专利名称：一种电磁辐射监测系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电磁辐射监测技术领域，尤其是涉及一种电磁辐射监测系统。
背景技术：
随着电子信息技术的飞速发展，伴有电磁辐射的建设项目和设备数量不断增多。特别是城市人口稠密、电磁辐射设备集中区域的辐射水平和电磁环境日趋恶化，由此产生的电磁辐射对环境的污染问题也越来越严重。国家也出台了电磁辐射防护标准，来界定一个对公众的人身安全进行保护的标准限值。具体区域的电磁辐射是否超标的准确界定，需要以对该区域的电磁辐射水平的准确测量和采集为前提，另外，也需要通过准确的电磁辐射等指标的数据采集，对电磁辐射水平现状和变化趋势做出预测提供参考。因此，全面掌握电磁辐射状况和变化趋势显得尤为重要。目前的电磁辐射环境保护监测的一种方法是人工驻点监测模式，由专业人员采用便携式电磁辐射监测仪，在环境保护目标区域按照相关技术标准布设监测点位，逐点进行电磁辐射监测。该方法主要依靠人工，监测时间长，且默认监测时段内设备发射的电磁辐射处于稳定状态，忽略电磁波时域特性，准确性不够高。随着技术发展，我国出现了电磁辐射自动监测。但尚处于初步发展阶段，仅一两个省市开展实验性的自动监测，在一个省或者一座大型城市布设几个或20几个自动监测终端。电磁辐射是一种从源向空间进行能量传递的现象，强度随发射源距离增大而快速下降，具有以源为中心或端点的三维立体空间区域分布现象。城市环境中电磁波传播受地理条件限制，传播环境复杂，反射、折射、绕射、衰减等现象出现频率高，而一个自动监测终端只能监测一个固定点位的电磁辐射强度，只能代表该点位的电磁辐射水平，几米甚至一米外电磁辐射强度可能有几倍、几十倍、甚至上百倍的差异，不能反应小区域，如某小区、某一栋楼、某一个基站、某一个广播电视发射塔、某一座变电站等的电磁辐射水平，更不能代表一个行政区、一座城市的电磁辐射水平，因此上述在一个城市设置20几个自动监测终端的方式，对电磁辐射环境保护工作实际意义不大。
公开号为CN102375095A的中国专利申请“一种电磁辐射监测方法、装置及系统”，公开了一种电磁辐射监测方法，包括电磁辐射监测节点接收基站附近各频段的电磁辐射信号，并发送网络侧；网络侧接收全网各所述电磁辐射监测节点上报的电磁辐射信号，判断所述电磁辐射监测节点监测基站的电磁辐射是否超标。即通过采集移动通信基站侧的电磁辐射信号，判断基站电磁辐射是否超标，较现有的自动监测系统具有较大的进步。但该实用新型中未考虑移动通信基站电磁辐射空间立体分布，定向分扇区分布的特点，未进行立体监测，也不能由该实用新型得到立体监测的效果，所得监测数据依然仅是一个点位的电磁辐射，而一个点的电磁辐射情况不能代表该点所在区域的平均水平，不满足电磁辐射环境保护需求，因此不能用于评价该基站电磁辐射水平是否达到环境保护标准规定，无实践意义。
实用新型内容本实用新型提出了一种电磁辐射监测系统，更准确地反映了一个监测对象的电磁辐射水平。为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的:本实用新型提供一种电磁辐射监测系统，包括用于采集所述监测对象的多项环境指标参数的监测节点、用于将所述监测节点采集的多项环境指标参数上传到所述控制中心的区域节点和用于对所述多项环境指标参数进行数据分析和处理的控制中心；一个监测对象设置有多个所述监测节点，多个所述监测节点围绕所述监测对象立体式分布；一个所述区域节点与多个所述监测节点无线连接；多个所述区域节点与一个所述控制中心电性连接。其中，每个所述监测节点，包括电磁辐射传感器、温湿度传感器、气压传感器、中央处理器、无线通信模块，卫星定位模块；所述中央处理器，用于独立完成A/D转换、数据显示、数据分析、智能判断、报警、储存和无线数据通信功能。其中，所述监测节点还包括多路选择器、信号调理电路和存储单元；所述电磁辐射传感器与所述多路选择器的输入端电性连接，所述多路选择器的输出端与所述信号调理电路的输入端电性连接；所述温湿度传感器和气压传感器，与所述信号调理电路的输入端电性连接，所述信号调理电路的输出端与所述中央处理器电性连接；所述无线通信模块、报警模块、卫星定位模块和存储单元均与所述中央处理器电性连接。其中，还包括车载中心；所述车载中心设置有电磁辐射巡测仪、频谱分析系统、工控机、服务器、无线传输设备、卫星定位系统、气象站、电磁辐射仿真系统、三维GIS系统、专家系统、环境保护业务系统和OA系统；所述车载中心，与所述控制中心电性连接，根据控制中心的数据库查询全网监测节点所采集的数据。