CN101452024A - 基于3s技术的移动式电磁环境监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于3S技术的移动式电磁环境监测系统，该电磁环境监测系统包括有车载计算机、中心服务计算机、宽带天线、射频接收机、GPS接收器、监测与分析模块、电磁环境数据库、移动载体、车载GPRS模块和服务端GPRS模块。将宽带天线、射频接收机、GPS接收器、车载GPRS模块和车载计算机安装在移动载体上，实现动态采集测试点的电磁环境辐射数据，并通过GPRS网络模块回传至中心服务计算机端，实现电磁环境监测与分析的结果在GIS地理信息系统上实时显示。该系统便于对电磁环境做出科学评估，为城市的电磁环境治理提供科学依据。
Description
技术领域
本发明涉及一种电磁环境进行监测的系统，更特别地说，是指一种基于GIS(Geographical Information System)地理信息系统、GPS(Global PositionSystem)全球定位系统和GPRS(General Packet Radio Service)无线网络技术的移动式电磁环境监测系统。
背景技术
空间电磁环境的形成主要有两种，一是自然界的电磁辐射，它是由电噪声、太阳和外层空间的宇宙噪声和摩擦充放电噪声引起的，其中主要是天电噪声；二是由用频设备的操作带来的电磁辐射，如高压送变电系统，电力机车，高频感应炉，微波治疗仪，广播电视发射塔，移动通信基站等。
随着科学技术的进步，各种电子电气设备在给人们带来生活便利的同时，也大大增加了环境中的电磁辐射能密度，由此产生的危害也日益严重。早在20世纪40年代，科学家已经发现了电磁辐射对人体健康的影响和对电子设备的干扰，多年研究成果表明，其危害主要表现为健康效应、电磁干扰及引燃引爆作用。因此，电磁环境的质量情况已引起世界各国及有关学术组织的普遍关注，正在为公众所认识。
但是过去的电磁环境测量主要是针对一些固定台站和固定点位的测量，是针对电磁兼容的测量。此外，在一般电磁环境测量大多采用平均方格法布点，将待测区域平均划分为1km×1km的方格形子区，原则上选每个方格中心点作为监测点。这种方法的主要缺点在于：①监测点太多，工作量太大；②所选的监测点，大多数没有代表性。
发明内容
为了解决这些问题，本发明提出了一种基于3S技术的移动式电磁环境监测系统，是将电磁环境测试系统集成在移动载体内，结合GIS地理信息系统、GPS全球定位系统和GPRS无线网络等技术，实现空间电磁环境的动态测定、分析处理和实时显示，为治理电磁环境提供技术支持。
本发明是一种基于3S技术的移动式电磁环境监测系统；包括有两个公知计算机，其中一个公知计算机是指车载计算机(U10)，另一个是指中心服务计算机(U8)，其特征在于：还包括宽带天线(U1)、射频接收机(U2)、GPS接收器(U3)、监测与分析模块(U4)、电磁环境数据库(U5)、移动载体(U6)、车载GPRS模块(U7)和服务端GPRS模块(U9)；所述监测与分析模块(U4)和所述电磁环境数据库(U5)存储在车载计算机(U10)中；所述宽带天线(U1)安装在所述射频接收机(U2)上；所述射频接收机(U2)、所述GPS接收器(U3)和所述车载GPRS模块(U7)与所述车载计算机(U10)连接；所述射频接收机(U2)、所述GPS接收器(U3)、所述车载GPRS模块(U7)和所述车载计算机(U10)安装在所述移动载体(U6)中；所述服务端GPRS模块(U9)与所述中心服务计算机(U8)连接；所述车载GPRS模块(U7)与所述服务端GPRS模块(U9)采用无线方式实现信息通讯。
本发明基于3S技术的移动式电磁环境监测系统的优点：通过移动式电磁环境监测系统，结合地理信息系统，建立电磁环境资源数据库，可以对电磁环境分析评估，最终实现对电磁环境资源的监测、规划和管理，即区域范围内电磁环境的实时监测和电子地图的可视化管理；还可通过对城市居民电磁环境中单位面积高频辐射能量的计算，进行电磁辐射污染水平评估；此外为重要地点如雷达站、机场、火车站、医院、化工厂等的电磁环境进行实际测量、分析、处理和管理提供方便；尤其是把实际测量值与模拟值相对照，可帮助发现非法设台、擅自增大功率及互调干扰等情况，以排查存在干扰隐患的频率和台站。总之，通过电磁环境移动监测平台，人们可以便捷地了解身边的电磁环境质量，合理安排电子设备的使用，尽可能地降低电磁环境辐射污染，继而提高居住的环境质量，尽量减少由电磁辐射干扰所造成的损失。
附图说明
图1是本发明基于3S技术的移动式电磁环境监测系统的结构框图。
图2是本发明监测与分析模块的界面。
图3是采用本发明电磁环境监测系统进行监测后的电磁辐射分布图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明。
