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1. CN109581073 - Electromagnetic wave signal intensity measurement device

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[ ZH ]
一种电磁波信号强度测量装置


技术领域
本发明涉及电力系统通信技术领域,特别是指一种电磁波信号强度测量装置。
背景技术
电力终端通信接入网是电力通信网的重要组成部分,它是电网安全稳定控制系统和调度自动化系统的基础,提供了配电自动化、用电信息采集、电能质量监测、分布式能源、智能用电、电动汽车充换电站等多种电力业务的接入和控制。电力终端通信接入网的终端安装位置选取的好坏直接影响电力终端通信接入网的稳定性,而终端安装位置的电磁波信号强度是评判终端安装位置选取好坏的重要因素。电力通信网为专用网络,为其分配的电磁波频段是230MHz频段,此频段为专网离散频段,频段范围是223.025MHz~235MHz,共有480个离散频点。传统的终端安装位置选取工作中,由于电磁波信号强度的物理特性,在周边环境复杂的地区,工程师只能凭借经验判断终端安装位置的电磁波信号强度,而无法得到精确的电磁波信号强度,结果不可靠,导致电力终端通信接入网终端的掉线率和重装率较高,导致电力终端通信接入网质量无法保证。
另外,在传统的终端安装位置选取工作中,需要现场工作人员与主站侧工作人员进行联合调试,极大地降低了工作效率,浪费了大量的人力资源,且对工作人员的专业性要求较高。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的在于提出一种在电力终端通信接入网环境下能够精确测量电磁波信号强度,保证电力终端通信接入网质量,同时提高工作效率并降低对工作人员专业性要求的检测装置。
基于上述目的本发明提供的一种电磁波信号强度检测装置,包括探测模块和中控模块;
所述探测模块用于探测终端安装位置的电磁波信号强度;
所述中控模块用于将所述电磁波信号强度与预设标准信号强度作比较,得出判定结果,并将所述电磁波信号强度和所述判定结果作为最终数据输出。
可选的,所述测量装置还包括定位模块,用于获取所述终端安装位置的定位信息,所述最终数据还包括所述定位信息。
可选的,所述测量装置还包括图像获取模块,用于获取所述终端安装位置周边环境的图像信息,所述最终数据还包括所述图像信息。
可选的,所述测量装置还包括实时模块,用于为所述测量装置提供实时时钟以获得对所述终端安装位置的电磁波信号强度进行测量时的时间信息,所述最终数据还包括所述时间信息。
可选的,所述测量装置还包括数据接口机构,用于与外部设备进行通信,通过所述数据接口机构可以实现所述测量装置的设备调试与配置功能。
可选的,所述测量装置还包括电源管理机构,用于实现对所述测量装置的电源管理,所述电源管理包括对电源电量进行监测,所述最终数据还包括所述电源电量的数据。
可选的,所述探测机构还能够探测所述终端安装位置的电磁波信号的信噪比信息,所述最终数据还包括所述信噪比信息。
可选的,所述测量装置还包括显示机构和操控机构,所述显示机构用于将所述最终数据可视化显示,所述操控机构用于向所述中控机构发送操控指令。
从上面所述可以看出,本发明提供的电磁波信号强度检测装置可以在电力终端通信接入网环境下精确测量电磁波信号强度,能够保证电力终端接入网的质量,同时还能够满足实际工作中需要记录终端安装位置的定位信息、周边环境信息以及工作时间等信息的要求,操作简单,代替了现场工作人员与主站侧工作人员联合调试的工作方式,节省人力资源,极大地提高了工作效率并且降低了对工作人员的专业性要求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,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为本发明实施例所提供的电磁波信号强度测量装置结构示意图;
图2为本发明实施例所提供的电磁波信号强度测量装置的详细结构示意图;
图3为本发明实施例所提供的电磁波信号强度测量装置中定位模块的定位信息获取方法示意图;
图4为本发明实施例所提供的电磁波信号强度测量装置中图像获取模块的工作流程示意图;
图5为本发明实施例所提供的电磁波信号强度测量装置中显示机构的功能菜单跳转示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,以下结合具体实施例,并参照附图,对本发明进一步详细说明。
