一種基于藍(lán)牙通信的多節(jié)點(diǎn)分布式場強(qiáng)測試系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于藍(lán)牙通信的多節(jié)點(diǎn)分布式場強(qiáng)測試系統(tǒng)及方法，測試系統(tǒng)包括分布式測量單元以及與分布式測量單元進(jìn)行藍(lán)牙通信的終端設(shè)備；分布式測量單元包括N個(gè)分別設(shè)置在N個(gè)測試節(jié)點(diǎn)處的場強(qiáng)測試儀；每個(gè)場強(qiáng)測試儀用于獲取該測試節(jié)點(diǎn)的場強(qiáng)測量數(shù)據(jù)，N個(gè)場強(qiáng)測試儀獲取的場強(qiáng)測量數(shù)據(jù)通過無線方式匯聚到指定測試節(jié)點(diǎn)，并由指定測試節(jié)點(diǎn)通過藍(lán)牙通信傳輸給終端設(shè)備；終端設(shè)備用于對(duì)測量數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合處理并獲得待測區(qū)域的場強(qiáng)空間分布狀態(tài)。本發(fā)明采用藍(lán)牙通信模塊實(shí)現(xiàn)場區(qū)各電磁場測量儀與遠(yuǎn)程終端通信，操作簡便，通信可靠，性價(jià)比高；采用多點(diǎn)測量和插值擬合的方式獲得待測區(qū)域的電磁場矢量分布，數(shù)據(jù)完備，顯示直觀，使用方便。
【專利說明】一種基于藍(lán)牙通信的多節(jié)點(diǎn)分布式場強(qiáng)測試系統(tǒng)及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于交流輸變電工頻電磁環(huán)境監(jiān)測【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地，涉及一種基于藍(lán) 牙通信的多節(jié)點(diǎn)分布式場強(qiáng)測試系統(tǒng)及方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 工頻電場和工頻磁場是交流輸電線路和變電站的主要電磁環(huán)境參數(shù)，是衡量環(huán)境 是否滿足工程要求的重要參數(shù)。隨著人們安全生產(chǎn)與施工意識(shí)的增強(qiáng)和我國對(duì)輸變電工程 環(huán)境影響評(píng)價(jià)工作的需求，對(duì)工頻電場和工頻磁場的檢測已成為一項(xiàng)重要工作。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)中基于傳感器技術(shù)的電場和磁場的測量方案主要有：采用感應(yīng)片測量工 頻電場，采用感應(yīng)線圈測量工頻磁場，采用機(jī)械感應(yīng)方式測量恒定電場，采用霍爾傳感器測 量恒定磁場等；采集數(shù)據(jù)經(jīng)過單片機(jī)和嵌入式系統(tǒng)等處理后，通過光纖等方式傳輸?shù)街鳈C(jī)， 主機(jī)對(duì)測量點(diǎn)處的電場或磁場測量值進(jìn)行顯示。但是，目前的測試儀器都存在測量參數(shù)單 一，數(shù)據(jù)的矢量性不明確，無法獲得待測區(qū)域的電場和磁場的完整數(shù)據(jù)分布狀態(tài)。特別是單 點(diǎn)測量數(shù)據(jù)只能代表某個(gè)點(diǎn)處的場強(qiáng)狀態(tài)，在實(shí)際應(yīng)用過程中無法確定待區(qū)域的場分布， 無法獲得工程需要的最優(yōu)值和完整的數(shù)據(jù)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種基于藍(lán)牙通信的多節(jié)點(diǎn)分布式 場強(qiáng)測試系統(tǒng)及方法，旨在解決測量參數(shù)單一，參數(shù)的矢量性不明確，無法獲得待測區(qū)域的 電場和磁場的空間分布狀態(tài)的技術(shù)問題。
[0005] 本發(fā)明提供了一種基于藍(lán)牙通信的多節(jié)點(diǎn)分布式場強(qiáng)測試系統(tǒng)，包括分布式測量 單元以及與所述分布式測量單元進(jìn)行藍(lán)牙通信的終端設(shè)備；所述分布式測量單元包括N個(gè) 分別設(shè)置在N個(gè)測試節(jié)點(diǎn)處的場強(qiáng)測試儀；每個(gè)場強(qiáng)測試儀用于獲取該測試節(jié)點(diǎn)的場強(qiáng)測 量數(shù)據(jù)，N個(gè)場強(qiáng)測試儀獲取的場強(qiáng)測量數(shù)據(jù)通過無線方式匯聚到指定測試節(jié)點(diǎn)，并由指定 測試節(jié)點(diǎn)通過藍(lán)牙通信傳輸給所述終端設(shè)備；所述終端設(shè)備用于對(duì)測量數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合處理 并獲得待測區(qū)域的場強(qiáng)空間分布狀態(tài)；N為大于等于3的整數(shù)。
