无线电监测平台（精选9篇）
无线电监测平台 篇1
1 引言
云计算是当前及未来通信业中一个极为重要和影响力的技术, 是并行计算 (Parallel Computing) 、分布式计算 (Distributed Computing) 和网格计算 (Grid Computing) 的发展, 或者说是这些计算机科学领域概念的商业实现。
随着无线通信的日益发展, 我们使用了大量无线电监测设备保障无线通信正常秩序, 但繁多的监测设备的监测平台并不统一, 主要原因:一是使用不同厂家的设备具有不同的监测平台;二是不同省份和单位设备选型不同;三是同一设备选用的集成商不同;四是设备分批采购, 平台 (硬件或软件) 版本不同。
监测平台的不统一, 造成各监测系统之间无法交互数据, 无法统一指挥调度, 监测资源投入重复和效率降低。云计算技术是IT产业界的一场技术革命, 不断集中的IT架构为建立一体化无线电监测平台带来契机, 如何基于云计算技术建立一体化无线电监测平台:统一管理监测资源、建立数据中心和海量存储、通信指挥系统与无线电监测管理系统相融合, 是云计算无线电监测平台研究的目的。
2 云计算无线电监测平台目标
一体化的云计算无线电监测平台需具备以下能力:
⊙资源整合。采用云计算的IT基础架构, 实现多系统、多厂家之间资源的重新整合, 实现统一管理分配监测资源。
⊙虚拟化。利用虚拟化技术包括内存虚拟化、存储虚拟化、硬件虚拟化、软件虚拟化、服务器虚拟化等各项技术为云计算监测平台提供了稳健可靠的基础资源架构。
⊙科学分层。建立清晰明确的监测系平台层次:物理资源层、服务构造层、服务层、虚拟服务层、汇聚层、应用层。通过各层的规范化、标准化, 以Paa S (平台即服务) 方式提供了一个开放的框架体系, 减少第三方监测数据开发业务的研发与应用周期。
⊙数据中心。数据中心需要支持各种各样的软硬件基础资源, 支持基础资源的动态添加、删除及修改, 以实现数据中心在各种情况下的升级。云计算数据中心重点需要解决四个要素:充足的计算能力、便利的网络接入、快速扩容和按需调拨。
⊙海量存储。借助Hadoop框架及云计算核心技术Map Reduce来实现数据云计算海量存储。
⊙高弹性。系统具有很大的弹性, 可扩展性和伸缩性, 提供统一的对外接口, 可作为其他扩展应用或第三方系统的数据接口。
⊙云安全。采用“私有云”的方式解决云安全。调用“云”中的多台计算机资源进行网络安全运算, 提高网络安全防护能力, 建立网络安全中心。
⊙交互性。预留一定的接口, 未来条件成熟时, 与行政管理云、城市建设云、智能家居云、体育休闲云、智慧能源云、协作医疗云、智能交通云、教育培训云、媒体娱乐云、产业孵化云等私有云平台进行联系和交互。
⊙指挥调度中心。可以下达监测任务、分配用户权限、协调监测资源、评估工作量、通信指挥等功能。
⊙数据分析中心。支持监测数据的在线和离线分析, 利用云计算中的分布式数据库和并行计算技术, 如Map Reduce, 进行数据分析、数据统计和数据挖掘, 得到更多更完整的信号特征及发射规律。
⊙物联网接口。增加物联网传感器模块, 例如R FID标签模块, 为物联网管理提供接口。
⊙建立人才储备中心, 不仅包括本单位无线电监测技术人才、管理人才, 还包括云平台上下游的设备制造商、服务提供商及集成商的人力支持。形成一支围绕云元、数据中心、指挥中心、高速网络等的高水平专业的人才队伍, 保证云监测平台的正常运行。
3 基于云计算的无线电监测平台
3.1 面向服务的云计算体系结构
参照SOA与网格中普遍接受的开放网格体系结构模型, 设计了面向服务的云计算体系结构模型, 如图1所示。
该云计算体系结构模型自底向上分成6层:物理资源层、服务构造层、服务层、虚拟服务层、汇聚层以及应用层。
(1) 物理资源层。物理资源层定义云计算系统中有哪些资源可以被共享, 该层的资源是实实在在的物理机、存储器、通信线路等物理意义上的资源。云计算系统中共享资源包括计算资源、存储资源、网络资源和其他资源 (包括数据资源、仪器设备等) 。
(2) 服务构造层。物理资源层的资源要有一定对外表现方式、组织方式和使用方式。单一的或复合的云计算资源可以组成云计算资源单元来提高资源的可管理性和稳定性。基于云计算资源本身和一定的云计算协议, 这些云计算单元被封装成标准的云计算服务, 这些云计算服务构成了云计算的分布式基础, 服务之间是对等的。
(3) 服务层。服务层以服务的形式实现了云计算共享资源的开放, 该层次主要实现单个服务的共享, 为服务构造层的云计算服务提供注册功能, 提供单个服务的信息与状态的查询、事务控制和服务运行监控等功能。
(4) 虚拟服务层。虚拟服务层定义了虚拟服务, 虚拟服务是通过企业总线对服务层的各种服务进行统一管理、分类、组合而成的具有相同功能的云计算服务的集合。服务和虚拟服务的分离实现了服务的虚拟化, 有利于进一步资源共享。该层提供虚拟服务的信息和状态的查询、事务控制和服务运行监控等功能, 该层也实现局部资源的发现和调度功能。
(5) 汇聚层。该层次主要面向多种服务的共享, 包括的功能比较多, 其中目录、索引和服务监管等服务是该层的主要功能。虚拟服务层注册的虚拟服务信息由目录和索引服务汇聚到该层, 用户可以根据这些信息进行资源发现和调度。服务监管提供服务质量指标值的计算, 以此保障服务质量。另外, 该层次提供消息、用户管理、系统的运行监控等辅助功能。
(6) 应用层。应用层是面向最终用户的系统视图, 直接为云计算应用提供交互接口。应用层有任务管理功能、服务调度功能。任务管理是以项目管理的方式管理用户的应用任务, 通过服务调度功能的服务发现, 可以为简单任务匹配、选择合适的云计算服务, 通过服务调度的服务组合, 可以为复杂任务搜索、选择合适的云计算服务。
3.2 云计算无线电监测平台模型
为实现监测平台的一体化目标, 结合目前无线电工作管理的情况, 以IBM Blue Cloud解决方案为基础, 提出了云计算无线电监测平台应用模型, 如图2所示。
4 云监测实验平台实现
4.1 三级星形网络节点
为进一步对云计算的无线电监测平台进行研究, 在实验室内搭建实验平台, 由云元、高速网络、资源池、虚拟化组建构成。云监测系统实验平台第一期模拟三级网络节点包括一个国家级节点, 二个省级节点和三个地市级节点, 每一个节点包含服务器, 存储该子网内的数据, 包含测试电脑, 运行软件模拟该子网内的用户操作, 包含路由器用来接入其他子网, 同时在服务器上安装云OS, 云数据库和MSDN。
(1) 国家级节点。国家级节点需要承担数据中心的角色, 在此承担最多的数据备份、数据查询、解析的工作, 提供最多的数据访问流量, 另外还有常规的监测设备数据的存储。因此, 考虑到数据的安全性, 网络带宽和数据处理的速度等因素, 国家级节点需要配置处理能力强的服务器, 大容量的存储磁盘和传输能力强的网络设备。
(2) 省级节点。需要的一定的数据访问, 数据解析和数据处理的能力, 也需要对监测设备数据进行实时存储, 所以对服务器的处理能力, 网络带宽和数据处理能力提出了较高的要求, 但较之国家级节点要相对弱一些。
(3) 地市级节点。更多的是承担对监测设备的数据处理、存储, 也需要从云平台上获取数据和相关服务。该节点的硬件设备配置也相对较低。
4.2 实验平台的实现功能
云监测系统实验平台的功能主要实现以下三个方面的功能:
(1) 实现云监测系统环境。实现云监测环境包括硬件和软件两个部分。硬件部分, 根据实际需求, 计算调研网络环境中各种工作模式下数据传输所必需的带宽, 选取满足要求的路由器, 交换机等网络设备;根据各节点所需要进行处理计算的数据量选取需要的服务器, 以及运行中的参数, 设计实验平台的硬件系统的搭建模型。软件系统的搭建包括参考实际的成功案例, 安装云操作系统, 云监测平台的后台组件和相应的云开发工具。
(2) 模拟云监测系统运行。在实验平台中, 各级服务器节点分别模拟国家监测站, 省级监测站, 地市监测站, 并且在各监测站配备相应的监测设备, 设备路由器, 以及测试计算机。
(3) 验证云监测系统实验平台的功能。测试云监测环境对数据存取, 服务获取是否通畅, 利用测试电脑运行自主开发的软件实现数据的采集、存储、读取和显示, 实现各子网之间的控制与数据传输。
5 云监测平台安全问题
云计算中, 用户使用的是一个虚拟服务器 (包含存储、计算等资源) , 它是与很多其他用户去共享云内资源池的 (存储、计算、目录等) , 当使用虚拟化技术时, 用户的虚拟资源, 例如存储器, 并不是有确定的存储区属于某一个固定用户, 因此当某用户用过的存储区被另外一个用户使用时, 就会出现数据泄露的安全问题。
解决云计算无线电监测平台的云安全问题建议如下:
⊙建立的云计算无线电监测平台是“私有云”模式, 网络连接采用的内部专用通信网, 外来用户无法对云进行网络入侵, 问题主要集中在专有网的可靠性上。
⊙内部用户采用账号访问和权限授权的方式, 区别用户访问权限。同时采用动态口令牌、USBkey、用户指纹等多种技术手段保证用户账号安和多级精细化的授权。
⊙重要数据高安全等级管理如隔离存储、分片存储。对重要数据可以进行单独存储在安全等级高的区域或者利用云计算的存储算法可以将数据分若干片在不同的物理地址存储, 这样即使某一物理存储设备被窃, 也只是丢失了不完整的数据。
⊙建立基于云计算的网络安全防护系统。保证网络安全需要防护系统具有较高的运算能力, 目前一般采取高性能的服务器来完成, 强大的运算能力是提升网络安全系统性能的关键。云计算技术的出现, 通过虚拟化技术, 可以调用更多的运算资源, 较以往的单台服务器运算能力大大提升, 进一步提高了网络安全性能。
6 结束语
随着无线通信业务的快速发展, 无线电监测的工作量和复杂性也日益增加。基于云计算的无线电监测平台, 利用先进的算法和科学的体系结构, 将监测资源进行统一管理, 充分发挥了监测资源最大效能, 提升了对无线电监测数据的挖掘能力, 高弹性和扩展性使监测平台具有鲜活的生命力。
参考文献
[1]刘鹏.云计算[M].北京:电子工业出版社, 2010.