需要说明的是,本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量,可见“第一”“第二”仅为了表述的方便,不应理解为对本发明实施例的限定,后续实施例对此不再一一说明。
如图1所示,本发明的一些可选实施例提供的一种电磁波信号强度测量装置,包括中控模块1和探测模块2。在工作时,所述中控模块1向所述探测模块2发送指令,所述探测模块2探测得到所述终端安装位置的电磁波信号强度并将所述电磁波信号强度返回给所述中控模块1,所述中控模块1将所述电磁波信号强度与预设标准信号强度作比较,若所述电磁波信号强度高于预设标准信号强度,说明所选取的终端安装位置符合要求。所述中控模块1将所述电磁波信号强度与所述判定结果作为最终数据输出。
所述测量装置中所述探测模块2可以精确测量电力终端通信接入网环境下的电磁波信号强度,结合中控模块1得出判定结果。使用所述测量装置代替传统的终端安装位置选取工作中工程师仅仅凭借经验判断终端安装位置的电磁波信号强度的工作方式,将测量得到的电磁波信号强度与预设标准信号强度对比,进而得到可靠的判定结果,使得电力终端通信接入网质量得到保证。
可选的,所述探测模块2测量得到的所述电磁波信号强度具体为参考信号接收功率(Reference Signal Receiving Power,RSRP),所述RSRP信号是所述电力终端通信接入网中可以代表电磁波信号强度的关键参数以及物理测量需求之一,是指在某个符号内承载参考信号的所有资源粒子(RE)上接收到的信号功率的平均值。所述RSRP信号的衡量单位为dBm。当所述RSRP信号R x 处于-85dBm至-75dBm范围内(-85 x ≤-75)时,说明电磁波信号较好,在室外可以能够发起各种通信业务,可以获得中等速率的数据业务,在室内可以获得低速率的数据业务;当所述RSRP信号R x 处于-75dBm至-65dBm范围内(-75 x ≤-65)时,说明电磁波信号好,在室外能够发起各种通信业务,可以获得高速率的数据业务,室内可以获得中等速率的数据业务;当所述RSRP信号R x 高于-65dBm(R x >65)时,说明电磁波信号非常好。
可选的,所述探测模块2还能获取所述终端安装位置的电磁波信号的信噪比(Signal to Interference plus Noise Ratio,SNR)信息、通信连接基站ID(Cellid)信息和通信连接频谱子带号(Subindex)信息。所述Subindex信息表示在通信时所接入的电力终端通信接入网的频谱子带编号,所述电力终端通信接入网使用专用230MHz频段,为223~235MHz,共分480个子带,每子带带宽为25KHz。
所述测量装置中所述探测模块2除电磁波信号强度之外还能探测电磁波信号的信噪比,所述电磁波信号的信噪比也能反映所述终端安装位置的电磁波信号质量,将所述电磁波信号强度与所述电磁波信号的信噪比同时考虑,可以使最终选取得到的所述终端安装位置更优,进一步提高了所述电力终端通信接入网的质量。
可选的,所述中控单元2为嵌入式集成处理器,所述嵌入式集成处理器的硬件性能能够满足所述测量装置对数据处理的需求。可选的,所述嵌入式集成处理器具体为i.MX6Cortex-A9处理器,所述处理器主频为1GHz,DDR3 SDARM规格为1GB,EMMC规格为4GB,所述处理器能够很好地满足所述测量装置对硬件的需求。本领域技术人员应当理解的是,所述中控模块1还可以为其他的可以满足要求的处理器。
如图2所示,本发明的一些可选实施例所提供的电磁波信号强度测量装置还包括定位模块3,所述定位模块3可以获取所述终端安装位置的定位信息并将所述定位信息发送给所述中控模块1。所述中控模块1输出的所述最终数据中也包括所述定位信息。
可选的,所述定位模块3为GPS+北斗模块,所述GPS+北斗模块能够为所述装置提供精确的双星定位信息。所述GPS+北斗模块还可以为所述测量装置提供实时时间。
所述GPS+北斗模块发送给所述中控模块1的所述定位信息具体为推荐定位信息(GPRMC)信号,所述GPRMC信号的信号结构为:
$GPRMC,(1),(2),(3),(4),(5),(6),(7),(8),(9),(10),(11),(12)*cc(CR)(LF)。
其中,所述(1)信号表示世界统一时间(UTC)时间,其结构格式是hhmmss(时分秒);