[0006] 作為進(jìn)一步優(yōu)選地，所述場強(qiáng)測試儀包括單片機(jī)、以及分別與所述單片機(jī)連接的 電場傳感模塊、磁場傳感模塊、第一光電通信模塊和第一藍(lán)牙通信模塊；電場傳感模塊用于 采集該測試節(jié)點(diǎn)的電場測量數(shù)據(jù)，磁場傳感模塊用于采集該測試節(jié)點(diǎn)的磁場測量數(shù)據(jù)，第 一光電通信模塊用于將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)并通過單芯雙模光纖傳輸數(shù)據(jù)給遠(yuǎn)程終端；第 一藍(lán)牙通信模塊用于實(shí)現(xiàn)場強(qiáng)測試儀與所述終端設(shè)備之間的無線通信。
[0007] 作為進(jìn)一步優(yōu)選地，所述終端設(shè)備包括數(shù)據(jù)處理器以及分別與所述數(shù)據(jù)處理器連 接的第二藍(lán)牙通信模塊、顯示單元和第二光電通信模塊；所述第二藍(lán)牙通信模塊用于接收 各場強(qiáng)測試儀中第一藍(lán)牙通信模塊傳輸?shù)臄?shù)據(jù)或者發(fā)送控制指令；所述第二光電通信模塊 連接光纖并用于接收各場強(qiáng)測試儀測量的場強(qiáng)數(shù)據(jù)；所述數(shù)據(jù)處理器用于對(duì)各場強(qiáng)測試儀 測量的場強(qiáng)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；所述顯示單元用于顯示場強(qiáng)空間分布狀態(tài)。
[0008] 本發(fā)明采用三個(gè)兩兩垂直的工頻電場感應(yīng)片采集三個(gè)維度的電場強(qiáng)度，在直角坐 標(biāo)系中合成出測量點(diǎn)處的電場強(qiáng)度矢量，采用PNI MicroMag3三軸磁場模塊采集測量點(diǎn)處 的三個(gè)垂直方向的磁場強(qiáng)度分量，在直角坐標(biāo)系中合成出測量點(diǎn)處的磁場強(qiáng)度矢量，具有 測量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、科學(xué)、完備等特點(diǎn)；本發(fā)明采用藍(lán)牙通信模塊實(shí)現(xiàn)場區(qū)各電磁場測量儀與遠(yuǎn) 程終端通信，具有操作簡便，通信可靠，性價(jià)比高等特點(diǎn)；采用多點(diǎn)測量和插值擬合的方式 獲得待測區(qū)域的電磁場矢量分布，具有數(shù)據(jù)完備，顯示直觀，使用方便，指導(dǎo)性強(qiáng)等特點(diǎn)。
[0009] 本發(fā)明還提供了一種基于藍(lán)牙通信的多節(jié)點(diǎn)分布式場強(qiáng)測試方法，包括下述步 驟：
[0010] (1)獲取待測區(qū)域的平面參數(shù)；
[0011] (2)根據(jù)待測區(qū)域內(nèi)電氣設(shè)備場強(qiáng)分布狀態(tài)，將N個(gè)場強(qiáng)測量儀設(shè)置在待測區(qū)域 內(nèi)的N個(gè)測試節(jié)點(diǎn)處，N為大于等于3的整數(shù)；
[0012] (3)根據(jù)待測區(qū)域的平面參數(shù)建立測試區(qū)域平面坐標(biāo)系，并將所述場強(qiáng)測試儀所 在位置轉(zhuǎn)換為平面坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值；
[0013] (4)獲取N個(gè)測試節(jié)點(diǎn)處場強(qiáng)測量儀的測量數(shù)據(jù)；
[0014] (5)根據(jù)所述測量數(shù)據(jù)以及平面坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值進(jìn)行擬合獲得待測區(qū)域的場強(qiáng) 空間分布狀態(tài)。
[0015] 作為進(jìn)一步優(yōu)選地，在步驟（2)中，在安全區(qū)域內(nèi)所述測試節(jié)點(diǎn)盡可能靠近電氣 設(shè)備。
[0016] 作為進(jìn)一步優(yōu)選地，步驟（4)具體包括：
[0017] 采集測試節(jié)點(diǎn)處的電場信號(hào)，并對(duì)所述電場信號(hào)進(jìn)行調(diào)理后輸出電場強(qiáng)度測量數(shù) 據(jù)；
[0018] 采集測試節(jié)點(diǎn)處的磁場信號(hào)，并輸出磁場強(qiáng)度測量數(shù)據(jù)；
[0019] 將N個(gè)測試節(jié)點(diǎn)的所述電場測量數(shù)據(jù)和所述磁場測量數(shù)據(jù)匯聚到指定測試節(jié)點(diǎn)， 并由指定測試節(jié)點(diǎn)通過藍(lán)牙通信傳輸場強(qiáng)測量儀的測量數(shù)據(jù)。
[0020] 作為進(jìn)一步優(yōu)選地，所述多節(jié)點(diǎn)分布式場強(qiáng)測試方法還包括以下步驟：
[0021] 將所述待測區(qū)域的場強(qiáng)空間分布狀態(tài)進(jìn)行可視化顯示，顯示待測區(qū)域內(nèi)某點(diǎn)電場 強(qiáng)度和磁場強(qiáng)度的大小和方向。
