专利名称：电磁分布检测系统及其电磁分布检测方法
技术领域：
本发明涉及一种检测系统及其检测方法，特别是涉及一种电磁分布检测系统及其电磁分布检测方法。
背景技术：
电磁波的传播常受到环境的影响，特别是在隧道、地道等封闭或着半封闭环境中影响更为严重，致使无线信号无法很好的无缝连接。为了保证无线通信质量，通常采用漏泄同轴电缆(以下简称“漏缆”)代替天线，漏缆以其信号覆盖均匀、无盲区和死角等优点愈来愈引起人们的关注。对于漏缆的电磁场分布检测，目前常用的方法是人工检测，即、由技术人员携带电磁场强度探测器，沿漏缆每隔一段距离检测电磁场强度。显然，对于长距离检测人工的方法存在工作强度大、时间长、工作环境恶劣等问题，使电磁场分布的日常监测及维护变得十分困难。专利CN1808508A公开了一种远端监测漏缆工作状态的方法，通过前端与后端的数据比较检测漏缆，再利用光纤等传输介质向监测计算机发送衰减值的数据信号。虽然可以实现检测，但光纤布线有难度，需要将光纤的一端固定，另一端需要随着测量装置来回运动。专利CN201174772Y公开了一种具有漏缆检测功能的直放站，通过在漏缆直放站内嵌入漏缆检测模块来检测漏缆的工作状态。虽然可以实现检测漏缆的工作状态，并且避免了信号的干扰，但是其检测点固定不变，检测范围有限，并且设备维护困难。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术的缺失和不足，提出一种具有远程控制、实时在线的电磁分布检测系统及其电磁分布检测方法。本发明提供的一种根据命令对沿着预定路径顺次排列的各个指定位置进行电磁场强度检测来得到电磁分布情况的电磁分布检测系统，具有这样的特征:包括，移动测频部，用于接收命令移动到指定位置且检测指定位置的电磁场强度并将电磁场强度的磁场数据发送出去；复数个指定位置通信部，分别被设置在指定位置，用于接收磁场数据和发送命令；控制部，用于控制移动测频部和指定位置通信部；以及输入显示部，用于输入命令和基于磁场数据显示出电磁场分布情况，其中，移动测频部包含:沿着预定路径移动的具有车轮的移动平台；用于检测车轮的转速的测速编码器；用于驱动车轮转动的驱动单元；被安装在移动平台上用于检测电磁场强度的频谱仪；用于发送电磁场强度的磁场数据和接收命令的移动通信单元；以及基于命令和转速来控制驱动单元驱动移动平台移动到指定位置并控制频谱仪检测电磁场强度的移动控制单元。在本发明的电磁分布检测系统中，还可以具有这样的特征:其中，预定路径为铁轨、高速公路以及隧道中的任意一种。在本发明的电磁分布检测系统中，还可以具有这样的特征:其中，移动控制单元包含车载单片机和车载PC机。在本发明的电磁分布检测系统中，还可以具有这样的特征:其中，移动测频部还包含为移动测频部提供电源的移动电源单元。在本发明的电磁分布检测系统中，还可以具有这样的特征:其中，指定位置通信部设有复数个指定位置通信单元、与复数个指定位置通信单元都连接的指定位置单片机。在本发明的电磁分布检测系统中，还可以具有这样的特征:其中，指定位置通信单元为红外通信模块，移动通信单元为红外通信模块。在本发明的电磁分布检测系统中，还可以具有这样的特征:还包括，传输部，沿预定路径设置，与每个指定位置通信部连接，用于传输磁场数据和命令，其中，传输部为光纤。另外，本发明还提供了一种利用上述电磁分布检测系统来监测电磁分布情况的电磁分布检测方法，还可以具有这样的特征:采用输入显示部输入命令；根据命令采用控制部控制移动测频部沿预定路径移动；采用测速编码器测得转速；基于转速和命令，采用移动控制单元计算出移动测频部的移动距离；当移动测频部移动到指定位置时，采用移动控制单元控制驱动单元驱动车轮停止转动；采用频谱仪测得的指定位置的电磁场强度传送给移动控制单元；采用移动通信单元将电磁场强度的磁场数据发送出去；采用指定位置通信部接收磁场数据，传送给控制部；采用控制部判断磁场数据是否丢失或者是否理想，采集磁场数据不成功时，采用控制部发出重测命令，采用指定位置通信部发送重测命令，采用移动测频部再次采集，采集磁场数据成功时，采用输入显示部显示磁场分布情况；采用车载测频部继续移动，移动到下一个指定位置来进行采集。