一种监测空间中电磁环境的可视化系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种监测空间中电磁环境的可视化系统及方法，所述系统包括可视化处理中心和设置于监测空间不同区域的多个可视化探测装置；所述可视化探测装置包括宽带天线、功率检测器、模数转换器、微控制器、变色LED和RFID标签；所述可视化处理中心包括中央处理器、显示器、扫描范围覆盖整个监测空间的RFID读写器，以及拍摄范围覆盖整个监测空间的视频图像采集模块。本发明专利技术具有小型化、低成本、低功耗、可视化的优势，并且能够适合于大体量的数据读取。据读取。据读取。

【技术实现步骤摘要】
一种监测空间中电磁环境的可视化系统及方法


[0001]本专利技术涉及电磁环境监测，特别是涉及一种监测空间中电磁环境的可视化系统及方法。

技术介绍

[0002]电磁辐射的可以在短时间内造成严重危害，以发动机燃油为例，超过阈值的电磁辐射可在微秒量级点燃燃油，瞬间引发严重后果。因此，需要快速、实时的电磁环境监测手段。
[0003]电磁环境在智能网联背景下变得日益复杂，以智能车面临的路面环境为例，对全景全域的电磁环境空间分布进行监测是保障智能车安全的基础，因此，需要大范围、低成本的监测手段。
[0004]因此，新趋势下亟需研究便携式、可视化、快响应、大范围、低成本的电磁环境监测方法。其中大范围指的是分布式的电磁环境监测，可以实现大通道数同时监测；而这就要求单个监测系统的便携性和低成本；而可视化指的是物理实现的根据场强变化颜色，以满足显示场强时的快速直观。
[0005]目前的常用电磁辐射监测设备，常用的有频谱分析仪、场强仪和微波漏能器等等，虽然它们功能强大、测量精度高，但局限在移动性和成本，另外由于预算和测试空间总是有限制的，所以难以提供大范围检测，而且基于屏幕显示读数也往往不够直观。
[0006]便携式电磁辐射监测设备，在系统性能与体积之间作了折衷，有着体积小、成本低、功耗低的优势，故可以通过分布式方法布置多个小系统扩展通道数，但是如何扩展是个问题。用线缆或光纤等有线传输方法组网可靠性高，但是影响了系统便携性。采用无线方式实现大规模传感网络的低成本高效组网是有难度的。同时便携式电磁辐射监测设备也存在着显示不够直观的问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种监测空间中电磁环境的可视化系统及方法，具有小型化、低成本、低功耗、可视化的优势，并且能够适合于大体量的数据读取。
[0008]本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种监测空间中电磁环境的可视化系统，包括可视化处理中心和设置于监测空间不同区域的多个可视化探测装置；所述可视化探测装置包括宽带天线、功率检测器、模数转换器、微控制器、变色LED和RFID标签；所述宽带天线用于接收其所在区域空间的电磁波信号，并传输给功率检测器，所述功率检测器对宽带天线输出的电磁波信号进行检测，并输出一个反应信号强度的电平信息，将输出的电平信息通过模数转换器传输给微控制器；所述微控制器，用于将电平信息转换得到的数字信号换算成为RGB值，并根据RGB值控制变色LED产生不同的颜色；同时，将电
平信息转换得到的数字信号写入RFID标签中；所述可视化处理中心包括中央处理器、显示器、扫描范围覆盖整个监测空间的RFID读写器，以及拍摄范围覆盖整个监测空间的视频图像采集模块；所述RFID读写器和视频采集模块均与中央处理器连接，所述中央处理器还与显示器连接；中央处理器用于将视频图像采集模块采集到的视频图像传输给显示器进行显示，以实现电磁环境的可视化展示，同时，将各个可视化探测装置中RFID读写器采集阅读到的标签编号和标签中的电平信息的数字信号传输给显示器进行精确显示。
[0009]一种监测空间中电磁环境的可视化方法，包括以下步骤：S1.对可视化系统进行校准，得到各个可视化探测装置处的RGB差异值，并传输给各个可视化探测装置；S2.校准完成后，开始进行监测空间中电磁环境的采集与处理；S3.利用RFID读写器和视频图像采集模块进行信息采集，并实现电磁环境的可视化处理。
[0010]本专利技术的有益效果是：本专利技术用于监测空间中电磁辐射，对比现有的频谱仪、场强仪和和微波漏能器等电磁辐射监测设备，具有小型化、低成本、低功耗、可视化的优势，最关键的是，它的测试数据读取方式（图像采集和RFID）都非常适合于大体量的数据读取。系统在视觉上表示场强大小具有高效率，可具有柔性扁平化设计，适应移动场景下、贴附在复杂曲面上进行检测的需求，用于多种需要监测电磁辐射的不同场合。例如加油站中，根据燃油对电磁辐射的敏感阈值呈现不同的颜色，超过阈值时呈现红色，起到警示作用等。
[0011]而该单元系统的这些优势使其能够大规模、分布式部署在要监测的环境中，即时、直观地显示出一片区域的电磁辐射强度，使电磁辐射可视化、像素化，实现高空间分辨的全景实时辐射检测。对于把握环境电磁辐射分布、快速定位辐射发射源、警报电磁危害有着重要意义。
附图说明
[0012]图1为本专利技术的原理框图；图2为本申请的可视化探测装置原理示意图；图3为本专利技术的方法流程图。
具体实施方式
[0013]下面结合附图进一步详细描述本专利技术的技术方案，但本专利技术的保护范围不局限于以下所述。
