CN202453427U - 区域环境电磁辐射水平监测系统 - Google Patents

Abstract

区域环境电磁辐射水平监测系统，包括测试天线、天线分配器、测试接收机、综合场强探头、综合场强分析仪、GPS全球定位接收器、工业控制计算机和车载供电系统，测试天线的信号经天线分配器输入测试接收机，该测试接收机受工业控制计算机控制并向其传送测量数据，工业控制计算机输出控制信号至天线分配器，控制测试天线与测试接收机连通，综合场强探头与综合场强仪连接，该综合场强仪再与工业控制计算机连接，GPS全球定位接收器与工业控制计算机连接，外接电经车载供电系统供电。本实用新型能够快速、高效地完成区域环境电磁辐射水平调查，可为区域移动通信基站环境影响评价、基站共建共享、城市无线电(移动通信基站)规划提供基础数据。

Description

区域环境电磁辐射水平监测系统

技术领域

本实用新型属于电磁辐射环境监测技术领域，具体涉及一种能够快速、高效完成区域环境电磁辐射水平监测的系统。

背景技术

随着社会经济和科技的发展，电磁辐射源的数量也在不断增加，特别是移动通信基站的数量增长迅速。到2011年底，广东省境内有超过50000个基站，平均每3.6km²就有1个基站，在城市人口密集区可达到每0.09km²就有1个基站。1999年5月，国家环保总局将电磁辐射污染列为继大气污染、水污染和噪声污染之后的第4大污染。国内相关单位在20世纪80年代后相继开展了电磁辐射水平的调查和研究，但这些监测主要针对单个电磁辐射源，以点为主，对城市区域内大量电磁辐射源分布而产生的面的影响研究较少。针对城市区域内电磁辐射源特别是移动通信基站具有数量多、分布广、影响面大的特点，有必要开发一套能快速、高效、全面地对区域环境电磁辐射水平进行监测和分析的系统。

发明内容

本实用新型的目的在于针对区域电磁辐射源的特点和相关电磁辐射监测技术的要求，提供一套快速、高效、点面结合的区域环境电磁辐射水平监测系统。

为实现上述目的，本实用新型区域环境电磁辐射水平监测系统，包括低频段测试天线、高频段测试天线、天线分配器、测试接收机、综合场强探头、综合场强分析仪、GPS全球定位接收器、工业控制计算机和车载供电系统，低频段测试天线和高频段测试天线的信号分别经天线分配器输入测试接收机，该测试接收机受工业控制计算机控制并向其传送测量数据，工业控制计算机输出控制信号至天线分配器，控制低频段测试天线和高频段测试天线之一与测试接收机连通，综合场强探头与综合场强仪连接，该综合场强仪再与工业控制计算机连接，受工业控制计算机控制并向其传送测量数据，GPS全球定位接收器与工业控制计算机连接，受工业控制计算机控制并向其传送经纬度数据，外接电经车载供电系统分别向工业控制计算机、测试接收机、天线分配器和综合场强分析仪供电。

还包括天线馈线避雷器，分别设置在低频段测试天线、高频段测试天线与天线分配器之间。

还包括电源避雷器，设置在外接电与车载供电系统之间。所述外接电为市电、蓄电池组或汽车发电机输出电。

所述低频段测试天线优选20kHz-30MHz测试天线，高频段测试天线优选20MHz-3GHz测试天线，还包括连接天线分配器的预留测试天线接口，便于需要时接入所需天线。

所述综合场强探头优选100kHz-3GHz综合场强探头，所述测试接收机优选9kHz-3GHz测试接收机。

在一种实施方式中，所述低频段测试天线、高频段测试天线、综合场强探头和GPS全球定位接收器设于系统载车车顶的车顶安装平台，所述综合场强分析仪设于系统载车内一侧，所述工业控制计算机、测试接收机、天线分配器和车载供电系统依次设置在机柜内，该机柜设于系统载车内一侧。

