摘要：隨著我國科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，移動終端設(shè)備、無線電等電子設(shè)備使用量日益增加，為加強電磁輻射管理能力，保障公眾生命財產(chǎn)安全，國內(nèi)各省份已積極準備開展區(qū)域電磁輻射環(huán)境本底調(diào)查工作。本文主要介紹在調(diào)查過程中，為保障電磁輻射數(shù)據(jù)產(chǎn)出質(zhì)量，研究開發(fā)了可視化質(zhì)量保障系統(tǒng)的軟件設(shè)計，并為未來優(yōu)化技術(shù)路線提出建議。

關(guān)鍵詞：電磁輻射；環(huán)境監(jiān)測；車載巡測；質(zhì)量保障系統(tǒng)

近年來國內(nèi)科學(xué)技術(shù)通信技術(shù)發(fā)展迅速，5G通信技術(shù)面世以來，應(yīng)用場景需求規(guī)模不斷擴大，推進了5G基站的建設(shè)速度與提升了基站規(guī)模。截至2023年6月，國內(nèi)累計建成5G基站為293.7萬個，5G用戶數(shù)量增長到67616.0萬戶，與此同時，國內(nèi)類似于輸變電設(shè)施、衛(wèi)星通信、氣象衛(wèi)星等電磁設(shè)施逐步全面覆蓋民用、商用與軍用。綜上所述，公眾將不可避免地遭受逐年增加的電磁設(shè)施所產(chǎn)生的電磁輻射影響，且因為電磁輻射的不可視、不可聞、不可觸等特殊性與公眾對輻射危害的敏感性，國內(nèi)各省份相關(guān)監(jiān)管單位都已準備開展區(qū)域性的電磁輻射環(huán)境本底調(diào)查工作，強化對電磁輻射的管理能力，拓展本區(qū)域內(nèi)對電磁輻射環(huán)境的了解。

在調(diào)查工作開展同時，為保障區(qū)域電磁輻射環(huán)境本底調(diào)查產(chǎn)出的數(shù)據(jù)的真實性、可靠性、有效性，建立有效的區(qū)域電磁輻射環(huán)境本底調(diào)查質(zhì)量保障體系，并以數(shù)字化技術(shù)手段對開展調(diào)查全環(huán)節(jié)進行監(jiān)管；同時使用大數(shù)據(jù)技術(shù)對數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)進行歸集整合，以數(shù)據(jù)建模的邏輯對數(shù)據(jù)進行可視化處理，加強對區(qū)域內(nèi)電磁輻射環(huán)境水平的了解，因此設(shè)計了基于車載式區(qū)域電磁輻射調(diào)查質(zhì)量保障系統(tǒng)與成果可視化設(shè)計。本文介紹了區(qū)域電磁輻射環(huán)境本底調(diào)查質(zhì)量保障系統(tǒng)軟件的方案設(shè)計。

1質(zhì)量保障工作難點分析

1.1監(jiān)測區(qū)域規(guī)模過大不利于監(jiān)測分工

參照《區(qū)域電磁環(huán)境調(diào)查與評估方法（試行）》要求，對監(jiān)測區(qū)域以1千米邊長的正方形網(wǎng)格進行劃分。以杭州市為例，杭州市面積約為1.69萬平方千米，則需要劃分出16900個符合監(jiān)測與評估方法的正方形網(wǎng)格，網(wǎng)格數(shù)量巨大且城市道路情況復(fù)雜，并不利于監(jiān)測人員人為進行監(jiān)測分工。

1.2監(jiān)測工作缺乏質(zhì)量保障

監(jiān)測人員在以車載儀器方式進行區(qū)域監(jiān)測時，難以保障車輛行駛軌跡全面覆蓋網(wǎng)格內(nèi)路線，且當前車載式電磁輻射環(huán)境監(jiān)測執(zhí)行中無法保障監(jiān)測人員是否按照“應(yīng)跑盡跑”原則，易出現(xiàn)人為因素所導(dǎo)致的數(shù)據(jù)誤差，難以通過監(jiān)測數(shù)據(jù)直接對被測區(qū)域電磁輻射環(huán)境水平進行評估，導(dǎo)致工作開展無意義化，拉低監(jiān)測工作所帶來的經(jīng)濟效益。

