内容概要：结合考古发掘现场动态环境监测的需求和应用研究，设计了基于无线传感器网络的考古发掘现场动态环境监测系统的设计方案。出，并详细描述组成的结构和每个模块的功能特性。据不仅可以为寻求最佳的文物保护环境提供支持，还可以为加强文化遗产提供基础数据。前，该系统已在高陵张东家族墓葬的凤起苑遗址和考古发掘现场应用，并取得了良好的效果。国是一个有着重要文化遗产的国家。下文物数量众多，分布广泛，丧葬环境复杂，文物保存环境差异明显，难以保护。管中国经济在过去30年中不断发展，但科学技术水平已大大提高，但文物的发现和保护方法的发展仍然滞后。会经济发展和学科需求[1]。物埋葬一段时间后，丧葬环境逐渐稳定，文物处于相对动态的平衡状态。着考古发掘，文物的固有平衡已被破坏。境中的温度，湿度，光辐射，氧气等因素突然发生变化，很容易导致文物毁坏和文物环境条件反复波动。索。快破坏过程。时，肉眼看不到的文物发生了细微的变化，从而缓慢地影响着文物的保存状态，例如土壤中的温度，湿度和水分。网站。面，准确地了解文物的实时变化，有利于对文物实施精确的保护措施。外，大型的不动产文物，如壁画等，也将出现在挖掘和储存过程中，如空鼓，起钉等现象，以及这些疾病的发展过程缓慢，无法长时间使用人类进行连续监测。面了解文物存储环境的长期变化，也有助于采取相应的控制措施，将文物的破坏和发展过程控制在极限。此，实时监测考古发掘现场的动态环境，制定相应的文物保护策略，是考古发掘的重要工作之一。过环境监测准确地捕获埋藏文物的环境参数，并为随后的文物保护环境监测提供最佳保存环境参数的基础。前，考古发掘现场没有实时的在线监视系统。
果通过电缆连接多个传感器，并且数据通过有线网络传输到终端以监视环境状态，则布线将很复杂并且工作量很大。其是在深入开展挖掘工作并改变场地时，必须重新部署网络，人力和物力的数量很重要，这大大增加了保护遗址文化遗址的难度和成本考古发掘。有线网络相比，无线传感器网络[2、3]可以避免有线网络的上述缺点，并且传感器节点具有价格低，部署方便，时间性能好的特点。实，具有高度的整合性和自组织性。外，根据传感器的不同类型，可以实时监测考古发掘现场的不同参数。用的传感器包括温度和湿度，紫外线，二氧化碳和二氧化硫传感器，用于实时监测温度，湿度，光线，灰尘和灰尘。害气体，以及裂缝监测传感器和浸没传感器，可实时监测陆地上的裂缝发展（图1）。过动态监控考古发掘现场的整体环境并创建相应的参数数据库，它不仅可以从大量数据中揭示其变化规律，而且还可以为您提供最佳的参数基础。护环境，以在随后的时期控制文物的保护环境。时监测还可以提供基线数据，以保护和加强类似地点的文物，并在必要时起到及时预警的作用。于实时对数据库进行了完整的收集，挖掘，分析和评估，最终实现了对考古发掘现场的有效控制，从而达到了提高效率的目的。降低成本，减少损坏并节省资源。图2所示，无线传感器节点的硬件设计使用模块化设计概念来支持各种不同总线传感器的离散结构，不仅可以方便地支持各种不同的总线传感器，但在集成设计中也可以避免使用传统的传感器。传感器节点待机状态下控制电路的泄漏电流问题降低了睡眠状态下的功耗并大大延长了无线传感器网络中传感器节点的寿命。节点主要由三个模块组成：电源模块，传感器模块，处理和传输模块。源模块由两块3.6 V锂电池供电，该传感器模块使用不同类型的传感器，例如温度和湿度传感器，土壤温度传感器，湿度传感器土壤，二氧化碳传感器，光传感器等以温度和湿度传感器为例，该节点使用数字温度和湿度传感器SHT15 [4]通过无线网络收集监视区域中的温度和湿度数据。具有极高的安全性，可靠性和稳定性。同系列的SHT11温湿度传感器相比，SHT15具有更优越的性能。的电源电压为2.4-5.5 V，湿度测量的精度为±2.0％RH，温度下的测量精度为±0.3°C封装温度为25°C。用SMD芯片封装（LCC）。理和传输模块由TI [5]的单片机CC430F5137组成，用于处理和传输传感器收集的数据。CC430F517是TI MSP430F5xx系列RF微控制器和收发器的产品。为电池供电的无线网络应用提供了高稳定性和可靠性。
CC430 F5137是一款16位超低功耗微控制器，具有16 KB闪存，AES-128位加密，2 KB RAM和CC1101 RF收发器，其工作电压为1.8至3.6 V，工作频率为433 MHz，正常工作模式下的功耗电流为160μA/ MHz。线传感器节点采用WiseZ，这是一种实时集成操作系统，可以独立更改内核，并且是分层的并且可以动态更改内核。对于传统的无线传感器网络操作系统，分层设计的使用更有利于提高操作系统的运行效率，减小系统规模和改进跨平台功能；与传统的无线传感器网络操作系统相比，内核可以动态更改，从而使操作系统更加合适和灵活。图3所示，考古发掘现场（以下简称发掘现场）动态监测系统由两部分组成：发掘现场的动态环境监测系统和监测平台。掘现场实时无线。掘现场实时无线监视平台的作用是为挖掘现场监视子系统提供实时数据支持。由两部分组成：挖掘现场的硬件平台和挖掘现场的软件平台。场的硬件无线实时监控平台由三部分组成：传感器节点，中继节点和网关：位于现场的数据采集节点负责实时采集环境数据（例如大气温度和湿度，光强度，下降的灰尘和有害气体等），根据某些路由规则将数据发送到通信范围内的父节点，然后依次通过中继节点连续传输数据，直到到达网关节点。关节点通过诸如卫星通信，互联网，GPRS和其他手段的远程通信方法将数据发送到远程客户终端。中，每个数据收集节点和中继节点根据RSSI（指示接收信号的强度）和跳数选择合适的中继节点作为父节点，从而建立星形网络拓扑在数据收集节点和结构中继节点之间的集群内部，中继节点基于RSSI值建立树形网络拓扑。电后，每个传感器节点和中继节点会自动加入网络，并沿着最佳路由方向定期将收集的数据传输到网关。挖现场的实时监控软件平台由中间件，数据库和数据采集接口组成。据采集接口存储数据库中接收到的实时监视数据，中间件的作用是删除存储在数据库中的监视数据并将其提供给用户和系统。
