一种用于古籍保护箱的多功能仪制造技术

一种用于古籍保护箱的多功能仪，包括：主控单元模块、存储单元模块、环境参数采集模块、GPS+GSM定位模块、WIFI通讯模块、指纹识别模块、电控锁驱动控制模块以及接口单元模块；其中所述主控单元模块包括微控制器，所述存储单元模块包括SD卡、Flash存储器以及铁电存储器，所述环境参数采集模块包括温湿度传感器、压力传感器，所述GPS+GSM定位模块包括GSM无线模块、SIM卡以及GPS/北斗定位，所述接口单元模块采用USB Type‑C接口作为备用电池供电入口。本发明专利技术实现了环境参数采集、存储、传输，具有古籍保护箱室内定位检测功能，室外GPS定位功能，并作为电子钥匙控制古籍保护箱密码锁的解锁。

【技术实现步骤摘要】
一种用于古籍保护箱的多功能仪
本专利技术属于文物保护
，具体涉及一种应用在高电磁环境下工作的古籍保护箱系统的多功能仪。
技术介绍
古籍主要指未采用现代印刷技术印制的书籍，书籍的材质也包含竹简、帛以及纸张等。随着年代的增长，古籍的纸张均会逐渐发黄、发脆，同时也会受到虫蛀、鼠咬、自然或人为的损毁。由于古籍不能复制，古籍的保护工作尤为重要。古籍贮存箱解决了古籍防虫、防潮等问题，同时也延长了古籍的寿命，避免了纸张、竹简等材质由于时间问题而发黄、腐蚀等问题。古籍保护箱系统实现了古籍等文物的保护功能，但由于古籍的特殊性以及贮存环境的变化，系统需要对其进行环境参数采集、环境监测，并且对古籍所在地点进行定位。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是：本专利技术实现了环境参数采集、存储、传输，具有古籍保护箱室内定位检测功能，在较高电磁屏蔽环境内箱体定位以及室外GPS定位功能，并作为电子钥匙控制古籍保护箱密码锁的解锁。本专利技术公开了：一种用于古籍保护箱的多功能仪，包括：主控单元模块、存储单元模块、环境参数采集模块、GPS+GSM定位模块、WIFI通讯模块、指纹识别模块、电控锁驱动控制模块以及接口单元模块；其中所述主控单元模块包括微控制器，用于控制和协调整个系统的动作，所述存储单元模块包括SD卡、Flash存储器以及铁电存储器，用于存储数据信息，所述环境参数采集模块包括温湿度传感器、压力传感器，用于监测古籍保护箱内部环境，所述GPS+GSM定位模块包括GSM无线模块、SIM卡以及GPS/北斗定位，用于定位，所述WIFI通讯模块包括外接天线远距离WIFI模块，将内部存储的数据通过无线通信协议与外部设备进行数据和指令交互传递，所述指纹识别模块用于指纹录入、图像处理、指纹对比、搜索和模板存储，所述电控锁驱动控制模块用于门锁全程监控，所述接口单元模块采用USBType-C接口作为备用电池供电入口，所述USBType-C接口还可作为有线传输、系统测试。进一步的，所述存储单元模块存储数据信息包括指纹、环境参数、物品存取记录、操作记录、位置信息，其中SD卡以文件形式对各类数据进行归类存储，Flash存储器对系统参数，升级固件参数进行存储，铁电存储器对环境参数进行存储，所述主控单元模块的微控制器与存储器接通过SDIO接口与SD卡连接，通过SPI或I2C接口与Flash存储器连接，通过SPI接口与铁电存储器连接。进一步的，所述主控单元模块的微控制器采用两路I2C总线接口分别与环境参数采集模块的温湿度传感器、压力传感器连接，一路I2C总线接口与温湿度传感器相连，另一路I2C接口总线与压力传感器相连，温湿度传感器、压力传感器在微控制器的控制下检测温度、湿度及气压数据。进一步的，所述GPS+GSM定位模块和WIFI通讯模块均采用外置天线进行传输。