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摘要:隨著信息技術的不斷發(fā)展,多種電磁輻射源同時存在的電磁輻射環(huán)境日益復雜,各類場所的人為電磁能量顯著增加。為了實現(xiàn)對復雜電磁輻射環(huán)境的分析,預防或減少電磁輻射的傷害,通過對單一輻射源檢測方法開展研究,創(chuàng)新性地提出了復雜電磁輻射環(huán)境的概念及檢測方法,包括相對中心檢測法和相對軸線檢測法,并結合單一輻射源檢測結果,對現(xiàn)代城市環(huán)境中常見的復雜電磁輻射環(huán)境開展了檢測,最后對電磁輻射情況進行總結并提出建議。
關鍵詞 :復雜電磁輻射環(huán)境;電磁輻射;輻射源;輻射強度
中圖分類號:TN03?34 文獻標識碼:A 文章編號:1004?373X(2015)15?0123?03
收稿日期:2015?01?12
0 引言
隨著信息技術的廣泛應用和現(xiàn)代城市化進程的加快,各種頻率電磁波的交互作用使城市空域、公共環(huán)境及居民住宅在內的各類場所的人為電磁能量顯著增加。城市電磁環(huán)境污染已成為繼PM2.5之后,又一環(huán)境污染因子,與人們熟知的大氣污染、水污染和噪音污染相比,電磁污染由于不易被人們直接感知、隱蔽性強,短期效應不顯著容易被人們疏忽。但是,隨著消費者健康、環(huán)保意識的不斷加強,對于電磁輻射的關注度也在不斷增加。
現(xiàn)階段電磁輻射的研究和檢測還主要集中于對單一電磁輻射源的定性研究,隨著技術的不斷發(fā)展,電磁環(huán)境復雜性日益提高,對多種電磁輻射源同時存在的復雜電磁輻射環(huán)境的研究勢必成為電磁輻射污染研究的熱點。本文中復雜電磁輻射環(huán)境是指由多輻射源引起的多頻率、多場強的電磁環(huán)境。當眾多電磁輻射源處于同一區(qū)域環(huán)境中時,其產(chǎn)生的電磁波彼此之間交錯作用,其呈現(xiàn)出的電磁環(huán)境變得相當復雜[1]。本文在對單一輻射源電磁輻射情況進行研究的基礎上,針對復雜電磁輻射環(huán)境的檢測方法進行分析和研究。
1 單一輻射源
1.1 檢測方法
單一輻射源的電磁輻射情況采用多點檢測法,如圖1所示,單一輻射源多點檢測法是通過不同的方位(根據(jù)消費者實際使用、接觸情況),對輻射源的電磁輻射情況進行檢測,獲得的檢測數(shù)據(jù)主要包括輻射源的工作頻率、電磁信號種類、功率,檢測結果能夠較全面地反映輻射源的電磁輻射情況[2]。
1.2 檢測設備
針對工頻、低頻電磁場強度檢測,需要使用各向同性響應或者有方向性電場探頭或者磁場探頭的寬帶電磁輻射測量儀;檢測移動基站等射頻電磁輻射強度檢測,則應使用具有各向同性響應或有方向性探頭(天線)的非選頻式寬帶輻射測量儀[3]。
1.3 檢測數(shù)據(jù)和結果分析
針對17 類典型電器產(chǎn)品的電磁輻射情況進行檢測,對數(shù)據(jù)進行匯總并分析如下:
(1)單一輻射源輻射強度與檢測距離成反比。在對典型單一輻射源電磁輻射強度進行檢測時,以輻射源為坐標軸零點,在一系列與輻射源間距不同的位置點進行檢測,輻射源的電磁輻射強度與檢測點距輻射源的距離成反比,由檢測結果可知,日常生活中大部分輻射源的電磁輻射強度在檢測距離為0.5~1 m 時降低到可接受水平。以某品牌吸塵器產(chǎn)品為例,檢測數(shù)據(jù)如圖2所示。
(2)單一輻射源輻射強度與檢測位置相關。在對典型輻射源電磁輻射強度進行檢測時,以輻射源為相對中心,對不同檢測位置的電磁輻射強度進行實地檢測,這里所說的不同位置是指以輻射源為圓心,半徑為恒定值的圓上不同方位的點,不同檢測位置電磁輻射強度存在差異。表1列舉了本次檢測到的17類產(chǎn)品中不同位置檢測點電磁輻射強度差異較大的輻射源。由此可見,大部分輻射源的電磁輻射強度最大值出現(xiàn)在輻射源側面、發(fā)動機所在處和信號(音頻、無線)發(fā)射區(qū)。
