采用LabVIEW和NI無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測一座名勝古跡

測量節(jié)點(diǎn)
作者:
Juan José Cabana González - Dise?o Implementación y Optimización OPIDIS
Marian Chiriac - Fundación Santa María La Real
Jose M. de U?a García - OPIDIS
行業(yè):
Construction
產(chǎn)品:
WLS-9163, NI WSN-3202, NI 9791, LabVIEW
挑戰(zhàn):
通過監(jiān)測環(huán)境因素來保護(hù)歷史遺跡又而不影響遺跡原貌的。
解決方案:
使用LabVIEW， NI無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)以及NI WLS-9163接口為Santa María de Mave教堂開發(fā)監(jiān)測系統(tǒng)。
"通過使用LabVIEW 和 NI WSN技術(shù)，團(tuán)隊(duì)很容易地為一座12世紀(jì)的古跡開發(fā)了監(jiān)測系統(tǒng)。LabVIEW和NI WSN技術(shù)所體現(xiàn)出來的優(yōu)勢在于可以在不同地點(diǎn)將多種傳感器方便靈活的組成網(wǎng)絡(luò)。"
西 班牙，阿吉拉爾場（Aguilar de Campo）的Santa María la Real基金，為Santa María de Mave教堂及其修道院開展了一項(xiàng)修復(fù)工程，這座教堂可以追溯到12世紀(jì)。項(xiàng)目由Castile 和 León地方政府通過Románico Norte計(jì)劃提供資金，來支持Santa María la Real基金和遺產(chǎn)監(jiān)測系統(tǒng)計(jì)劃(MHS)。本地行動小組País Románico也通過環(huán)境農(nóng)業(yè)漁業(yè)部的開發(fā)計(jì)劃為Santa María la Real基金和遺產(chǎn)監(jiān)測系統(tǒng)計(jì)劃籌措資金。
在這座具有歷史意義的教堂改造完成后，基金會意識到遺跡需要連續(xù)監(jiān)測從而保護(hù)教堂不受環(huán)境衰退的侵害。因此，小組開發(fā)了一套實(shí)驗(yàn)性的方案用于監(jiān)測教堂的環(huán)境參數(shù)，包括如下幾方面：
?教堂中殿內(nèi)部17個位置的空氣溫度以及相對濕度
?教堂外部的空氣溫度和相對濕度
?一套位于教堂上部的微型氣象站的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
?結(jié)構(gòu)振動的測量
教堂的保護(hù)團(tuán)隊(duì)決定將這些測量數(shù)據(jù)存儲于一臺位于教堂內(nèi)部的中央計(jì)算機(jī)，數(shù)據(jù)將被傳送到遠(yuǎn)程站點(diǎn)用以觀察和管理。另外，還需要安裝一個紅外入口探測器、一個火警探測器以及一個用于遙控外部設(shè)備的裝置。
團(tuán)隊(duì)選擇 LabVIEW來管理整個系統(tǒng)以及同時執(zhí)行多個進(jìn)程。他們同時選擇了NI WSN技術(shù)用于測量溫度和濕度參，以及入口探測器，火警探測器和制動器。此外團(tuán)隊(duì)使用NI WLS-9163 Wi-Fi模塊結(jié)合三軸加速計(jì)來測量結(jié)構(gòu)振動。
團(tuán)隊(duì)最大的挑戰(zhàn)來自于線路的安裝與傳感器的隱藏，要在不妨礙遺跡外觀的同時保持良好的無線電信號，由于遺跡石墻和柱子的存在，這是很困難的。圖1描述了教堂中殿的傳感器網(wǎng)絡(luò)的大概位置。

Figure 1: 節(jié)點(diǎn)貢獻(xiàn)計(jì)劃
團(tuán)隊(duì)在與中殿相連的小房間內(nèi)安裝了兩個NI WSN-9791網(wǎng)關(guān)，基于美觀的考慮，將他們從人群的視野當(dāng)中巧妙的隱藏了。然而，隱蔽的節(jié)點(diǎn)與中央計(jì)算機(jī)之間無線信號質(zhì)量就變差了。為解決這一問題，團(tuán)隊(duì)放置了高增益的外部天線(9 dB)并為兩個網(wǎng)關(guān)使用了1.5米的延長線，將天線的放置靠近木門的內(nèi)框上，如圖2所示。