其中，还包括手持平台；所述手持平台，设置有GIS系统、专家系统和环境保护业务系统；所述手持平台，与所述控制中心电性连接，根据控制中心的数据库查询全网监测节点所采集的数据。其中，所述电磁辐射传感器包括射频电场传感器、射频磁场传感器、低频电磁场传感器和静态磁场传感器中的一种或多种。其中，所述射频电场传感器为100kHz-60GHz的射频电场传感器；所述射频磁场传感器为IOOkHz-1GHz射频磁场传感器；所述低频电磁场传感器为5Hz-100kHz低频电磁场传感器。可见，本实用新型至少具有如下的有益效果:本实用新型的一种电磁辐射监测系统，设置有多个围绕所述监测对象立体式分布的所述监测节点，并且一个所述区域节点与多个所述监测节点无线连接，多个所述区域节点与一个所述控制中心电性连接，这样形成了一种网状的拓扑结构，可实现一控制中心同时监测多个地点，同时，对于每一个监测对象，多个监测节点立体式分布，这样可以获得监测对象周围立体空间内的电磁辐射分布情况，相比现有技术只对某一个点进行采集，本实用新型的技术方案所能够反映的电磁辐射情况更为精准全面；另外，每个监测节点，包括电磁辐射传感器、温湿度传感器、气压传感器，可采集多种环境指标参数，除对电 磁辐射水平进行监测以外，还能实时监测其他指标，例如垂直高度、空气的温度，湿度等表征环境特征的数据指标，这样，在该拓扑网状结构的基础上，也能够更好地实现对温湿度等数据的采集；进一步地，每个监测节点都设置有独立的中央处理器、无线通信模块和卫星定位模块，可脱离整个网络独立运行，从而在网络出现故障时，也能正常工作，而现有技术中的各监测终端仅能进行信号采集，依赖网络管理平台进行数据分析和判断，传输网络故障即不能进行工作，也不能储存监测数据，因此，本实用新型的技术方案，相对于现有技术，还具有更好的稳定性；进一步地，还设置车载中心，实现移动监测、移动执法、移动审批和移动办公，相对固定的监测中心，这样可使整个系统的管理更加灵活，应对突发事件的反应速度和解决电磁辐射污染或者区域电磁辐射水平监测等问题的效率和准确度更高；进一步地，还设置手持平台，实现移动执法、移动审批，同样提高了应对相关问题的效率；进一步地，所述电磁辐射传感器，设置射频电场传感器、射频磁场传感器、低频电磁场传感器和静态磁场传感器中的一种或多种，并且各电磁福射传感器的信号米集范围较宽，或者不同的电磁辐射传感器配合，能够实现较宽的频率采集范围，并且信号采集范围可调，对于特殊频率的频率信号也可实现采集。
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本实用新型的电磁辐射监测系统的结构示意图2为本实用新型的监测节点的内部电路的结构示意图；图3为本实用新型的电磁辐射监测系统的一个实施例的结构示意图；图4为本实用新型的电磁辐射监测系统的拓扑结构的示意图；图5为本实用新型的电磁辐射监测系统的操作流程图。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。实施例一本实用新型实施例一提供一种电磁辐射监测系统，参见图1所示，包括监测节点
1、区域节点2和控制中心3。一个监测对象设置有多个所述监测节点1，多个所述监测节点I围绕所述监测对象立体式分布。[0033]所述立体式分布，为在所述监测对象为原点的空间范围内，多个监测节点I不在同一个平面上、并且尽量呈不同角度或者不同方向分布。例如，可以在监测对象的X轴、Y轴和Z轴三个空间坐标轴方向上、或者在与X轴、Y轴和Z轴成一定或者不同角度的周围立体空间各方向上至少各设置一个所述监测节点I。所述监测节点I的数量为三个以上，具体设置数量由本领域技术人员根据电磁辐射环境监测技术标准要求具体确定。所述监测节点1，用于采集所述监测对象的多项环境指标参数，所述多项环境指标参数至少包括电磁辐射信号。其中，所述监测对象可能是电磁辐射源，也可以是某个环境保护敏感目标，例如受到外来电磁辐射影响的一栋居民楼等建筑或平台。所述多项环境指标参数，包括电磁辐射信号、温湿度参数、气压等指标参数。一个所述区域节点2与多个所述监测节点I无线连接。所述区域节点2，用于将所述监测节点I采集的多项环 境指标参数上传到所述控制中心3。多个所述区域节点2与一个所述控制中心3电性连接，所述控制中心3，用于对所述多项环境指标参数进行数据分析和处理。