本发明是一种基于3S技术的移动式电磁环境监测系统，是将电磁环境测试系统集成在移动载体上，并结合GIS(Geographical Information System)地理信息系统、GPS(Global Position System)全球定位系统和GPRS(General PacketRadio Service)无线网络技术，实现空间电磁环境的动态测定、分析处理和实时显示，为治理电磁环境提供技术支持。采用平均方格法使监控得到的测试点电磁场强度对应的电信号与GIS信息构成地理空间上的电磁环境数据，并将其保存在电磁环境数据库U5中。本发明监控系统能够方便地对空间电磁环境的测量和分析，以及数据处理及辐射点超标情况的显示、查询、管理和匹配电子地图的显示。
参见图1所示，本发明的基于3S技术的移动式电磁环境监测系统，该电磁环境监测系统包括有车载计算机U10、中心服务计算机U8、宽带天线U1、射频接收机U2、GPS接收器U3、监测与分析模块U4、电磁环境数据库U5、移动载体U6、车载GPRS模块U7和服务端GPRS模块U9；
所述监测与分析模块U4和所述电磁环境数据库U5存储在车载计算机U10中；
所述宽带天线U1安装在所述射频接收机U2上；
所述射频接收机U2、所述GPS接收器U3和所述车载GPRS模块U7与所述车载计算机U10连接；
所述射频接收机U2、所述GPS接收器U3、所述车载GPRS模块U7和所述车载计算机U10安装在所述移动载体U6(即汽车)中；
所述服务端GPRS模块U9与所述中心服务计算机U8连接；
所述车载GPRS模块U7与所述服务端GPRS模块U9采用无线方式实现信息通讯。
在本发明中，车载计算机U10、宽带天线U1、射频接收机U2、GPS接收器U3、移动载体U6、车载GPRS模块U7构成移动测试端。
在本发明中，服务端GPRS模块U9和中心服务计算机U8构成数据中心服务器端。该数据中心服务器端留存的相关信息可以供多个部门借鉴、历史信息参考、或者查询等。
在本发明中，车载计算机U10根据监测与分析模块U4第一方面发出频段指令21给射频接收机U2进行远程工作模式监控；第二方面对接收的测试点电场强度信息22与向电磁环境数据库U5中提取的地图分布信息51进行图面匹配显示(如图2所示)，该图面匹配显示在车载计算机U10的显示器上，以供操作者实时观察；第三方面对接收的地理坐标数据31按照电磁数据单元格式52(见表一所示)存储在电磁环境数据库U5中。所述的图面匹配显示是在原有电子地图基础信息(用地理信息系统GIS采集得到的电子地图，在本发明中该电子地图可以是现在网络上公知的数据信息)上叠加一层关于电磁场强分布的图层，将综合场强及功率超标点等重要信息直观地反映出来。
本发明移动测试端对测得的信息通过车载GPRS模块U7与服务端GPRS模块U9的无线交互上传至中心服务计算机U8处。
本发明基于3S技术的移动式电磁环境监测系统所选设备的介绍如下：
(一)车载计算机U10
在本发明中，车载计算机U10内存储有监测与分析模块U4和电磁环境数据库U5。操作者通过操作车载计算机U10中的监测与分析模块U4(如图2所示)进行多个参数的设置，如射频接收机U2所需采集频段、测试点的地理位置坐标、温度、湿度等。对测试点的监控结果可以通过图2、图3所示界面较为直观地观察到获得的相关数据信息。
车载计算机U10的硬件最低配置为内存1.24GB，主频2GHz，硬盘20GB。操作系统windows2000/2003/XP。
监测与分析模块U4如图2所示，主要通过界面进行各参数设置。
(二)中心服务计算机U8
在本发明中，中心服务计算机U8与车载计算机U10在硬件及操作系统是相同的。中心服务计算机U8与车载计算机U10上均存储有地理信息系统GIS，该地理信息系统GIS能够与测试点的电磁辐射强度进行叠加。
中心服务计算机U8一方面用于对车载计算机U10输出的测得电磁辐射数据信息进行存储，另一方面应用地理信息系统GIS产生的电子地图信息与所述的测得电磁辐射数据信息进行电磁辐射-电子地图的叠加，形成一层关于电磁场强分布的图层，将综合场强及功率超标点等重要信息直观地反映出来(如图3所示)。
(三)车载GPRS模块U7和服务端GPRS模块U9
在本发明中，车载GPRS模块U7采用 北京捷麦通信器材有限公司生产的G200型GPRS模块，该通过RS232/RS485/TTL与车载计算机连接，接入移动公司GPRS网络，对测试点、测试时间、测试数量没有限制可以随时增减。可以满足山区、偏远地区和跨地区接入的需求。
(四)移动载体U6
在本发明中，移动载体U6主要用于装载移动测试端，同时将移动测试端进行移动，它可以是一辆汽车，或者能够带来移动测试端进行动态运行的一些装备。
(五)宽带天线U1
在本发明中，宽带天线U1用于采集测试点的电磁信号11。采用深航华界公司生产的AWC-428型全向宽带天线，它是一种超小型接收天线，适用于电磁监测系统。它由天线、馈电器和微波柔软低损耗电缆等组成。它的特点是水平方向全向方向图，工作频带宽，灵敏度高，信号线性范围大，体积小，重量轻。
(六)射频接收机U2