在本发明的电磁分布检测方法中，还可以具有这样的特征:电磁分布检测系统还包括传输部，指定位置通部设有复数个指定位置通信单元、指定位置单片机，传输部采用光纤，移动通信单元和指定位置通信单元之间采用红外通信方式，指定位置单片机和控制部之间采用光纤通信方式。在本发明的电磁分布检测方法中，还可以具有这样的特征:电磁分布检测系统还包括传输部，指定位置通部设有复数个指定位置通信单元、指定位置单片机，传输部采用光纤，采用每个指定位置通信单元连接到同一个指定位置单片机对应的不同引脚上，一个指定位置单片机控制复数个指定位置通信单元的工作状态，控制部通过第一光纤接口适配器与光纤相连接，每个指定位置单片机均通过第二光纤接口适配器与光纤相连接，第一光纤接口配适器和第二光纤接口配适器用于光信号与电信号之间的转换。本发明的效果在于:本发明通过可长距离移动的移动测频部采集各个预设的指定位置的磁场数据，设置在各个指定位置的各个指定位置通信部与移动平台上的移动通信单元进行通信连接，实时传回磁场数据或者发送控制部、输入显示部的命令，输入显示部根据传回的磁场数据绘制出实时的电磁分布情况，实现了远程控制及实时性，节约了人力资源，提高了工作效率。
图1是本发明的具体实施例中电磁分布检测系统结构示意图；图2是本发明的具体实施例中移动测频部局部放大结构示意图；图3是本发明的具体实施例中移动通信单元的局部电路示意图4是本发明的具体实施例中指定位置通信部的局部电路示意图；图5是本发明的具体实施例中电磁分布检测方法的流程图。具体实施案例下面结合附图和具体实施例对本发明进一步说明。图1是本发明的具体实施例中电磁分布检测系统结构示意图。如图1所示，实施例中的电磁分布检测系统100包含可以在预定路径200上来回移动运动的移动测频部1、十个分别沿着预定路径设置的指定位置通信部2、在与预定路径200的延伸方向始终平行铺设的传输部3、与传输部3连接的控制部4、以及与控制部4连接的输入显示部5。预定路径200的设计方向沿着漏缆300的铺设方向为最优。根据待检测的电磁分布的距离，将命令输入到输入显示部5，输入命令的输入显示部5与控制部4连接，控制部4通过图1中未显示的第一光纤接口配适器与传输部3连接，该传输部3采用光纤6，该光纤6用于传输上述命令，指定位置通信部2发送上述命令，每个指定位置通信部2中都包含十个指定位置通信单元7和一个指定位置单片机8，十个指定位置通信单元7都连接在对应的一个指定位置单片机8上，十个指定位置单片机8的任意一个指定位置单片机8都分别设有图1中未显示的第二光纤接口配适器，每个指定位置单片机8都通过该第二光纤接口配适器与光纤6连接。指定位置通信单元7采用指定位置红外通信模块9，每个指定位置单片机8也由控制部4控制，用于控制与之匹配的十个指定位置通信单元7的工作状态。沿预设路径200顺次设置有一百个与指定位置通信部2 —一对应的指定位置。移动测频部I接收到命令10后，移动到预先控制部4中设定好的指定位置，且检测此指定位置的电磁场强度，并将此地的磁场数据11实时发送出去，移动测频部I继续根据命令10移动到下一个指定位置。指定位置通信单元7接收上述磁场数据11后，通过连接的光纤6将上述磁场数据11传输回控制部4，输入显示部5根据实时接收的磁场数据11显示出电磁场分布的情况。图2是本发明的具体实施例中移动测频部局部放大结构示意图。如图2所示,所述移动测频部I包含:移动平台12、测速编码器13、驱动单元14、频谱仪15、移动通信单元16以及移动控制单元17。移动控制单元17中包含车载单片机18和与车载单片机18连接的车载PC机19。测速编码器13和驱动单元14分别与车载单片机18连接，频谱仪15与车载PC机19连接，与车载单片机18连接的移动通信单元16可受车载PC机17的命令来收发命令、磁场数据等。测速编码器13、驱动单元14、频谱仪15、移动通信单元16以及移动控制单元17都搭载安装在移动平台12上，跟随移动平台12移动。移动通信单元16采用移动红外通信模块30。移动平台12具有图2中未显示的车轮，用于来回移动。靠近车轮的位置，在移动平台12上设有可以检测车轮的转速的测速编码器13，还设有驱动车轮转动、停止和行驶方向的驱动单元14，测速编码器13和驱动单元14分别与车载单片机18连接。频谱仪15检测指定位置的电磁场强度，频谱仪15与车载PC机19连接，如图1_2所示，车载PC机19将上述电磁场强度的磁场数据11通过车载单片机18由移动通信单元
