行業:
Construction

產品:
WLS-9163, NI WSN-3202, NI 9791, LabVIEW

挑戰:
通過監測環境因素來保護曆史遺跡又而不影響遺跡原貌的。

解決方案:
    使用LabVIEW， NI無線傳感器網絡(WSN)以及NI WLS-9163接口為Santa María de Mave教堂開發監測係統。

    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修複工程，這座教堂可以追溯到12世紀。項目由Castile 和 León地方政府通過Románico Norte計劃提供資金，來支持Santa María la Real基金和遺產監測係統計劃(MHS)。本地行動小組País Románico也通過環境農業漁業部的開發計劃為Santa María la Real基金和遺產監測係統計劃籌措資金。

    在(zai)這(zhe)座(zuo)具(ju)有(you)曆(li)史(shi)意(yi)義(yi)的(de)教(jiao)堂(tang)改(gai)造(zao)完(wan)成(cheng)後(hou)，基(ji)金(jin)會(hui)意(yi)識(shi)到(dao)遺(yi)跡(ji)需(xu)要(yao)連(lian)續(xu)監(jian)測(ce)從(cong)而(er)保(bao)護(hu)教(jiao)堂(tang)不(bu)受(shou)環(huan)境(jing)衰(shuai)退(tui)的(de)侵(qin)害(hai)。因(yin)此(ci)

，小(xiao)組(zu)開(kai)發(fa)了(le)一(yi)套(tao)實(shi)驗(yan)性(xing)的(de)方(fang)案(an)用(yong)於(yu)監(jian)測(ce)教(jiao)堂(tang)的(de)環(huan)境(jing)參(can)數(shu)
，包(bao)括(kuo)如(ru)下(xia)幾(ji)方(fang)麵(mian)：

• 教堂中殿內部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
• 一套位於教堂上部的微型氣象站的數據采集係統
• 結構振動的測量

    教jiao堂tang的de保bao護hu團tuan隊dui決jue定ding將jiang這zhe些xie測ce量liang數shu據ju存cun儲chu於yu一yi台tai位wei於yu教jiao堂tang內nei部bu的de中zhong央yang計ji算suan機ji
，數shu據ju將jiang被bei傳chuan送song到dao遠yuan程cheng站zhan點dian用yong以yi觀guan察cha和he管guan理li。另ling外wai，還hai需xu要yao安an裝zhuang一yi個ge紅hong外wai入ru口kou探tan測ce器qi、一個火警探測器以及一個用於遙控外部設備的裝置。

    團隊選擇 LabVIEW來管理整個係統以及同時執行多個進程。他們同時選擇了NI WSN技術用於測量溫度和濕度參，以及入口探測器，火警探測器和製動器。此外團隊使用NI WLS-9163 Wi-Fi模塊結合三軸加速計來測量結構振動。

    團(tuan)隊(dui)最(zui)大(da)的(de)挑(tiao)戰(zhan)來(lai)自(zi)於(yu)線(xian)路(lu)的(de)安(an)裝(zhuang)與(yu)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)隱(yin)藏(zang)，要(yao)在(zai)不(bu)妨(fang)礙(ai)遺(yi)跡(ji)外(wai)觀(guan)的(de)同(tong)時(shi)保(bao)持(chi)良(liang)好(hao)的(de)無(wu)線(xian)電(dian)信(xin)號(hao)
，由(you)於(yu)遺(yi)跡(ji)石(shi)牆(qiang)和(he)柱(zhu)子(zi)的(de)存(cun)在(zai)，這(zhe)是(shi)很(hen)困(kun)難(nan)的(de)。圖(tu)1描述了教堂中殿的傳感器網絡的大概位置。

    團隊在與中殿相連的小房間內安裝了兩個NI WSN-9791網關，jiyumeiguandekaolv

，jiangtamencongrenqundeshiyedangzhongqiaomiaodeyinzangle。raner
，yinbidejiedianyuzhongyangjisuanjizhijianwuxianxinhaozhiliangjiubianchale。weijiejuezheyiwenti，tuanduifangzhilegaozengyidewaibutianxian(9 dB)並為兩個網關使用了1.5米的延長線
，將天線的放置靠近木門的內框上
，如圖2所示。

    團隊使用了低功耗和易於連接的NI WSN-3202 模擬輸入節點，以及型號為為HMP50的溫度與濕度計。這一裝置每10秒鍾讀取一次溫度和濕度度值，計算每分鍾內的平均值
，並將其傳給網關。隻有在檢測到變化的時候，數字輸入（通道0和1）才會發送數據。隻有當網關發送指令時數字輸出才會被激活，然後連接到特定位置的固態繼電器上。