1.3數(shù)據(jù)在監(jiān)測過程中易產(chǎn)生誤差

1.3.1儀器設(shè)備因素

（1）因不同廠商儀器所產(chǎn)生的誤差。目前隨著科學(xué)技術(shù)與經(jīng)濟的發(fā)展，我國國內(nèi)市場上已有自主研發(fā)的電磁輻射探頭與配套的監(jiān)測儀器。因各品牌廠商不同的產(chǎn)品設(shè)計方案，在協(xié)議與數(shù)據(jù)導(dǎo)出格式上有所差異，且當前暫未有相關(guān)協(xié)議標準對廠商硬件協(xié)議進行整合兼容，在開展監(jiān)測過程中若未統(tǒng)一規(guī)定數(shù)據(jù)格式，則易產(chǎn)生數(shù)據(jù)誤差。

（2）因儀器設(shè)備檢定證書未在有效期內(nèi)對數(shù)據(jù)可靠性的影響。若在區(qū)域電磁輻射環(huán)境水平調(diào)查工作開展時未對所使用的儀器設(shè)備進行檢定，或儀器設(shè)備的使用并未在配套的檢定證書有效期內(nèi)，則無法保障數(shù)據(jù)誤差在可控、可接受的范圍內(nèi)。

1.3.2車輛選用與監(jiān)測人員因素

（1）車輛選用未達到要求。參考《區(qū)域電磁環(huán)境調(diào)查與評估方法（試行）》，不同品牌或不同車型在選用過程中應(yīng)考慮儀器設(shè)備安置在監(jiān)測車輛上需滿足探頭離地高度處于1.7～2.5米范圍之內(nèi)。若超出該數(shù)值范圍，則會造成較大的數(shù)據(jù)誤差。

（2）監(jiān)測人員的不可控性。大部分監(jiān)測人員都未有過開展車載式區(qū)域電磁輻射環(huán)境水平調(diào)查的工作經(jīng)驗，對車載式電磁輻射監(jiān)測工作內(nèi)容與要點了解甚少，且在監(jiān)測開展時缺乏有效手段對監(jiān)測人員行為進行感知，無法及時提醒修正。在這種不可控的情況下，調(diào)查監(jiān)測數(shù)據(jù)難免出現(xiàn)較大的誤差導(dǎo)致數(shù)據(jù)失效。

2車載式區(qū)域電磁輻射環(huán)境水平調(diào)查質(zhì)量保障系統(tǒng)需求

通過對車載式區(qū)域電磁輻射環(huán)境水平調(diào)查的質(zhì)量保障難點的梳理，我們應(yīng)該遵從科學(xué)合理的原則，建立質(zhì)量保障體系。以質(zhì)量保障體系為核心支柱，以需求作為功能設(shè)計基礎(chǔ)，保障車載式區(qū)域電磁輻射環(huán)境水平調(diào)查產(chǎn)出數(shù)據(jù)真實有效，并用簡明易懂的圖形化組件對產(chǎn)出的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)可視的成果轉(zhuǎn)化。

車載式區(qū)域電磁輻射環(huán)境水平調(diào)查質(zhì)量保障系統(tǒng)應(yīng)滿足以下要求：

（1）以《區(qū)域電磁環(huán)境調(diào)查與評估方法（試行）》《射頻電磁輻射車載巡測技術(shù)規(guī)范》作為技術(shù)支撐，設(shè)定滿足監(jiān)測數(shù)據(jù)真實性、有效性要求的質(zhì)量保障體系。

（2）滿足以數(shù)字化形式對前期監(jiān)測工作準備進行統(tǒng)一規(guī)劃要求，以GIS地理信息系統(tǒng)為基礎(chǔ)，將待測區(qū)域多網(wǎng)格進行合理劃分，整合成為任務(wù)對象進行派發(fā)，確保監(jiān)測人員高效且有條理地開展監(jiān)測工作。

