專利名稱：基于3s技術的移動式電磁環境監測系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種電磁環境進行監測的系統，更特別地說，是指一種基于GIS (Geographical Information System)地理信息系統、GPS (Global Position System)全球定位系統和GPRS (General Packet Radio Service)無線網絡技術 的移動式電磁環境監測系統。
背景技術：
空間電磁環境的形成主要有兩種， 一是自然界的電磁輻射，它是由電噪聲、太陽 和外層空間的宇宙噪聲和摩擦充放電噪聲引起的，其中主要是天電噪聲；二是由用頻 設備的操作帶來的電磁輻射，如高壓送變電系統，電力機車，高頻感應爐，微波治療 儀，廣播電視發射塔，移動通信基站等。
隨著科學技術的進步，各種電子電氣設備在給人們帶來生活便利的同時，也大大 墻加了環境中的電磁輻射能密度，由此產生的危害也日益嚴重。早在20世紀40年 代，科學家己經發現了電磁輻射對人體健康的影響和對電子設備的干擾，多年研究成 果表明，其危害主要表現為健康效應、電磁干擾及引燃引爆作用。因此，電磁環境的 質量情況已引起世界各國及有關學術組織的普遍關注，正在為公眾所認識。
但是過去的電磁環境測量主要是針對一些固定臺站和固定點位的測量，是針對電 磁兼容的測量。此夕卜，在一般電磁環境測量大多采用平均方格法布點，將待測區域平 均劃分為lhxl細的方格形子區，原則上選每個方格中心點作為監測點。這種方 法的主要缺點在于①監測點太多，工作量太大；②所選的監測點，大多數沒有代表 性。
發明內 容
為了解決這些問題，本發明提出了一種基于3S技術的移動式電磁環境監測系統， 是將電磁環境測試系統集成在移動載體內，結合GIS地理信息系統、GPS全球定位 系統和GPRS無線網絡等技術，實現空間電磁環境的動態測定、分析處理和實時顯 示，為治理電磁環境提供技術支持。
4本發明是一種基于3S技術的移動式電磁環境監測系統，包括有兩個公知計算機， 其中一個公知計算機是指車載計算機(UIO)，另一個是指中心服務計算機(U8), 其特征在于還包括寬帶天線(Ul)、射頻接收機(U2)、 GPS接收器(U3)、監測 與分析模塊(U4)、電磁環境數據庫(U5)、移動載體(U6)、車載GPRS模塊(U7) 和服務端GPRS模塊(U9);所述監測與分析模塊(U4)和所述電磁環境數據庫(U5) 存儲在車載計算機(UIO)中；所述寬帶天線(Ul)安裝在所述射頻接收機(U2) 上；所述射頻接收機(U2)、所述GPS接收器(U3)和所述車載GPRS模塊(U7) 與所述車載計算機(UIO)連接；所述射頻接收機(U2)、所述GPS接收器(U3)、 所述車載GPRS申莫塊(U7)和所述車載計算機(UIO)安裝在所述移動載體(U6) 中；所述服務端GPRS模塊(U9)與所述中心服務計算機(U8)連接；所述車載 GPRS模塊(U7)與所述服務端GPRS模塊(U9)采用無線方式實現信息通訊。
本發明基于3S技術的移動式電磁環境監測系統的優點通過移動式電磁環境監 測系統，結合地理信息系統，建立電磁環境資源數據庫，可以對電磁環境分析評估， 最終實現對電磁環境資源的監測、規劃和管理，即區域范圍內電磁環境的實時監測和 電子地圖的可視化管理；還可通過對城市居民電磁環境中單位面積高頻輻射能量的計 算，進行電磁輻射污染水平評估；此外為重要地點如雷達站、機場、火車站、醫院、 化工廠等的電磁環境進行實際測量、分析、處理和管理提供方便；尤其是把實際測量 值與模擬值相對照，可幫助發現非法設臺、擅自增大功率及互調干擾等情況，以排査 存在干擾隱患的頻率和臺站。總之，通過電磁環境移動監測平臺，人們可以便捷地了 解身邊的電磁環境質量，合理安排電子設備的使用，盡可能地降低電磁環境輻射污染， 繼而提高居住的環境質量，盡量減少由電磁輻射干擾所造成的損失。


