基于B/S架构的场强遥控测量系统设计与实现

摘要：在广播电视监测过程中，值班员经常需要对广播信号进行实时场强测量，本文从实际工作出发，设计并实现一套场强遥控测量系统，该系统是集远程设备控制、网络通信、语音通信、场强数据采集、场强测量数据分析于一身的广播信号场强测量系统。该系统采用B/S架构进行部署，实现对多台场强测量仪器进行遥控测量，并将测量数据实时返回和入库存储，同时可以下发任务对频率进行自动测量和频谱扫描等功能。

关键词：场强遥控测量；自动测量频率；设计与实现；B/S架构

一、引言

信号场强是指无线电信号在传播过程中，单位面积上所接收到的功率密度，它是衡量信号强度的一个重要参数，在广播电视监测中，信号场强的测量有着重要意义，它实时反映了信号在该地区的信号覆盖强度。

广播信号的场强测量对测量环境要求较为严格，值班机房一般很难满足场强测量的环境要求，因此场强测量仪器一般放在专业的场强室内，而值班机房与专业的场强测量机房分属不同区域，有一定的距离，在值班业务开展的过程中，传统的场强测量方法通常需要操作人员亲临现场，存在操作不便、实时性不强等问题，为了解决这些问题，远程场强测量系统的研究和开发变得尤为重要。本文设计并实现了一种基于B/S架构的场强遥控测量系统，该系统采用浏览器/服务器模式，实现了场强测量设备的远程控制和数据采集。系统由场强测量模块、服务器端和客户端三部分组成，通过HTTP协议进行通信。系统设计采用了模块化思想，实现了数据采集、场强测量数据分析、用户管理、设备控制和可视化等功能。

二、系统设计及原理

近年来，基于B/S架构的远程控制系统因其跨平台、易维护和可扩展性强等优点，在工业控制、环境监测等领域得到了广泛应用。将B/S架构应用于场强测量领域，可以实现测量设备的远程控制和数据的实时采集，大大提高测量效率和时效性。本文旨在设计并实现一种基于B/S架构的场强遥控测量系统，通过Web技术实现测量设备的远程控制和数据可视化，为场强测量提供一种便捷、高效的解决方案。

本文采用B/S架构对场强遥控测量系统进行部署，系统由场强测量模块、服务器端和客户端三部分组成。场强测量模块负责场强数据的采集和传输；服务器端负责接收客户端传输过来的测量指令和测量任务，根据测量指令和任务采集相应的场强值和语言等指标，并实时将相应数据及语言回传测量客户端或存储到后台数据库中，同时将系统设备状态回传测量客户端；客户端通过浏览器访问系统，实现对场强测量模块的远程控制和测量数据可视化。该系统实现了远程自动测量频率场强值，并将测量数据自动存储入库，测量结果实时返回等功能。

2.1、网络拓扑图

场强遥控测量系统采用B/S架构进行部署，在场强测量机房部署服务器设备和场强仪器，场强仪通过GPIB-USB-HS采集卡和USB集线器连接服务器，作为系统的服务端，客户端部署在广播业务机房，通过web浏览器访问服务端，实现对场强仪的远程控制，服务端和客户端通过光缆和网络设备进行通讯。

2.2、系统架构图

该系统硬件组成部分包括ML428B场强仪、RSHS10场强仪、KFI-3301C场强仪、场强仪天线、服务器、计算机客户端、USB集线器以及辅助设备等。每台场强仪都配备天线接收装置，用于接收中短波信号，这些天线通过馈线与场强仪相连，场强仪采用IEEE488接口用作数据传输的标准接口，通过USB集线器与服务器相连，以确保信号的稳定传输和高效管理。中央控制模块是整个系统的核心部分，它包括数据采集模块和语音处理模块、设备控制模以及块场强测量模块。数据采集模块负责从各个场强仪和接口中收集数据，并将这些数据存储在系统中以便后续处理和分析。语音处理模块则用于处理来自语音输入设备的信号，对声音进行采集保存。场强测量模块，用于对信号进行精确的场强测量，以获取更准确的测量结果。

场强遥控测量系统服务器端采用Qt实现，使用Cutelyst框架搭建Web服务器，通过RESTful API与客户端通信。数据库采用MySQL，用于存储用户信息、设备状态和测量数据等。客户端使用HTML5、CSS3和JavaScript实现，采用Vue.js框架构建用户界面。通过Axios库与服务器端进行数据交互，使用ECharts库实现数据可视化。系统采用WebSocket实现实时数据传输，确保测量数据的及时更新。

三、设备接口调试

场强遥控测量系统的场强测量模块由ML428B场强仪、RSHS10场强仪和KFI-3301C场强仪组成，场强仪均采用IEEE488接口用作数据传输的标准接口，通过USB集线器与服务器相连。该系统实现的难点在场强仪与服务器的接口通信，本文给出了系统使用到的3种场强仪的接口代码，供开发人员参考。

1、ML428B场强仪代码：

#include "Gpib428B.h"

Gpib428B：：Gpib428B（Dev428B *device， QObject *parent） ： GpibBase（device， parent）

{ dev = device;}

/** 初始化参数 */

void Gpib428B：：SetParam（）{

this->SetDetMode（0）;        // 平均模式

QThread：：msleep（50）;

this->SetAutoRange（true）;   // 打开自动范围

QThread：：msleep（50）;

this->SetEqualizer（true）;   // 打开均衡器

QThread：：msleep（50）;

this->SetBandWidth（2）;      // 9kHz

QThread：：msleep（50）;

this->SetLevelUnit（1）;      // dBμV/m

//QThread：：msleep（50）;