（3）滿足有效可靠數(shù)據(jù)的統(tǒng)一范圍邊界要求，通過整理合規(guī)的車輛、儀器與通過培訓(xùn)考核的監(jiān)測人員信息，參照方法設(shè)定具體的規(guī)格范圍邊界。

（4）滿足車載區(qū)域電磁輻射環(huán)境水平調(diào)查過程中加大把控力度的要求，應(yīng)設(shè)計模塊針對監(jiān)測人員在開展監(jiān)測工作的過程中的質(zhì)量保障把控能力，收集監(jiān)測過程中不合規(guī)的行為信息，在質(zhì)量風險因素出現(xiàn)時及時提醒，并對已經(jīng)出現(xiàn)不可控誤差的數(shù)據(jù)進行及時剔除。

（5）滿足數(shù)據(jù)在進行可視化成果轉(zhuǎn)化過程中的多層級復(fù)核要求，設(shè)計組織權(quán)限體系，對通過上述過程中質(zhì)量保障要求的數(shù)據(jù)進行再次復(fù)核，保障最終數(shù)據(jù)能通過統(tǒng)計算法進行數(shù)據(jù)可視化的成果轉(zhuǎn)化。

（6）滿足能夠簡明易懂的數(shù)據(jù)可視化要求，以通過質(zhì)量保障體系要求的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，運用數(shù)學(xué)建模的方式對數(shù)據(jù)秉持科學(xué)合理原則的數(shù)據(jù)可視化展示，提升被測區(qū)域相關(guān)管理者對區(qū)域內(nèi)電磁輻射環(huán)境水平的感知力度。

3車載式區(qū)域電磁輻射環(huán)境水平調(diào)查質(zhì)量保障系統(tǒng)總體設(shè)計

3.1系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

設(shè)計研發(fā)車載式區(qū)域電磁輻射環(huán)境水平調(diào)查質(zhì)量保障系統(tǒng)的主要核心為三個方面，對參與對象的規(guī)格范圍邊界進行統(tǒng)一設(shè)定、對調(diào)查工作進行全面感知、對產(chǎn)出數(shù)據(jù)進行有效建模。針對這三個核心要點，設(shè)計以下“四層、三系、兩交互”的系統(tǒng)架構(gòu)，架構(gòu)圖如圖1所示：

3.1.1體系設(shè)計

（1）質(zhì)量保障方法體系。參考《區(qū)域電磁環(huán)境調(diào)查與評估方法（試行）》與北京市地標《射頻電磁輻射車載巡測技術(shù)規(guī)范》作為參與對象規(guī)格范圍、與行為合規(guī)設(shè)定的基礎(chǔ)技術(shù)支撐，對車輛規(guī)格、儀器搭載規(guī)范、調(diào)查過程行為進行統(tǒng)一具體邊界設(shè)定，保障在多種質(zhì)量風險因素影響下的數(shù)據(jù)真實可信程度。

（2）信息網(wǎng)絡(luò)安全體系。因監(jiān)測數(shù)據(jù)可直接或間接反映區(qū)域電磁輻射環(huán)境水平與相關(guān)重點電磁設(shè)施定點方位，參照《信息安全技術(shù)網(wǎng)絡(luò)安全等級保護基本要求》（GB/T222392019）標準對系統(tǒng)進行三級等級保護設(shè)計，達到標準中所提及的四點要求，即安全通用要求、云計算安全拓展要求、移動互聯(lián)網(wǎng)安全拓展要求、物聯(lián)網(wǎng)安全拓展要求。

（3）組織權(quán)限體系。構(gòu)建分級處理與顯示的組織體系，以權(quán)限令牌的形式屏蔽分工角色差異，對數(shù)據(jù)進行三級校核，加強對信息數(shù)據(jù)的安全保障。

3.1.2層級設(shè)計

（1）基礎(chǔ)感知層。通過移動終端技術(shù)與GIS地理信息系統(tǒng)、BDS北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)提供的定位技術(shù)集成，設(shè)計互聯(lián)網(wǎng)移動終端應(yīng)用對調(diào)查監(jiān)測車輛進行行為感知。