监测节点I可独立进行单点位监测，可采用分布式的方式布置点位进行多点位立体监测，通过多通道同步无线数据通信方式与区域节点2连接，区域节点2通过互联网与控制中心3连接的网络拓扑结构，进行大范围、多点位、云端化、立体自动监测。优选地，每个所述监测节点1，包括电磁辐射传感器、温湿度传感器、气压传感器、中央处理器、无线通信模块，卫星定位模块。每个监测节点I的功能电路采用模块化设计，采用一个独立的中央处理器，具有独立的A/D转换、数据显示、数据分析、智能判断、报警、储存和无线数据通信功能。所谓独立，即监测节点I可自由入网或离网。优选地，所述电磁辐射传感器包括射频电场传感器、射频磁场传感器、低频电磁场传感器和静态磁场传感器中的一种或多种。监测节点I内部的各功能电路之间的连接关系，参见图2所示，电磁辐射传感器11与多路选择器18的输入端电性连接，多路选择器18的输出端与信号调理电路17的输入端电性连接；温湿度传感器和气压传感器12，与信号调理电路17的输入端电性连接，信号调理电路17的输出端与中央处理器13电性连接；无线通信模块14、报警模块16、卫星定位模块19和存储单元15均与中央处理器13电性连接。其中，射频电场传感器114、射频磁场传感器113、低频电磁场传感器112，静态磁场传感器111均与多路选择器18电性连接，所述多路选择器18选择导通其中一路或多路，并按一定程度将对应的传感器采集到的电磁辐射信号传递至信号调理电路17，信号调理电路17再将该电磁辐射信号进行初步调理后，传递至中央处理器13。温湿度传感器/气压传感器12也与信号调理电路17电性连接，信号调理电路17将采集到的温湿度和气压数据传递至中央处理器13。无线通信模块14、报警模块16、卫星定位模块19，存储单元15分别与中央处理器连接；电源模块(图2中未示出)和各模块连接为监测节点I供电。其中，根据环境保护不同的监测目的，电磁辐射传感器由100kHz-60GHz的射频电场传感器、IOOkHz-1GHz射频磁场传感器、5Hz-100kHz低频电磁场传感器，静态磁场传感器的一种或多种组合。特别地，监测节点I可实现特殊频率的信号采集，例如50Hz，全球移动通信系统(Global System for Mobile Communications, GSM) 900、分散控制系统(Distributed Control System, DCS) 1800、宽带码分多址(W-Code DivisionMultipleAccess，WCDMA)、码分多址(Code Division Multiple Access，CDMA)、CDMA2000、时分同步码分多址(Time Division-Synchronous CodeDivision Multiple Access, TD-SCDMA),TD-LTE (Time Division Long TermEvolution)等特殊频率分段监测。其中，无线通信模块由ZigBee无线通信模块构成，用于监测节点I和区域节点2的数据通信。电源模块由可充电和/或一次性电池供电系统组成。电磁辐射传感器11、温湿度和气压传感器12、卫星定位模块19，分别用于电磁辐射强度监测，以及采集监测期间的温度、湿度、大气压、高度和地理位置坐标，卫星定位模块19可以采用全球定位系统(GlobalPositioning System, GPS)或者北斗导航。中央处理器13内置数据分析处理和预警软件，具备数据处理、分析和报警控制功能，可米用数字信号处理(digital singnal processor, DSP)、ARM (Advanced RISCMachines)、系统级芯片(System on a Chip, SoC)等芯片的方案实现。报警模块16受中央处理器13控制，用于按超目标管理值和超标准限值等不同需求分级，采用声、光、信息等不同的一种方式或多种组合方式进行报警。存储单元15用于监测数据和参数存储，可采用SD卡或者其它闪存器件。参见图3所示，控制中心3配置数据存储器、三维电磁场地理信息系统(geographic information system, GIS)仿真系统、专家系统、预警应急系统、电磁福射环境保护业务系统、OA办公系统等子平台，可进行数据海量储存、数据综合分析、智能决策、预警、应急和电磁辐射环境保护业 务处理等。