[0022] 本發(fā)明的無線方式采用藍(lán)牙通信，通信方式靈活，可組建藍(lán)牙局部微網(wǎng)實(shí)現(xiàn)分布 式測量，測量多個(gè)節(jié)點(diǎn)的場強(qiáng)參數(shù)，減少調(diào)試工作量；裝置輕巧，攜帶方便，操作簡單，投資 少，成本低，可匹配多種監(jiān)測終端，使之不受環(huán)境因素限制。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的基于藍(lán)牙通信的多節(jié)點(diǎn)分布式場強(qiáng)測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)拓 撲圖；
[0024] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的基于藍(lán)牙通信的多節(jié)點(diǎn)分布式場強(qiáng)測試系統(tǒng)中單個(gè) 電磁場測量儀結(jié)構(gòu)框圖；
[0025] 圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的基于藍(lán)牙通信的多節(jié)點(diǎn)分布式場強(qiáng)測試方法實(shí)現(xiàn)流 程圖；
[0026] 圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的待測區(qū)域與電氣設(shè)備位置示意圖；
[0027] 圖5是本發(fā)明實(shí)施例提供的多個(gè)電磁場測量儀在待測區(qū)域布點(diǎn)示意圖；
[0028] 圖6是本發(fā)明實(shí)施例提供的遠(yuǎn)程終端軟件顯示電磁場分布狀態(tài)示意圖；
[0029] 圖7是本發(fā)明實(shí)施例提供的某點(diǎn)處測量結(jié)果在遠(yuǎn)程終端軟件上顯示狀態(tài)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0030] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì) 本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。
[0031] 本發(fā)明提供的基于藍(lán)牙通信的多節(jié)點(diǎn)分布式場強(qiáng)測試方法，消除了設(shè)備只能測量 單點(diǎn)位置的現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)了無線分布式多節(jié)點(diǎn)場強(qiáng)測量。方法直接，能便捷的、有效、準(zhǔn)確地測 量空間位置的工頻電場和磁場，為輸變電工程環(huán)境評(píng)價(jià)、研究工頻輸電線路并行、交叉跨越 等區(qū)域的電磁環(huán)境水平提供了科學(xué)監(jiān)測依據(jù)，方便和簡化測量工作。
[0032] 本發(fā)明提供的多節(jié)點(diǎn)分布式場強(qiáng)測試方法是基于藍(lán)牙通信的多節(jié)點(diǎn)分布式場強(qiáng) 測試系統(tǒng)，如圖1所示，該系統(tǒng)包括分布式測量單元以及與分布式測量單元進(jìn)行藍(lán)牙通信 的終端設(shè)備；分布式測量單元包括N個(gè)分別設(shè)置在N個(gè)測試節(jié)點(diǎn)處的場強(qiáng)測試儀；每個(gè)場 強(qiáng)測試儀用于獲取該測試節(jié)點(diǎn)的場強(qiáng)測量數(shù)據(jù)，N個(gè)場強(qiáng)測試儀獲取的場強(qiáng)測量數(shù)據(jù)通過 無線方式匯聚到指定測試節(jié)點(diǎn)，并由指定測試節(jié)點(diǎn)通過藍(lán)牙通信傳輸給所述終端設(shè)備；終 端設(shè)備用于對(duì)測量數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合處理并獲得待測區(qū)域的場強(qiáng)分布；N為大于等于3的整數(shù)。
[0033] 在本發(fā)明實(shí)施例中，場強(qiáng)測試儀可以為一種三維場強(qiáng)測量儀；該三維場強(qiáng)測量儀 通過無線通信的方式與終端設(shè)備連接，終端設(shè)備上運(yùn)行數(shù)據(jù)處理軟件通過獲得多節(jié)點(diǎn)的場 強(qiáng)參數(shù)數(shù)據(jù)得到空間場強(qiáng)的分布，終端設(shè)備可與多個(gè)三維場強(qiáng)測量儀相連構(gòu)成分布式測量 網(wǎng)絡(luò)。三維場強(qiáng)儀的無線方式為藍(lán)牙2. 0無線通信；終端設(shè)備可為帶藍(lán)牙的筆記本電腦或 終端設(shè)備。
[0034] 作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，三維場強(qiáng)測量儀還包括單纖雙向光電傳輸模塊。三維 場強(qiáng)測量儀可以測量三維電場和三維磁場數(shù)據(jù)。電源模塊為可充電鋰電池，便于長時(shí)間野 外測量和攜帶。