（2）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)層。通過在調(diào)查監(jiān)測前的統(tǒng)一培訓(xùn)考核、車輛合規(guī)選配、儀器合規(guī)選配與儀器統(tǒng)一校對工作中歸集相關(guān)參與對象信息數(shù)據(jù)，集成為基礎(chǔ)質(zhì)量邊界數(shù)據(jù)庫。

（3）數(shù)據(jù)支撐層。運用云計算技術(shù)下虛擬化服務(wù)器，將基礎(chǔ)數(shù)據(jù)層的數(shù)據(jù)進行上云計算，根據(jù)質(zhì)量保障體系中參照的方法對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計算法計算。

（4）業(yè)務(wù)應(yīng)用層。以質(zhì)量保障體系為基礎(chǔ)設(shè)計整體車載式區(qū)域電磁輻射環(huán)境水平調(diào)查監(jiān)測業(yè)務(wù)流程，以所劃分的區(qū)域網(wǎng)格作為主體核心“任務(wù)”，再將任務(wù)進行下發(fā)。

（5）交互層。針對調(diào)查監(jiān)測業(yè)務(wù)流程的不同分工情況，設(shè)計兩種用戶交互界面。以移動終端應(yīng)用作為監(jiān)測人員監(jiān)測過程中使用的交互，以基于計算機Web技術(shù)開發(fā)的網(wǎng)頁端提供給監(jiān)測人員、質(zhì)量保障組成員進行交互操作。

3.2系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程設(shè)計

針對車載式電磁輻射環(huán)境本底調(diào)查各環(huán)節(jié)的研究以任務(wù)作為核心主體，將調(diào)查流程整體分為三個階段，即調(diào)查準備階段、監(jiān)測階段、信息歸集階段，并將調(diào)查監(jiān)測參與對象分為三類，即人員、車輛、監(jiān)測儀器。

3.2.1準備階段

質(zhì)量保障組成員對待測區(qū)域以網(wǎng)格形式進行科學(xué)合理的劃分，將多網(wǎng)格組以任務(wù)的形式下發(fā)給監(jiān)測組，監(jiān)測負責人接收下發(fā)任務(wù)后安排監(jiān)測人員在規(guī)定時間內(nèi)對任務(wù)區(qū)域進行車載式監(jiān)測。

3.2.2調(diào)查階段

監(jiān)測人員在開啟車載式監(jiān)測時需在規(guī)定時間內(nèi)使用移動終端應(yīng)用進行監(jiān)測人員人臉識別與現(xiàn)場情況拍照，圖片要求包含監(jiān)測人員、車輛及車輛所搭載的監(jiān)測儀器設(shè)備，保證監(jiān)測人員與使用車輛儀器設(shè)備屬于基礎(chǔ)質(zhì)量邊界數(shù)據(jù)庫條目，則可開始進行監(jiān)測任務(wù)。

任務(wù)執(zhí)行過程中需保持移動終端應(yīng)用實時開啟上傳BDS北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)實時上傳的定位數(shù)據(jù)，以供質(zhì)量保障組成員在系統(tǒng)中可感知，且留存記錄。若出現(xiàn)違反質(zhì)量保障體系情況則第一時間進行提醒。

3.2.3信息歸集階段

由于不同儀器廠商的產(chǎn)品產(chǎn)出的數(shù)據(jù)格式不同，監(jiān)測人員按照系統(tǒng)設(shè)定模板進行統(tǒng)一預(yù)處理與數(shù)據(jù)校對上傳至基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)支撐層的算法統(tǒng)計先進行自動處理，并進行三級數(shù)據(jù)檢驗，再由質(zhì)量保障組成員結(jié)合感知記錄數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)對數(shù)據(jù)真實性進行復(fù)核，確認產(chǎn)出數(shù)據(jù)能真實反映被測區(qū)域電磁輻射環(huán)境水平，最后根據(jù)設(shè)定的數(shù)據(jù)可視化建模方式進行可視化成果展示，至此任務(wù)結(jié)束形成閉環(huán)。