圖1是本發明基于3S技術的移動式電磁環境監測系統的結構框圖。
圖2是本發明監測與分析模塊的界面。
圖3是采用本發明電磁環境監測系統進行監測后的電磁輻射分布圖。
具體實施例方式
下面將結合附圖對本發明做進一步的詳細說明。本發明是一種基于3S技術的移動式電磁環境監測系統，是將電磁環境測試系統 集成在移動載體上，并結合GIS (Geographical Information System)地理信息 系統、GPS (Global Position System)全球定位系統和GPRS (General Packet Radio Service)無線網絡技術，實現空間電磁環境的動態測定、分析處理和實時顯 示，為治理電磁環境提供技術支持。采用平均方格法使監控得到的測試點電磁場強度 對應的電信號與GIS信息構成地理空間上的電磁環境數據，并將其保存在電磁環境 數據庫U5中。本發明監控系統能夠方便地對空間電磁環境的測量和分析，以及數據 處理及輻射點超標情況的顯示、査詢、管理和匹配電子地圖的顯示。
參見圖l所示，本發明的基于3S技術的移動式電磁環境監測系統，該電磁環境 監測系統包括有車載計算機UIO、中心服務計算機U8、寬帶天線U1、射頻接收機 U2、 GPS接收器U3、監測與分析模塊U4、電磁環境數據庫U5、移動載體U6、 車載GPRS模塊U7和服務端GPRS模塊U9;
所述監測與分析模塊U4和所述電磁環境數據庫U5存儲在車載計算機U10中；
所述寬帶天線Ul安裝在所述射頻接收機U2上；
所述射頻接收機U2、所述GPS接收器U3和所述車載GPRS模塊U7與所述 車載計算機U10連接；
所述射頻接收機U2、所述GPS接收器U3、所述車載GPRS模塊U7和所述車 載計算機U10安裝在所述移動載體U6 (即汽車)中；
所述服務端GPRS模塊U9與所述中心服務計算機U8連接；
所述車載GPRS模塊U7與所述服務端GPRS模塊U9采用無線方式實現信息 通訊。
在本發明中，車載計算機UIO、寬帶天線Ul、射頻接收機U2、 GPS接收器 U3、移動載體U6、車載GPRS模塊U7構成移動測試端。
在本發明中,服務端GPRS模塊U9和中心服務計算機U8構成數據中心服務器 端。該數據中心服務器端留存的相關信息可以供多個部門借鑒、歷史信息參考、或者
査詢等。
在本發明中，車載計算機U10根據監測與分析模塊U4第一方面發出頻段指令 21給射頻接收機U2進行遠程工作模式監控；第二方面對接收的測試點電場強度信息22與向電磁環境數據庫U5中提取的地圖分布信息51進行圖面匹配顯示(如圖 2所示)，該圖面匹配顯示在車載計算機U10的顯示器上，以供操作者實時觀察；第 三方面對接收的地理坐標數據31按照電磁數據單元格式52 (見表一所示)存儲在 電磁環境數據庫U5中。所述的圖面匹配顯示是在原有電子地圖基礎信息(用地理信 息系統GIS采集得到的電子地圖，在本發明中該電子地圖可以是現在網絡上公知的 數據信息)上疊加一層關于電磁場強分布的圖層，將綜合場強及功率超標點等重要信 息直觀地反映出來。
本發明移動測試端對測得的信息通過車載GPRS模塊U7與服務端GPRS模塊 U9的無線交互上傳至中心服務計算機U8處。
本發明基于3S技術的移動式電磁環境監測系統所選設備的介紹如下
(一) 車載計算機UIO
在本發明中，車載計算機UIO內存儲有監測與分析模塊U4和電磁環境數據庫 U5。操作者通過操作車載計算機UIO中的監測與分析模塊U4 (如圖2所示)進行 多個參數的設置，如射頻接收機U2所需采集頻段、測試點的地理位置坐標、溫度、 濕度等。對測試點的監控結果可以通過圖2、圖3所示界面較為直觀地觀察到獲得的 相關數據信息。