16发送出去。
移动通信单元16与车载单片机18连接，通过移动通信单元16与上述指定位置通信单元7之间通信，移动通信单元16将电磁场强度的磁场数据11发送出去，也可接收来自指定位置通信单元7所发送的命令10。车载PC机19可以控制频谱仪15，通过车载单片机18来控制移动通信单元16、测速编码器13以及驱动单元14。移动测频部I还包括图2中未显示的移动电源单元，分别与车载PC机19、车载单片机18、频谱仪15、移动通信单元16、测速编码器13以及驱动单元14连接并且提供独立电源方便移动测频部I的来回移动，该移动电源单元具有图2中未显示的开关，用于单独控制移动测频部I的电源的开启或关闭。图3是本发明的具体实施例中移动通信单元的局部电路示意图。如图2、3所示，移动红外通信模块20中设有移动红外接收芯片21和移动红外发送芯片22。移动红外接收芯片21和移动红外发送芯片22分别都与车载单片机18连接。移动红外接收芯片21的第一发送端23TxD、移动红外发送芯片22的第二发送端24TxD分别都连接到车载单片机18的第三发送端25IRTX1。移动红外接收芯片21的第一接收端26RxD、移动红外发送芯片22的第二接收端27RxD分别都连接到车载单片机23的第三接收端28IRRX1。移动红外接收芯片21、移动红外发送芯片22的逻辑电压端29和供电电压端30都与3.3V供电电源端31连接供电，车载单片机18连接同一个3.3V供电电源端31来提供电压，节省了电源转换的部分。移动红外接收芯片21的第一片选端32SD连接到车载单片机18的第一引脚33TO1，移动红外发送芯片22的第二片选端34SD连接到车载单片机18的第二引脚35TO0，如图2-3所示，通过车载PC机19与车载单片机18的连接，车载PC机19将接收命令或者发送命令通过车载单片机18控制第二引脚35PD0与第一引脚33TO1的电平高低来决定当前使用移动红外接收芯片21还是移动红外发送芯片22，如图1所示，即、移动测频部I具有接收命令10还是发送磁场数据11的独立控制功能。图4是本发明的具体实施例中指定位置通信部的局部电路示意图。如图1、4所示，电磁分布检测系统100中包含十个指定位置通信部2，每个指定位置通信部2分别都包含十个指定位置通信单元7和对应的一个指定位置单片机8。指定位置通信单元7采用指定位置红外通信模块36。将十个不同的指定位置红外通信模块36分别通过导线分别连接到指定位置单片机8上，十个指定位置红外通信模块36中的任意一个指定位置红外通信模块36都设有指定位置红外发送芯片37、指定位置红外接收芯片38。以第一指定位置通信部2中的第一指定位置红外通信模块36为例，第一指定位置红外通信模块36中设有指定位置红外接收芯片37和指定位置红外发送芯片38，指定位置红外接收芯片37的第四发送端39TxD、指定位置红外发送芯片38的第五发送端40TxD均连接到指定位置单片机8的第六发送端41TX1。指定位置红外接收芯片37的第四接收端42RxD、指定位置红外发送芯片38的第五接收端43RxD均连接到指定位置单片机8的第六接收端44RX1。指定位置红外接收芯片37的第四片选端45SD、指定位置红外发送芯片37的第五片选端46SD均连接到指定位置单片机8的第一指定位置引脚47TO0，如图1_4中所示，控制部4的发送命令、接收命令将通过光纤6到达第一指定位置单片机8来控制第一指定位置通信单元7，使第一指定位置通信单元7与移动通信单元16建立连接，发送命令10或者接受磁场数据11等。如图4所示，第一指定位置通信部2中的第一指定位置通信单元7的片选端SD到第八指定位置通信单元7的片选端SD顺次连接到指定位置单片机8的第一指定位置引脚47PD0到第八指定位置引脚48TO7，第九指定位置通信单元7的片选端SD和第十指定位置通信单元7的片选端SD分别连接到指定位置单片机8的第九指定位置引脚49PB0和第十指定位置引脚50PB1，如图1-4中所示，十个指定位置通信部2都通过光纤6与控制部4连接，控制部4的发送命令、接收命令将通过光纤6可到达任意指定位置通信部2中的指定位置单片机8来控制十个指定位置通信单元7中的任意一个指定位置通信单元7与移动通信单元16建立连接,发送命令10或者接受磁场数据11等。