特别地，整合三维立体监测数据、三维GIS数据，采用电磁环境仿真分析软件，进行高精度、高准确性的三维电磁场分布仿真。优选地，该系统还包括车载中心。所述车载中心设置有电磁辐射巡测仪、频谱分析系统、工控机、服务器、无线传输设备、卫星定位系统、气象站、电磁辐射仿真系统、三维GIS系统、专豕系统、环境保护业务系统和OA系统；所述车载中心，与所述控制中心电性连接，根据控制中心的数据库查询全网监测节点I所采集的数据，可实现移动监测、移动执法、移动审批和移动办公。车载中心包括电磁辐射监测仪、频谱分析系统、工控机、服务器、无线传输设备、卫星定位系统、车载气象站、电磁辐射仿真系统、三维GIS系统、环境保护业务系统。车载中心采集电磁辐射监测数据、卫星定位坐标数据，进行汇总、频谱分析、整合和统计，并输入仿真模型，进行仿真计算，然后启动专家系统进行智能分析判断；并在在电子地图上实时绘制和显示环境电磁辐射直方图及车辆行驶轨迹，绘制出各区域一段时间内的电磁辐射变化直方图及曲线图，整个城市的电磁辐射环境质量状况图，最后将所有数据信息通过无线传输的方式发送到控制中心3。如此，可实现移动监测、移动执法、移动审批和移动办公，连接控制中心数据库查询全网节点监测数据。[0061]优选地，该系统还包括手持平台。所述手持平台，设置有GIS系统、专家系统和环境保护业务系统；所述手持平台，与所述控制中心电性连接，根据控制中心的数据库查询全网监测节点I所采集的数据。其中，由于采用分布式多点位大规模布置监测节点1，节点通信网络，可采用ZigBee技术实现和区域节点2的数据通信，区域节点2之间也可采用ZigBee技术实现互联互通；车载中心和手持平台可采用CDMA/WCDMA/TD-SCDMA/TD-LTE等任一 3G或4G移动通信技术，借助移动通信网和互联网与控制中心3进行数据通信。参见图4所示，本实用新型的电磁辐射监测系统，以多监测节点I对一区域节点2，多区域节点2对一控制中心3为基础，形成了网络拓扑结构，采用ZigBee和移动通信网混合组网的方式构建数据传输网络，包括监测节点1、路由节点、根节点、网关、车载中心、手持平台和控制中心3。其中，数据传输网络具有自稳性、可自动组网和自动重新寻路功能。路由节点和根节点组成区域节点2，或者根节点作为区域节点2 ;监测节点1、路由节点和根节点，可混合组网，监测节点I可以接路由节点，然后再接根节点，也可以直接连接根节点；监测节点I可自由入网或离网。优选地，作为一种可实施方式，参见图5所示，监测开始后进行联网判断，所述监测节点I判断是否有网络连接，没有，则对自身采集到的多项环境指标参数独立进行数据分析、处理和判断，并得出分析结果；有，则利用多通道无线数据通信方式与区域节点2，由区域节点2将采集到的多项环境指标参数上传至所述控制中心3，由控制中心3进行数据分析和处理。优选地，多个监测节点I将采集到的所述多项环境指标参数通过多通道同步无线数据通信方式上传给区域节点2，所述区域节点2再将所述多项环境指标参数上传至所述控制中心3。
`[0067]之后，将分析结果与预先设定的目标管理值和标准限值进行比较，超出预设的目标管理值或者标准限值，则进行报警。报警可按超目标管理值和超标准限值等不同需求分级，采用声、光、信息等不同的一种方式或多种组合方式进行报警。综上，首先电磁辐射监测节点I采用模块化设计，对区域环境电磁辐射进行三维立体同步自动监测，并采集位置和相关气象参数，然后通过无线方式与区域节点2连接，区域节点2通过互联网与控制中心3连接；车载中心和手持平台通过互联网与控制中心3连接；控制中心3进行数据海量储存、数据综合分析、智能决策、预警、应急和电磁辐射环境保护业务处理,构建一种网络化的电磁辐射监测系统。本实用新型提供的一种电磁辐射监测系统，首先对电磁辐射监测节点I采用模块化设计成独立的功能模块，功能模块独立的采用一个中央处理器，包含电磁辐射传感器、温湿度传感器、气压传感器、无线通信模块、卫星定位模块，具有独立的A/D转换、数据显示、数据分析、智能判断、报警、储存和无线数据通信功能，可独立进行单点位监测。监测节点I也可根据不同频段、不同业务、不同区域对采用分布式的方式布设监测节点I对环境电磁辐射进行三维立体同步自动监测，并采集温度、湿度、大气压，地理位置等参数，然后通过无线方式与区域节点2连接，区域节点2通过互联网与控制中心3连接；车载中心配置电磁辐射巡测仪、频谱分析系统、工控机、无线传输设备、卫星定位系统、气象站、电磁辐射仿真系统、GIS系统和环境保护业务系统，通过互联网与控制中心3连接。