[0035] 采用本發(fā)明實(shí)施例提供的場強(qiáng)測量系統(tǒng)，分布式測量更便捷、有效、準(zhǔn)確的測量工 頻輸變電工程設(shè)備周邊的電磁場分布狀態(tài)，為工頻輸變電工程環(huán)境評(píng)價(jià)、研究輸電線路電 磁環(huán)境水平等提供了科學(xué)檢測數(shù)據(jù)，比現(xiàn)有的抗環(huán)境干擾的場強(qiáng)監(jiān)測設(shè)備簡單，數(shù)據(jù)更完 備。
[0036] 在本發(fā)明實(shí)施例中，分布式測量單元包括多個(gè)測試節(jié)點(diǎn)。每一個(gè)測試節(jié)點(diǎn)設(shè)置有 三維場強(qiáng)測量儀。節(jié)點(diǎn)通過藍(lán)牙無線通信和終端設(shè)備連接。所述藍(lán)牙終端設(shè)備可以為帶藍(lán) 牙的電腦或帶藍(lán)牙的終端設(shè)備（手機(jī)、平板、PDA)。藍(lán)牙終端設(shè)備通過分析軟件可以對(duì)不同 測試節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)統(tǒng)一分析處理實(shí)現(xiàn)分布式測量。
[0037] 如圖2所示，三維場強(qiáng)測量儀包括電場傳感模塊、磁場傳感模塊、單片機(jī)、藍(lán)牙通 信模塊、光電通信模塊和為整個(gè)裝置提供工作電能的電源模塊，其中：電場傳感器模塊從電 場探頭獲取信號(hào)并調(diào)理并與單片機(jī)連接。磁場傳感器模塊從磁場探頭獲取信號(hào)并調(diào)理并與 單片機(jī)連接。單片機(jī)與電場傳感模塊、磁場傳感模塊相連，并把處理后的信號(hào)傳輸給藍(lán)牙通 信模塊和單纖雙向光電通信模塊。藍(lán)牙通信模塊一端與單片機(jī)相連，一端通過無線方式與 電腦或帶藍(lán)牙的終端設(shè)備相連。所述光電通信模塊一端與單片機(jī)相連，一端通過一根光纖 與終端設(shè)備相連。
[0038] 工作時(shí)，單片機(jī)分別從電場傳感模塊、磁場傳感模塊獲取待測點(diǎn)處的三維電場和 三維磁場數(shù)據(jù)，并存儲(chǔ)在單片機(jī)的存儲(chǔ)器中。當(dāng)單個(gè)測試裝置通過藍(lán)牙與終端設(shè)備通信時(shí)， 由于藍(lán)牙模塊的地址唯一性，終端設(shè)備通過藍(lán)牙可以匹配多個(gè)測試裝置，獲取多個(gè)節(jié)點(diǎn)的 場強(qiáng)參數(shù)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)空間區(qū)域內(nèi)的分布式測量。
[0039] 作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，光電模塊可以米用〇Cb3243/4243單模單纖光收發(fā)一 體模塊；藍(lán)牙模塊可以采用BLK-MD-BC04-B主從一體藍(lán)牙模塊；磁場模塊可以采用PNI MicroMag3三軸磁場模塊。
[0040] 本發(fā)明實(shí)施例中，電磁場強(qiáng)測量儀由電場傳感器模塊，磁場傳感器模塊，光電通信 模塊，藍(lán)牙模塊，電源模塊和M3單片機(jī)組成；電場傳感器模塊能夠采集三維電場強(qiáng)度，通過 三路獨(dú)立的信號(hào)調(diào)理電路將微弱信號(hào)進(jìn)行放大處理，送入M3單片機(jī)的A/D轉(zhuǎn)換端口。所 述磁場傳感器模塊型號(hào)為PNI MicroMag3,能夠采集三維磁場強(qiáng)度，通過信號(hào)放大和A/D轉(zhuǎn) 換后，以數(shù)字量的形式輸出給M3單片機(jī)；光電通信采用0Cb3243/4243型單模單纖光收發(fā) 一體模塊，M3單片機(jī)通過光電通信模塊與PC機(jī)采用光纖傳輸?shù)姆绞竭M(jìn)行遠(yuǎn)距離雙向通信。 BLK-MD-BC04-B型主從一體藍(lán)牙通信模塊與M3單片機(jī)直接相連，與其他場強(qiáng)測量儀的藍(lán)牙 模塊和PC機(jī)、手機(jī)等其他終端的藍(lán)牙模塊進(jìn)行全雙工無線通信。電源模塊為高容量鋰離子 電池和電源管理電路，電源控制電路可以通過外部適配器進(jìn)行充電，并有效保護(hù)工作電路 和電池。
[0041] 電場傳感器模塊由電場測量探頭和信號(hào)調(diào)理電路兩部分組成，其中電場測量探頭 為三片PCB圓形電極板，分別安裝在直角坐標(biāo)系三個(gè)互相垂直的方向，測量三維工頻電場 強(qiáng)度分量；信號(hào)調(diào)理電路為基于AD8253芯片的增益可調(diào)放大電路，實(shí)現(xiàn)在XI、X 10、X 100 倍量程下的增益調(diào)節(jié)，擴(kuò)展了測量范圍。
[0042] 本發(fā)明中，磁場傳感采用PNI MicroMag3三軸磁場模塊，提高了測量結(jié)果的穩(wěn)定 性、可靠性、一致性、精度和測量范圍，大大縮小了磁場傳感器的體積，處理電路更簡潔，便 于系統(tǒng)集成；電場強(qiáng)度和磁場強(qiáng)度采用三維測量，更加真實(shí)表征待測點(diǎn)處的場強(qiáng)矢量，提高 儀器的準(zhǔn)確性，可靠性。采用光纖和藍(lán)牙通信方式，可以通過藍(lán)牙模塊實(shí)現(xiàn)近距離的無線通 信，包括電磁場測量儀之間和與外部帶藍(lán)牙模塊的終端設(shè)備之間進(jìn)行無線通信；可以通過 光纖傳輸方式實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信，光纖通信方式與其他電纜有線通信方式相比，不會(huì)引起空 間電場分布的畸變，更準(zhǔn)確。
