[发明专利]一种基于智能手机的便携式电磁波强度分布式检测系统

权利要求书

1.一种基于智能手机的便携式电磁波强度分布式检测系统，其特征在于，包括多个由智能手机与便携式电磁波强度检测装置构成的检测节点、数据服务器、PC数据访问客户端和手机数据访问客户端；检测节点通过便携式电磁波强度检测装置测量电磁波强度，智能手机将采集到的地理信息数据及室内定位数据与电磁波强度数据融合，通过网络上传至数据服务器；数据服务器将接收的数据写入服务器数据库，并根据用户的需求对数据进行统计处理；数据服务器向PC数据访问客户端和手机数据访问客户端提供电磁波空间强度分布可视化显示服务，描绘出空间中电磁波的强度分布图；

所述的便携式电磁波强度检测装置由主控模块、耳机音频口电源转化模块、耳机音频口通信模块、时钟模块和电磁波强度转化模块组成；其中，耳机音频口电源转化模块和耳机音频口通信模块均与智能手机音频口相连，主控模块分别与耳机音频口电源转化模块、耳机音频口通信模块、时钟模块和电磁波强度转化模块相连；所述耳机音频口电源转化模块回收智能手机音频口的能量，给整个装置供电；所述音频口通信模块把数字信号调制成模拟信号，利用耳机音频口发送给智能手机；所述时钟模块给主控模块提供稳定的时钟信号；所述主控模块测量由电磁波强度转化模块产生的直流电信号，经过A/D转换接口生成电磁波强度数据，并通过耳机音频口通信模块发送给智能手机，完成电磁波强度检测；所述电磁波强度转化模块由偶极子天线、LC匹配电路、五阶倍压整流电路以及电压调理电路组成，用于将电磁波转化为待测直流电信号；

所述LC匹配电路由可调电容CV1及贴片电感L1构成，所述五阶倍压整流电路由电容Cs1、Cs2、Cs3、Cs4、Cs5、Cp1、Cp2、Cp3、Cp4、整流二极管D6以及10个肖特基射频二极管构成，所述电压调理电路由贴片电阻R1与R2构成；其中，可调电容CV1一端与贴片电感L1一端相连后接天线Antenna接口，贴片电感L1另一端分别与电容Cs1、Cs2、Cs3、Cs4、Cs5的一端相连；电容Cs1另一端分别与肖特基射频二极管D1-1一端及肖特基射频二极管D1-2一端相连，电容Cs2另一端分别与肖特基射频二极管D2-1一端及肖特基射频二极管D2-2一端相连，电容Cs3另一端分别与肖特基射频二极管D3-1一端及肖特基射频二极管D3-2一端相连，电容Cs4另一端分别与肖特基射频二极管D4-1一端及肖特基射频二极管D4-2一端相连，电容Cs5另一端分别与肖特基射频二极管D5-1一端及肖特基射频二极管D5-2一端相连，肖特基射频二极管D1-2另一端和肖特基射频二极管D2-1另一端相连后接第一阶电容Cp1的一端，肖特基射频二极管D2-2另一端和肖特基射频二极管D3-1另一端相连后接第二阶电容Cp2的一端，肖特基射频二极管D3-2另一端和肖特基射频二极管D4-1另一端相连后接第三阶电容Cp3的一端，肖特基射频二极管D4-2另一端和肖特基射频二极管D5-1另一端相连后接第四阶电容Cp4的一端，肖特基射频二极管D5-2另一端与整流二极管D6一端相连，整流二极管D6另一端与贴片电阻R1一端相连，贴片电阻R1另一端与贴片电阻R2一端相连后输出的信号作为主控芯片A/D接口的测量信号；可调电容CV1另一端、肖特基射频二极管D1-1另一端、第一阶电容Cp1另一端、第二阶电容Cp2另一端、第三阶电容Cp3另一端、第四阶电容Cp4另一端及电阻R2的另一端均接地；

所述时钟模块包括晶振Y1和电阻R5，所述晶振Y1的一端接主控芯片U1的时钟输入接口，晶振Y1的另一端与电阻R5的一端相连后接主控芯片U1的时钟输出接口，电阻R5的另一端接地；