[2][美]Venkata Joysula Malcolm Orr Greg Page.云计算与数据中心自动化.北京:人民邮电出版社, 2012.
[3]ARMBRUST M, FOX A, GRIFFITH R.Above the clouds:aberkeley view of cloud computing[EB/OL].[2010-12-01].
无线电监测平台 篇2
2.监测无线电台站是否按照无线电管理机构核定的项目工作,及时发现和确定干扰、非法设台、盗用频率的位置、性质等技术参数,提出处理意见并为查处工作提供技术保障。
3.承办电波参数和电磁环境及电磁兼容测试、无线电设备检测、非无线电设备电磁福射工作。
4.承办新设台站的技术论证、站址监测、工程验收的技术工作，并提出技术报告(意见)。
5.承办无线电管理信息系统(包括台站管理系统、地理信息系统、办公自动化系统)的管理和维护系统的运行工作，负责无线电管理网站的管理、更新和维护，拟制相关的管理使用规定。
6.组织无线电监测、检测技术的开发应用,负责监测/检测等无线电仪器仪表的使用维护和管理，承担无线电新技术新业务的应用和培训工作。
7.负责报废无线电台站的技术处理工作。
无线电监测平台 篇3
关键词：航空器噪声,软件无线电,高速IO技术,硬件平台
0 引言
随着科技的发展,社会的进步,特别是十二五期间,我国民航事业获得了高速发展。国家“十三五”规划明确指出到2020年底,国内民用机场总数要达到240多个。然而民用机场航空器噪声对不同人群的健康都会产生一定的影响[1]。民用机场噪声问题备受关注。《全国民用机场布局规划》明确指出要积极建设绿色民航,减少噪声污染。因此,民用机场航空器噪声的有效监测、科学预测、对环境影响的评估及其控制等的研究和应用不仅是环保问题,更是关系民航业持续健康发展的关键,迫切需要更多的关注和更大的投入。国内民用机场航空器噪声监测刚刚起步,而且现有的监测技术存在监测点数量少、监测的设备主要依靠进口[2]等诸多弊端。本文设计的监测硬件平台为实现民用机场航空器噪声监测设备的国产化提供了一种可行的方案。
1 民用机场航空器噪声源分析
航空器噪声是航空器在起降、滑行和试车的过程中自身各种噪声源所产生噪声的辐射总和[3]。主要分为机体噪声和推进系统噪声两大类别[4,5]。机体噪声是在起降、滑行过程中,空气气流流过航空器表面而引起的气流压力扰动产生的,其机体表面的涡流也会有很大的变化。宽带涡流在远场就表现出多频噪声信号。推进系统噪声主要是指航空发动机在工作过程中,各个组成部分所发出的噪声,主要包括螺旋桨、风扇、高低压压气机、燃烧室、涡轮、尾喷管等部位产生的噪声。
如何对这些噪声进行采集和分析处理是民用机场航空器噪声监测研究的重点内容。国外市场现有的噪声监测设备,如丹麦Brüel&Kjær公司生产的3639E型号噪声监测终端,大多采用RS-232接口或调制解调器(modem)的方式来实现噪声数据的传输。而本文采用移动通信中的软件无线电技术来实现,具有数据通信无线传输和软件化的特点。同时可使监测平台能够根据具体需要进行动态重置和在线升级[6]。
2 民用机场航空器噪声监测系统结构
民用机场航空器噪声监测系统的整体架构如图一所示。整个监测系统以民用机场航空器噪声监测软件为功能核心子系统,硬件方面主要包括噪声监测终端、中央控制室、系统工作站几大部分[7]。其中中央控制室部分本质上是一个多通道的噪声信号分析平台,主要实现多个通道噪声信号的信号分析和数据处理功能,也即是本文设计的噪声监测硬件平台部分。
3 噪声监测硬件平台架构设计
本文设计的噪声监测平台主要是基于FPGA和Power PC相结合的信号处理器架构,结合软件无线电的技术,来实现多通道的数字信号实时处理和分析。通过使用FPGA的数字信号处理技术能够很大程度的缩短多通道噪声信号频谱分析的周期,提高信号分析的实时性及单板处理多通道信号的能力。Power PC处理器是一种精简指令集的处理器,在其上运行的Vx Works操作系统是一种实时操作系统。一方面能够实现多个任务的实时处理,在传输多个噪音信号处理通道的数据时不会产生数据的不间断随机丢失;另一方面也能够实现各种高速接口的互联,如Rapid IO、PCI-e等,为组建系统部件级的设备提供了方便。分析平台的各个组件电路板通过VPX总线互联在一起[8],构成了Full Mesh拓扑结构的传输网络。整个多通道的噪音信号分析平台如图2所示。
3.1 信号板设计
信号板的前段要有一个射频前端部件,完成将射频信号处理成中频信号的功能[9]。信号板首先对接收到的中频信号进行采样处理,并对采样后的数字信号经过一定数字信号处理算法进行处理之后,通过Rapid IO接口传给交换转接板。接口FPGA的任务是:第一,实现DDC功能,将中频信号转化到基带,以便后续做信号处理提供方便。完成软件无线电信号处理算法,如通信信号的解调、同步及均衡。第二,实现多通道噪音信号的采集复用功能。包括当通道达到一定数量时,噪音信号的数据较大,需要暂时缓存时与DDR2器件的接口实现。第三,原始噪音信号数据从接口FPGA到信号处理FPGA的传输功能,经过信号处理算法处理之后的噪音信号数据从信号处理FPGA到接口FPGA的传输功能。第四,信号处理板与交换转接板的Rapid IO接口数据通信功能。信号处理FPGA主要功能就是实现相应数字信号处理算法,对原始噪声信号数据进行处理,实现噪声信号的频谱分析功能。
3.2 交换板设计
交换转接板上带有Rapid IO交换芯片和Power PC处理器。Rapid IO交换芯片主要是实现将多个信号板连接到同一块交换转接板上,实现多点对一点的数据传输功能。Power PC处理器实现多任务的管理及与中央控制室处理机间软件指令的通信和噪声信号分析数据的传输功能。
3.3 中央控制室处理机
处理机可以采用可靠性能较好的工控计算机来实现。本部件主要实现以下功能:第一,接收系统工作站的指令信息,根据具体设计好的通信协议向交换板发送相应指令,再由交换板将指令传到信号板。这些指令包括系统开始启动的初始化指令、系统正常工作的命令指令、系统维护查询指令、系统故障状态处理指令。第二,系统工作站下发获取噪声数据指令时,中央控制室处理机实现上传数据的功能。根据具体监测业务不同的需求,数据会分为原始IQ数据、经过信号处理算法处理的频谱数据。中央控制器处理机与交换板之间通过PCI-e串行总线互联在一起,构成了一个高速数字的数据和指令传输通道。
4 平台性能分析
国际航空器噪声信号监测采用三分之一倍频程的标准,其最高信号带宽是当中心频率标称值为20KHz时的17.8KHz~22.4KHz(信号带宽为4.6KHz)。设定信号板的FPGA内部时钟为100MHz来计算性能参数。
4.1 数据链路传输带宽分析
信号板的ADC对射频前端输出的中频信号进行欠采样处理。可采用中频信号的中心频率为70MHz,16bit的ADC采样频率为100MHz。其输出原始通信信号数据速率为100MHz*16=1600Mbps。这么高带宽的数据速率不利于做后续处理,通过DDC技术将信号搬移到基带来处理。按照噪声信号最高带宽4.6K来设计,DDC部分的最高带宽可设置为5K,根据带通采样定理,计算采样率可下降到7K。按照DDC输出的IQ数据位宽32bit来计算,单通道噪声信号数据带宽最高可达7K*32bit=0.224Mbps。型号为M T 4 7 H 1 G 4 T的D D R 2器件,数据传输带宽可达400MHz*2*64bit=6.4Gbps。完全可以满足上百个噪声监测点数据的同时连续缓存的使用需求。
信号处理FPGA和接口FPGA之间采用差分线互联的方式。采用100MHz的时钟速率并行传输32bit的数据,其传输带宽为100MHz*32=3.2Gbps,单通道DDC输出的原始IQ数据速率最高仅为0.224Mbps,这为实现多通道噪声信号处理算法提供了足够的时间。信号板与桥接板之间采用了1个Rapid IO通道,2.5Gps速率,X4模式,理论有效数据速率达8Gbps到9Gbps之间[10]。桥接板和中央控制室处理机之间采用了PCI-e通道,在X2模式下可达400MB/s的传输带宽,可以满足上百个噪声监测点的数据同时连续传输的使用需求。鉴于机场航空器噪声监测具有连续监测时间长、监测环境噪声复杂的特点,通常是完成一次监测后,再对噪声数据进行后续分析的特点[11,12]。噪声数据保存到中央控制室处理机的固态存储器件。中央控制室处理机与系统工作站通过网络的方式实现通信,随时实现噪声数据的传输。