3.3系統(tǒng)功能設(shè)計

系統(tǒng)功能設(shè)計以兩交互面進行展開敘述，依照貫徹質(zhì)量保障體系為原則，根據(jù)分工不同情況下應(yīng)用場景進行功能設(shè)計描述。

3.3.1移動終端應(yīng)用功能

（1）參與對象信息與行為合規(guī)檢查場景。人臉識別功能：確保任務(wù)監(jiān)測人員屬于基礎(chǔ)質(zhì)量邊界數(shù)據(jù)庫中的資質(zhì)授信人員條目；相機圖片上傳功能：上傳相機拍攝的現(xiàn)場圖片至基礎(chǔ)感知數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)留痕。（2）參與對象行為合規(guī)感知應(yīng)用場景。BDS北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)定位技術(shù)：實時上傳車輛行駛路線軌跡，比對質(zhì)量保障體系，若出現(xiàn)違反質(zhì)量體系行為則及時提醒，并將路線軌跡數(shù)據(jù)留存在基礎(chǔ)感知數(shù)據(jù)庫中；消息提醒功能：違規(guī)情況用于提醒。

3.3.2Web端應(yīng)用功能

（1）數(shù)據(jù)校對與算法統(tǒng)計應(yīng)用場景。數(shù)據(jù)格式校對與數(shù)據(jù)冗余提出功能：數(shù)據(jù)上傳時對格式進行校對，并提出點位間隔小于5m范圍內(nèi)的冗余數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)分級校驗功能：參照組織權(quán)限體系，對數(shù)據(jù)在進行成果轉(zhuǎn)化時進行三級校驗；通過上傳至基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)按設(shè)計的數(shù)據(jù)支持層統(tǒng)計算法進行處理，計算單一網(wǎng)格內(nèi)監(jiān)測時間或監(jiān)測點位數(shù)量、網(wǎng)格EMQI數(shù)值。（2）過程感知應(yīng)用場景。監(jiān)測車輛現(xiàn)場情況展示功能：以GIS地理信息系統(tǒng)為基礎(chǔ)，顯示車輛巡測路線、巡測時間與巡航速度；歷史查詢功能：查詢監(jiān)測車輛歷史巡測路線、巡測時間與巡航速度數(shù)據(jù)。（3）成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用場景。數(shù)據(jù)可視化功能：按照數(shù)據(jù)建模方式對產(chǎn)出數(shù)據(jù)進行可視化展示。

4結(jié)語與展望

本文主要介紹了車載式區(qū)域電磁輻射環(huán)境水平調(diào)查質(zhì)量保障系統(tǒng)的研究與設(shè)計，參照方法設(shè)計了質(zhì)量保障體系，并以數(shù)字化的形式介入調(diào)查監(jiān)測工作中，實現(xiàn)了可靠數(shù)據(jù)邊界設(shè)定、監(jiān)測過程可知可控、成果可視化展示等功能。在整個研究環(huán)節(jié)中同時產(chǎn)生了諸多新的想法。

（1）監(jiān)測儀器設(shè)備集成。獲取相關(guān)儀器設(shè)備協(xié)議，通過嵌入式物聯(lián)網(wǎng)的通信方式直接獲取儀器數(shù)據(jù)上傳至系統(tǒng)服務(wù)器中。

（2）以任務(wù)網(wǎng)格為基礎(chǔ)的導(dǎo)航算法。設(shè)計涵蓋所有網(wǎng)格內(nèi)路線且結(jié)合路況信息提供監(jiān)測導(dǎo)航的算法，以提高調(diào)查監(jiān)測效率。

綜上所述，車載式區(qū)域電磁輻射環(huán)境調(diào)查質(zhì)量保障系統(tǒng)仍有改進潛力，在未來的不斷優(yōu)化中逐步提高產(chǎn)出數(shù)據(jù)的真實性與可靠性，加大電磁輻射感知力度，保障居民生命健康安全。

參考文獻：

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作者簡介：葉常青（1994—），男，漢族，浙江金華人，本科，工程師，研究方向：生態(tài)環(huán)境保護。