图5是本发明的具体实施例中电磁分布检测方法的流程图。如图1-5所示，沿待测的预定路径200的一百个指定位置设置好十个指定位置通信部2和光纤6，并确保指定位置通信部2的信号能覆盖整个移动测频部I所行驶的预定路径200，使各个指定位置通信部2能与移动平台12上安装的移动通信单元16建立通信连接，指定位置通信部2中的十个指定位置通信单元7都连接到同一个指定位置单片机8的不同引脚上，实现一个指定位置单片8机控制十个指定位置通信单元7的工作状态，连接光纤6和控制部4、输入显不部5,利用图中未显不的第一光纤接口适配器将电信号转换为光信号，光信号在光纤6中进行传输，每个指定位置通信部2都分别连接光纤6，利用图中未显示的第二光纤接口适配器将光信号转换为电信号51 ；实际测量前需将电磁分布检测系统100初始化52，先开启移动测频部I以及沿线的各个指定位置通信部2，并确保移动通信单元16和指定位置通信部2之间的通信畅通53 ；在输入显示部5输入命令54，例如移动测频部I的行驶路线、行驶速度等，通过传输部3中的光纤6传输命令55，采用指定位置通信部2向移动测频部I将命令10发送出去56 ；移动测频部I沿预设路径200移动57，测速编码器13将测得的图2中未画出的车轮的转速传给移动平台12上的移动控制单元17，移动控制单元17根据转速计算出移动测频部I的移动距离，车载PC机19通过车载单片机18来控制驱动单元14，控制移动测频部I的移动；移动测频部I移动到指定位置58时,移动控制单元17控制驱动单元驱动14图2中未画出的车轮停止转动，频谱仪15将测得的指定位置的电磁场强度传送给移动控制单元17，移动通信单元17将电磁场强度的磁场数据11发送出去55 ；采用沿预设路径200设置的指定位置通信部2将上述磁场数据11接收下来59，利用图1中未画出的第二光纤接口配适器将电信号转换为光信号，采用传输部3中的光纤6将磁场数据11传回60，利用第一光纤接口配适器将光信号转换为电信号后传送到给控制部4 ；根据接收到的磁场数据11，采用控制部4判断由于噪声干扰致使磁场数据11是否丢失或者磁场数据是否理想61，采集磁场数据不成功时，控制部4发出重测命令，通过光纤6，指定位置通信部2发送重测命令到移动控制单元17进行重新测量，移动测频部I再次采集，采集磁场数据11成功时，记录绘制该指定位置的磁场数据11，显示磁场分布情况62，移动测频部I继续移动，对下一个指定位置进行采集。发明的作用与效果综上所述，本发明的作用和效果在于:本发明通过可长距离移动的移动测频部采集各个预设的指定位置的磁场数据，设置在各个指定位置的各个指定位置通信部与移动平台上的移动通信单元进行通信连接，实时传回磁场数据或者发送控制部、输入显示部的命令，输入显示部根据传回的磁场数据绘制出实时的电磁分布情况，实现了远程控制及实时性，提高了工作效率。本发明的具体实施案例中采用红外通信模块和沿线铺设光纤通信相结合的方式，避免了对被测的电磁场分布产生影响保证准确性，同时不会收漏缆辐射电磁场的干扰保证可靠性。本发明的具体实施案例中的预定路径采用预先设计好的线路，该线路可设计在铁轨、高速公路以及隧道等有类似电磁分布检测需求的场合，应用灵活性强。判断由于噪声干扰致使磁场数据是否丢失、是否理想，采集磁场数据不成功时，控制部自动发出重测命令，移动测频部会重新测量再次采集，确保数据完整性。本发明中根据预先输入的命令，移动测频部可自主移动，到达指定位置采集电磁场数据，实时回传实时绘制出电磁分布情况，大大解放了劳动力，并且设备轻便、维护简单。上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。
权利要求
1.一种根据命令对沿着预定路径顺次排列的各个指定位置进行电磁场强度检测来得到电磁分布情况的电磁分布检测系统，其特征在于，包括: 移动测频部，用于接收所述命令移动到所述指定位置且检测所述指定位置的所述电磁场强度并将所述电磁场强度的磁场数据发送出去； 复数个指定位置通信部，分别被设置在所述指定位置，用于接收所述磁场数据和发送所述命令； 控制部，用于控制所述移动测频部和所述指定位置通信部；以及输入显示部，用于输入所述命令和基于所述磁场数据显示出所述电磁场分布情况，其中，所述移动测频部包含:沿着所述预定路径移动的具有车轮的移动平台；用于检测所述车轮的转速的测速编码器；用于驱动所述车轮转动的驱动单元；被安装在所述移动平台上用于检测所述电磁场强度的频谱仪；用于发送所述电磁场强度的磁场数据和接收所述命令的移动通信单元；以及基于所述命令和所述转速来控制所述驱动单元驱动所述移动平台移动到所述指定位置并控制所述频谱仪检测所述电磁场强度的移动控制单元。