国内机场的噪声监测点多为阵列式,数量在几十个左右,噪声监测终端分布具有泛网格化特点[13]。系统工作站对噪声数据的处理也多采用关联分析算法[14,15],也可采用阵列信号处理算法。这些算法对数据的传输速率都有较高的要求。通过以上分析,本信号分析硬件平台具有足够数据传输带宽,很适合多路噪声数据同时传输的场景。
4.2 系统信号处理能力分析
信号处理能力主要受数据传输带宽和数字信号处理器两方面因素限制。信号处理器方面考虑软件无线电体系特点和多路噪声信号同时处理的特点,本方案采用FPGA器件来作为信号分析的处理器。以Xilinx的Virtex-6系列XC6VSX475T型号芯片来分析说明利用FPGA来实现信号处理的优点。
首先,软件无线电的宽带中频特性带来了采样速度的显著提高,以目前应用于软件无线电体系中的ADC来看,其中频采样频率通常达到80MHz以上。无论DSP还是ARM等嵌入式处理器都达不到实时处理的技术要求。而FPGA的主时钟可以轻易达到100MHz,XC6VSX475T可以稳定运行在200MHz。完全满足对中频信号实时采样处理的要求。
其次,FPGA具有极其强大的并行处理能力。XC6VSX475T的逻辑单元多达476160个,DSP48E1硬核多达2016个。这种高度并行架构可以使计算数据吞吐率与FPGA时钟速率相等。可以实现多路噪声信号的并行处理。
再次,FPGA具有最理想化的算法定制特点。XC6VSX475T具有38304Kb的RAM块和38304Kb的分布式RAM。这些可以反复修改的资源,为最理想算法的实现提供了保证。另外,Xilinx厂商也提供了FIR滤波器、CIC滤波器、FFT算法及DDC模块的IP核。这些针对固定型号器件优化过的IP核,为在FPGA中实现高密度设计提供了便利,缩短了信号处理算法的开发周期。
5 结语
水质无线监测系统方案 篇4
水质无线监测系统方案
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一、概述
环境监测是环境保护工作的重要组成部分，是环境管理的基础和技术支持。随着我国工业化和城市化的迅速发展，环境保护也相应大力发展起来。这样就迫切需要加快全国环境管理基础能力的建设，提高环境监测能力和环境监督执法管理水平。
排污口水环境实时自动监测系统的研制在我国刚刚起步，欧美一些发达国家在这方面已趋向成熟，例如美国等一些工业发达国家，几乎在每个排污口都安装了有关监测仪器，对污水处理设施的运行情况以及排污流量、PH值、DO、电导、烛度、温度等值进行自动监控，在监控中心可以随时知道排污口染物的排放情况。在韩国已有50％的企业做到了对以下四项指标的实时自动监控：污水处理设备运行情况、流量、PH值和溶氧。
我国目前大部分地区的水环境监测主要是以化学化为主。即人工定期（或不定期）的现场采样、化验、水质分析。这样工作量大且具有随机性，不能准确反映整个水量水质的变化过程，因而不能做到为水环境评价和环境治理的可靠依据。
由于我国经济发展过程中出现越来越多的水环境污染问题，近年来国家已充分重视和加强对环境污染的治理。为了配合这项工作，改进水环境监测手段和方法已显得尤为重要。上海正伟数字技术有限公司在充分调研、考察、征询客户意见等基础上，研制开发了集自动化、即时化、智能化于一体的经济实用的水质量无线监测系统。该系统可以对排污口污水的PH值、DO、温度、电导和排污流量进行实时监控，通过GPRS/CDMA无线终端将数据传送到监控中心和环境管理部门，工作人员可以在监控中心或办公室进行远程监测，随时得到即时数据报告，实现远端无人值守。
二、系统组成、工作原理
系统主要是由一个监测中心，若干个固定监测站和专用GPRS/CDMA无线终端组成。监测中心对各个监测站进行控制指挥，各监测站收集各种污染参数，两者间的控制信号和监上海正伟数字技术有限公司
测数据通过GPRS/CDMA无线终端传送完成。监测中心既是各监测站的指挥中心，又是监测站监测数据的汇集、处理的存储的数据库。各监测站可设置为自动向监测中心发送信息；也可设置为平时处于待机状态，在收到监测中心的指令后才开始启动工作，将信息发送给监控中心。各监测站有数据采集。命令识别、数据发送的功能。
监测中心由功能较齐全的计算机外围设备如显示器、打印机、绘图机等组成。各监测站由各种采集参数的探头、PAC可编程自动控制器和GPRS/CDMA无线终端组成。
三、系统方案说明：
在水质系统中，常常需要对众多的排污口污水的PH值、DO、温度、电导和排污流量进行实时监控实时监测，大部分监测数据需要实时发送到管理中心的后端服务器进行处理。由于监测点分散，分布范围广，而且大多设置在环境较恶劣的地区，通过电话线传送数据往往事倍功半，通过GPRS/CDMA/EDGE无线网络进行数据传输，成为水质监测部门选择的通信手段之一。污染源监测设备可将采集到的污染数据和告警信息通过GPRS/CDMA无线网络同时发送到多个水质监测部门，实现对排污单位或个人的及时管理，可以大大提高环保部门的工作效率。
系统结构图：
上海正伟数字技术有限公司
系统方案组成 水质监控中心
监控中心服务器通过ADSL或电话拨号接入Internet，或申请配置专线，通过光纤、DDN 等数据专线直接和移动中心机房的GPRS/CDMA 网络连接。监控中心服务器上安装相关监控系统软件。监控系统软件包括监控中心服务器、数据库服务器两个部分。
1、监控中心服务器实现实时监控、数据管理分析、业务管理等功能；
2、数据库服务器进行数据存储、备份；
具体实现时，监控中心服务器、数据库服务器可以安装在一台服务器中，也可以安装在 不同服务器中。软件系统特点：
1、纯JAVA系统设计：采用JAVA技术进行设计开发，具有强大的稳定性、安全性、兼容性、可扩展性；
2、先进的B/S结构：系统使用先进的B/S结构，用户只需要使用浏览器就可以通过环保内 部的网络完成污染源管理和污染源监控功能。使用BS 结构不仅极大的方便了环保部门 相关人员的使用，而且为环保局未来向公众公公布环境数据提供了方便。
3、管理决策支持：基于完整的、实时的业务数据，智能的决策支持系统可以为管理者提供 丰富的决策支持信息，实现业务运营的有效管理。
4、功能扩展性：整个系统具有极强的开放性和可伸缩性，可以方便的与各类数据分析软件连接，为环保局和其他政府部门共享信息提供了方便。上海正伟数字技术有限公司
GPRS/CDMA无线传输终端
水质监控仪器通过RS232 串口直接与正伟环保专用GPRS/CDMA无线传输数传设备（智能型GPRS/CDMA调制解调器）连接，并由其建立无线数据连接与监控中心进行双向数据通信。水质监控仪器包括污水流量计、COD（含氧量）/BOD（生物耗氧量）、PH 探头等测量仪可根据系统实际监控地点的需求选择对应测量仪器。
系统功能 实时监控
对企业监测点的排污量、设备运行等情况进行实时监控，并以人性化的界面显示有关数据； 数据接收
数据接收方式有两种，一种是监测点通信控制器定时向中心返回监测数据（一般按1个小时 返回，也可以通过用户设置）；一种是通过中心向监测点通信控制器发送查询指令，监测点 通信控制器返回当前监测的实时数据； 报警处理
当监测到排污超标、检测设施非正常关闭等事故时，软件能自动识别事故类型，并及时向环 境监理部门发送报警信息，使环境监理部门能够以最快的速度及时对企业的违规行为进行纠 正、制止，从而保证了环境监理信息传递的顺畅、完整； 统计分析
a)对所选择污染源监测点的监测数据进行各种分析，以曲线图、直方图和表格等形式进行 显示。可选择行业、区域、时间段等条件。包括污染源分析、污染源对比分析、综合分析、综合对比分析和监理报告资料分析等；
b)污染源分析可根据条件对污染物排放量和污水排放量进行分析； c)污染源对比分析可根据条件对某一污染源进行按月分析和按年分析；
d)综合分析可根据条件对污染物、污染类型（水）和治理设备（运行时间）进行分析； e)综合对比分析可根据条件对污染物、污染类型（水）和治理设备（运行时间）进行按月分析和按年分析； 数据存储
本设备能自动监测、记录、存储、传送数据，实时采集各类环保测量仪器的输出信号，并将测量数据通过无线远程发送至环保监控中心，同时将数据保存在本机大容量数据存储器上海正伟数字技术有限公司
中。参数设置
1、可按照设置的时段采集一组数据，并实时发送至环保监控中心。GPRS/CDMA 网络是全球分布最广的无线网络，使用GPRS/CDMA 的优势在于实时、无线、远程、误码率极低、安装简便无需布线等特点。
2、可按照设置的时段采集一组数据，并保存在本机内部大容量数据存储器中；