[0043] 本發(fā)明提供的基于藍(lán)牙通信的多節(jié)點(diǎn)分布式場強(qiáng)測試方法，包括下述步驟：
[0044] (1)獲取待測區(qū)域的平面參數(shù)；待測區(qū)域平面參數(shù)主要包括①規(guī)則區(qū)域的長度和 寬度，以及電氣設(shè)備在待測區(qū)域的位置，以及電氣設(shè)備的長度和寬度；②不規(guī)則區(qū)域各條邊 的長度，以及電氣設(shè)備在待測區(qū)域的位置，以及電氣設(shè)備的長度和寬度；
[0045] (2)根據(jù)待測區(qū)域內(nèi)電氣設(shè)備場強(qiáng)分布狀態(tài)將N個(gè)場強(qiáng)測量儀設(shè)置在待測區(qū)域內(nèi) 的N個(gè)測試節(jié)點(diǎn)處，N為大于等于3的整數(shù)；
[0046] 其中，電氣設(shè)備主要包括發(fā)電廠區(qū)、變電站、高壓輸電線和高電壓實(shí)驗(yàn)室等區(qū)域的 發(fā)電機(jī)組、變壓器、輸電設(shè)備、配電設(shè)備、控制設(shè)備，高壓線路等，可以根據(jù)電氣設(shè)備在測量 區(qū)域的位置關(guān)系，以及電氣設(shè)備上線路的電壓電流分布狀態(tài)來初步確定電氣設(shè)備的電磁場 分布狀態(tài)。
[0047] 在本發(fā)明實(shí)施例中，一般設(shè)置"0"號(hào)節(jié)點(diǎn)為主節(jié)點(diǎn)，負(fù)責(zé)通過光纖或藍(lán)牙方式與終 端設(shè)備通信。其他節(jié)點(diǎn)也可以直接與終端設(shè)備通信，也可以通過"〇"號(hào)節(jié)點(diǎn)與終端設(shè)備通 信。各個(gè)場強(qiáng)測量儀節(jié)點(diǎn)在布置的時(shí)候，要通過水平儀精密調(diào)節(jié)以保持位置水平，且所有節(jié) 點(diǎn)的水平方位一致。
[0048] 作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在安全區(qū)域內(nèi)盡可能靠近待測電氣設(shè)備設(shè)置場強(qiáng)測量 儀，獲取更準(zhǔn)確的場強(qiáng)測量數(shù)據(jù)；電磁場強(qiáng)度都是有源參數(shù)，而電氣設(shè)備正是場源，因此在 越靠近電氣設(shè)備的區(qū)域，場強(qiáng)越大，測量結(jié)果才不會(huì)在擬合的過程中忽略極值點(diǎn)，但是考慮 到現(xiàn)場設(shè)置電磁場測量儀需要工作人員實(shí)地操作，因此必須選擇在安全測量范圍之內(nèi)，電 磁場測量儀盡可能靠近電氣設(shè)備。
[0049] 作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在設(shè)備上大電流、高電壓線路所在方位設(shè)置盡可能多 的場強(qiáng)測量儀，在該區(qū)域場強(qiáng)大，容易獲得場強(qiáng)極限參數(shù)，防止數(shù)據(jù)擬合時(shí)丟失或忽略極值 點(diǎn)，進(jìn)一步使得場強(qiáng)分布結(jié)果更接近實(shí)際值，提高區(qū)域場強(qiáng)分布的測量精度。
[0050] (3)根據(jù)待測區(qū)域的平面參數(shù)建立測試區(qū)域平面坐標(biāo)系，并將所述場強(qiáng)測試儀所 在位置轉(zhuǎn)換為平面坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值；
[0051] (4)獲取N個(gè)測試節(jié)點(diǎn)處場強(qiáng)測量儀的測量數(shù)據(jù)；
[0052] 在本發(fā)明實(shí)施例中，當(dāng)終端設(shè)備與待測區(qū)域內(nèi)電磁場測量儀節(jié)點(diǎn)的距離比較近 時(shí)，終端設(shè)備上的藍(lán)牙模塊與每個(gè)電磁場測量儀上的藍(lán)牙模塊建立點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的無線通信，建 立通信之后，各個(gè)電磁場測量儀節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)通過無線的方式傳輸?shù)浇K端設(shè)備，作為曲線擬 合的基礎(chǔ)。當(dāng)終端設(shè)備與待測區(qū)域內(nèi)電磁場測量儀節(jié)點(diǎn)的距離比較遠(yuǎn)時(shí)，終端設(shè)備上的光 電通信模塊通過光纖與待測區(qū)域的電磁場測量儀主節(jié)點(diǎn)通信，主節(jié)點(diǎn)與其他子節(jié)點(diǎn)之間通 過藍(lán)牙方式進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信，當(dāng)終端設(shè)備發(fā)送通信建立和數(shù)據(jù)傳輸指令后，各個(gè)子節(jié)點(diǎn) 數(shù)據(jù)通過主節(jié)點(diǎn)、光纖將數(shù)據(jù)發(fā)送給終端設(shè)備，該方法可以適合于遠(yuǎn)距離傳輸，特別是存在 障礙物遮擋，不能直接進(jìn)行藍(lán)牙通信的情況。