所述(2)信号表示定位状态,取值为A时表示有效定位,取值为V表示无效定位;
所述(3)信号表示维度,其结构格式是ddmm.mmmm(度分);
所述(4)信号表示维度半球,取值为N表示北半球,取值为S表示南半球;
所述(5)信号表示经度,其结构格式是dddmm.mmmm(度分);
所述(6)信号表示经度半球,取值为E表示东经,取值为W表示西经;
所述(7)信号表示地面速率,取值范围是000.0~999.9;
所述(8)信号表示地面航向,参考基准为北方,取值范围是000.0°~359.9°;
所述(9)信号表示UTC时间,其结构格式是ddmmyy(日月年);
所述(10)信号表示磁偏角,取值范围是000.0°~180.0°;
所述(11)信号表示磁偏角方向,取值E表示方向为东,取值W表示方向为西;
所述(12)信号表示模式指示,取值A表示自主定位,取值D表示差分,取值E表示估算,取值N表示数据无效。
如图3所示,所述中控模块1与所述GPS+北斗模块结合获取并解析所述GPRMC信号的方法具体为:
中控模块1打开对应接口,向所述GPS+北斗模块发送指令;
所述GPS+北斗模块中的数据缓冲区接收数据,判断起始符$GPRMC的地址位,并从该起始符开始读取数据,直至数据读取结束;
根据所述GPRMC信号结构对信号信息数据进行解析,得到所需要的信息,所述GPS+北斗模块将得到的所需要的信息返回给所述中控模块1。
所述测量装置中所述定位模块3用于实现对所述终端安装位置的精确定位,能够满足在所述终端安装位置选取工作中记录精确定位的需求。
如图2所示,本发明的一些可选实施例所提供的电磁波信号强度测量装置还包括图像获取模块4,所述图像获取模块4用于获取所述终端安装位置周边环境的图像信息,并将所述图像信息发送给所述中控模块1。工作时,所述中控模块1向所述图像获取模块4发送指令,所述图像获取模块4执行指令,将获取得到的所述图像信息返回给所述中控模块1,所述中控模块1输出的所述最终数据中也包括所述图像信息。
可选的,所述图像获取模块4为摄像头,所述摄像头可以拍摄记录所述终端安装位置的周边环境的图像信息。可选的,所述摄像头为OV5640 V2.0摄像头模块,所述OV5640V2.0摄像头模块通过移动产业处理器(Mobile Industry Processor Interface,MIPI)接口与所述中控模块1通信。所述中控模块1采用V4L2框架编程模式编程,结合所述OV5640V2.0摄像头模块可以实现包括视频预览、拍照、图像保存等功能在内的图像采集功能。
如图4所示,所述中控模块1向所述OV5640 V2.0摄像头模块发送操作指令操控所述OV5640 V2.0摄像头模块的具体工作流程为:
打开设备,对应程序指令为open_device();
初始化设备,对应程序指令为init_device():查询设备可实现的功能,所支持的功能返回到struct v4l2_capability结构体变量中;
缓冲区内存申请,对应程序指令为init_mmap():为缓冲区申请内存,并将缓冲区采用mmap的方式映射到用户空间;
开始拍照,对应的程序指令为start_capturing():投放一个空的视频缓冲区到视频缓冲区输入队列中,并调用VIDIOC_STREAMON命令启动视频采集,把采集到的视频数据保存到视频驱动的视频缓冲区中;
图像帧采集,对应的程序指令为get_frame():从视频缓冲区的输出队列中取得一个已经保存有一帧视频数据的视频缓冲区;
停止拍照,对应的程序指令为stop_capturing()。
所述测量装置中图像获取模块4用于获取所述终端安装位置周边环境的图像信息,能够满足在所述终端安装位置选取工作中记录周边环境信息的需求。本领域技术人员应当理解的是,所述图像获取模块4还可以为其他能够实现图像获取功能的装置。
如图2所示,本发明的一些可选实施例所提供的电磁波信号强度测量装置还包括实时模块5,所述实时模块5可以为所述测量装置提供实时时钟,以获得对所述终端安装位置的电磁波信号强度进行测量时的时间信息。
当所述电磁波信号强度检测装置同时包括有GPS+北斗模块与实时模块5时,所述实时模块5与所述GPS+北斗模块相结合为所述测量装置提供实时时钟。当所述实时模块5的时间与所述GPS+北斗模块获取的UTC时间不同时,以所述UTC时间为所述实时时钟,并将所述实时模块的时间调整为与所述UTC时间相同;当所GPS+北斗模块无法接收信号而无法获取UTC时间时,以所述实时模块5的时间为实时时钟。