本实用新型区域环境电磁辐射水平监测系统，其中工业控制计算机安装有车载系统集成调查软件。车载系统集成调查软件的功能主要有电磁辐射监测、分析、数据统计、地图控制、地理属性、管理几大功能模块。(1)系统运行环境：硬件支撑环境为CPU P4 2G以上，RAM 1G，硬盘80G以上；软件支撑环境：Windows 2000+SP4，数据库管理系统：SQLSERVER 2000；Client软件：SQL SERVER 2000 Client端软件，SQL SERVER 2000 ODBC接口驱动程序；地图环境：MapX 5.0。(2)监测模块功能：此模块主要是将测试接收机和综合场强分析仪的测量数据实时地显示和存贮。测试接收机可以完成一般频谱仪的功能：电平测量、频率测量、频段测量(频段扫描)、频谱分析、时域分析，通过控制软件可以进行自动任务测量，用户可以根据需要设置开始和结束测量时间以及测量类型，测试接收机根据用户的设置自动启动、停止和记录。综合场强分析仪通过光纤将测量数据实时传送给工业控制计算机，测量时间间隔可达每秒1个数据，工业控制计算机将测量数据与GPS定位数据同时存贮。(3)统计数据模块：此模块主要是在仪器测量后对测量数据进行统计分析，能够让用户清晰的了解某一区域的电磁辐射分布情况。用户可以在地图上选择一定网格大小的(可任意设定，对在城市一般为500m×500m)区域并设置测量时间段以及测量类型而得到需要的统计数据，最终生成包含有网格编号、最大值、最小值、均值、均方根值等信息的统计报表。(4)分析预测模块：此模块功能主要通过理论预测模式(自由空间和Okumuta-Hata模式等)和电磁辐射源的各项技术参数，计算出电磁辐射源周围环境电磁辐射水平的空间分布。此模块既可对单个辐射源进行预测分析，又可对区域内的多个辐射源进行计算、分析、叠加。(5)地理信息系统(GIS)、可视化模块：包括实测数据和预测数据可视化两部分，实测数据部分通过对综合场强分析仪和GPS全球定位接收器获得的区域测量数据按一定的网格大小进行分析后，将分析结果以不同的颜色半透明地覆盖在数字地图上。预测数据可视化部分利用各电磁辐射源的经纬度在地图上定位后，将预测结果以等值线和不同的颜色半透明地覆盖在数字地图上。(6)地图属性模块：此模块主要是在地图上进行相关地理信息的操作，包括在地图的放大、缩小、地图全览、定位、图层管理、地图导航、距离测量、面积大小测量、方位角测量、地形剖面分析、地名查询等功能。(7)可视化结果大图打印与输出模块：一般软件只支持所见即所得的打印和输出模式，对数字地图会出现放大后看见细节看不到全局或缩小后看见全局看不到细节的矛盾。为了解决这一矛盾，实现对可视化结果的大图输出和打印，此模块通过后台放大与可视化计算、分析同时进行的方式，可对当前选定的全局视图进行放大16倍的操作，达到全局与细节均可同步打印与输出的效果。(8)管理模块：此模块主要是对电磁辐射源数据和测量数据进行导入、导出、备份和对软件系统进行日常的管理和维护，包括用户管理、日志管理、系统参数管理等。

本实用新型是一种集成运用综合场强测量、频谱分析、GPS、GIS技术的车载区域环境电磁辐射水平监测系统。该系统是国内首个区域环境电磁辐射水平监测系统，能够快速、高效地完成区域电磁辐射水平调查，可为区域移动通信基站环境影响评价、基站共建共享、城市无线电(移动通信基站)规划提供基础数据。本实用新型已成功应用于广东省21个地级城市区域电磁辐射水平调查、佛山市移动通信基站规划，取得了良好的效果。

附图说明

图1是本实用新型实施例的结构示意图。

图中：1.20MHz-3GHz测试天线，2.20kHz-30MHz测试天线，3.100kHz-3GHz综合场强探头，4.综合场强分析仪，5.GPS全球定位接收器，6.车顶安装平台，7.工业控制计算机，8.9kHz-3GHz测试接收机，9.机柜，10.天线分配器，11.市电供电接头，12.蓄电池组，13.汽车发电机开关，14.电源避雷器，15.车载供电系统，16.预留测试天线接口，17.天线馈线避雷器，18.系统载车(商务车或面包车)。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型实施例进行详细描述。

如图1所示，本实用新型实施例区域环境电磁辐射水平监测系统，包括20kHz-30MHz测试天线、20MHz-3GHz测试天线、预留测试天线接口、天线馈线避雷器、天线分配器、9kHz-3GHz测试接收机、100kHz-3GHz综合场强探头、综合场强分析仪、GPS全球定位接收器、工业控制计算机、车载供电系统和电源避雷器。

天线馈线避雷器分别设置在20kHz-30MHz测试天线、20MHz-3GHz测试天线与天线分配器之间，预留测试天线接口连接天线分配器，20kHz-30MHz测试天线、20MHz-3GHz测试天线的信号分别经天线分配器输入9kHz-3GHz测试接收机，该测试接收机受工业控制计算机控制并向其传送测量数据，工业控制计算机输出控制信号至天线分配器，控制20kHz-30MHz测试天线、20MHz-3GHz测试天线、预留测试天线接口之一与测试接收机连通。100kHz-3GHz综合场强探头与综合场强仪连接，该综合场强仪再与工业控制计算机连接，受工业控制计算机控制并向其传送测量数据，GPS全球定位接收器与工业控制计算机连接，受工业控制计算机控制并向其传送经纬度数据，外接电为市电、蓄电池组或汽车发电机输出电，经车载供电系统分别向工业控制计算机、测试接收机、天线分配器和综合场强分析仪供电，电源避雷器设置在外接电与车载供电系统之间。