进一步的，所述接口单元模块采用USBType-C接口作为备用电池供电入口，所述Type-C接口支持USB接口双面插接。进一步的，所述多功能仪支持外部直流供电或备用电池供电，备用电池在外部直流供电断开时自动启用，切换供电方式的同时，多功能仪根据供电状态启用不同的工作模式。进一步的，在直流供电情况下，多功能仪启用全功能模式，包括环境参数采集、密码锁功能、GPS+SIM卡定位功能、WIFI通讯功能；在备用电池供电情况下，仅启用GPS+SIM卡定位功能模式。进一步的，所述多功能仪采用铝合金材料表面拉丝氧化工艺制造，所述环境参数采集模块中的温湿度传感器、压力传感器传感器设置在所述多功能仪壳体边角，内部与主体隔离，采用立体镂空设计，使传感器腔体与监测环境空气充分交融。本专利技术的有益效果：1.本专利技术实现了古籍保护箱环境参数采集、存储、传输，对古籍的保护能力具有明显的提高；其次本专利技术具有古籍保护箱室内定位检测功能，并作为电子钥匙控制古籍保护箱密码锁的解锁。2.本专利技术通过天线方案提高了箱体室外定位精度和抗电磁干扰能力；在较高电磁屏蔽环境内具有箱体定位以及室外GPS定位功能。3.本专利技术通过存储单元模块实现了大容量系统数据采集、备份、传输等能力，具有低功耗、大容量、可扩容等特点。4.本专利技术实现了多功能仪在结构空间受限情况下的应急供电问题。附图说明图1一种用于古籍保护系统的多功能仪原理框图。具体实施方式除了下面所述的实施例，本专利技术还可以有其它实施例或以不同方式来实施。因此，应当知道，本专利技术并不局限于在下面的说明书中所述或在附图中所示的部件的结构的详细情况。当这里只介绍一个实施例时，权利要求并不局限于该实施例。用于古籍保护系统的多功能仪的硬件组成包括：主控单元模块、存储单元模块、环境参数采集模块、GPS+GSM定位模块、WIFI通讯模块、指纹识别模块、电控锁驱动控制模块、接口单元模块。主控单元模块：主控单元负责控制和协调整个设备的动作，执行数据运算处理、逻辑判断等任务，对MCU的数据计算能力，主频效率，外设资源要求较高，选用144脚TQFP封装的STM32F103微控制器作为多功能仪的MCU主控。STM32F103是意法半导体公司基于ARM内核设计的一款微控制器。存储单元模块：多功能仪存储数据信息涉及指纹、环境参数、物品存取记录、操作记录、位置信息等内容，种类繁多，时间越长累积数据也将越大，因此为解决数据存储问题，多功能仪设计主要采用大容量SD(TF)卡，以文件形式对各类数据进行归类存储。对于系统参数，升级固件等重要参数采用外置Flash存储器进行存储，保证数据的安全可靠。而环境参数由于需要重复擦写，操作频率高，对存储载体的性能要求很高，因此本设计采用铁电存储器(F-RAM)对环境参数进行存储。该类型存储器读写寿命可高达100亿次，数据保持150年不变，写入无需执行擦除操作，真正实现零等待，从而有效保证多功能仪环境参数监测的实时性。环境参数以实际一帧30个字节，1秒钟存储一次，连续存储2小时计算，总容量需求为216Kbyte(30字节×3600帧×2小时＝216000字节)。因此，选用容量为256K(2Mbit)的铁电存储器FM25V20A即可满足存储空间需求。该存储器采用SPI接口方式，最高操作时钟频率可达40MHz。主控单元模块的微控制器与存储器接通过SDIO接口与SD卡连接，通过SPI或I2C接口与Flash存储器连接，通过SPI接口与铁电存储器连接。环境参数采集模块：包括温湿度传感器、压力传感器。其中为减少多功能仪空间体积需求，温度传感器和湿度传感器选用高集成度一体化数字温湿度传感器设计。每个多功能仪配置1个温湿度传感器和1个压力传感器。