[发明专利]基于LoRa及北斗RDSS的野外文物防盗监测网络

说明书

本发明提供了一种基于LoRa及北斗RDSS的野外文物防盗监测网络，网关和若干个监测终端通过LoRa无线一对多的通信方式在野外文物保护区内进行通信，在每个监测终端通过振动信号频谱分析，若振动信号的频谱能量大于检测门限，则监测设备产生告警信息通过LoRa通信上传给网关，网关将告警信息通过北斗短报文经北斗卫星中转上传至北斗指挥机，北斗指挥机通过互联网将告警信息上传至云平台，以便于告警信息存储和显示。本发明利用LoRa组网技术功耗低、通信距离远的特点，从而降低野外文物保护人员的劳动强度，降低了文物保护监测组网的成本；而结合北斗RDSS技术则提高了野外区域间信息传输的可靠性。

技术领域

本发明涉及卫星导航与物联网领域，利用LoRa技术和北斗RDSS技术，实现高可靠的野外数据传输网络功能，具体为一种野外文物防盗监测网络。

背景技术

我国是文物大国，文物古迹是研究古代社会的重要文化遗存，作为历史文化的载体，代表着一个悠久文明的历史印记，具有重要的历史、艺术和考古价值。然而，多数文物处于野外，其位置偏远、分散，信息传输及交通不便，野外文物文物保护的现状不容乐观。

人工巡查或无人机巡查的成本较高，其效果容易受天气、时间、环境等外界因素影响。现有的安防监测技术，如视频监控、ZigBee网络监测，在野外环境下安装成本较高、功耗高、传输距离短，而且野外环境下面积大人员少，传统公共网络运营商的(2G/3G/4G)无线网络信号质量差，监控告警信息不能及时上传，严重影响了监控系统的实用性和可靠性。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种基于LoRa及北斗RDSS的野外文物防盗监测网络，解决了传统野外文物防盗监测系统存在的成本高、误警率高、功耗高，数据传输距离短、可靠性低等问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于LoRa及北斗RDSS的野外文物防盗监测网络，包括若干个监测终端、一个网关、北斗卫星、北斗指挥机和云平台，若干个监测终端和网关分布于野外文物保护区，网关和若干个监测终端通过LoRa无线一对多的通信方式在野外文物保护区内进行通信，当犯罪分子从事盗掘、爆破等破坏活动时，不可避免会产生振动信号，在每个监测终端通过振动信号频谱分析，若振动信号的频谱能量大于检测门限，则监测设备产生告警信息通过LoRa通信上传给网关，网关将告警信息通过北斗短报文经北斗卫星中转上传至北斗指挥机，北斗指挥机通过互联网将告警信息上传至云平台，以便于告警信息存储和显示。

所述监测终端包括振动传感器、低功耗微控制器MCU和LoRa通信模块，振动传感器野外采集文物保护区域振动信号，低功耗微控制器MCU接收振动传感器采集的振动信号，经过傅里叶变换后进行频谱分析，判断振动信号的频谱能量是否超过预先设定的频谱能量的门限Th，若小于等于门限Th，则MCU不产生告警信息，若频谱能量大于门限Th，则MCU通过串口将告警信息发送至LoRa模块，然后通过控制指令使LoRa模块发送告警数据给网关；LoRa通信模块用于监测终端与网关之间进行数据通信。

所述北斗指挥机连接互联网，将告警信息通过互联网上传至云平台，北斗指挥机为HWA-RDSS-1000北斗指挥机，具有普通北斗设备的定位、通信、授时功能外，还可同时管理200至1000个子用户，能兼收所管辖子用户的定位、通信信息，并向所管辖的子用户发送组播、通播信息，实现对子用户的分组管理和集中调度功能。

所述云平台显示监测点的状态信息和告警信息，包括监测显示模块和告警提醒模块；监测显示模块通过可视化的地图展现方式将各个监测终端显示在监控屏上，告警提醒模块收到告警信息后做出响应，通知文物管理人员有告警信息。

所述电源模块A为监测终端提供电能；采用一次性锂电池，监测终端内置的MCU只有在采集振动信号、进行FFT变换、进行阈值判断、发送告警信号时才处于工作状态，其余时间均处于休眠状态以降低功耗。因此，文物防盗监测终端采用一次性电池长期工作，采用一次性锂电池为野外文物防盗监测终端提供持续工作的电源。