//this->SetRefLevel（0）;      // 0dB

}

2、KFI-3301C场强仪接口代码：

#include "Gpib301C.h"

Gpib301C：：Gpib301C（Dev301C *device， QObject *parent） ： GpibBase（device， parent）

{ dev = device;}

/** 初始化参数 */

void Gpib301C：：SetParam（）{

this->SetFreq（dev->freq）;           //设置频率

QThread：：msleep（50）;

this->SetBandWidth（1）;              //设置带宽 10KHz

QThread：：msleep（50）;

this->SetAutoRange（true）;           //设置自动范围

QThread：：msleep（50）;

//this->SetAttenuator（dev->attenuator）;//设置衰减器

//QThread：：msleep（50）;

this->SetCableloss（true）;           //设置电缆损耗

QThread：：msleep（50）;

this->SetAntFactor（true）;           //设置天线系数

QThread：：msleep（50）;

this->SetAutoShunt（false）;   //设置自动关机

QThread：：msleep（50）;

this->SetPollOutput（false）;  //设置轮询输出

QThread：：msleep（50）;

this->SetDataFormat（0）;      //设置数据格式

}

3、RSHS10场强仪接口代码：

#include "GpibHS10.h"

GpibHS10：：GpibHS10（DevHS10 *device， QObject *parent） ： GpibBase（device， parent）

{ dev = device;}

/** 初始化参数 */

void GpibHS10：：SetParam（）{

this->SetBandWidth（1）;      // 10 kHzkHz

QThread：：msleep（50）;

this->SetDetMode（0）;        // 平均模式

QThread：：msleep（50）;

this->SetDemodMode（0）;      // 设置A3 解调模式

QThread：：msleep（50）;

this->SetOperRange（1）;      //设置工作范围 60dB

QThread：：msleep（50）;

this->SetAutoRange（true）;   // 打开自动范围

QThread：：msleep（50）;

this->SetMeasTime（100）;     // 测量时间100ms

QThread：：msleep（50）;

this->SetPreAmp（dev->preAmp）;    //设置前置放大器

QThread：：msleep（50）;

this->SetAttMode（dev->attMode）;  //设置衰减器模式

}

四、功能实现

场强遥控测量系统设计开发完成后，可实现场强仪控制、网络通信、语音通信、场强数据采集、场强测量数据分析、频谱扫描、任务下发、信号录音、数据存储、用户管理等多项功能。

1、系统登录

在客户端浏览器上输入服务端地址和端口，进入系统登录界面，输入用户名和密码，即可进行安全登录，登录界面如图3所示：

系统登录后进入系统主界面，系统的主界面显示任务数量、测量次数统计、设备状态和最新的测量记录。设备状态面板上方显示场强仪名称、工作状态、连接状态以及音频连接状态。系统主界面如图4所示：

在系统的左侧菜单栏中有系统主页、RSHS10、KFI-3301C、ML428B、任务管理、数据管理、系统管理等七个菜单，每个菜单对应不同的界面。

2、场强测量

在左侧菜单栏选择对应的三个场强仪设备，打开设备控制界面，控制界面分为四部分，分别为设备控制面板、场强实时曲线、频谱图、历史测量记录，场强测量界面如图5所示。

在该菜单下面可对设备进行相应的控制和校准，并对测量频率进行播放和录音，场强测量结果可显示最大值、最小值、平均值、中值和实时值，测量结果存入到数据库中。

3、任务管理

任务管理菜单下面包括测量任务和频谱任务，用户可根据需要设置相应的任务，任务设置包括添加、修改、删除、导入等功能，用户可自行选择任务执行设备，系统会根据任务的时间进行自动测量，并将数据存入到指定位置。

4、数据管理

数据管理菜单下面包括了测量数据、频谱数据和统计分析功能，用户可以查询历史测量记录数据，可根据需要选择设备、台名、频率、时间等进行查询，并有导出、播放、下载和频谱数据回放等功能。数据统计分析功能是对收测数据进行统计分析，可按次、按时、按年进行统计，统计结果以曲线形式等进行可视化展示。

5、用户管理

用户管理菜单主要对系统用户进行管理，包括添加、修改、删除等操作。

五、结论

本文设计并实现了一种基于B/S架构的场强遥控测量系统。该系统成功实现了场强测量设备的远程控制和数据采集及分析，具有跨平台、易维护和可扩展性强等优点。测试结果表明，系统运行稳定，能够满足场强测量的远程控制需求。未来的研究方向包括：进一步优化系统性能，提高大数据量下的处理能力；增强系统的安全性，防止未经授权的访问和数据泄露；探索人工智能技术在场强数据分析中的应用，提高测量结果的准确性和实用性。

参考文献：

[1] 基于B/S架构的软件项目实训[J].覃国蓉.北京：电子工业出版社.2004

[2]C语言程序设计简明教程：Qt实战[J].彭凌西.唐春明.黄铮.陈统.北京：人民邮电出版社. 2022

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[4] GY/T 82-1989 中、短波广播场强测量方法[S].北京：国家广播电影电视部.1989

[5] 广播电视监测技术[J].关亚林.北京：中国传媒大学出版社.2012