[0053] 作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，待測區(qū)域內(nèi)各個(gè)測試節(jié)點(diǎn)可以組成一個(gè)無線局域網(wǎng)， 通過無線通信方式與匯聚節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信，比如可以采用藍(lán)牙技術(shù)，這樣可以減少現(xiàn)場布線， 操作方便。
[0054] 作為本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，待測區(qū)域內(nèi)各個(gè)測試節(jié)點(diǎn)可以通過無線通信方式與 外部的終端設(shè)備通信，待測區(qū)域內(nèi)主節(jié)點(diǎn)可以通過光纖與外部的終端設(shè)備通信，數(shù)據(jù)傳輸 的穩(wěn)定性、可靠性、安全性得到提高，且能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸，從而提高區(qū)域場強(qiáng)分布的測 量精度。
[0055] (5)根據(jù)所述測量數(shù)據(jù)以及平面坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值進(jìn)行擬合獲得待測區(qū)域的場強(qiáng) 分布。
[0056] 在本發(fā)明實(shí)施例中，可以采用插值擬合，具體過程分為兩種情況（1)獲取了兩個(gè) 電磁場強(qiáng)測量儀節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)（A、B點(diǎn)），需要擬合兩點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)，以這兩點(diǎn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采 用指數(shù)衰減模型，計(jì)算兩個(gè)節(jié)點(diǎn)中點(diǎn)（M點(diǎn)）的數(shù)據(jù)，再以中點(diǎn)數(shù)據(jù)和原始數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，分別 計(jì)算AM中點(diǎn)和MB中點(diǎn)處的數(shù)據(jù)，以此類推。（2)只獲取了一個(gè)場強(qiáng)測量儀節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，則以 無窮遠(yuǎn)處的場強(qiáng)作為第二個(gè)數(shù)據(jù)，同樣按照指數(shù)衰減模型擬合待測區(qū)域內(nèi)各點(diǎn)的數(shù)據(jù)。上 述兩種方法能獲得待測區(qū)域內(nèi)各點(diǎn)處的電場和磁場大小，獲得最總的電磁場矢量分布圖。
[0057] (6)待測區(qū)域的場強(qiáng)分布可視化顯示給用戶；
[0058] 在新的子窗口中顯示待測區(qū)域平面內(nèi)各點(diǎn)的電場和磁場強(qiáng)度，用實(shí)線箭頭和虛線 箭頭表示特殊位置的電場和磁場的大小和方向。如果鼠標(biāo)移動(dòng)到待測區(qū)域，會(huì)彈出一個(gè)小 窗口顯不光標(biāo)處的平面坐標(biāo)值、電場和磁場的在直角坐標(biāo)系中的三個(gè)分量。
[0059] 保存測量數(shù)據(jù)，可以保存某一點(diǎn)處的電磁場數(shù)據(jù)，也可以保存整個(gè)區(qū)域的電磁場 矢量圖。
[0060] 現(xiàn)有的電磁場測量儀只能測量待測區(qū)域某一點(diǎn)處的電場和磁場的大小和方向。本 系統(tǒng)通過在測試區(qū)域放置多個(gè)電磁場測量儀，采用藍(lán)牙無線通信的方式，將各個(gè)測試節(jié)點(diǎn) 的數(shù)據(jù)傳輸給帶有藍(lán)牙模塊的終端設(shè)備，終端設(shè)備軟件通過對(duì)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行插值擬 合，得到測量區(qū)域內(nèi)所有點(diǎn)的計(jì)算結(jié)果。