传感器选型如下：温湿度传感器选用瑞士盛世瑞恩公司生产的SHT35数字温湿度传感器。压力传感器选用美国精量电子公司生产的MS5803-02BA绝对压力传感器。温湿度传感器、压力传感器与主控接口方式设计如下，主控采用两路I2C总线接口分别与温湿度传感器、压力传感器连接，一路I2C总线接口与温湿度传感器相连，另一路I2C接口总线与压力传感器相连。温湿度传感器、压力传感器在微控制器的控制下检测温度、湿度及气压数据。GPS+GSM定位模块：包括GSM(SIM900a)无线模块、SIM(中国移动)卡以及GPS/北斗定位三部分。GSM无线模块具有短信收发功能，可以发一条短信给自己的设备，控制进行动作，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于古籍保护箱的多功能仪，其特征在于，包括：主控单元模块、存储单元模块、环境参数采集模块、GPS+GSM定位模块、WIFI通讯模块、指纹识别模块、电控锁驱动控制模块以及接口单元模块；其中所述主控单元模块包括微控制器，用于控制和协调整个系统的动作，所述存储单元模块包括SD卡、Flash存储器以及铁电存储器，用于存储数据信息，所述环境参数采集模块包括温湿度传感器、压力传感器，用于监测古籍保护箱内部环境，所述GPS+GSM定位模块包括GSM无线模块、SIM卡以及GPS/北斗定位，用于定位，所述WIFI通讯模块包括外接天线远距离WIFI模块，将内部存储的数据通过无线通信协议与外部设备进行数据和指令交互传递，所述指纹识别模块用于指纹录入、图像处理、指纹对比、搜索和模板存储，所述电控锁驱动控制模块用于门锁全程监控，所述接口单元模块采用USB Type‑C接口作为备用电池供电入口，所述USBType‑C接口还可作为有线传输、系统测试。

【技术特征摘要】
1.一种用于古籍保护箱的多功能仪，其特征在于，包括：主控单元模块、存储单元模块、环境参数采集模块、GPS+GSM定位模块、WIFI通讯模块、指纹识别模块、电控锁驱动控制模块以及接口单元模块；其中所述主控单元模块包括微控制器，用于控制和协调整个系统的动作，所述存储单元模块包括SD卡、Flash存储器以及铁电存储器，用于存储数据信息，所述环境参数采集模块包括温湿度传感器、压力传感器，用于监测古籍保护箱内部环境，所述GPS+GSM定位模块包括GSM无线模块、SIM卡以及GPS/北斗定位，用于定位，所述WIFI通讯模块包括外接天线远距离WIFI模块，将内部存储的数据通过无线通信协议与外部设备进行数据和指令交互传递，所述指纹识别模块用于指纹录入、图像处理、指纹对比、搜索和模板存储，所述电控锁驱动控制模块用于门锁全程监控，所述接口单元模块采用USBType-C接口作为备用电池供电入口，所述USBType-C接口还可作为有线传输、系统测试。2.如权利要求1所述的多功能仪，其特征在于，所述存储单元模块存储数据信息包括指纹、环境参数、物品存取记录、操作记录、位置信息，其中SD卡以文件形式对各类数据进行归类存储，Flash存储器对系统参数，升级固件参数进行存储，铁电存储器对环境参数进行存储，所述主控单元模块的微控制器与存储器接通过SDIO接口与SD卡连接，通过SPI或I2C接口与Flash存储器连接，通过SPI接口与铁电...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐念华，范新中，王志红，姜开，丁国元，张浩，要炜，杨鑑，单亦姣，李学思，苏忠威，雷豹，方泽平，程蕾，王晓鹏，
申请(专利权)人：中国运载火箭技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11