車載計算機U10的硬件最低配置為內存1.24GB，主頻2GHz,硬盤20GB。 操作系統windows 2000/2003/XP。
監測與分析模塊U4如圖2所示，主要通過界面進行各參數設置。
(二) 中心服務計算機U8
在本發明中，中心服務計算機U8與車載計算機UIO在硬件及操作系統是相同 的。中心服務計算機U8與車載計算機U10上均存儲有地理信息系統GIS，該地理 信息系統GIS能夠與測試點的電磁輻射強度進行疊加。
中心服務計算機U8 —方面用于對車載計算機UIO輸出的測得電磁輻射數據信 息迸行存儲，另一方面應用地理信息系統GIS產生的電子地圖信息與所述的測得電 磁輻射數據信息進行電磁輻射一 電子地圖的疊加，形成一層關于電磁場強分布的圖 層，將綜合場強及功率超標點等重要信息直觀地反映出來(如圖3所示)。(三) 車載GPRS模塊U7和服務端GPRS模塊U9
在本發明中，車載GPRS模塊U7 采用北京捷麥通信器材有限公司生產的 G200型GPRS模塊，該通過RS232/RS485/TTL與車載計算機連接，接入移動 公司GPRS網絡，對測試點、測試時間、測試數量沒有限制可以隨時增減。可以滿 足山區、偏遠地區和跨地區接入的需求。
(四) 移動載體U6
在本發明中，移動載體U6主要用于裝載移動測試端，同時將移動測試端進行移 動，它可以是一輛汽車，或者能夠帶來移動測試端進行動態運行的一些裝備。
(五) 寬帶天線U1
在本發明中，寬帶天線Ul用于采集測試點的電磁信號11。采用深航華界公司 生產的AWC-428型全向寬帶天線，它是一種超小型接收天線，適用于電磁監測系 統。它由天線、饋電器和微波柔軟低損耗電纜等組成。它的特點是水平方向全向方向 圖，工作頻帶寬，靈敏度高，信號線性范圍大，體積小，重量輕。
(六) 射頻接收機U2
在本發明中，射頻接收機U2對接收的電磁信號ll進行處理獲得測試點的電場 強度信息22輸出。電場強度信息22可以是1(U/fe 13.2G/fe范圍內長中短波、 超短波和微波三個頻段的綜合場強值(如圖2所示)。采用中電集團四十一所生產的 AV4033B接收機。AV4033B接收機具有靈敏度高、頻帶寬、動態范圍大等特點，
可方便地獲得時域測量中不易得到的獨特信息，如頻譜純度、信號失真、寄生、交調、 噪聲邊帶等各種參數。
(七) GPS接收器U3
在本發明中，GPS接收器U3用于獲得測試點的地理位置信息31。采用長天科 技股份有限公司生產的Holux-213型GPS接收器。Holux-213型GPS接收器是 一個完整的衛星定位接收機。內建衛星接收天線，并釆用美國瑟孚(SiRF)公司所 設計的第三代衛星定位接收芯片，具備全方位功能，能滿足專業定位的嚴格要求與個 人消費需求。適用范圍從汽車導航、保全系統、地圖制作、各種調査到農業用途等。 使用的基本需求只有適當的電源供應和面對天空。藉由RS-232或TTL兼容接口 ， 與其它電子設備溝通，并以內建充電電池，儲存衛星數據如衛星訊號狀態、上次使用 的最后位置、日期及時間。其耗電量低，且能同時追蹤20顆定位衛星的訊號，每O.l 秒接收一次，每秒更新一次定位信息。本發明是將電磁環境測試系統集成在移動載體內，結合GIS地理信息系統、GPS 全球定位系統，GPRS無線網絡等技術，實現空間電磁環境的動態測定、分析處理和 實時顯示，為治理電磁環境提供技術支持。
表一電磁數據單元格式報表__
測點序號TestID__
測試日期TestDate (年月日)_
測試時間TestTime (時分秒)_
測試人員UserName
測試地點TestPlace_
測試類型TestType_
天線型號AntennaNO
電纜型號CableNO_
天線高度AntHeight_
天線方向AntOrientation
天線極化方向AntPolarization__
起始頻率FA__
終止頻率FB_