3、可以通过串行接口对系统各项运行参数进行设置。对每个通道的采样数据进行物理量的换算对应，从而使终端保存或发送的数据都是符合现场测量指标的数据；
4、可通过串行接口访问机内大容量存储器中的数据。将终端保存数据保存到计算机数据库中，以备分析备案；
5、可按照条件设置系统各通道的报警条件，触发报警，并可实时将报警信号发送至监控中心。
四、无线水质监测系统的优势
中国移动或者中国联通GPRS/CDMA系统可提供广域的无线IP连接。在移动或联通通信公司的GPRS/CDMA业务平台上构建水质监测采集传输系统，实现水质监测采集点的无线数据传输具有可充分利用现有网络，缩短建设周期，降低建设成本的优点，而且设备安装方便、维护简单。经过比较分析，我们选择中国移动的GPRS/CDMA系统作为水质监测采集传输系统的数据通信平台。
GPRS/CDMA无线水质监测系统具备如下优势：
1、实时性强：
GPRS/CDMA具有实时在线特性，系统无时延，无需轮巡就可以同步接收、处理多个或所有监测点的各种数据。可很好的满足系统对数据采集和传输实时性的要求。
2、可对各监测点仪器设备进行远程控制：
通过GPRS/CDMA双向系统还可实现对仪器设备进行反向控制，如：时间校正、状态报告、开关等控制功能，并可进行系统远程在线升级。
3、建设成本少低：
由于采用GPRS/CDMA公网平台，无需建设网络，只需安装好设备就可以，建设成本低。
4、监控范围广： 上海正伟数字技术有限公司
构建水质监测采集传输系统要求数据通信覆盖范围广，扩容无限制，接入地点无限制，能满足山区、乡镇和跨地区的接入需求。由于水质信息采集点数量众多，分布在全国范围内，部分水质信息采集点位于偏僻地区，而且地理位置分散。
5、具有良好的可扩展性: 由于目前GPRS/CDMA网络已覆盖国内绝大部分地区，基本不存在盲区，可实现大范围的在线监控，满足水质信息采集传输系统对覆盖范围的要求。
6、系统的传输容量大：
水质监测中心站要和每一个水质信息采集点实现实时连接。由于水质数据信息采集点数量众多，系统要求能满足突发性数据传输的需要，而GPRS/CDMA技术能很好地满足传输突发性数据的需要。
7、数据传送速率高：
每个水质信息采集点每次数据传输量在10Kbps之内。GPRS网络传送速率理论上可达171.2kbit/s，目前GPRS实际数据传输速率在40Kbps左右，完全能满足本系统数据传输速率（≥10Kbps）的需求。
8、通信费用低：
采用包月计费方式，运营成本低。
五、安全措施：
由于水质监测系统的特殊性，本系统需要极高的系统安全保障和稳定性。安全保障主要是防止来自系统内外的有意和无意的破环，网络安全防护措施包括信道加密、信源加密、登录防护、访问防护、接入防护、防火墙等。稳定是指系统能够7×24小时不间断运行，即使出现硬件和软件故障，系统也不能中断运行。以GPRS为例，数据中心可通过公网使用VPN接入到移动GPRS网，采用VPN方式成本比较低，企业不用租用专线，还可以利旧使用原有的VPN设备，移动终端需要安装具有VPN二次虚拟拨号的功能的软件。通过VPN方式，客户端在连接应用服务器前，要经过Radius服务器的认证整个数据传送过程得到了加密保护，安全性比较高，可充分保障速度和网络服务质量。另外，数据中心也可以采用APN接入方式，租用专线接入到移动公司的GGSN设备上，这种成本高，安全性高、稳定可靠。对于安全性要求上海正伟数字技术有限公司
非常高的系统，可考虑在专用APN接入的基础上再加上VPN接入方式的混合接入方式，进一步提高系统的安全性。
1、VPN虚拟专网模式：企业内部网络中配置VPN服务器，移动终端加载具有VPN二次虚拟拨号的功能的客户端软件。采用VPN安全技术，用户通过接入企业内部虚拟专网的方式与Internet进行隔离，可对整个数据传送过程进行加密保护，有效避免非法入侵。
2、用SIM卡的唯一性：对用户SIM卡手机号码进行鉴别授权，在网络侧对SIM卡号和APN进行绑定，划定用户可接入某系统的范围,只有属于指定行业的SIM卡手机号才能访问专用APN，移动终端与数据中心采用中国移动分配的专门的APN进行无线网络接入，普通手机的SIM卡号无法呼叫专门的APN。
3、对于特定用户：可通过数据中心分配特定的用户ID和密码，其他没有数据中心分配的用户ID和密码的用户将无法登录进入系统，系统的安全性进一步增强。
4、数据加密：通过VPN对整个数据传送过程进行加密保护。
5、网络接入安全鉴定机制：采用防火墙软件，设置网络鉴权和安全防范功能，保障系统安全。
六、系统成本
七、结论：
采用有线方式，租用静态IP目前费用比较高约800~1500元/月。采用GPRS/CDMA无线方式，系统流量费用目前有包月制和按数据量两种收费方式，GPRS按流量计算0.01元K，而包月制20元/月有50M流量，可满足水质监测局目前水质数据采集系统的实际数据量，估计日后其费用会逐步降低。对于水质监测局等用户来说，由于通信费用较低，享受到了实惠。另外，由于接入设备可以移动，当水质观测站和水质信息采集点搬迁时设备可随之迁移并可继续使用，可以保护用户原有投资，适合于水质信息采集工作的特点。
采用GPRS/CDMA构建水文数据采集系统，不仅能很好地满足水质信息采集监测的需求，而且，做为网络运营商的移动或联通通信公司也将因此获得业务稳定的集团用户，随着用户上海正伟数字技术有限公司
数量的增加，移动或联通通信公司的营收也随之增加，调动了运营商的积极性，符合网络建设和网络应用同步发展的要求。
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无线电监测平台 篇5
随着无线电通信技术的不断发展,无线电业务越来越广泛地应用于各行各业。各大中型城市无线通信基站、移动用户不断增加,公安专网、广播电视网、民航专网和铁路专网等也在不断扩展,无线电管理面临着无线电业务种类繁多、频谱资源紧张和电磁环境复杂等问题[1,2]。现有的无线电监测站是大区制覆盖,通常建设在高山或者高楼上,覆盖地区广,能完成监测区域内较强信号的测向定位[3,4],但随着城市化进程的加快,现有固定监测站的不足之处也越发凸显:①城市高楼耸立、环境复杂,现有固定监测站对小功率、高频率信号难以准确监测,甚至无法感知[5];②无线电波在城区的非视距传播和多径传播现象严重,现有固定监测站测向定位精度差、可靠性低[6];③现有监测网布局设计模式粗放,难以为电磁信息需求者提供精确信息[7]。因此,现有无线电监测测向定位系统已很难满足大中城市无线电管理需求。
20世纪90年代,为了有效提升无线电频率资源利用率,深化各类无线电新业务应用,适应无线电技术的飞速发展,国际电信联盟提出了网格化无线电监测的理念[8]。在无线电监测中引入网格化管理理念,建设网格化无线电监测系统,能实现监测及管理工作的精细化、规范化和科学化[9],使无线电管理水平得以全面提升。
目前国内网格化无线电监测建设尚处于起步阶段[10],可借鉴经验少,针对这一情况,提出了一种基于无线电波传播模型的网格划分方法,可实现监测节点的科学合理布局,提高监测网络的覆盖能力和监测精度。
1 无线电监测的网格化管理
网格化无线电监测是通过对目标监测区域进行网格划分,并布放大量监测传感器节点,将各节点所采集的数据信息汇总到控制中心,并对数据进行相关性技术处理,从而获取相应区域内电磁环境情况[11,12]。网格化无线电监测与传统无线电监测相比,有3个突出的优点:
①实现了监测覆盖能力与监测精度的大幅度提升。监测节点更加靠近信号发射源,削弱了地形地貌和其他障碍物对监测的影响,减少了监测盲区,能够对小信号进行精确监测,提升了监测网灵敏度。
②推进了无线电监测工作模式的有效转变。网格化监测使无线电监测工作由以往临时的、零散的工作模式向长效的、系统的工作模式转变[13]。
③促使无线电管理水平快速提高。网格化监测将改变以前粗放、被动式管理,实现精细化、智能化管理,从而使无线电管理由模拟信号、大区制和大功率覆盖向数字信号、微蜂窝和宽带微功率覆盖转变,使管理更加精确、科学和高效。
网格化无线电监测网将传统的“控制中心—小型站”2层监测构架扩展到“控制中心—小型站—监测节点”3层监测构架,如图1所示。
现有监测网仍是网格化监测网的重要组成部分,网格化监测网能够与现有监测网完全兼容运行。第1层为监测控制中心,是网格化监测网的中枢;第2层是由小型监测测向站和遥控站组成的大信号监测测向网,能完成大信号的快速交叉定位,同时也是监测节点的汇聚点和枢纽,可以完成对节点数据的筛选和过滤;第3层为节点站,主要完成监测区域内小信号的监测任务。