于监视系统必须同时监视挖掘站点的内部和外部环境，因此监视站点子系统由环境监视子系统和天气监视子系统组成。境系统检测子系统主要用于监测文物的环境参数，如大气温度，大气相对湿度，土壤温度，土壤含水量，文物表面温度等文物，文物的表面湿度，大气中的二氧化碳浓度，总有机挥发物等参数。象监测子系统主要用于实时监测开挖场地小环境的气象参数，例如光强度，紫外线强度，风速，风向，降水量等参数。视系统的目的是执行数据挖掘，并对发现文物的环境的各种参数进行分类，以准确捕获文物的环境参数，并对文物进行检测和分析。
先发现文物，并收集发现的文物的环境参数，并建立环境参数的历史数据库为预防性保护文物提供了技术支持，并为文物的保护提供了科学依据。定保护文物的措施。安石的原始墓地在冯其堡属于张安石，他是伟大的司马将军，他是西汉宣帝时的大臣，由傅平厚封印。安石在西汉时期的地位非常重要。的坟墓中出土的文物进一步证实了这一点，出土的许多丧葬物都属于西汉王朝。据实际情况和挖掘现场的需求，已部署了七个监视点，监视期约为八个月。视点的部署图如下（图4）。这个月中，来自凤起张安墓前遗址的气象站的监测数据有很大的波动（图5）。中，3月19日至21日，环境温度基本维持在4℃左右，环境湿度基本维持在100％，波动不明显，光的变化范围也很大。低了0至2000勒克斯之间。合当时的天气变化，3月的天气从冷到热，气候变化更加频繁。3月19日到3月21日，一直在下雨。继续被覆盖并且光强度低，这减少了空气中水的蒸发。3月22日降水停止后，光线开始恢复，环境湿度逐渐降低，温度逐渐升高（由于水的缓慢蒸发，恢复相对慢）。常，3月气象站的大气温度变化在0°C至23°C之间，大气湿度在16％至75％之间。日最大照明变化范围为0lx至8500lx。度，湿度和光强度也始终保持合理的变化趋势。境变化是正常的，在此期间发生的特殊变化主要是由天气变化引起的。此期间，在监测点82处检查土壤温度和含水量的变化时，工地坑中的土壤温度和土壤含水量波动很大（图6），从3月19日到3月21日，土壤水分逐渐增加。（从4.34％到4.65％），土壤温度也逐渐降低（从10.5℃到5℃）。据气象站的监测结果，3月天气变化频繁，3月19日至3月21日多雨。管内部土壤不受降水引起的监测数据突然变化的直接影响，但受外部土壤水分的影响。透，土壤温度和水分含量也以相同的趋势逐渐变化。3月22日降水停止后，土壤含水量逐渐降低，土壤温度逐渐升高。体而言，土壤温度在5.2℃和13℃之间保持相对稳定的变化，土壤含水量在4.3％至4.65％之间，并均保持趋势。续变化。此期间发生的特殊变化主要是由天气变化引起的（您可以查看气象站数据中的变化）。过检查此期间Watch Point 90的大气温度和湿度变化，3月现场环境中的大气温度和湿度波动很大（图7）。
中，3月19日至21日，大气温度突然从10℃下降到1℃，大气湿度从41％急剧上升到98％，并发生了显着变化。合气象站的监测结果，3月19日至3月21日是阴雨天气和高温高湿直接影响导致的突然变化。3月22日降水停止后，大气温度逐渐升高，大气湿度逐渐降低，各监测点的数据准确反映了监测区域的环境变化。体而言，环境空气温度在1℃至22℃之间，大气湿度在20％至98％之间，恒温阀芯并且都保持了恒定的变化趋势。此期间发生的特殊变化主要是由天气变化引起的（您可以查看气象站数据中的变化）。此期间，在Watchpoint 92处检查大气温度和湿度的变化时，3月现场环境中的大气温度和湿度波动很大（图8）。中，3月19日至21日，大气温度突然从10℃上升到0℃，大气湿度从50％急剧上升到100％，并发生了显着变化。合气象站的监测结果，3月19日至21日为阴雨天气，大气温度和湿度直接受到突变的直接影响。3月22日降水停止后，大气温度逐渐升高，大气湿度逐渐降低，各监测点的数据准确反映了监测区域的环境变化。体而言，环境温度在0℃至22.5℃的范围内，大气湿度在20％至100％的范围内保持稳定的变化，并且两者保持一致的变化趋势。此期间发生的特殊变化主要是由天气变化引起的（您可以查看气象站数据中的变化）。结并比较来自四个监测点的数据变化，监测点检测量数据的变化与环境变化一致，与当时的天气环境更加一致，表明该数据在监测区域正确反映环境变化。2014年，陕西省考古研究所的专家在高陵县京河工业园发现了一座稀有完整的明族墓地。据墓志铭，该墓的主人张东被称为秦宫的印章。一发现对明代墓葬制度和个性文化的研究具有重要作用。据实际情况和挖掘现场的需要，部署了11个监视点。视点的部署计划如下（图9）。