20MHz-3GHz测试天线、20kHz-30MHz测试天线通过专用电缆连接到天线分配器，天线分配器再通过专用电缆与9kHz-3GHz测试接收机连接，该测试接收机通过GPIB接口或LAN接口及相关数据传输电缆与工业控制计算机连接，天线分配器预留其它测试天线接口，便于需要时接入所需天线，天线分配器通过RS232数据传输电缆与工业控制计算机连接，20kHz-30MHz测试天线、20MHz-3GHz测试天线不用时均可放倒。100kHz-3GHz综合场强探头通过专用电缆与综合场强仪连接，综合场强仪再通过光纤及光电转换头与工业控制计算机连接，100kHz-3GHz综合场强探头不用时可拆卸。GPS全球定位接收器通过数据传输电缆与工业控制计算机连接。车载供电系统包括依次串联的2000VA在线机架式UPS电源、DC12V转AC220V逆变器、电源控制器和线路保护器，具备提供三种供电方式的能力，市电供电、蓄电池组供电、汽车发电机结合逆变器供电，三种供电方式相互结合，互为补充。系统载车，可用商务车或面包车，行驶时，使用蓄电池组或汽车发电机通过车载供电系统分别向工业控制计算机、测试接收机、天线分配器、综合场强分析仪供电，系统载车停驶时，可使用市电通过车载供电系统供电。

20kHz-30MHz测试天线、20MHz-3GHz测试天线、100kHz-3GHz综合场强探头和GPS全球定位接收器设于系统载车车顶的车顶安装平台，综合场强分析仪设于系统载车内一侧，工业控制计算机、9kHz-3GHz测试接收机、天线分配器和车载供电系统依次设置在机柜内，该机柜设于系统载车内一侧。

在进行区域电磁辐射水平监测时，接通电源并开机，打开车载系统集成调查软件，调入拟调查区域的数字地图，选定调查区域和调查网格的大小，根据调查网格的大小和区域电磁辐射分布情况(如果有)规划系统载车的监测行进路线。打开综合场强调查模式，载车以时速小于30km进入调查区域进行调查，这时综合场强仪的测量时间间隔为每秒1个数据，工业控制计算机将测量数据与GPS定位数据同时存贮，并会自动归纳与统计网格内的数据。调查工作初步完成后，打开地理信息系统(GIS)、可视化模块，将调查结果按设定的网格大小进行分析，将分析结果以不同的颜色半透明地覆盖在数字地图上，如有遗漏，可进行补测；当发现有超过管理目标值或需要特别关注的网格出现时，需将系统载车开到相关的网格，打开频谱分析模式，根据测量对象的频率范围，通过天线分配器选定拟用天线后进行测量，分析网格内各种电磁辐射源的频率分布及其电磁辐射水平，给出分析结果和相关图谱，确定主要电磁辐射源及其贡献率。以上工作完成后，通过统计与分析模块，生成包含有网格编号、最大值、最小值、均值、均方根值等信息的统计报表以及重点关注(或超过管理目标的)网格内各种电磁辐射源的频率分布及其电磁辐射水平；通过地理信息系统(GIS)、可视化模块，将分析结果以不同的颜色半透明地覆盖在数字地图上；通过大图打印与输出模块，打印详细而完整的区域环境电磁辐射水平分布图。

Claims (9)

1.区域环境电磁辐射水平监测系统，其特征在于：包括低频段测试天线、高频段测试天线、天线分配器、测试接收机、综合场强探头、综合场强分析仪、GPS全球定位接收器、工业控制计算机和车载供电系统，低频段测试天线和高频段测试天线的信号分别经天线分配器输入测试接收机，该测试接收机受工业控制计算机控制并向其传送测量数据，工业控制计算机输出控制信号至天线分配器，控制低频段测试天线和高频段测试天线之一与测试接收机连通，综合场强探头与综合场强仪连接，该综合场强仪再与工业控制计算机连接，受工业控制计算机控制并向其传送测量数据，GPS全球定位接收器与工业控制计算机连接，受工业控制计算机控制并向其传送经纬度数据，外接电经车载供电系统分别向工业控制计算机、测试接收机、天线分配器和综合场强分析仪供电。

2.根据权利要求1所述的监测系统，其特征在于：还包括天线馈线避雷器，分别设置在低频段测试天线、高频段测试天线与天线分配器之间。

3.根据权利要求1所述的监测系统，其特征在于：还包括电源避雷器，设置在外接电与车载供电系统之间。

4.根据权利要求1或3所述的监测系统，其特征在于：所述外接电为市电、蓄电池组或汽车发电机输出电。

5.根据权利要求1或2所述的监测系统，其特征在于：所述低频段测试天线为20kHz—30MHz测试天线，高频段测试天线为20MHz—3GHz测试天线。

6.根据权利要求5所述的监测系统，其特征在于：还包括连接天线分配器的预留测试天线接口。

7.根据权利要求1所述的监测系统，其特征在于：所述综合场强探头为100kHz-3GHz综合场强探头。

8.根据权利要求1所述的监测系统，其特征在于：所述测试接收机为9kHz-3GHz测试接收机。

9.根据权利要求1所述的监测系统，其特征在于：所述低频段测试天线、高频段测试天线、综合场强探头和GPS全球定位接收器设于系统载车车顶的车顶安装平台，所述综合场强分析仪设于系统载车内一侧，所述工业控制计算机、测试接收机、天线分配器和车载供电系统依次设置在机柜内，该机柜设于系统载车内一侧。

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