2.根据权利要求1所述的电磁场分布在线检测系统，其特征在于: 其中，所述预定路径为铁轨、高速公路以及隧道中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的电磁场分布在线检测系统，其特征在于: 其中，所述移动控制单元包含车载单片机和车载PC机。
4.根据权利要求1所述的电磁场分布在线检测系统，其特征在于: 其中，所述移动测频部还包含为所述移动测频部提供电源的移动电源单元。
5.根据权利要求1所述的电磁场分布在线检测系统，其特征在于: 其中，所述指定位置通信部设有复数个指定位置通信单元、与所述复数个指定位置通信单元都连接的指定位置单片机。
6.根据权利要求5所述的电磁场分布在线检测系统，其特征在于: 其中，所述指定位置通信单元为红外通信模块，所述移动通信单元为红外通信模块。
7.根据权利要求1所述的电磁场分布在线检测系统，其特征在于: 还包括，传输部，沿所述预定路径设置，与每个所述指定位置通信部连接，用于传输所述磁场数据和所述命令，其中，所述传输部为光纤。
8.—种利用权利要求1-7中任意一项所述的电磁场分布检测系统来检测电磁分布情况的电磁分布检测方法，其特征在于，包括以下步骤: 采用所述输入显示部输入命令； 根据所述命令采用所述控制部控制所述移动测频部沿所述预定路径移动； 采用所述测速编码器测得所述转速； 基于所述转速和所述命令，采用所述移动控制单元计算出所述移动测频部的移动距离； 当所述移动测频部移动到所述指定位置时，采用所述移动控制单元控制所述驱动单元驱动所述车轮停止转动； 采用所述频谱仪测得的所述指定位置的电磁场强度传送给所述移动控制单元； 采用所述移动通信单元将所述电磁场强度的所述磁场数据发送出去； 采用所述指定位置通信部接收所述磁场数据，传送给所述控制部；采用所述控制部判断所述磁场数据是否丢失或者是否理想，采集所述磁场数据不成功时，采用所述控制部发出重测命令，采用所述指定位置通信部发送重测命令，采用所述移动测频部再次采集，采集所述磁场数据成功时，采用所述输入显示部显示所述磁场分布情况； 采用所述车载测频部继续移动，移动到下一个所述指定位置来进行采集。
9.一种基于权利要求8所述的电磁分布检测方法,其特征在于:所述电磁分布检测系统还包括传输部，所述指定位置通部设有复数个指定位置通信单元、指定位置单片机，所述传输部米用光纤， 所述移动通信单元和所述指定位置通信单元之间采用红外通信方式，所述指定位置单片机和所述控制部之间采用光纤通信方式。
10.一种基于权利要求8所述的电磁分布检测方法,其特征在于:所述电磁分布检测系统还包括传输部，所述指定位置通部设有复数个指定位置通信单元、指定位置单片机，所述传输部米用光纤， 采用每个所述指定位置通信单元连接到同一个所述指定位置单片机对应的不同引脚上，一个所述指定位置单片机控制所述复数个指定位置通信单元的工作状态， 所述控制部通过第一光纤接口适配器与所述光纤相连接，每个所述指定位置单片机均通过第二光纤接口适配器与所述光纤相连接，所述第一光纤接口配适器和所述第二光纤接口配适器用于光信号与电信号之间的转换。
全文摘要
一种根据命令对沿着预定路径顺次排列的各个指定位置进行电磁场强度检测来得到电磁分布情况的电磁分布检测系统，其特征在于，包括移动测频部，用于接收命令移动到指定位置且检测指定位置的电磁场强度并将电磁场强度的磁场数据发送出去；复数个指定位置通信部，分别被设置在指定位置，用于接收磁场数据和发送命令；控制部；以及输入显示部，其中，移动测频部包含:移动平台；测速编码器；驱动单元；频谱仪；移动通信单元；以及移动控制单元。
文档编号G01R29/08GK103149459SQ20131008082
公开日2013年6月12日 申请日期2013年3月14日 优先权日2013年3月14日
发明者杨晖, 杨海马, 宋磊磊, 于小强 申请人:上海理工大学