色彩值S，其關系如下:
[0044]Y = 0.2R+0.49G+0.19B；
[0045]H=tan(cl/c2)；
[0046]S=(C12+C22)1/2；
[0047]C1=0.75R-0.35G-0.21B；
[0048]C2 = -0.3R-0.57G+0.89Bo
[0049]所述監控軟件與所述圖像分析軟件相關聯，監控軟件通過所述圖像分析軟件獲得數據結果；
[0050]所述圖像分析軟件上設有用于輸入色度值搜尋范圍的工具欄，用戶通過工具欄內輸入待搜尋的范圍實現相應色度值所處的區域的搜尋；
[0051]當圖像分析軟件采集到的畫面搜尋到的色度值范圍為有色液體顏色色度的范圍內時，所述圖像分析軟件將分析的數據發送給監控軟件，監控軟件進行傾斜程度的判斷，當搜尋到的區域的底邊為一傾斜的線段時，監控軟件判斷為傾斜，通過監控軟件判斷傾斜線段的傾斜角度，得出文物的傾斜情況；
[0052]有色液體顏色色度:H=H3?H4，其中H3和H4為有色液體的顏色色度范圍。
[0053]圖像分析軟件提取搜尋到的區域的底邊信息發送至監控軟件，所述監控軟件上具有距尚測量的功能；
[0054]傾斜角度的算法為，監控軟件將搜尋到的區域的底邊上選取一lcm，底邊的兩端點中位于低處的一端與一水平線相連，底邊的兩端點中位于低處的一端向所述水平線作一垂線，所述垂線與所述水平線相較，且交點即為A，A至底邊的兩端點中位于低處的一端的距離等于Icm時，監控軟件判斷為不傾斜；
[0055]反之，監控軟件判斷為傾斜，傾斜角度為arcC0S(A至底邊的兩端點中位于低處的一端的距離/I)。
[0056]當圖像分析軟件采集到的畫面搜尋到的色度值范圍為霉菌顏色色度的范圍內時，所述圖像分析軟件將分析的數據發送給監控軟件，監控軟件進行霉菌量的判斷；
[0057]霉菌顏色色度:H=H1?H2，其中Hl和H2為特定霉菌顏色色度范圍。
[0058]霉菌包括黃曲霉、白霉、黑霉、綠霉、藍霉、灰黃霉，每一種霉菌的色度值都存有一定的區間。
[0059]圖像分析軟件動態設定H值，不同的霉菌的H值范圍為Hl?H2;
[0060]Hl與H2的值通過手動輸入圖像分析軟件，所述圖像分析軟件上設有至少兩個輸入欄，每個輸入欄用以輸入Hl與H2。
[0061]所述遠程監控終端上設有一存儲模塊，所述存儲模塊存儲有霉菌圖片，所述圖像分析軟件通過分析霉菌圖片上霉菌的顏色特性，進而獲得Hl與H2。
[0062]所述遠程監控終端上設有一存儲模塊，所述存儲模塊存儲有色液體的圖片，所述圖像分析軟件通過分析有色液體的圖片的有色液體的顏色特性，進而獲得H3與H4。
[0063]所述文物穩定性監測系統的使用方法:包括以下步驟:
[0064]步驟I，將一個或多個無線傾角傳感器以無損方式固定在文物上；
[0065]步驟2，將無線收發裝置安裝在無線傾角傳感器的無線傳輸范圍之內；
[0066]步驟3，將無線收發裝置與無線網關通過485總線連接；
[0067]步驟4，遠程監控終端通過4G網絡與無線網關連接，獲取監測數據后進行計算、分析，得到被測文物的傾斜角度以及傾斜變化趨勢，并在傾斜角度達到給定傾斜閾值的時候自動報警。
[0068]進一步的，所述遠程監控終端能夠基于設定的條件通過無線網關及無線收發裝置遠程發送指令給所述無線傾角傳感器，改變數據采集頻率；
[0069]重復以上步驟，遠程監控終端獲得文物的傾斜數據及變化趨勢。
【附圖說明】
[°07°]圖1為本發明的一種結構不意圖。
【具體實施方式】
[0071]為了使本發明實現的技術手段、創作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面進一步闡述本發明。
[0072]參見圖1，一種基于無線傾角傳感器10的文物穩定性監測系統，包括遠程監控終端13，遠程監控終端13與一用于檢測文物傾斜變化的傳感器系統無線相連;傳感器系統包括至少一個無線傾角傳感器10;遠程監控終端13是手機、平板電腦、臺式電腦中的任意一種；文物是文物建筑或者構筑物。本發明通過無線傾角傳感器10監測傾斜情況，并通過無線形式傳遞給遠程監控終端13。