經度Longitude
諱度Latitude_
高度Altitude_
溫度Temperature 濕度Humidity
天氣Weather_
長中短波綜合場強LMHF__
超短波綜合場強VHF_
微波綜合場強UHF_
備注Remark
9
權利要求
1、一種基于3S技術的移動式電磁環境監測系統，包括有兩個公知計算機，其中一個公知計算機是指車載計算機(U10)，另一個是指中心服務計算機(U8)，其特征在于還包括寬帶天線(U1)、射頻接收機(U2)、GPS接收器(U3)、監測與分析模塊(U4)、電磁環境數據庫(U5)、移動載體(U6)、車載GPRS模塊(U7)和服務端GPRS模塊(U9)；所述監測與分析模塊(U4)和所述電磁環境數據庫(U5)存儲在車載計算機(U10)中；所述寬帶天線(U1)安裝在所述射頻接收機(U2)上；所述射頻接收機(U2)、所述GPS接收器(U3)和所述車載GPRS模塊(U7)與所述車載計算機(U10)連接；所述射頻接收機(U2)、所述GPS接收器(U3)、所述車載GPRS模塊(U7)和所述車載計算機(U10)安裝在所述移動載體(U6)中；所述服務端GPRS模塊(U9)與所述中心服務計算機(U8)連接；所述車載GPRS模塊(U7)與所述服務端GPRS模塊(U9)采用無線方式實現信息通訊。
2、 根據權利要求1所述的基于3S技術的移動式電磁環境監測系統，其特征在于 車載計算機(UIO)、寬帶天線(Ul)、射頻接收機(U2)、 GPS接收器(U3)、 移動載體(U6)、車載GPRS模塊(U7)構成移動測試端。
3、 根據權利要求1所述的基于3S技術的移動式電磁環境監測系統，其特征在于 服務端GPRS模塊(U9)和中心服務計算機(U8)構成數據中心服務器端。
4、 根據權利要求1所述的基于3S技術的移動式電磁環境監測系統，其特征在于 車載計算機(UIO)根據監測與分析模塊(U4)第一方面發出頻段指令(21) 給射頻接收機(U2)進行遠程工作模式監控；第二方面對接收的測試點電場強度 信息(22)與向電磁環境數據庫(U5)中提取的地圖分布信息(51)進行圖面 匹配顯示，該圖面匹配顯示在車載計算機(UIO)的顯示器上，以供操作者實時 觀察；第三方面對接收的地理坐標數據(31)按照電磁數據單元格式(52)存儲 在電磁環境數據庫(U5)中；所述的圖面匹配顯示是在原有電子地圖基礎信息上疊加一層關于電磁場強分布的圖層，將綜合場強及功率超標點信息直觀地反映出來。
5、根據權利要求1所述的基于3S技術的移動式電磁環境監測系統，其特征在于 中心服務計算機(U8) —方面用于對車載計算機(UIO)輸出的測得電磁輻射數 據信息進行存儲，另一方面應用地理信息系統GIS產生的電子地圖信息與所述的 測得電磁輻射數據信息進行電磁輻射一 電子地圖的疊加，形成一層關于電磁場強 分布的圖層，將綜合場強及功率超標點信息直觀地反映出來。
全文摘要
本發明公開了一種基于3S技術的移動式電磁環境監測系統，該電磁環境監測系統包括有車載計算機、中心服務計算機、寬帶天線、射頻接收機、GPS接收器、監測與分析模塊、電磁環境數據庫、移動載體、車載GPRS模塊和服務端GPRS模塊。將寬帶天線、射頻接收機、GPS接收器、車載GPRS模塊和車載計算機安裝在移動載體上，實現動態采集測試點的電磁環境輻射數據，并通過GPRS網絡模塊回傳至中心服務計算機端，實現電磁環境監測與分析的結果在GIS地理信息系統上實時顯示。該系統便于對電磁環境做出科學評估，為城市的電磁環境治理提供科學依據。
文檔編號G01R29/08GK101452024SQ200810240288
公開日2009年6月10日 申請日期2008年12月24日 優先權日2008年12月24日
發明者代合鵬, 蘇東林, 謝樹果, 趙明敏, 丁 馬 申請人:北京航空航天大學