控点编号：自动气象站监控外部环境。控点＃：大气温度和湿度传感器-其中，监控点＃53监控从坟墓底部到地面中间的环境，其他监控点监控坟墓中的环境。控点数量：土壤温度和湿度传感器，包括监控点65监控从坟墓底部到地表中部的环境，其他监控点监控环境在坟墓里。有。测点：二氧化碳传感器-监测坟墓中的二氧化碳含量。此期间，在监测点52处检查大气温度和湿度的变化时，现场环境中的大气温度和湿度在5月波动很大（图10）。中，从5月1日到5月3日，湿度保持在82％-93％之间，温度在17.5℃-22.5℃之间，主要保持在高温和低温下，温差白天和晚上之间，湿度低； 5月11日至12日，温度，湿度和光照强度突然变化，湿度从62％降至88％，温度从25℃降至最低17℃。据气象站的监测结果，5月是春季的结束，气温通常缓慢升高，偶尔会有降水。5月1日至5月3日，5月11日至5月12日是阴雨天气，湿度非常高，温度却很低。无降水期间，光逐渐丰富，环境湿度逐渐降低，温度也逐渐升高，并呈上升趋势。体而言，当月的气温在16 35至35℃范围内保持稳定变化，大气湿度在20％至98％范围内保持稳定，并且都保持了一致的变化趋势。测点数据准确反映了监测区域的环境变化。此期间发生的特殊变化主要是由天气变化引起的（您可以检查气象站数据以进行比较）。此期间，在观察点71处检查二氧化碳含量的变化时，现场环境中的二氧化碳含量在5月有很大波动（图11）。5月9日为上限，5月1日至9日的二氧化碳含量可以在200至450 ppm的范围内，平均值很高，5月9日至20日的二氧化碳含量可以在200至450 ppm之间波动。330 ppm，平均值存在偏差。调查，5月1日至9日，监视点71被放置在M4考古发掘现场。天有很多员工活动。天，人体排放的二氧化碳使空气中的二氧化碳浓度升高，晚上又恢复到正常水平。5月9日之后，为防止监视设备因挖掘而损坏，工作人员将其移至无人驾驶M5并用不透气的薄膜覆盖，以创建封闭的微环境。控设备＃71，因此二氧化碳含量低且易挥发。中，在5月1日至5月3日期间，二氧化碳含量在300-430ppm之间的变化范围相对较小，基本上保持在高湿度，低温和低湿度的水平。浓度的二氧化碳。分析，由于期间降水，空气循环不规律，空气中二氧化碳含量高，波动小。合气象站的监测结果，监测点的数据可以准确反映监测区域的环境变化，这三个区域保持不变的变化趋势。此期间发生的特殊变化主要是由天气变化引起的（您可以检查气象站数据的变化以进行比较）。此期间，在监测点53处检查大气温度和湿度的变化时，现场环境中的大气温度和湿度在5月份波动很大（图12）。中，从5月1日至5月3日，湿度保持在60％至100％之间，温度在16-28℃之间，基本上保持在高低温水平，一天之间的温差晚上湿度相对较低； 5月11日至5月12日温湿度和光强度突然变化，湿度从62％变为100％，温度从25℃降至最低17℃，最高湿度值在接下来的三天内可以达到100％。据气象站的监测结果，5月是春季末，温度通常缓慢升高，并偶有降雨。5月1日至5月3日，5月11日至5月12日是阴雨天气，湿度非常高，温度却很低。无降水期间，温度呈缓慢上升趋势。合监测点的位置（节点53位于坟墓的底部和地面的中间），通风不良使得雨后三天内湿度不会立即下降，但是逐渐下降，高于其他监测点。体而言，监测点的数据准确反映了监测区域的环境变化，环境变化是正常的。此期间发生的特殊变化主要是由天气变化引起的（您可以查看气象站数据中的变化）。此期间，在监测点65处检查土壤温度和水分含量的变化时，坑中的土壤温度和土壤水分含量波动很大（图13），并且从5月1日至11日，土壤湿度保持在20-43％。此期间，土壤温度范围保持在18至21°C之间； 5月12日，土壤含水量从15％急剧增加到42％，最高土壤温度也从29°C显着下降到23.5°C，然后逐渐恢复到平均水平。调查，从5月1日至11日在墓室放置了监视设备，以减少室外雨水和其他因素的影响。备被移至墓穴的外部环境。果，监视数据激增。体而言，土壤温度在19.5和29.5 29之间保持相对稳定的变化，土壤含水量在15％至43％之间，并且都保持了趋势。致的变化。此期间发生的特殊变化主要是由天气变化引起的（您可以查看气象站数据中的变化）。月，高陵张东家族墓葬遗址气象站的监测数据波动很大（图14）。
Parmi eux， du 1er mai au 3 mai， l’humidité est maintenue entre 82-100%， la température est comprise entre 15-23 ° C et l’éclairement est compris entre 0-5000lx， qui est essentiellement maintenu à une humidité élevée， à une température basse et à une lumière faible. Le niveau， la différence de température entre le jour et la nuit et l’humidité sont faibles; la température et l’humidité et l’intensité lumineuse changent brusquement du 11 mai au 12 mai， l’humidité augmente de 60% à 100%， la température diminue de 22 ° C à un minimum de 12 ° C， et la gamme de changements d’intensité lumineuse est également réduite À 0-4200lx. Combiné avec les changements météorologiques à cette époque， mai