在网格化无线电监测系统中,由于TDOA定位系统具有系统简单、单站投资少等优点[13],切合网格化大规模布点的特性,因此,TDOA定位是网格化无线电监测的重要手段。TDOA定位原理是通过测量无线电信号到达网格监测点的天线单元时间差,对无线电信号发射源进行监测定位[14,15]。
2 网格化无线电监测网的网格划分
2.1 方法步骤
网格是网格化无线电监测网的基本单元。科学合理地规划网格是无线电控制中心能够精确感知目标无线电频谱信息的前提。下面给出一种网格划分的方法。
①区分重点,分类覆盖。网格化无线电监测网由于需要大量布放监测节点,建设成本较大,不可能实现全面覆盖,主要建设重点区域是城市中心区域,边境、海岸线等特别区域和无线电监测重点区域等3类区域。在实际监测工作中,主要监测对象是150 MHz和400 MHz频段(专用对讲机使用频率)以及900 MHz频段(公众通信频段)的信号。在进行网格规划设计之前,设计人员应明确规划区域的重点监测频段,除对以上3个频段覆盖监测外,对特殊区域的监测应有所侧重,如学校区域重点监测考试作弊常用频段,即450 MHz频段;重点要害区域主要以Wi Fi为重点监测对象,相应监测频段为2 400 MHz频段。
②调查研究,弄清地形条件。影响无线电监测覆盖的主要因素有设备参数和地形环境,设计人员应按照国家无线电管理局对地形地貌类别的划分,细致调查规划目标区域地形地貌,并确定相应地形地貌类别。
③仿真实验,确定覆盖范围。根据实际情况选取合适的无线电波传播模型,计算一定频率和功率下信号传播的路径损耗,从而推算出监测站点的大致覆盖范围。
④综合考虑,设计规划图。根据仿真分析得到的监测覆盖范围,结合规划目标区域重点监测频段、地形类别和民众对无线电干扰投诉情况以及建设运维成本等各种因素,设计出网格规划图。
2.2 仿真分析
监测站点覆盖范围预测对于网格化无线电监测网能否实现对目标区域有效覆盖和精细化监测至关重要。下面选取应用较广泛的Okumura-Hata模型和Cost231-Hata模型进行覆盖预测的仿真计算和网格大小的确定。
2.2.1 Okumura-Hata模型
Okumuram-Hata模型是根据实测数据建立的模型,该模型提供的数据齐全,适用于VHF和UHF频段。该模型的特点是:以准平坦地形大城市地区的场强中值路径损耗作为基准,对不同的传播环境和地形条件等因素用校正因子加以修正[16]。其经验公式为:
式中,Lb为城市市区的基本传输损耗中值;fc为信号频率,有效范围150~1 500 MHz;hb为监测站天线有效高度,有效范围30~200 m;hm为移动天线台高度,有效范围1~10 m;d为传输距离,有效范围1~35 km;α(hm)为移动天线修正因子。
对于大城市来说α(hm)移动修正因子为:
另外,针对郊区,标准Hata模型可修正为:
针对开阔区,标准Hata模型可修正为:
2.2.2 Cost231-Hata模型
Cost231-Hata模型是欧洲研究委员会在Okumura-Hata模型基础上进一步开发出来的,对于频率大于1 500 MHz的信号,Cost231-Hata模型预测更为准确[16,17]。其经验公式为:
式中,Cm为大城市中心的校正因子,对于中等城市和郊区Cm=0,对于大城市Cm=3,其余参数同Okumura-Hata模型。
Okumura-Hata模型和Cost231-Hata模型主要区别是频率衰减的系数不同,此外,后者还增加了大城市中心校正因子。
根据以上公式,考虑到网格化监测主要针对高频段、小功率(功率一般不超过36 d Bm)信号,设定规划城市为昆明市,楼层高度为90 m,天线高度为5 m,信号源发射功率为30 d Bm(1 W),进行仿真实验,仿真结果如图2和图3所示。重点监测频率所对应的不同地形条件下的无线电波传播范围如表1和表2所示。
可以看出,在市区环境中,对于频率为2 400 MHz、发射功率为1 W的信号源,监测站点的有效覆盖范围为760 m,而且随着频率增大,覆盖范围减小。是否按照760 m的节点间距布置站点,要综合考虑各种利弊,间隔过小势必大幅增加系统监测节点数量,导致建设、运维费用增加;间隔过大则可能导致不能对监测目标区域实现有效覆盖。
3 网格化无线电监测网的站点部署
3.1 监测站点布局总览
网格化无线电监测网站点部署是一项复杂的系统工程,选址工作包括:前期论证、站点规划和实地测试等步骤,而且节点站建设必须依托在小型站建设的基础之上,若小型监测站间隔超过10 km[18],则应先规划建设小型站,再进行网格规划,在节点站规划时,决不能统一间隔、平均分配,应充分考虑区域特点和监测重要性等因素,按照无线电管理的“三服务一重点”原则进行布点,区分重点,分类覆盖。对党政机构周边区域、人口密集区域、经济开发区和重大活动主会场等核心区域,机场、高铁站和广电等主要用频区实现全覆盖;对郊区、乡镇实现一般覆盖。
本文选取云南省昆明市翠湖周边区域作为网格化无线电监测网规划区域,该区域是学校、党政机构所在地,人口密集,高楼耸立,地形环境复杂,作为试点规划区域极具代表性和可推广性。在规划时,将该目标区域按照区域特点分为以下4个规划小区:
①一二一大街学校区,该区域聚集高等院校、培训机构和中小学等各类学校,重点针对考试保障进行站点部署,同时该区域人口密集,但建筑物高度较低,规划时,节点间隔可稍大;
②环翠湖居民商业区,该区域人口密集,对专用讲机频段和Wi Fi使用频段应重点进行监测,节点间隔不能太大;
③党政机构区,该区域为省政府和五华区政府所在地,是无线电一类保障区域,为监测核心区,必须实现全频段无死角覆盖;
④圆通山动物园区,该区域为空旷地带,实施一般覆盖。
综上所述,对整个区域的监测站点部署规划如图4所示。
3.2 部分站点规划分析
下面以一二一大街学校区域为例,对监测节点布局和相应的监测覆盖进行分析,如图5所示。该区域东起民院路以东的云南开放大学,西至建设路,南起文林街,北至学府路。云南大学、昆明理工大学和云南民族大学等高校,云大附中和实验中学等中学集聚于此,每年研究生招生考试、司法考试、公务员考试、高考、中考等重大国家级和省级考试在此区域频繁举行,多年来,每次考试都是利用无线电监测车完成考试保障工作,但昆明市无线电监测车数量有限,价格昂贵,使用成本高,而且监测效果欠佳,因此,有必要在该区域建设网格化监测网。
该区域对考试作弊常用的450 MHz频段必须实现无死角覆盖,由仿真可知,450 MHz频段市区覆盖半径约为2 950 m,同时该区域也是昆明市电子产品商业区和人口密集区,因此,还应该对Wi Fi使用频段进行监测,2 400 MHz频段的覆盖半径约为760 m,考虑到该区域建筑物相对较低,因此监测节点间距取1 km较为合适。如图5所示,1号节点位于开放大学教学楼楼顶上,监测高度达到40 m左右,可以与2号和4号节点构成TDOA定位;2号节点位于昆明理工大学图书馆,监测高度25 m左右,该区域建筑物均不高,与1号、3号和4号节点构成TDOA定位;3号节点位于版筑翠园小区楼顶,监测高度均达到约120 m,与2号和4号节点构成TDOA定位,监测效果理想;4号节点位于大学怀周楼,该点站址海拔高度几乎达到规划区域最高点,监测效果最佳。由图5可以看出,在该区域布置以上4个监测站点,可以实现对主要学校区域的完全覆盖。
4 结束语
“互联网+”时代已经到来,“智慧城市”已进入实质性建设阶段,无线电事业发展对于经济建设和人民生活也越来越重要,无线电管理工作也面临着新的挑战与改革,网格化管理方式是解决当前无线电管理粗放型、被动型等问题的有效途径。本文通过对网格规划、站点部署进行分析研究,并以昆明市翠湖周边区域为例进行网格化监测网的监测站点部署,为将来各大中城市实施网格化无线电监测系统的建设提供了理论基础。
摘要：网格化无线电监测网是以原有无线电监测网为基础,通过在特定区域布放大量监测传感器节点建设而成,有效提高了无线电监测覆盖率和精细化监测程度,使无线电管理更加科学化、智能化。针对目前国内大中型城市无线电监测普遍面临的问题,选取无线电波传播模型仿真无线信号覆盖范围。仿真结果表明,无线电信号有效覆盖范围与传播环境、信号频率密切相关。根据仿真结果确定网格大小,并以昆明市电磁环境较为复杂的翠湖周边区域作为网格规划的试点目标区域,根据该区域的地理位置、地形地貌、人口密度和区域重要性等因素,探索完成了该区域内无线电网格化监测网监测站点布局规划。
国际无线电监测系统概述 篇6