所述耳机音频口电源转化模块由双N沟道金氧半场效晶体管U5，双P沟道金氧半场效晶体管U6，电容C4-C8、C10，变压器T1，二级管D1，电阻R8和低压差稳压器U3组成；四芯耳机音频口的右声道分别与变压器T1的初级线圈的输入接口及电容C8的一端相连；二极管D1的负极分别与电容C5的一端、电容C6的一端、可调电容C7的一端、电阻R8的一端、低压差稳压器芯片U3的使能接口及信号输入接口相连；低压差稳压器芯片U3的信号输出接口分别与主控芯片U1的电源输入接口、电容C10的一端及电容C4的一端相连；变压器T1的次级线圈的同名输入接口分别与双N沟道金氧半场效晶体管U5的第二门极接口、第一栅极接口，双P沟道金氧半场效晶体管U6的第二门极接口、第一栅极接口相连；变压器T1的次级线圈的同名输出接口分别与双N沟道金氧半场效晶体管U5的第一门极接口、第二栅极接口，双P沟道金氧半场效晶体管U6的第一门极接口、第二栅极接口相连；双P沟道金氧半场效晶体管U6的第二源极接口、第一源极接口与二极管D1的正极相连；电容C8的另一端、变压器T1初级线圈的输出接口、双N沟道金氧半场效晶体管U5的第一源极接口及第二源极接口、电容C5的另一端、电容C6的另一端、可调电容C7的另一端、电阻R8的另一端、低压差稳压器芯片U3的接地口、电容C10的另一端、电容C4的另一端均接地；

所述耳机音频口通信模块由输入子模块和输出子模块组成；输出子模块包括电阻R3、R9，电容C2、C9；主控芯片U1的时钟B捕捉输出接口与电阻R3一端相连；电阻R3的另一端分别与电容C2及电容C9的一端相连；电容C9的另一端分别与四芯耳机音频口的麦克风口及电阻R9一端相连；电阻R9的另一端与电容C2的另一端均接地；输入子模块由电阻R14、R15及电容C1组成；四芯耳机音频口的左声道与电容C1的一端相连，电容C1的另一端分别与电阻R14的一端、电阻R15的一端及主控芯片U1的时钟A比较输入接口相连；电阻R14另一端与主控芯片U1的电源输入接口相连，电阻R15另一端接地；其它未说明引脚均悬空；

所述智能手机包括耳机音频口模块、数据处理模块、系统设置模块和定位模块；其中，所述耳机音频口模块分为音频口供能子模块及音频口通信子模块两个部分，音频口供能子模块通过四芯音频插头的右声道发送一定频率的正弦波，驱动便携式电磁波强度检测装置正常工作；音频口通信子模块通过麦克风口实时采集PCM信号，并对PCM信号进行曼切斯特解码，获得数据比特流，根据所定义的帧格式获取电磁波强度数据包，得到实时的环境电磁波强度数据；

所述系统设置模块用于设置检测节点的编号以及与便携式电磁波强度检测装置相关的ADC位数、基准电压、分压电路参数等电路参数，用于数据处理模块进行数据处理；

所述定位模块分为地理信息定位子模块与室内定位子模块两个部分，地理信息定位子模块采用GPS定位、基站定位、WIFI定位相结合的混合定位方法，获取地理位置信息；室内定位子模块用于获取室内位置信息；

所述数据处理模块包括数据融合模块、数据显示模块、手机数据库和数据同步模块；其中，所述数据融合模块获得耳机音频口模块发送的电磁波强度数据包、系统设置模块发送过来的系统参数以及定位模块发送过来的地理位置信息及室内位置信息，将数据相融合并存储在手机数据库中；数据显示模块从手机数据库中读取最新的数据，并通过智能手机的显示屏显示；数据同步模块将手机数据库中未上传的数据封装成Http数据包，通过英特网发给数据服务器。

2.根据权利要求1所述的一种基于智能手机的便携式电磁波强度分布式检测系统，其特征在于，所述数据服务器工作过程如下：

(1)解析数据包：当数据服务器接收到数据时，监听线程对测试节点发送的数据包进行分析，若数据格式相符，则对数据包内容进行解析，获得检测节点的编号、环境中电磁波强度信息、数据采集的时间信息、采集点的地理位置信息及室内位置信息；

(2)写入数据库：主线程连接服务器数据库，将监测节点的编号、环境中电磁波强度信息、数据采集的时间信息、采集点的地理位置及室内位置信息写入到服务器数据库；

(3)历史统计：用户可以选择数据服务器的统计功能，指定某一个时间段和时间间隔，数据服务器会将该时间段内不同地理位置的电磁波强度信息的变化趋势情况以统计图表的形式显示出来；

(4)可视化显示：用户可以在地图控件中选择指定的地理位置，数据服务器调用绘图控件并根据服务器数据库中的数据，在网页上显示出空间电磁波的强度分布图。