所述测量装置中实时模块5可以提供实时时钟,所述中控模块1结合所述实时模块5所提供的实时时钟能够获取所述测量装置在对所述终端安装位置的电磁波信号强度进行测量时的时间信息,所述中控模块1所输出的最终数据中还包括所述时间信息,能够满足在所述终端安装位置选取工作中记录时间信息的需求。
如图2所示,本发明的一些可选实施例所提供的电磁波信号强度测量装置还包括数据接口机构6,所述数据接口机构包括USB接口与以太网接口。所述测量装置通过所述USB接口实现与上位机的通信,此时所述电磁波信号强度检测装置作为外存储设备,上位机可直接对设备数据进行读写操作。所述测量装置通过所述以太网接口,使用网线与上位机进行网络通信,进而完成设备调试与配置等功能。可选的,所述USB接口为Type-C通信接口,所述以太网接口为RJ-45千兆以太网接口。
如图2所示,本发明的一些可选实施例所提供的电磁波信号强度测量装置还包括电源管理机构7,所述电源管理机构7用于实现对所述测量装置的电源管理,所述电源管理包括对电源电量进行监测,所述中控模块1输出的所述最终数据还包括所述电源电量的数据。所述电源管理还包括电源充放电管理、系统软关机以及对所述测量装置中各个组件的电源控制。
所述测量装置通过所述电源管理机构7实现所述中控模块1对所述测量装置所有组件电源的统一管理,方便所述测量装置的设备设计、维护与升级。
如图2所示,本发明的一些可选实施例所提供的电磁波信号强度测量装置还包括显示机构8和操控机构9,所述检测机构8用于将所述中控模块1所输出的所述最终数据可视化显示,所述操控机构9用于向所述中控模块1发送操控指令。所述显示机构8可以将所述RSRP信号和所述SNR信号以实时动态曲线的形式显示,同时还可以显示定位信息、图像信息、时间信息以及电源电量信息。所述显示机构8还设置有相对应的预设标准信号强度标示线,所述预设标准信号强度标示线与所述RSRP信号和所述SNR信号的实时动态曲线相结合,可以直观看出所选取的所述终端安装位置是否符合要求。所述显示机构8与所述操控机构9相结合可以实现对所述测量装置的操作。
如图5所示,在本发明的一些可选实施例所提供的电磁波信号强度测量装置中所述显示机构8设置有功能菜单,所述操控机构9结合所述功能菜单可以实现人机交互。所述功能菜单中各功能界面具体功能为:
Main界面,所能实现的功能:RSRP信号与SNR信号的图形化显示,定位信息、时间信息、电源电量信息的可视化,数据库存储;
Input界面,所能实现的功能:终端安装位置的各项信息输入,数据库存储;
Camera界面,所能实现的功能:终端安装位置周边环境拍摄预览;
PhotoSave界面,所能实现的功能:存储拍摄照片/重拍;
Search界面,所能实现的功能:终端安装位置信息查询,支持全部查询和模糊查询;
TableView界面,所能实现的功能:数据库数据列表显示,列表翻页、回顶等操作,数据库数据删除;
Check界面,所能实现的功能:显示所查询图像信息;
CheckMore界面,所能实现的功能:显示所查询具体信号测量数据;
Delete界面,所能实现的功能:数据库数据删除并刷新数据库数据列表。
所述功能菜单中各功能界面的功能由所述中控模块1实现。
可选的,所述显示机构8具体为液晶屏,所述操控机构9具体为功能按键。所述液晶屏还设置有保护屏,所述物理按键与所述液晶屏相结合的方式能够很好适应户外严寒、戴手套操作等苛刻条件,可以降低操作难度、增加设备适应范围。本领域技术人员应当理解的是,所述显示机构8还可以为其他能够实现将所述最终数据可视化显示的装置,所述操控机构9还可以为所其他能够实现操控指令输入功能的装置,例如所述显示机构8与所述操控机构9可以为具有触屏功能的显示屏,通过所述显示屏可以同时实现最终数据的可视化显示与对所述测量装置的操控。
所属领域的普通技术人员应当理解:以上任何实施例的讨论仅为示例性的,并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子;在本发明的思路下,以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合,并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化,为了简明它们没有在细节中提供。因此,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何省略、修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。