[0073]無線傾角傳感器10包括一傳感模塊、信號處理模塊、無線通信模塊，傳感模塊連接信號處理模塊，信號處理模塊連接無線通信模塊;無線傾角傳感器10通過一數據中轉系統連接遠程監控終端13;數據中轉系統包括一與無線通信模塊相匹配的無線收發裝置11、無線網關12，無線收發裝置11通過485總線連接無線網關12;無線收發裝置11位于無線傾角傳感器10的無線傳輸范圍之內；無線網關12通過4G網絡與遠程監控終端13無線相連。
[0074]無線傾角傳感器10用于測量文物的傾斜角度，并將被測量端面傾斜角度轉換為電信號通過無線方式輸出；遠程監控終端13發送指令給無線傾角傳感器10，使無線傾角傳感器10按照指令測量文物傾角并反饋測量數據；當無線傾角傳感器10根據遠程監控終端13的請求啟動對文物的監測時，將測量到的電流信號通過無線收發裝置11及無線網關12反饋給遠程監控終端13。
[0075]信號處理模塊連接一存儲模塊，存儲模塊包括一存儲有無線傾角傳感器10監測到的數據限定范圍的靜態數據庫;存儲模塊還包括一存儲有無線傾角傳感器10監測到的數據的動態數據庫；當無線傾角傳感器10監測到的數據與上一次監測到的數據的差值大于1°時，無線傾角傳感器10將數據發送給遠程監控終端13的同時，無線傾角傳感器10通過無線通信模塊發送啟動測量指令給相鄰的無線傾角傳感器10，相鄰的無線傾角傳感器10也將測得的數據發送給遠程監控終端13。
[0076]通過周邊的無線傾角傳感器10也同時監測數據，遠程監控終端13的監控軟件通過多個無線傾角傳感器10的數據進行比較分析，判斷遠程監控終端13進而獲得導致傾角發生的沉降處，進行處理。
[0077]—個文物上設有至少一個無線傾角傳感器，無線傾角傳感器通過一固定件固定與文物上。通過多個無線傾角傳感器，實現不同位置處的變化。
[0078]固定件包括魔術貼，魔術貼包括第一基體、第二基體，第一基體的一面上設有一魔術貼子面，第一基體的另一面上設有一魔術貼母面，第一基體圍成一環狀固定于文物的橫梁上;第二基體設有魔術貼母面;第二基體固定于一無線傾角傳感器上;無線傾角傳感器通過第二基體固定于文物的橫梁的上表面。便于實現無線傾角傳感器以無損的方式固定于文物上。
[0079]無線傾角傳感器還與一相機固定連接，相機連接無線傾角傳感器的信號處理模塊;文物上還固定有一容置有色液體的透明容器，相機的畫面采集方向朝向透明容器;透明容器的底邊為水平，首次安裝透明容器時，透明容器呈水平固定。便于實現無線傾角監控的同時，還可以通過相機采集到的圖像畫面對傾斜情況進行進一步監測。相機還可以采集到文物的發霉情況。
[0080]無線傾角傳感器包括一殼體，相機與殼體通過一轉軸轉動連接;轉軸通過傳動部件連接一電機，電機連接信號處理模塊;轉軸上設有電性導通件，電性導通件呈環狀位于轉軸的外壁上，殼體內設有與電性導通件相匹配的導電觸頭，導電觸頭連接信號處理模塊的通信接口。實現機械轉動的過程中，實現信號的傳遞。
[0081]遠程監控終端上設有一監控軟件，監控軟件上設有用于調整相機的采集方位的操作界面，操作界面上設有一旋鈕圖案，通過點擊旋鈕圖案，實現旋鈕圖案的轉動，旋鈕圖案根據點擊的手勢控制旋鈕的旋轉角度，進而調整相機的旋轉角度;操作界面上還設有一用于輸入相機旋轉角度的第一輸入欄，通過在第一輸入欄內輸入數值，實現相機的旋轉;操作界面上還設有一用于定時進行相機單次旋轉角度限制的第二輸入欄。實現相機的不同旋轉方式。
[0082]監控軟件上還設有用于填寫發送報警信息給予手機的按鈕，點擊按鈕后跳轉至聯系人手機號輸入界面；
[0083]當監控軟件檢測到的傾斜角度超過設定值時，自動發送報警信息給手機。
