采用LabVIEW和NI無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )監測一座12世紀的名

測量節點(diǎn)
作者:
Juan José Cabana González - Diseño Implementación y Optimización OPIDIS
Marian Chiriac - Fundación Santa María La Real
Jose M. de Uña García - OPIDIS
行業(yè):
Construction
產(chǎn)品:
WLS-9163, NI WSN-3202, NI 9791, LabVIEW
挑戰:
通過(guò)監測環(huán)境因素來(lái)保護歷史遺跡又而不影響遺跡原貌的。
解決方案:
使用LabVIEW， NI無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )(WSN)以及NI WLS-9163接口為Santa María de Mave教堂開(kāi)發(fā)監測系統。
通過(guò)使用LabVIEW 和 NI WSN技術(shù)，團隊很容易地為一座12世紀的古跡開(kāi)發(fā)了監測系統。LabVIEW和NI WSN技術(shù)所體現出來(lái)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(chǎng)（Aguilar de Campo）的Santa María la Real基金，為Santa María de Mave教堂及其修道院開(kāi)展了一項修復工程，這座教堂可以追溯到12世紀。項目由Castile 和 León地方政府通過(guò)Románico Norte計劃提供資金，來(lái)支持Santa María la Real基金和遺產(chǎn)監測系統計劃(MHS)。本地行動(dòng)小組País Románico也通過(guò)環(huán)境農業(yè)漁業(yè)部的開(kāi)發(fā)計劃為Santa María la Real基金和遺產(chǎn)監測系統計劃籌措資金。
在這座具有歷史意義的教堂改造完成后，基金會(huì )意識到遺跡需要連續監測從而保護教堂不受環(huán)境衰退的侵害。因此，小組開(kāi)發(fā)了一套實(shí)驗性的方案用于監測教堂的環(huán)境參數，包括如下幾方面：
教堂中殿內部17個(gè)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據采集系統
結構振動(dòng)的測量
教堂的保護團隊決定將這些測量數據存儲于一臺位于教堂內部的中央計算機，數據將被傳送到遠程站點(diǎn)用以觀(guān)察和管理。另外，還需要安裝一個(gè)紅外入口探測器、一個(gè)火警探測器以及一個(gè)用于遙控外部設備的裝置。
團隊選擇 LabVIEW來(lái)管理整個(gè)系統以及同時(shí)執行多個(gè)進(jìn)程。他們同時(shí)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(dòng)器。此外團隊使用NI WLS-9163 Wi-Fi模塊結合三軸加速計來(lái)測量結構振動(dòng)。
團隊最大的挑戰來(lái)自于線(xiàn)路的安裝與傳感器的隱藏，要在不妨礙遺跡外觀(guān)的同時(shí)保持良好的無(wú)線(xiàn)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: 節點(diǎn)貢獻計劃
團隊在與中殿相連的小房間內安裝了兩個(gè)NI WSN-9791網(wǎng)關(guān)，基于美觀(guān)的考慮，將他們從人群的視野當中巧妙的隱藏了。然而，隱蔽的節點(diǎn)與中央計算機之間無(wú)線(xiàn)信號質(zhì)量就變差了。為解決這一問(wèn)題，團隊放置了高增益的外部天線(xiàn)(9 dB)并為兩個(gè)網(wǎng)關(guān)使用了1.5米的延長(cháng)線(xiàn)，將天線(xiàn)的放置靠近木門(mén)的內框上，如圖2所示。