[發明專利]一種基于智能手機的便攜式電磁波強度分布式檢測系統

有效

• 申請號: 201510230732.4
• 申請日: 2015-05-08
• 公開（公告）號: CN105004931B
• 公開（公告）日: 2018-04-03
• 發明（設計）人: 周揚;舒元超;陳積明;程鵬;史治國
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01R29/08
• 分類號: G01R29/08;H04M1/725;H04L29/08
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司33200
• 代理人: 邱啟旺

1.一種基于智能手機的便攜式電磁波強度分布式檢測系統，其特征在于，包括多個由智能手機與便攜式電磁波強度檢測裝置構成的檢測節點、數據服務器、PC數據訪問客戶端和手機數據訪問客戶端；檢測節點通過便攜式電磁波強度檢測裝置測量電磁波強度，智能手機將采集到的地理信息數據及室內定位數據與電磁波強度數據融合，通過網絡上傳至數據服務器；數據服務器將接收的數據寫入服務器數據庫，并根據用戶的需求對數據進行統計處理；數據服務器向PC數據訪問客戶端和手機數據訪問客戶端提供電磁波空間強度分布可視化顯示服務，描繪出空間中電磁波的強度分布圖；

所述的便攜式電磁波強度檢測裝置由主控模塊、耳機音頻口電源轉化模塊、耳機音頻口通信模塊、時鐘模塊和電磁波強度轉化模塊組成；其中，耳機音頻口電源轉化模塊和耳機音頻口通信模塊均與智能手機音頻口相連，主控模塊分別與耳機音頻口電源轉化模塊、耳機音頻口通信模塊、時鐘模塊和電磁波強度轉化模塊相連；所述耳機音頻口電源轉化模塊回收智能手機音頻口的能量，給整個裝置供電；所述音頻口通信模塊把數字信號調制成模擬信號，利用耳機音頻口發送給智能手機；所述時鐘模塊給主控模塊提供穩定的時鐘信號；所述主控模塊測量由電磁波強度轉化模塊產生的直流電信號，經過A/D轉換接口生成電磁波強度數據，并通過耳機音頻口通信模塊發送給智能手機，完成電磁波強度檢測；所述電磁波強度轉化模塊由偶極子天線、LC匹配電路、五階倍壓整流電路以及電壓調理電路組成，用于將電磁波轉化為待測直流電信號；

所述LC匹配電路由可調電容CV1及貼片電感L1構成，所述五階倍壓整流電路由電容Cs1、Cs2、Cs3、Cs4、Cs5、Cp1、Cp2、Cp3、Cp4、整流二極管D6以及10個肖特基射頻二極管構成，所述電壓調理電路由貼片電阻R1與R2構成；其中，可調電容CV1一端與貼片電感L1一端相連后接天線Antenna接口，貼片電感L1另一端分別與電容Cs1、Cs2、Cs3、Cs4、Cs5的一端相連；電容Cs1另一端分別與肖特基射頻二極管D1-1一端及肖特基射頻二極管D1-2一端相連，電容Cs2另一端分別與肖特基射頻二極管D2-1一端及肖特基射頻二極管D2-2一端相連，電容Cs3另一端分別與肖特基射頻二極管D3-1一端及肖特基射頻二極管D3-2一端相連，電容Cs4另一端分別與肖特基射頻二極管D4-1一端及肖特基射頻二極管D4-2一端相連，電容Cs5另一端分別與肖特基射頻二極管D5-1一端及肖特基射頻二極管D5-2一端相連，肖特基射頻二極管D1-2另一端和肖特基射頻二極管D2-1另一端相連后接第一階電容Cp1的一端，肖特基射頻二極管D2-2另一端和肖特基射頻二極管D3-1另一端相連后接第二階電容Cp2的一端，肖特基射頻二極管D3-2另一端和肖特基射頻二極管D4-1另一端相連后接第三階電容Cp3的一端，肖特基射頻二極管D4-2另一端和肖特基射頻二極管D5-1另一端相連后接第四階電容Cp4的一端，肖特基射頻二極管D5-2另一端與整流二極管D6一端相連，整流二極管D6另一端與貼片電阻R1一端相連，貼片電阻R1另一端與貼片電阻R2一端相連后輸出的信號作為主控芯片A/D接口的測量信號；可調電容CV1另一端、肖特基射頻二極管D1-1另一端、第一階電容Cp1另一端、第二階電容Cp2另一端、第三階電容Cp3另一端、第四階電容Cp4另一端及電阻R2的另一端均接地；

所述時鐘模塊包括晶振Y1和電阻R5，所述晶振Y1的一端接主控芯片U1的時鐘輸入接口，晶振Y1的另一端與電阻R5的一端相連后接主控芯片U1的時鐘輸出接口，電阻R5的另一端接地；