在本发明中，射频接收机U2对接收的电磁信号11进行处理获得测试点的电场强度信息22输出。电场强度信息22可以是10kHz～13.2GHz范围内长中短波、超短波和微波三个频段的综合场强值(如图2所示)。采用中电集团四十一所生产的AV4033B接收机。AV4033B接收机具有灵敏度高、频带宽、动态范围大等特点，可方便地获得时域测量中不易得到的独特信息，如频谱纯度、信号失真、寄生、交调、噪声边带等各种参数。
(七)GPS接收器U3
在本发明中，GPS接收器U3用于获得测试点的地理位置信息31。采用长天科技股份有限公司生产的Holux-213型GPS接收器。Holux-213型GPS接收器是一个完整的卫星定位接收机。内建卫星接收天线，并采用美国瑟孚(SiRF)公司所设计的第三代卫星定位接收芯片，具备全方位功能，能满足专业定位的严格要求与个人消费需求。适用范围从汽车导航、保全系统、地图制作、各种调查到农业用途等。使用的基本需求只有适当的电源供应和面对天空。藉由RS-232或TTL兼容接口，与其它电子设备沟通，并以内建充电电池，储存卫星数据如卫星讯号状态、上次使用的最后位置、日期及时间。其耗电量低，且能同时追踪20颗定位卫星的讯号，每0.1秒接收一次，每秒更新一次定位信息。
本发明是将电磁环境测试系统集成在移动载体内，结合GIS地理信息系统、GPS全球定位系统，GPRS无线网络等技术，实现空间电磁环境的动态测定、分析处理和实时显示，为治理电磁环境提供技术支持。
表一：电磁数据单元格式报表
| 测点序号TestID |
| 测试日期TestDate(年月日) |
| 测试时间TestTime(时分秒) |
| 测试人员UserName |
| 测试地点TestPlace |
| 测试类型TestType |
| 天线型号AntennaNO |
| 电缆型号CableNO |
| 天线高度AntHeight |
| 天线方向AntOrientation |
| 天线极化方向AntPolarization |
| 起始频率FA |
| 终止频率FB |
| 经度Longitude |
| 纬度Latitude |
| 高度Altitude |
| 温度Temperature |
| 湿度Humidity |
| 天气Weather |
| 长中短波综合场强LMHF |
| 超短波综合场强VHF |
| 微波综合场强UHF |
| 备注Remark |
Claims (5)
1、一种基于3S技术的移动式电磁环境监测系统，包括有两个公知计算机，其中一个公知计算机是指车载计算机(U10)，另一个是指中心服务计算机(U8)，其特征在于：还包括宽带天线(U1)、射频接收机(U2)、GPS接收器(U3)、监测与分析模块(U4)、电磁环境数据库(U5)、移动载体(U6)、车载GPRS模块(U7)和服务端GPRS模块(U9)；所述监测与分析模块(U4)和所述电磁环境数据库(U5)存储在车载计算机(U10)中；所述宽带天线(U1)安装在所述射频接收机(U2)上；所述射频接收机(U2)、所述GPS接收器(U3)和所述车载GPRS模块(U7)与所述车载计算机(U10)连接；所述射频接收机(U2)、所述GPS接收器(U3)、所述车载GPRS模块(U7)和所述车载计算机(U10)安装在所述移动载体(U6)中；所述服务端GPRS模块(U9)与所述中心服务计算机(U8)连接；所述车载GPRS模块(U7)与所述服务端GPRS模块(U9)采用无线方式实现信息通讯。
2、根据权利要求1所述的基于3S技术的移动式电磁环境监测系统，其特征在于：车载计算机(U10)、宽带天线(U1)、射频接收机(U2)、GPS接收器(U3)、移动载体(U6)、车载GPRS模块(U7)构成移动测试端。
3、根据权利要求1所述的基于3S技术的移动式电磁环境监测系统，其特征在于：服务端GPRS模块(U9)和中心服务计算机(U8)构成数据中心服务器端。
4、根据权利要求1所述的基于3S技术的移动式电磁环境监测系统，其特征在于：车载计算机(U10)根据监测与分析模块(U4)第一方面发出频段指令(21)给射频接收机(U2)进行远程工作模式监控；第二方面对接收的测试点电场强度信息(22)与向电磁环境数据库(U5)中提取的地图分布信息(51)进行图面匹配显示，该图面匹配显示在车载计算机(U10)的显示器上，以供操作者实时观察；第三方面对接收的地理坐标数据(31)按照电磁数据单元格式(52)存储在电磁环境数据库(U5)中；所述的图面匹配显示是在原有电子地图基础信息上叠加一层关于电磁场强布的图层，将综合场强及功率超标点信息直观地反映出来。
5、根据权利要求1所述的基于3S技术的移动式电磁环境监测系统，其特征在于：中心服务计算机(U8)一方面用于对车载计算机(U10)输出的测得电磁辐射数据信息进行存储，另一方面应用地理信息系统GIS产生的电子地图信息与所述的测得电磁辐射数据信息进行电磁辐射—电子地图的叠加，形成一层关于电磁场强分布的图层，将综合场强及功率超标点信息直观地反映出来。
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