    起初，遺跡保護團隊安裝WSN-3202節點時沒有使用保護性外殼
，如圖3所示。後來，團隊安裝節點時使用了可以著色容易隱藏的防水外殼。這樣可以選擇無線信號更好的位置。

    團隊使用LabVIEW管理測量係統，開發了一套基於多線程的應用程序
，可以同時執行若幹進程。這些進程包括如下任務：

    後來，小組把節點裝置放在防水的地方，那裏更易於上色和隱藏。這使得這個位置成為信號接收的較佳位置。

    團隊使用LabVIEW管理測量係統，開發了一套基於多線程的應用程序，可以同時執行若幹進程。這些進程包括如下任務：

• 測量來自傳感器網絡和氣象站的數據
• 讀取來自加速計的數據
• 使用互聯網將數據傳送給遠方的數據庫
• 管理用戶界麵

    進程被均衡的分配在惠普（HP） Proliant ML115 G5服務器（一個四核Opteron CPU）的不同核上。應用程序調用Service Keeper and Service Mill的工具來作為Windows操作係統的服務運行。部分接口如圖4和5所示。

    保護團隊安裝了一個氣象站，由串行線纜(RS232, RS485, RS422 及 SDI-12)連接到一個叫做Digiconnect Wi-SP的Wi-Fi裝置，它與一個Wi-Fi接入點相連。服務器上的DIGI Realport軟件仿真一個串口
，LabVIEW應用程序由這個串口讀取氣象站的數據。

    團隊使用同樣的策略連接WLS-9163裝置讀取三個加速度計通道的數據。他們將WLS-9163 Wi-Fi客戶端連接到Wi-Fi接入點，LabVIEW由模擬輸入通道讀取數據。

    盡管傳輸無線信號的條件極其惡劣

，WSN網絡依然穩定運行。所有的節點可以達到超過20% 的信號強度
，節點偶爾會失去連接，對於這些節點而言隻要有8%的(de)信(xin)號(hao)強(qiang)度(du)他(ta)們(men)就(jiu)能(neng)夠(gou)傳(chuan)輸(shu)數(shu)據(ju)。這(zhe)種(zhong)情(qing)況(kuang)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)中(zhong)繼(ji)節(jie)點(dian)來(lai)解(jie)決(jue)
，但(dan)這(zhe)種(zhong)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)並(bing)不(bu)可(ke)行(xing)，因(yin)為(wei)中(zhong)繼(ji)節(jie)點(dian)並(bing)不(bu)能(neng)從(cong)外(wai)部(bu)獲(huo)取(qu)供(gong)電(dian)，會(hui)很(hen)快(kuai)耗(hao)盡(jin)電(dian)池(chi)。

    通過使用LabVIEW 和 NI WSN技術，團隊很輕鬆地為一座12世紀的古跡開發了監測係統。所體現出來的優勢在於可以在不同地點將多種傳感器方便靈活的組成網絡。。

    通過在LabVIEW中zhong開kai發fa節jie點dian程cheng序xu允yun許xu在zai節jie點dian中zhong完wan成cheng複fu雜za的de數shu據ju處chu理li
，確que保bao了le節jie點dian電dian池chi的de使shi用yong時shi間jian和he更geng高gao的de能neng源yuan利li用yong率lv。例li如ru，保bao護hu團tuan隊dui可ke以yi應ying用yong一yi種zhong策ce略lve，對dui采cai集ji到dao的de數shu據ju求qiu平ping均jun或huo進jin行xing其qi他ta複fu雜za計ji算suan，當dang數shu據ju出chu現xian變bian化hua時shi，才cai會hui傳chuan送song數shu據ju。同tong樣yang的de，節jie點dian間jian的de數shu據ju傳chuan輸shu功gong能neng也ye允yun許xu團tuan隊dui實shi現xian遠yuan程cheng配pei置zhi節jie點dian程cheng序xu。教jiao堂tang保bao護hu團tuan隊dui實shi現xian了le他ta們men的de目mu標biao，維wei護hu了le一yi座zuo重zhong要yao曆li史shi寶bao庫ku的de特te色se和he完wan整zheng性xing。

作者信息:
Juan José Cabana González
Diseño Implementación y Optimización OPIDIS
Angustias,34 2do izquierda
Valladolid
西班牙