2 016年2月, 国际电联 (I T U) 无线电通信局向各国无线电主管部门发出通函 (CR/392) , 称其正在着手编撰新版《国际监测站列表 (列表VIII) 》, 邀请具备相关条件的主管部门, 将监测设施纳入国际监测站名录。各主管部门需要根据ITU-R第23号决议《将国际监测系统扩大到全球范围》和ITU-R SM.1139建议书《国际监测系统》, 向I T U无线电通信局提交有关监测站的材料, 经审核通过后加入国际监测系统。
目前, 我国只有国家无线电监测中心北京监测站于2004年申报成为地面和空间国际监测站, 与其他国家相比数量较少。
2 开展国际监测的目的
在不同国家主管部门间建立国际监测系统, 可以掌握关注频段占用情况、消除各类有害干扰。
根据不同主管部门或ITU无线电通信局的需求, 国际监测系统开展相应的监测活动以完成监测信息的收集、交换和公布。ITU无线电通信局负责协调监测项目的安排、核对与研究监测结果、向各国主管部门通报监测结果, 在这个系统的运行中发挥着非常重要的作用。
无线电通信局所关注的监测数据, 主要为2 8 M H z以下频段的地面业务以及空间无线电通信频段的地面业务。但在一些特殊的案例中, 特别是有害干扰出现时, 无线电通信局需要获得其关注的任意频段的数据。利用国际监测系统获得的监测数据, 无线电通信局主要完成以下工作:协助消除未经核准的操作或带外操作;协助有关主管部门查找有害干扰发射源;指导有用频需求的主管部门选择频率;向无线电通信大会提供频谱占用报告。
3 国际监测系统的组成和运行
国际监测系统仅包括由各国无线电主管部门指定开展这项工作的监测站。这些监测站的运行主体, 可以是一个主管部门, 也可以是公共或私人机构, 还可以是一些国家联合建立的或某一国际组织建立的监测机构。
对于国际监测系统的运行, 《国际监测站名录–列表VIII》是一个不可或缺的文件。列表VIII的信息能使不同国家主管部门建立快速沟通机制, 这在出现有害干扰时非常必要。
当一个监测站申报并纳入《国际监测站名录–列表VIII》后, 该监测站需要承担ITU直接发送的监测定位任务。但当ITU监测定位任务与国内任务相冲突时, 按照《无线电规则》第16.4款规定, 国际监测站可以优先执行国内任务。此外, 对于加入国际监测系统的各个监测站, ITU无线电通信局直接认可其测量结果。当国际监测站向ITU无线电通信局指出, 该监测站已清楚地识别出某个不符合频率划分的发射时, ITU无线电通信会直接提请有关主管部门注意。
4 国际监测项目
ITU无线电通信局组织的监测项目既包括在世界或某一区域范围内的常规监测项目, 也包括在若干主管部门辖区内的专项监测项目。
4.1 常规监测项目
国际监测系统常规监测项目的主要目标包括:汇总各监测站所在位置的频谱使用信息;识别不符合《无线电规则》第16.8款规定的发射台站;汇总专门指配给特定业务 (即广播、水上、航空) 频段的使用信息;为没有监测设施的主管部门提供无线电管理信息。
4.2 专项监测项目
ITU无线电通信局不定期组织专项监测项目, 覆盖特定的频段和时间间隔。这些项目在以2周至3周为一个周期的多个周期内实施。每个专项监测项目都以通函的方式通知所有主管部门, 邀请他们提前做好必要的准备和安排, 以便有效地参加专项活动。通函中还包括需要监测站采集的参数列表, 以及把数据发送给无线电通信局的格式。
5 国际监测站申报方法
在收到ITU无线电通信局关于加入国际监测系统的邀请后, 希望加入国际监测系统的监测站, 需填写并提交相应表格材料。申报地面业务和空间业务的国际监测站, 需分别填写申报表格《Contacts and Terrestrial Ser vices Particulars》和《Contacts and Space Ser vices Particulars》。
主管部门依据ITU-R SM.1139建议书《国际监测系统》对于测量参数的要求, 判断台站所遵循的技术标准是否具备对地面业务或空间业务测量能力。主管部门可以核准采用较低技术标准的监测站来参加国际监测, 以便符合监测数据的一些特殊要求。经过核准后, 主管部门统一将本国申报材料提交ITU无线电通信局。
6 部分国家申报国际监测站情况
截至2016年2月, 已申报加入ITU国际无线电监测站的国家有81个, 共379个监测站, 其中地面业务监测站372个、空间业务监测站13个。
无论是与美、德、俄等欧美大国, 还是日、韩等亚洲国家相比, 我国的国际监测站数量均明显落后。值得注意的是, 越南、印度等与我国存在领土争端的国家, 其参与国际监测的监测站数量也超过我国。
7 结束语
《国家无线电管理规划 (2016-2020) 》提出, “十三五”期间, 无线电管理部门要进一步加强国际合作与交流, 积极参与无线电管国际事务, 增强我国在ITU等国际组织中的话语权。逐步将一批符合国际监测站要求的地面业务或空间业务监测站加入国际监测系统, 有利于规范无线电监测工作程序、拓展无线电管理国际视野, 有利于提高我国无线电管理工作在国内外的影响力、扩大我国参与国际无线电管理事务的深度和广度。
参考文献
[1]List of International Monitoring Stations-List VIII (CR/392) [R].ITU website.2016.2.
[2]http://www.itu.int/en/ITU-R/terrestrial/monitoring/
[3]Radio Regulation, ITU, 2012
[4]Handbook on Spectrum Monitoring, ITU, 2011
无线电监测机房的设置问题探讨 篇7
1.1无线电监测机房所处位置分散
我国各地的无线电监测机房数量众多, 但无线电监测机房所处位置十分分散这就导致大部分机房的位置和无线电管理机构不能协调统一工作。
目前无线电监测机房的管理主要是依靠相关人员巡检来排查故障的, 我国许多无线电加测机房建设时间较早, 机房内的部分设备已经老化, 这样会使机房出现故障的频率变高, 无线电监测机房基础设备故障会严重消耗管理人员的精力和时间。
1.2缺乏专业的无线电监测人员
无线电监测机房设置和机房基础设备费用较高, 无线电监测机房的设置对无线电的应用具有极大的影响, 为有效管理好无线电监测机房基础设备, 各地无线电监测机房除了要在机房内配备良好的物理环境保障设备, 还要配备专业的无线电监测机房设备管理人员。现阶段, 我国无线电监测机房设备管理缺乏专业的无线电检测人员, 这对无线电监测机房基础设备的维护和管理是极为不利的。
1.3无线电监测机房故障发现不及时
无线电监测机房实行人工巡检, 管理员不能每时每刻对无线电监测机房进行巡检, 也会出现故障发现不及时的情况, 这会导致无线电监测机房基础设备在运行的过程中出现故障, 无线电监测机房报警机制不完善, 使得机房内部的基础设备出现故障时无法实现自动报警, 这往往会耽误设备故障的排查。
1.4无线电监测机房财产保护不科学
由于无线电计测设备大多分布在远离无线电机构的区域, 这就导致我国的无线电计策机房的财产保护面临着重大的困难, 无线电监测机房财产保护不科学, 不利于无线电监测机房的设置。
1.5无线电监测机房管理平台不具统一性和高效性
现有的无线电监测机房的设置中常缺乏统一高效的无线电管理平台, 无线电监测机房的监控系统多是为设备厂商提供的专业无线电监管平台, 这些无线电监控软件的通用性、可移植性和可扩展性都比较差, 不能实现无线电监测的集中化管理。
二、无线电监测机房监控系统的建设目标
当前无线电监测机房设置中存在许多问题, 无线电监测机房监控系统的建设目标是对其进行科学、合理、经济的投资, 将现金的计算机技术应用到无线电监测机房设置中, 使得无线电监测机房在无人值守的情况下依然能正常运行。无线电监测机房监控系统建设的目标主要表现如下:
1、建设具有高度联网集成能力的无线电监测机房, 使得无线电检测系统能够通过用户网络对全国各地的无线电监测机房和设备进行监控, 能及时监测并反映出机房内设备的运行情况, 给出及时的报警提示, 并显示出故障处理建议。
2、建设具有高稳定性和可靠性的无线电监测机房, 使得机房内的无线电检测系统具有持续运行的能力, 确保无线电监测功能和服务的不间断性, 为机房可信设备和稳定运行提供有力的保障。
3、建设具有高端管理功能的无线电监测机房, 机房管理人员在不精通各方面专业知识时, 具有高端管理功能的无线电监测系统就能提供科学准确的无线电监测管理工具, 从而实现无线电监测机房的智能化管理, 并在极大程度上降低无线电监测机房管理人员的工作难度。
4、建设具有强大可持续性扩展功能的无线电监测机房, 使得无线电检测系统具有快速扩展功能, 根据无线电监测机房建设的不同阶段的要求, 充分满足无线电监测机房设备、数量、管理功能等方面不断扩展的要求。