[0014]本专利技术通过在空间中布置多个电磁环境感知可视化单元，从而像素化电磁辐射检测，实现高空间分辨的全景实时辐射检测。例如在房间中布置多个电磁传感单元，将空间分成了一些像素网格，每个像素都根据空间场强实时改变颜色，从而可以反映一片区域内的场强分布。此时则可以通过拍照的方式，得到每个单元的RGB值，从而获取RGB值对应的每个单元的场强值。在每个可视化单元小系统中集成RFID芯片，利用RFID技术适合大体量读取的特点，在单元测到场强值后，通过RFID读写器读到不同单元的数据，具体地：如图1~2所示，一种监测空间中电磁环境的可视化系统，包括可视化处理中心和设
置于监测空间不同区域的多个可视化探测装置；所述可视化探测装置包括宽带天线、功率检测器、模数转换器、微控制器、变色LED和RFID标签；所述宽带天线用于接收其所在区域空间的电磁波信号，并传输给功率检测器，所述功率检测器对宽带天线输出的电磁波信号进行检测，并输出一个反应信号强度的电平信息，并将输出的电平信息通过模数转换器传输给微控制器；所述微控制器，用于将电平信息转换得到的数字信号换算成为RGB值，并根据RGB值控制变色LED产生不同的颜色；同时，将电平信息转换得到的数字信号写入RFID标签中；所述可视化处理中心包括中央处理器、显示器、扫描范围覆盖整个监测空间的RFID读写器，以及拍摄范围覆盖整个监测空间的视频图像采集模块；所述RFID读写器和视频采集模块均与中央处理器连接，所述中央处理器还与显示器连接；中央处理器用于将视频图像采集模块采集到的视频图像传输给显示器进行显示，以实现电磁环境的可视化展示，同时，将各个可视化探测装置中RFID读写器采集阅读到的标签编号和标签中的电平信息的数字信号传输给显示器进行精确显示。
[0015]在本申请的实施例中，所述可视化探测装置还包括为整个装置供电的电源模块。所述视频采集模块包括一个用于拍摄整个监测空间视频图像的摄像头。
[0016]在本申请的实施例中，所述RFID标签包括带有通信接口的RFID芯片，所述RFID芯片通过通信接口与微处理器连接；该实施例中所述RFID芯片可以是带有SPI通信接口的RFID芯片，例如EM4325芯片、ROCKY100芯片等，也可以是UART通信接口的RFID芯片，例如SIC4310等，亦或是I2C通信接口的RFID芯片，例如NT3H1101、N2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种监测空间中电磁环境的可视化系统，其特征在于：包括可视化处理中心和设置于监测空间不同区域的多个可视化探测装置；所述可视化探测装置包括宽带天线、功率检测器、模数转换器、微控制器、变色LED和RFID标签；所述宽带天线用于接收其所在区域空间的电磁波信号，并传输给功率检测器，所述功率检测器对宽带天线输出的电磁波信号进行检测，并输出一个反应信号强度的电平信息，将输出的电平信息通过模数转换器传输给微控制器；所述微控制器，用于将电平信息转换得到的数字信号换算成为RGB值，并根据RGB值控制变色LED产生不同的颜色；同时，将电平信息转换得到的数字信号写入RFID标签中；所述可视化处理中心包括中央处理器、显示器、扫描范围覆盖整个监测空间的RFID读写器，以及拍摄范围覆盖整个监测空间的视频图像采集模块；所述RFID读写器和视频采集模块均与中央处理器连接，所述中央处理器还与显示器连接；中央处理器用于将视频图像采集模块采集到的视频图像传输给显示器进行显示，以实现电磁环境的可视化展示，同时，将各个可视化探测装置中RFID读写器采集阅读到的标签编号和标签中的电平信息的数字信号传输给显示器进行精确显示。2.根据权利要求1所述的一种监测空间中电磁环境的可视化系统，其特征在于：所述视频采集模块包括一个用于拍摄整个监测空间视频图像的摄像头。3.根据权利要求1所述的一种监测空间中电磁环境的可视化系统，其特征在于：每一个所述的RFID标签均具有唯一的编号；所述可视化处理中心还包括存储器，所述存储器与中央处理器连接，用于保存每一个编号的RFID标签在监控空间中的位置；所述中央处理器在接收到RFID读写器阅读到的RFID标签编号和标签中的电平信息后，根据标签编号查找到编号对应的位置，并将查找得到的位置与标签编号、标签中的电平信息一起传输给显示器进行显示；所述可视化探测装置以矩形阵列的方式设置于监测空间中，设可视化探测装置共有M行N列，共M*N个；所述RFID标签在监控空间中的位置，即可视化探测装置在检测控制中的位置，是指RFID标签所属可视化探测装置，在矩形阵列中的行数和列数。4.一种监测空间中电磁环境的可视化方法，基于权利要求1~3中任意一项所述的系统，其特征在于，包括以下步骤：S1.对可视化系统进行校准，得到各个可视化探测装置处的RGB差异值，并传输给各个可视化探测装置；S2.校准完成后，开始进行监测空间中电磁环境的采集与处理；S3.利用RFID读写器和视频图像采集模块进行信息采集，并实现电磁环境的可视化处理。5.根据权利要求4所述的一种监测空间中电磁环境的可视化方法，其特征在于：所述步骤S1中对可视化系统进行校准，得到各个可视化探测装置处的RGB差异值的方式包括如下任意一种：第一、采用标准辐射源，对检测空间进行辐射；对于监测空间的每一个可视化探测装置中，宽带天线接收其所在区域空间的电磁波信号，并传输给功率检测器，所述功率检测器对宽带天线输出的电磁波信号进行检测，并输出
一个反应信号强度的电平信息，将输出的电平信息通过模数转换器传输给微控制器；微控制器，将电平信息转换得到的数字信号换算成为RGB值，并根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋凌南，刘中一，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：