[0061] 為了更進(jìn)一步地說明本發(fā)明實(shí)施例提供的基于藍(lán)牙通信的多節(jié)點(diǎn)分布式場強(qiáng)測 試方法，現(xiàn)以矩形測試區(qū)域?yàn)槔斒鋈缦拢?br> [0062] 待測區(qū)域平面示意圖如圖4所示，所選擇的待測區(qū)域?yàn)榫匦谓Y(jié)構(gòu)，電氣設(shè)備為任 意形狀，其電磁場分布狀態(tài)基本情況可以通過具體的電氣設(shè)備來初步判斷，例如大型變壓 器、發(fā)電機(jī)組等都存在較強(qiáng)的電磁輻射，電氣設(shè)備的長*寬大約為20*10,待測區(qū)域的長* 寬大約為50*30 ;放置電磁場測試儀節(jié)點(diǎn)A、B、C、D、E、F如圖5所示；根據(jù)待測區(qū)域電氣設(shè) 備特性分析，初步判斷電氣設(shè)備周圍的電磁場基本均勻分布，因此在待測區(qū)域選擇了 6個(gè) 均勻排列的測量節(jié)點(diǎn)，獲取待測區(qū)域的電磁場數(shù)據(jù)；電磁場測量儀節(jié)點(diǎn)的分布位置主要根 據(jù)電氣設(shè)備的具體情況而定，數(shù)量根據(jù)待測區(qū)域的面積大小而定。待測區(qū)域場強(qiáng)分布圖結(jié) 果顯示狀態(tài)如圖6所示，當(dāng)終端設(shè)備軟件獲得來自待測場區(qū)所有電磁場強(qiáng)測量儀節(jié)點(diǎn)的數(shù) 據(jù)后，根據(jù)插值擬合的方法得到各點(diǎn)的數(shù)據(jù)，擬合的精度〇. lm，即當(dāng)兩點(diǎn)之間的距離小于 0. lm后不再對(duì)中值進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算得到待測區(qū)域中的每個(gè)點(diǎn)的電場和磁場矢量在XY平面 的投影采用實(shí)線箭頭和虛線箭頭表示，其中實(shí)線箭頭和虛線箭頭分別表示該點(diǎn)處電場強(qiáng)度 和磁場強(qiáng)度的大小和方向。由于如圖4所不的電氣設(shè)備的電場和磁場具有均勻分布的特 點(diǎn)，并且在設(shè)備區(qū)域之外的部分的電場和磁場方向基本指向設(shè)備外側(cè)，電場和磁場的強(qiáng)度 值在XY平面上的投影用線的長度表示，為了得到待測區(qū)域任意一點(diǎn)處電場和磁場強(qiáng)度的 具體值，可以將當(dāng)鼠標(biāo)移動(dòng)到待測區(qū)域某點(diǎn)時(shí)，在鼠標(biāo)的右側(cè)彈出一個(gè)小窗口，顯示光標(biāo)處 的電磁場強(qiáng)在空間直角坐標(biāo)系中三個(gè)方向的分量，以及鼠標(biāo)所在點(diǎn)處在XY平面的坐標(biāo)值， 示意圖如圖7所示。在終端設(shè)備軟件中，不僅可以顯示待測區(qū)域的電磁場分布狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)矢 量圖的存儲(chǔ)，還可以數(shù)值顯示待測區(qū)域每點(diǎn)處的電場、磁場在三維坐標(biāo)系中的分量，測量精 度達(dá)到0. lm，具有信息完備，直觀可視，操作簡便等優(yōu)點(diǎn)。
[0063] 本發(fā)明提供的基于藍(lán)牙通信的多節(jié)點(diǎn)分布式場強(qiáng)測試系統(tǒng)主要由待測區(qū)域內(nèi)合 理分布的電磁場測量儀節(jié)點(diǎn)和遠(yuǎn)程終端兩部分構(gòu)成，電磁場測量儀采用三維電場傳感模塊 和磁場傳感模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)測采集，遠(yuǎn)程終端帶有專業(yè)的應(yīng)用軟件，可以對(duì)電磁場測量儀節(jié) 點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行插值擬合，實(shí)現(xiàn)待測區(qū)域內(nèi)〇. lm精度的電磁場測量值，可以用圖形和數(shù) 值兩種形式顯示和存儲(chǔ)。本發(fā)明提供的系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)精確、科學(xué)、準(zhǔn)確、完備等特點(diǎn)，數(shù)據(jù)的 通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單實(shí)用，操作方便，遠(yuǎn)程終端信息處理算法簡便，顯示直觀，存儲(chǔ)方便，信息 完整，能全面表征待測區(qū)域內(nèi)的電磁場分布狀態(tài)，對(duì)相關(guān)電氣設(shè)備的參數(shù)測定、現(xiàn)場維護(hù)、 檢修和施工等有重要的指導(dǎo)意義，可以在電力系統(tǒng)相關(guān)領(lǐng)域推廣應(yīng)用。
[0064] 本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以 限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含 在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種基于藍(lán)牙通信的多節(jié)點(diǎn)分布式場強(qiáng)測試系統(tǒng)，其特征在于，包括分布式測量單 元以及與所述分布式測量單元進(jìn)行藍(lán)牙通信的終端設(shè)備； 所述分布式測量單元包括N個(gè)分別設(shè)置在N個(gè)測試節(jié)點(diǎn)處的場強(qiáng)測試儀；每個(gè)場強(qiáng)測 試儀用于獲取該測試節(jié)點(diǎn)的場強(qiáng)測量數(shù)據(jù)，N個(gè)場強(qiáng)測試儀獲取的場強(qiáng)測量數(shù)據(jù)通過無線 方式匯聚到指定測試節(jié)點(diǎn)，并由指定測試節(jié)點(diǎn)通過藍(lán)牙通信傳輸給所述終端設(shè)備； 所述終端設(shè)備用于對(duì)測量數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合處理，并獲得待測區(qū)域的場強(qiáng)空間分布狀態(tài)；N 為大于等于3的整數(shù)。