三、无线电监测机房的设置
在无线电监测机房设置的过程中, 要根据实际需要进行配电柜和配电箱的配备, 对无线电监测机房的监测和管理的实际情况进行监测, 确保电量仪在停电时也能正常工作。无线电监测机房设置如下:
1、UPS监控设置。
根据UPS厂家提供的远程通讯接口和通信协议, 对UPS发生的故障进行具体诊断和分析, 对无线电设备的参数进行实时监测, 主要包括UPS的输入电压、电流、频率等, 当无线电设备出现故障时, 报警系统会对相应故障进行及时报警。。
2、无线电监测机房空调设置。
根据空调厂家提供的远程通讯接口和相关的通信协议, 对空调压缩机工作状态、风机工组状态、加热器工作状态等进行实时监测, 在确保获得相关控制权的基础上, 可以通过对无线电检测刺痛在现场或者远程控站上对空调机的启动和停运进行调控。对无线电监测系统是否发生报警进行实时判断, 当无线电监测机房的部件发生故障时, 报警信号能及时传输到监控中心, 以便及时处理无线电监测设备发生的故障。
3、无线电监测机房漏水监控设置。
无线电监测机房空调漏水的情况时常发生, 在无线电监测机房建设中注重漏水监控的设置, 加装漏水监测系统能对无线电监测机房的漏水情况进行实时监测和报警。无线电监测机房漏水监控装置能实时显示并记录漏水电缆的漏水状态, 在无线电监测机房发生漏水情况时, 漏水监控系统能及时响应, 弹出响应的报警窗口, 同时还要配备专业的报警消息通知值班人员, 及时处理发生的报警故障。
4、无线电监测机房温湿度监控设置。
无线电监测机房内部的设施分布、送风等情况都会造成机房内部温湿度不均匀, 在无线电监测机房内部安装温湿度检测系统, 能精确的测量出无线电监测机房的温湿度参数变化, 为有效避免无线电监测机房内部局部温、湿度不均的情况, 在无线电监测机房内部安装几个温湿度探头, 对无线电监测机房内部多个区域的实时温度和湿度进行有效监测。
5、无线电监测机房消防报警监控设置。
无线电监测机房属于一级防火区域, 因此对机房内部环境质量要求较高, 在机房内设置消防报警监控系统, 能对火警信号进行及时检测, 当无线电监测机房内火情时, 火情信号就会触发报警信号, 消防报警主机就能传输这一信号, 这样能及时处理发生的消防报警或故障。
6、无线电监测机房的门禁系统设置。
对无线电监测机房的开门和关门状态进行实时监测, 对被监测的机房门提供专门的磁信号, 通过开关门量采集模板来采集门的磁信号, 实时显示并记录机房门的开关状态, 当机房门打开时, 就会立刻发出报警声音。
7、无线电监测机房图像监控设置。
由机房内部的摄像机采集的视频图像可以通过视频服务器转换成IP数据, 并将IP数据直接传送到图像监控主机上, 图像监控主机可以实现机房内部视频图像的存储、传输和回放等功能, 对无线电监测机房环境进行实时监控。
8、无线电监测机房报警系统设置。
无线电监测机房报警系统主要是实现对机房大门红外线对射、红外探头和门磁等开关信息量的采集, 通过RS485采集器将其传送到无线电监测机房报警系统监控主机上, 由无线电报警系统监控主机完成报警, 或者采用实时录像进行远程报警, 即便及时排查无线电监测机房的故障。
四、总结
随着我国无线电监测网络系统的不断改革和完善, 我国无线电监测机房的设置也呈现出科学化特征, 无线电监测机房的增设, 为我国无线电的发展起到了极大的促进作用, 无线电监测机房设置中遇到的问题也越来越多, 采取有效措施和手段提高无线电监测机房的运营和管理水平, 使得无线电监测机房的设置更科学更合理, 为无线电加测设备的良好运行提供有效的保障。
参考文献
[1]王彤.动力设备环境综合监控系统的设计与实现[J].广东自动化与信息工程, 2005.
[2]张晓明, 王剑钢.移动设备动力环境监控系统的研究[J].山西电子技术, 2005.
[3]王艳文, 宗凌.动力环境监控集中系统的现状与演化[J].电信科学, 1998.
新型无线电发射设备监测系统研究 篇8
现有的无线电发射设备探测技术, 主要依靠监测接收机接收无线电发射设备的射频信号, 根据接收到其在特定频段的发射信号, 来判断设备是否存在, 进而进行定位和分析工作。接收系统一般包括天线、接收机等设备。
现有的探测技术的局限性在于, 在某些特定场合时, 当无线电发射设备没有发射射频信号时, 即使它处于待机状态, 也无法探测到发射设备的存在。
2 研究内容
文章提出的无线电发射设备监测方法, 该方法包括:采集被监测的无线电发射设备的发射信号;预先存储不同类型的无线发射设备对应的本振泄漏频率;根据预先存储的被监测的无线电发射设备的类型对应的本振泄漏频率作为工作频段, 根据确定的工作频段对被监测的无线电发射设备的本振泄漏信号进行监测。
为实现本方法, 本研究提出了一种无线电发射设备监测系统, 包括:高增益方向性天线, 用于接收被监测的无线电设备的本振泄漏信号;频率数据存储装置, 用于存储不同类型的无线电发射设备对应的本振泄漏频率;监测接收机, 根据所述频率数据存储装置中存储的被监测的无线电设备类型对应的本振泄漏频率确定所述监测接收机的工作频率, 对无线电设备的本振泄漏信号进行监测。通过对无线电发射设备的本振泄漏信号的监测, 判断无线电发射设备存在。只要无线电发射设备处于开机加电状态, 即使没有主动发射无线电射频信号, 也可以通过接收其本振的泄漏信号检测到无线电发射设备的存在。在考试无线电作弊、频率管制以及其他不允许公开使用无线电发射设备的场合, 采用本方法可以成功探测到处于待机未发射状态的无线电发射设备, 当无线电设备发射射频信号时, 也可以作为接收射频信号的辅助手段对无线电发射设备进行分析和定位。
为让本方法的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂, 下文特举较佳实施例, 并配合所附图式, 作详细说明如下。
如图1所示, 该系统包括:高增益方向性天线101, 用于接收被监测的无线电设备的本振泄漏信号;频率数据存储装置102, 用于存储不同类型的无线电发射设备对应的本振泄漏频率;监测接收机103, 用于对无线电设备的本振泄漏信号进行监测, 并且根据频率数据存储装置中存储的被监测的无线电设备类型对应的本振泄漏频率确定监测接收机103的工作频率。
其中, 无线电发射设备监测系统还包括:低噪声放大器104, 用于对高增益方向天线接收到的本振泄漏信号进行低噪声放大处理。现有技术中, 很多通信设备都采用经典的超外差接收机的方式。其主要思想利用本地产生的振荡波与输入信号混频, 将输入信号频率变换为某个预先确定的频率。这种接收方式的性能优于高频 (直接) 放大式接收, 所以至今仍广泛应用于远程信号的接收, 并且已推广应用到各方面。本方法技术方案利用频谱仪或监测接收机对非法接收机在待机的状态下对其本振泄漏信号进行监测, 从而达到在某些特殊场景下的无线电监管的目的。
根据上述超外差接收机的结构图可知, 混频器和本振相结合提供一外差功能, 将输入信号差拍为一固定中频。通过改变本振的频率进而实现对不同射频信号的接收。因此, 固定中频表达式如下:
其中, fLo为本振频率, fRF为射频信号的载频, fIF为中频。
对于本振泄漏频率fLo=fRF-fIF。因此, 建立本振泄漏频率数据库, 需要预先对无线电发射设备的使用频率和固定本振频率进行信息统计。
发射机的使用频率可根据国家无线电管理部门所发布的相关规定进行统计。比如针对公共对讲、移动通信系统都有自己专属频率。因此, 在不同频段, 可根据相应的规定建立该频段的无线电发射设备的发射频率数据库。
对于发射机的中频而言, 由于无线电发射设备类型不同、厂家不同, 导致有一定的差别。因此。调研不同类型、不同厂家的产品的中频信息, 从而在不同频段建立相应的发射机的中频数据库。
而本方法根据无线电发射设备的本振频率和发射频率、中频的关系建立本振泄漏频率数据库, 预先存储在频率数据存储装置中, 为频谱仪或监测接收机提供工作的频段信息。
由于监测对象的不同, 因此, 根据对象所工作频段、工作方式合理的选择本方法系统的前端配置非常重要。如公共对讲机工作在150MHz、450MHz, GSM手机工作在900MHz、1800MHz, 3G手机工作在2GHz附近等等。本研究可根据监测对象, 即监测设备的类型, 从预先存储不同类型无线电发射设备对应的本振泄漏频率的频率数据存储装置中的查询相应的本振泄漏频率数据信息, 从而可以选择接收天线和低噪声放大器的类型、频段等信息, 从而保证有效的接收到被监测设备的信号。