était la fin du printemps et la température augmentait généralement lentement， avec des précipitations occasionnelles. Du 1er mai au 3 mai， du 11 mai au 12 mai sont des temps pluvieux， qui durent pendant les jours nuageux， l’intensité lumineuse est faible et la température diminue. Pendant la période sans précipitations， la lumière est progressivement abondante， l’humidité de l’environnement diminue progressivement et la température augmente également progressivement et montre une tendance à la hausse. Dans l’ensemble， la température atmosphérique de la station météorologique se situe entre 12 et 32，5 ℃， l’humidité atmosphérique se situe entre 18% et 100%， la plage maximale des changements d’éclairement est de 0 à 9000 lux， les données de la station météorologique sont cohérentes avec les valeurs environnementales， la température， l’humidité， L’éclairage maintient également une tendance de changement raisonnable. Les changements environnementaux sont normaux et les changements spéciaux qui se produisent au cours de cette période sont principalement causés par des changements météorologiques. En résumant et en comparant les changements de données des 4 points de surveillance， les changements dans les données de capteur des points de surveillance sont cohérents avec les changements environnementaux et sont plus cohérents avec le climat et l’environnement à l’époque， indiquant que les données reflètent correctement les changements environnementaux dans la zone de surveillance. Sur la base des conditions environnementales actuelles du site de fouilles archéologiques， ce document utilise des nœuds de capteurs hautement intégrés comme sources de collecte de données et utilise les caractéristiques et les avantages des réseaux de capteurs sans fil pour combiner la protection des reliques culturelles traditionnelles avec la technologie de capteurs moderne pour concevoir une surveillance environnementale dynamique sur le site de fouilles archéologiques. système. Le système de surveillance fournit des données de collecte pertinentes aux travailleurs de la protection des reliques culturelles， ce qui constitue une base importante pour ses recherches sur l’excavation des reliques culturelles et la technologie de protection des reliques culturelles.
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