2. 如權(quán)利要求1所述的多節(jié)點(diǎn)分布式場強(qiáng)測試系統(tǒng)，其特征在于，所述場強(qiáng)測試儀包 括單片機(jī)、以及分別與所述單片機(jī)連接的電場傳感模塊、磁場傳感模塊、第一光電通信模塊 和第一藍(lán)牙通信模塊； 電場傳感模塊用于采集該測試節(jié)點(diǎn)的電場測量數(shù)據(jù)，磁場傳感模塊用于采集該測試節(jié) 點(diǎn)的磁場測量數(shù)據(jù)，第一光電通信模塊用于將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)并通過單芯雙模光纖傳 輸數(shù)據(jù)給遠(yuǎn)程終端；第一藍(lán)牙通信模塊用于實(shí)現(xiàn)場強(qiáng)測試儀與所述終端設(shè)備之間的無線通 ?目。
3. 如權(quán)利要求1所述的多節(jié)點(diǎn)分布式場強(qiáng)測試系統(tǒng)，其特征在于，所述終端設(shè)備包括 數(shù)據(jù)處理器以及分別與所述數(shù)據(jù)處理器連接的第二藍(lán)牙通信模塊、顯示單元和第二光電通 信模塊； 所述第二藍(lán)牙通信模塊用于接收各場強(qiáng)測試儀中第一藍(lán)牙通信模塊傳輸?shù)臄?shù)據(jù)或者 發(fā)送控制指令；所述第二光電通信模塊連接光纖并用于接收各場強(qiáng)測試儀測量的場強(qiáng)數(shù) 據(jù)；所述數(shù)據(jù)處理器用于對(duì)各場強(qiáng)測試儀測量的場強(qiáng)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；所述顯示單元用于顯 示場強(qiáng)空間分布狀態(tài)。
4. 一種基于藍(lán)牙通信的多節(jié)點(diǎn)分布式場強(qiáng)測試方法，其特征在于，包括下述步驟： (1) 獲取待測區(qū)域的平面參數(shù)； (2) 根據(jù)待測區(qū)域內(nèi)電氣設(shè)備場強(qiáng)分布狀態(tài)，將Ν個(gè)場強(qiáng)測量儀設(shè)置在待測區(qū)域內(nèi)的Ν 個(gè)測試節(jié)點(diǎn)處，Ν為大于等于3的整數(shù)； (3) 根據(jù)待測區(qū)域的平面參數(shù)建立測試區(qū)域平面坐標(biāo)系，并將所述場強(qiáng)測試儀所在位 置轉(zhuǎn)換為平面坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值； (4) 獲取Ν個(gè)測試節(jié)點(diǎn)處場強(qiáng)測量儀的測量數(shù)據(jù)； (5) 根據(jù)所述測量數(shù)據(jù)和平面坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值進(jìn)行擬合，獲得待測區(qū)域的場強(qiáng)空間 分布狀態(tài)。
5. 如權(quán)利要求4所述的多節(jié)點(diǎn)分布式場強(qiáng)測試方法，其特征在于，在步驟（2)中，在安 全區(qū)域內(nèi)所述測試節(jié)點(diǎn)盡可能靠近電氣設(shè)備。
6. 如權(quán)利要求4所述的多節(jié)點(diǎn)分布式場強(qiáng)測試方法，其特征在于，步驟（4)具體包括： 采集測試節(jié)點(diǎn)處的電場信號(hào)，并對(duì)所述電場信號(hào)進(jìn)行調(diào)理后輸出電場測量數(shù)據(jù)； 采集測試節(jié)點(diǎn)處的磁場信號(hào)，并輸出磁場測量數(shù)據(jù)； 將Ν個(gè)測試節(jié)點(diǎn)的所述電場測量數(shù)據(jù)和所述磁場測量數(shù)據(jù)匯聚到指定測試節(jié)點(diǎn)，并由 指定測試節(jié)點(diǎn)通過藍(lán)牙或光纖通信傳輸場強(qiáng)測量儀的測量數(shù)據(jù)。
7. 如權(quán)利要求4-6任一項(xiàng)所述的多節(jié)點(diǎn)分布式場強(qiáng)測試方法，其特征在于，所述多節(jié) 點(diǎn)分布式場強(qiáng)測試方法還包括以下步驟： 將所述待測區(qū)域的場強(qiáng)空間分布狀態(tài)進(jìn)行可視化顯示，顯示待測區(qū)域內(nèi)某點(diǎn)電場強(qiáng)度 和磁場強(qiáng)度的大小和方向。
【文檔編號(hào)】G01R29/12GK104090173SQ201410359160
【公開日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2014年7月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月25日
【發(fā)明者】黃凱, 張廣洲, 易金橋, 王威, 汪元紅, 董杰楚 申請(qǐng)人:武漢三江中電科技有限責(zé)任公司