[0084]遠程監控終端上安裝有圖像分析軟件，圖像分析軟件從R、G、B三個顏色值分析出對應的亮度值Y和色彩值S，其關系如下:
[0085]Y = 0.2R+0.49G+0.19B；
[0086]H=tan(cl/c2)；
[0087]S=(C12+C22)1/2；
[0088]C1=0.75R-0.35G-0.21B；
[0089]C2 = -0.3R-0.57G+0.89Bo
[0090]監控軟件與圖像分析軟件相關聯，監控軟件通過圖像分析軟件獲得數據結果；圖像分析軟件上設有用于輸入色度值搜尋范圍的工具欄，用戶通過工具欄內輸入待搜尋的范圍實現相應色度值所處的區域的搜尋；當圖像分析軟件采集到的畫面搜尋到的色度值范圍為有色液體顏色色度的范圍內時，圖像分析軟件將分析的數據發送給監控軟件，監控軟件進行傾斜程度的判斷，當搜尋到的區域的底邊為一傾斜的線段時，監控軟件判斷為傾斜，通過監控軟件判斷傾斜線段的傾斜角度，得出文物的傾斜情況;有色液體顏色色度:H = H3?H4，其中H3和H4為有色液體的顏色色度范圍。
[0091]當圖像分析軟件采集到的畫面搜尋到的色度值范圍為霉菌顏色色度的范圍內時，圖像分析軟件將分析的數據發送給監控軟件，監控軟件進行霉菌量的判斷;霉菌顏色色度:H=Hl?H2，其中Hl和H2為特定霉菌顏色色度范圍。
[0092]霉菌包括黃曲霉、白霉、黑霉、綠霉、藍霉、灰黃霉，每一種霉菌的色度值都存有一定的區間。圖像分析軟件動態設定H值，不同的霉菌的H值范圍為Hl?H2 ;H1與H2的值通過手動輸入圖像分析軟件，圖像分析軟件上設有至少兩個輸入欄，每個輸入欄用以輸入Hl與H2。
[0093]遠程監控終端上設有一存儲模塊，存儲模塊存儲有霉菌圖片，圖像分析軟件通過分析霉菌圖片上霉菌的顏色特性，進而獲得Hl與H2。
[0094]文物穩定性監測系統的使用方法:包括以下步驟:步驟I，將一個或多個無線傾角傳感器以無損方式固定在文物上;步驟2，將無線收發裝置安裝在無線傾角傳感器的無線傳輸范圍之內；步驟3，將無線收發裝置與無線網關通過485總線連接;步驟4，遠程監控終端通過4G網絡與無線網關連接，獲取監測數據后進行計算、分析，得到被測文物的傾斜角度以及傾斜變化趨勢，并在傾斜角度達到給定傾斜閾值的時候自動報警。進一步的，遠程監控終端能夠基于設定的條件通過無線網關及無線收發裝置遠程發送指令給無線傾角傳感器，改變數據采集頻率;重復以上步驟，遠程監控終端獲得文物的傾斜數據及變化趨勢。
[0095]以上顯示和描述了本發明的基本原理和主要特征以及本發明的優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和范圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明范圍內。本發明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
【主權項】
1.一種基于無線傾角傳感器的文物穩定性監測系統，包括遠程監控終端，其特征在于，所述遠程監控終端與一用于檢測文物傾斜變化的傳感器系統無線相連； 所述傳感器系統包括至少一個無線傾角傳感器； 所述遠程監控終端是手機、平板電腦、臺式電腦中的任意一種； 所述文物是文物建筑或者構筑物。2.根據權利要求1所述的一種基于無線傾角傳感器的文物穩定性監測系統，其特征在于:所述無線傾角傳感器包括一傳感模塊、信號處理模塊、無線通信模塊，所述傳感模塊連接所述信號處理模塊，所述信號處理模塊連接所述無線通信模塊； 所述無線傾角傳感器通過一數據中轉系統連接所述遠程監控終端； 所述數據中轉系統包括一與所述無線通信模塊相匹配的無線收發裝置、無線網關，所述無線收發裝置通過485總線連接所述無線網關； 所述無線收發裝置位于所述無線傾角傳感器的無線傳輸范圍之內； 所述無線網關通過4G網絡與所述遠程監控終端無線相連。3.