同时, 该无线电发射设备监测系统还包括:微弱信号滤波模块105, 用于对接收到的发射信号进行微弱信号处理, 提高所述的发射信号的信噪比。
3 结束语
无线电监测平台 篇9
关键词：无线电干扰类型,监测手段,排除干扰
引言:
无线电干扰一直是影响民航飞行安全的一个大问题。随着无线电通讯业务的迅速发展, 各类干扰问题越来越严重。主要表现为通讯设备品种繁多, 竞争激烈, 难免混杂不合格产品, 有的甚至还私设电台。另外, 电磁环境中的各类干扰源也经常侵入到民航地空通讯系统中, 造成通讯信号丢失。
无线电干扰是指无线电通信过程中发生的, 导致有用信号接收质量下降、损害或者阻碍的状态及事实。无线电干扰信号主要是通过直接耦合或者间接耦合方式进入设备信道或者系统的电磁能量, 它可以对系统的无线电通信所需接收信号的接收产生影响, 导致性能下降、质量恶化、信息误差或者丢失, 甚至阻断了通信的进行。因此, 通常说, 无用的无线电信号引起有用的无线电信号接收质量下降或者损害的事实, 被称为无线电干扰。无线电干扰一般分为同频率干扰、临频道干扰、带外干扰、互调干扰和阻塞干扰等。
一、无线电干扰的类型
1、互调干扰
若接收机前端电路的选择性不好, 会使两个或多个干扰信号经接收机的输入端, 到达变频级, 由于变频级的非线性作用, 有可能使两个干扰信号彼此混频, 产生频率接近有用信号频率的互调干扰, 并与有用信号一起经过中放系统, 最后在检波器上产生差拍检波, 产生啸叫声。此干扰称为互调干扰。
2、交调干扰
如果接收机前端电路的选择性不好, 使两个用音频调制的信号同时进入接收机, 到达高频级的输入端, 在变频器非线性特性作用下, 干扰信号的调制信号转移到有用信号上, 这样在中频回路中无法滤除这个干扰。此干扰称为交调干扰。收信机在收信时的现象是:当调谐在有用信号的频率时, 能听到干扰电台的调制信号, 当收信机对有用信号失谐时, 干扰电台的调制信号也跟着减弱, 而当有用信号消失时, 干扰也就完全了。交调干扰的产生, 与有用信号和干扰信号的频率是无关的。换言之, 不管干扰信号与有用信号的频率相差多少, 只要它们共同进入接收机前端, 而且强度足够强, 就有可能产生交调干扰。因此, 交调干扰是一种危害较大的干扰。
3、副波道干扰
有外部干扰时, 如果这个干扰信号能够通过变频器的某个寄生通道变换为中频, 那么这个干扰信号就称为副波道干扰, 或寄生波道干扰。
在给定的fl上能够成为副波道干扰的外来干扰信号频率为
式中, fN为干扰信号频率, fs为有用信号频率, f是对应有用信号频率fs时所确定的本振频率, fg为中频频率。
其中互调干扰与交调干扰的区别是:在干扰电压远远超过有用信号电压时, 如果经过检波器后可以同时听到质量很差的有用信号与干扰电台的声音, 则为交调干扰。如果听到的是啸叫声和杂乱的干扰声而没有信号的声音, 则是互调干扰。
二、以黄山光明顶遥控台受干扰为例进行分析
黄山光明顶遥控台由于地理位置特殊, 海拔在1860米, 为华东地区可建台最高点, 覆盖面广, 接受信号强。因此, 许多单位都在这个置建立了通信、广播电视台或差转台, 这就造成了这里的电磁环境差, 易受干扰的情况。根据无委的电测报告来看, 对该台的干扰信号主要来自距光明顶不500米左右的大功率调频广播, 电视台的伴音信号。而该信号发射地理位置 (701台) 高, 考虑发射塔的高度后接近该台天线高度 (1860) , 且功率大, 1千瓦以上3台, 3千瓦以上有2台, 且部分设备陈旧老化, 杂散辐射极其严重。从现场调研来看, 该台为节约天线架设成本和满足景区规划要求, 采用多工器共用一个天线来发射。这样信号之间的隔离度不高, 加之国产多工器的工艺水平达不到要求, 线性度也不够, 势必产生多种复杂的频率组合, 这就给干扰信号的分析增加了很大的难度。
黄山遥控台自2004投产以来, 一直受到无线电干扰, 严重时造成管制员无法使用该设备来进行指挥。但是解决此问题又面临许多难点。主要有:
1、干扰台701台属省广电部门, 建台早, 承担了中央台, 省电台的电视广播的无线发射。要拆迁此台行政上难度大。
2、根据701台工作人员介绍, 此台的设备多, 国产化高, 要改造设备也存在成本大, 且设备为国家广电总局统一配置, 手续复杂。
通过多次对DTR100的使用情况和干扰调查来看, 受701台干扰情况有以下几个特点:
1、早晨5点左右, 整个台站的32部电台受到强电磁干扰, 电台接受信号强度达-58dbm, 远远超过了静噪门限-101dbm, 比飞机来的信号-70--87dbm还要强, 持续时间约为5分钟。从这种现象分析来看, 是701台部分大功率 (标称功率10KW) 发射机开机工作, 设备从冷机到热机有一个稳定过程, 此时设备功率增加, 频率不稳定, 线性差, 隔离度低, 造成辐射的信号强, 频率不准, 必然对我们这么近距离 (500米) 、工作于相近频率 (100Mhz左右) 造成强电磁信号干扰。这种干扰与信号频率无关, 且很难分辨清楚是哪个信号, 加之信号强度大, 干扰频率多, 其基波, 及谐波均可构成各种组合频率进入DTR100电台的接收端。这种干扰信号远远大于有用信号强度, 是不能用提高静噪门限避免的。只有提高接收机的带通滤波器的选择性来改善。好在干扰发生在凌晨5点左右, 此时的飞机少, 且持续时间不长。
2、在正常使用过程中, 也时有干扰发生, 特点是, 多发生在上午, 且为明显的两个干扰源:104.9Mhz (中央经济频道) 和107.3Mhz (安徽省音乐台) 。这两个信号的强度与接受到的飞机信号强度接近-70--87dbm。这个干扰是管制员多次反映的主要干扰, 持续时间较长, 发生次数多, 影响到正常指挥。干扰严重时, 管制员切换到忂州备份台。701台发射的广播信号很多, 有90.8Mhz、91.5 Mhz、103.6 Mhz、104.9 Mhz、107.3 Mhz。为什么是主要是两个较高频率104.9 Mhz和107.3 Mhz干扰了DTR100的接收呢?让我们来分析一下:DTR100的工作频率为108-156Mhz, 本地振荡频率为129.4-177.4Mhz, 为超外差方式, 产生第一中频率fg为214Mhz.我台主用频率fs为124.55Mhz, 本振fl则为12455+21.4=145.95Mhz.2倍本振fL为291.9Mhz.2*fl+fg=313.3Mhz.
313.3/3=104.4Mhz, 与中央经济频道104.9接近, 失谐仅为 (104.9-104.4) /104.9=0.0000477%.这样小的失谐对发射机来讲是符合正常指标的。即3*fN-2*fl=fg反过来我们再推算一下107.3Mhz频率会对我们民航哪个频率造成干扰。即 (3*107.3-21.4) /2-21.4=12885Mhz。正好是我们民航的工作频点。103.6 Mhz会对123.3 Mhz造成干扰。同理推算90.8 Mhz会对104.1Mhz造成干扰, 91.5 Mhz会对105.15 Mhz造成干扰, 这两个不是我们民航的工作频率。由此可见, 正是频率在100 Mhz以上的对会我们有干扰, 这就是为什么调频广播靠近高端频率的电台对我们有干扰。可见, 正是这个两功率较大, 频率正好的广播信号对我台造成干扰。这是一种副波道干扰。[1]
三、以沈阳桃仙机场塔台、进近陆空通话频率在大虎山附近受到干扰为例进行分析。
2009年4月东北空管局设备监控中心值班员监测到沈阳桃仙机场塔台、进近陆空通话频率在大虎山附近受到干扰。设备监控中心领导和技术人员立即行动。他们连续3天坚守在一线, 重点监听20-24时这个时间段的干扰情况, 并与辽宁省无线电管理委员会排查人员24小时随时保持联系。通过周密细致地排查, 终于在第三天查到"新"的干扰源--北镇县电视转播台, 并在当晚20时关闭了该台, 干扰现象即时消除。
干扰排除了, 但设备监控中心的值班员没有掉以轻心, 始终在重点监听频率的稳定情况。8天后, 大虎山附近又一次出现干扰现象, 值班员迅速上塔台监听, 收集航班受干扰的详细情况, 为一线排查提供尽可能详尽的资料, 在辽宁省无委、锦州市无委的协助下, 通过测试确定干扰源为广电局201发射台调整设备参数所致, 关闭该设备, 干扰即刻消失。[2]
飞机从地面到空中的所有活动, 都离不了空管人员利用通信、导航技术与监视手段对飞行活动的监控和指挥, 离不了航空气象服务。对机场周围的无线电信号进行监测和定位, 及时监测、排除外来信号源对民航地空通讯无线电信号的干扰, 确保地空通话质量, 这是切实保障飞行安全的重要举措。
参考文献
[1]、2008-08-25民航资源网论文库孙乐会程黎萍