手持平台配置GIS系统、应急系、环境保护业务系统，通过互联网与控制中心3连接；控制中心3进行数据海量储存、数据综合分析、智能决策、预警、应急和电磁辐射环境保护业务处理。该系统，克服了现有技术中，仅能进行部分参数或部分频段自动化监测、监测数据不全面、不能满足电磁辐射环境保护实际的要求等缺点，实现电磁辐射环境监测所有要素的数字化、自动化，网络化以及智能化，一次布设电磁辐射监测网络即可实现全天候、不间断的电磁辐射监测，提高管理效率。本实用新型的系统，提出一种模块化的监测节点I方案，可改变现有监测模式中需要多台仪器，解决了必须由专业人员采用复杂的专业设备开展监测，各次监测任务零星，数据零散，跨界污染不易监测等技术问题。提出一种简单、准确、高效、全面，全民参与的电磁辐射监测模式，提高效率和准确性。该系统是一种网络自稳、可自动组网以及无限扩展，多层次化的电磁辐射监测地区网络或国家网络甚至全球网络；降低电磁辐射监测成本，尤其是自动监测的成本。该系统，充分考虑电磁辐射空间立体分布的特点，针对性地提出立体电磁辐射监测自动监测方案，可立体、全方位监测环境中电磁辐射设备(设施)周围所有环境敏感区域的电磁辐射强度，提供满足电磁辐射环境保护决策的监测数据。同时，整合三维立体监测数据、三维GIS数据，采用电磁环境仿真分析软件，进行高精度、高准确性的三维电磁场分布仿真，增强信息表现能力，提高了表现效率。最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使 相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
权利要求1.一种电磁辐射监测系统，其特征在于，包括用于采集监测对象的多项环境指标参数的监测节点、用于将所述监测节点采集的多项环境指标参数上传到控制中心的区域节点和用于对所述多项环境指标参数进行数据分析和处理的控制中心； 一个监测对象设置有多个所述监测节点，多个所述监测节点围绕所述监测对象立体式分布； 一个所述区域节点与多个所述监测节点无线连接； 多个所述区域节点与一个所述控制中心电性连接。
2.根据权利要求1所述的电磁辐射监测系统，其特征在于，所述监测节点包括电磁辐射传感器、温湿度传感器、气压传感器、中央处理器、无线通信模块、报警模块、卫星定位模块、多路选择器、信号调理电路和存储单元； 所述电磁辐射传感器与所述多路选择器的输入端电性连接，所述多路选择器的输出端与所述信号调理电路的输入端电性连接； 所述温湿度传感器和气压传感器，与所述信号调理电路的输入端电性连接，所述信号调理电路的输出端与所述中央处理器电性连接； 所述无线通信模块、报警模块、卫星定位模块和存储单元均与所述中央处理器电性连接。
3.根据权利要求1所述的电磁辐射监测系统，其特征在于，还包括手持平台； 所述手持平台，设置有GIS系统、专家系统和环境保护业务系统；· 所述手持平台，与所述控制中心电性连接，根据控制中心的数据库查询全网监测节点所采集的数据。
4.根据权利要求2所述的电磁辐射监测系统，其特征在于，所述电磁辐射传感器包括射频电场传感器、射频磁场传感器、低频电磁场传感器和静态磁场传感器中的一种或多种。
5.根据权利要求4所述的电磁辐射监测系统，其特征在于，所述射频电场传感器为IOOkHz-60GHz的射频电场传感器； 所述射频磁场传感器为IOOkHz-1GHz射频磁场传感器； 所述低频电磁场传感器为5Hz-100kHz低频电磁场传感器。
专利摘要本实用新型提出了一种电磁辐射监测系统，包括监测节点、区域节点和控制中心；一个监测对象设置有多个所述监测节点，多个所述监测节点围绕所述监测对象立体式分布，所述监测节点，用于采集所述监测对象的多项环境指标参数，所述多项环境指标参数至少包括电磁辐射信号；一个所述区域节点与多个所述监测节点无线连接，所述区域节点，用于将所述监测节点采集的多项环境指标参数上传到所述控制中心；多个所述区域节点与一个所述控制中心电性连接，所述控制中心，用于对所述多项环境指标参数进行数据分析和处理。该电磁辐射监测系统，提高了电磁辐射监测的准确度。
文档编号G01R29/08GK203101527SQ201320008698
公开日2013年7月31日 申请日期2013年1月8日 优先权日2013年1月8日
发明者郭键锋, 王东, 刘宝华, 张军波, 时劲松, 黄恒 申请人:深圳市环境监测中心站