根據權利要求2所述的一種基于無線傾角傳感器的文物穩定性監測系統，其特征在于:所述無線傾角傳感器用于測量文物的傾斜角度，并將被測量端面傾斜角度轉換為電信號通過無線方式輸出； 所述遠程監控終端發送指令給所述無線傾角傳感器，使所述無線傾角傳感器按照指令測量文物傾角并反饋測量數據； 當無線傾角傳感器根據所述遠程監控終端的請求啟動對文物的監測時，將測量到的電流信號通過無線收發裝置及無線網關反饋給所述遠程監控終端。4.根據權利要求2所述的一種基于無線傾角傳感器的文物穩定性監測系統，其特征在于:所述信號處理模塊連接一存儲模塊，所述存儲模塊包括一存儲有無線傾角傳感器監測到的數據限定范圍的靜態數據庫； 所述存儲模塊還包括一存儲有無線傾角傳感器監測到的數據的動態數據庫； 當無線傾角傳感器監測到的數據與上一次監測到的數據的差值大于1°時，無線傾角傳感器將數據發送給遠程監控終端的同時，無線傾角傳感器通過無線通信模塊發送啟動測量指令給相鄰的無線傾角傳感器，相鄰的無線傾角傳感器也將測得的數據發送給遠程監控終端。5.根據權利要求2所述的一種基于無線傾角傳感器的文物穩定性監測系統，其特征在于:一個所述文物上設有至少一個無線傾角傳感器，所述無線傾角傳感器通過一固定件固定與文物上。6.根據權利要求5所述的一種基于無線傾角傳感器的文物穩定性監測系統，其特征在于:所述固定件包括魔術貼，所述魔術貼包括第一基體、第二基體，所述第一基體的一面上設有一魔術貼子面，所述第一基體的另一面上設有一魔術貼母面，所述第一基體圍成一環狀固定于所述文物的橫梁上； 所述第二基體設有魔術貼母面;所述第二基體固定于一無線傾角傳感器上； 所述無線傾角傳感器通過所述第二基體固定于所述文物的橫梁的上表面。7.根據權利要求1所述的一種基于無線傾角傳感器的文物穩定性監測系統，其特征在于:所述無線傾角傳感器還與一相機固定連接，所述相機連接所述無線傾角傳感器的信號處理模塊； 所述文物上還固定有一容置有色液體的透明容器，所述相機的畫面采集方向朝向所述透明容器； 所述透明容器的底邊為水平，首次安裝所述透明容器時，所述透明容器呈水平固定。8.根據權利要求7所述的一種基于無線傾角傳感器的文物穩定性監測系統，其特征在于:所述無線傾角傳感器包括一殼體，所述相機與所述殼體通過一轉軸轉動連接； 所述轉軸通過傳動部件連接一電機，所述電機連接所述信號處理模塊； 所述轉軸上設有電性導通件，所述電性導通件呈環狀位于所述轉軸的外壁上，所述殼體內設有與所述電性導通件相匹配的導電觸頭，所述導電觸頭連接所述信號處理模塊的通信接口。9.根據權利要求1所述的一種基于無線傾角傳感器的文物穩定性監測系統，其特征在于:遠程監控終端上設有一監控軟件，所述監控軟件上還設有用于填寫發送報警信息給予手機的按鈕，點擊按鈕后跳轉至聯系人手機號輸入界面； 當監控軟件檢測到的傾斜角度超過設定值時，自動發送報警信息給手機。10.根據權利要求9所述的一種基于無線傾角傳感器的文物穩定性監測系統，其特征在于:所述遠程監控終端上安裝有圖像分析軟件，所述圖像分析軟件上設有用于輸入色度值搜尋范圍的工具欄，用戶通過工具欄內輸入待搜尋的范圍實現相應色度值所處的區域的搜尋； 當圖像分析軟件采集到的畫面搜尋到的色度值范圍為有色液體顏色色度的范圍內時，所述圖像分析軟件將分析的數據發送給監控軟件，監控軟件進行傾斜程度的判斷，當搜尋到的區域的底邊為一傾斜的線段時，監控軟件判斷為傾斜，通過監控軟件判斷傾斜線段的傾斜角度，得出文物的傾斜情況； 有色液體顏色色度:H=H3?H4，其中H3和H4為有色液體的顏色色度范圍。
【文檔編號】G01C9/00GK106092048SQ201610374835
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年5月31日
【發明人】李曉武, 郭偉民, 高鳳, 付煥平, 劉超
【申請人】上海建為歷保工程科技股份有限公司