所述耳機音頻口電源轉化模塊由雙N溝道金氧半場效晶體管U5，雙P溝道金氧半場效晶體管U6，電容C4-C8、C10，變壓器T1，二級管D1，電阻R8和低壓差穩壓器U3組成；四芯耳機音頻口的右聲道分別與變壓器T1的初級線圈的輸入接口及電容C8的一端相連；二極管D1的負極分別與電容C5的一端、電容C6的一端、可調電容C7的一端、電阻R8的一端、低壓差穩壓器芯片U3的使能接口及信號輸入接口相連；低壓差穩壓器芯片U3的信號輸出接口分別與主控芯片U1的電源輸入接口、電容C10的一端及電容C4的一端相連；變壓器T1的次級線圈的同名輸入接口分別與雙N溝道金氧半場效晶體管U5的第二門極接口、第一柵極接口，雙P溝道金氧半場效晶體管U6的第二門極接口、第一柵極接口相連；變壓器T1的次級線圈的同名輸出接口分別與雙N溝道金氧半場效晶體管U5的第一門極接口、第二柵極接口，雙P溝道金氧半場效晶體管U6的第一門極接口、第二柵極接口相連；雙P溝道金氧半場效晶體管U6的第二源極接口、第一源極接口與二極管D1的正極相連；電容C8的另一端、變壓器T1初級線圈的輸出接口、雙N溝道金氧半場效晶體管U5的第一源極接口及第二源極接口、電容C5的另一端、電容C6的另一端、可調電容C7的另一端、電阻R8的另一端、低壓差穩壓器芯片U3的接地口、電容C10的另一端、電容C4的另一端均接地；

所述耳機音頻口通信模塊由輸入子模塊和輸出子模塊組成；輸出子模塊包括電阻R3、R9，電容C2、C9；主控芯片U1的時鐘B捕捉輸出接口與電阻R3一端相連；電阻R3的另一端分別與電容C2及電容C9的一端相連；電容C9的另一端分別與四芯耳機音頻口的麥克風口及電阻R9一端相連；電阻R9的另一端與電容C2的另一端均接地；輸入子模塊由電阻R14、R15及電容C1組成；四芯耳機音頻口的左聲道與電容C1的一端相連，電容C1的另一端分別與電阻R14的一端、電阻R15的一端及主控芯片U1的時鐘A比較輸入接口相連；電阻R14另一端與主控芯片U1的電源輸入接口相連，電阻R15另一端接地；其它未說明引腳均懸空；

所述智能手機包括耳機音頻口模塊、數據處理模塊、系統設置模塊和定位模塊；其中，所述耳機音頻口模塊分為音頻口供能子模塊及音頻口通信子模塊兩個部分，音頻口供能子模塊通過四芯音頻插頭的右聲道發送一定頻率的正弦波，驅動便攜式電磁波強度檢測裝置正常工作；音頻口通信子模塊通過麥克風口實時采集PCM信號，并對PCM信號進行曼切斯特解碼，獲得數據比特流，根據所定義的幀格式獲取電磁波強度數據包，得到實時的環境電磁波強度數據；

所述系統設置模塊用于設置檢測節點的編號以及與便攜式電磁波強度檢測裝置相關的ADC位數、基準電壓、分壓電路參數等電路參數，用于數據處理模塊進行數據處理；

所述定位模塊分為地理信息定位子模塊與室內定位子模塊兩個部分，地理信息定位子模塊采用GPS定位、基站定位、WIFI定位相結合的混合定位方法，獲取地理位置信息；室內定位子模塊用于獲取室內位置信息；

所述數據處理模塊包括數據融合模塊、數據顯示模塊、手機數據庫和數據同步模塊；其中，所述數據融合模塊獲得耳機音頻口模塊發送的電磁波強度數據包、系統設置模塊發送過來的系統參數以及定位模塊發送過來的地理位置信息及室內位置信息，將數據相融合并存儲在手機數據庫中；數據顯示模塊從手機數據庫中讀取最新的數據，并通過智能手機的顯示屏顯示；數據同步模塊將手機數據庫中未上傳的數據封裝成Http數據包，通過英特網發給數據服務器。

2.根據權利要求1所述的一種基于智能手機的便攜式電磁波強度分布式檢測系統，其特征在于，所述數據服務器工作過程如下：

(1)解析數據包：當數據服務器接收到數據時，監聽線程對測試節點發送的數據包進行分析，若數據格式相符，則對數據包內容進行解析，獲得檢測節點的編號、環境中電磁波強度信息、數據采集的時間信息、采集點的地理位置信息及室內位置信息；

(2)寫入數據庫：主線程連接服務器數據庫，將監測節點的編號、環境中電磁波強度信息、數據采集的時間信息、采集點的地理位置及室內位置信息寫入到服務器數據庫；

(3)歷史統計：用戶可以選擇數據服務器的統計功能，指定某一個時間段和時間間隔，數據服務器會將該時間段內不同地理位置的電磁波強度信息的變化趨勢情況以統計圖表的形式顯示出來；

(4)可視化顯示：用戶可以在地圖控件中選擇指定的地理位置，數據服務器調用繪圖控件并根據服務器數據庫中的數據，在網頁上顯示出空間電磁波的強度分布圖。