2 復雜電磁輻射環(huán)境
2.1 家居復雜電磁輻射環(huán)境
2.1.1 電磁輻射來源
伴隨著智能家居概念的不斷推廣,家居數(shù)字化程度不斷提高,就目前智能家居系統(tǒng)的安裝來說,其在安裝調試過程中主要有無線方式和有線方式,由于有線方式布線繁雜、連接端多、工作量大、成本高、維護困難等特點無法進行大規(guī)模的推廣,而無線方式則由于不受這些原因限制得到廣泛的應用。常見的用于傳輸信號的無線電技術包括:藍牙(工作頻率2.4 GHz),WiFi(工作頻率:2.4 GHz,5.8 GHz)等,在低功率情況下無線傳輸受限于距離,這種情況下產(chǎn)生的無線電輻射非常小,假如要求有足夠的距離,就要提高設備功率,相應會產(chǎn)生比低功率情況下強的電磁輻射。
再加上家庭中原有的各種家用電器、低頻電磁場設備(如電線、開關等)、廣播電視信號、通信信號等,所有這些信號重疊在一起使本來居住環(huán)境中的電磁輻射環(huán)境更加復雜。
2.1.2 檢測方法
雖然家庭中不同時間段電磁環(huán)境是復雜的而且是多變的,但由于輻射源總數(shù)量相對固定,對不同信號的不同組合累積實時進行測量即可,最終選取最差值進行統(tǒng)計。根據(jù)家庭環(huán)境中電磁輻射源相對集中的特點,設計了如圖3所示的相對中心檢測法和如圖4所示的相對軸線檢測法。
對家居環(huán)境復雜電磁輻射情況進行多次重復檢測[4],檢測過程中需記錄的數(shù)據(jù)包括:
(1)頻率占用度
頻率占用度測量的目的是了解一個頻域內輻射源的多少和密集程度,由于環(huán)境中輻射源工作情況存在不同的組合,需要針對每種組合情況進行檢測積累,將頻譜進行分類統(tǒng)計和記錄。
(2)電磁信號類型
對于不同輻射源發(fā)射的電磁信號的種類進行記錄,其大小反映了復雜電磁輻射環(huán)境組成中電磁信號的復雜程度。
(3)功率密度
功率密度用以描述復雜電磁輻射環(huán)境的功率強度,功率密度的定義為:功率與帶寬的比值,即功率帶寬。
通過對以上參數(shù)的分析和統(tǒng)計,并結合檢測值進行分析,可確定該復雜電磁輻射環(huán)境中主要的輻射源及輻射貢獻。
2.2 公共環(huán)境中復雜電磁輻射環(huán)境
2.2.1 電磁輻射來源
公共環(huán)境主要包括商場、超市和街道等公共場所,除包含特殊設備外,由于公共環(huán)境相對開闊,復雜電磁輻射危害相對較弱。
2.2.2 檢測方法
根據(jù)公共環(huán)境中輻射源分布相對分散的特點,設計了如圖5所示的隨機不規(guī)則多點檢測法對復雜電磁輻射情況檢測。
檢測過程中需記錄的數(shù)據(jù)同樣包括頻率占用度、電磁信號類型和功率密度。
2.3 檢測建議
采用本文提出的復雜電磁輻射環(huán)境檢測方法,針對日常生活中接觸較多的超市、家庭、公共道路和地鐵站等復雜電磁輻射環(huán)境進行檢測,檢測結果顯示,家庭中由于電器相對聚集,當多種電器同時開啟時,電磁輻射強度增加較為明顯;除非近距離接觸公共環(huán)境中的特殊輻射源(例如公共道路中的高壓變電站等),普遍公共環(huán)境較為開闊,電磁輻射強度均在可接受范圍之內。提出建議如下:
(1)應注意不要把電器擺放得過于集中,使自己暴露在超劑量輻射的危險環(huán)境中;
(2)不應同時開啟大量電器,同時處于工作狀態(tài)容易造成電磁輻射量顯著增大;
(3)不宜在臥室集中擺放電器;
(4)對于公共場所中的輻射源使用完應盡快遠離、及時通過,由于工作關系需要長期接觸的,需盡量遠離輻射環(huán)境,保持安全距離。
3 結語
本文基于對單一輻射源和復雜電磁輻射環(huán)境的檢測方法開展研究,并采用相應的檢測方法針對現(xiàn)代城市環(huán)境中常見的單一輻射源進行檢測,得到檢測結論,并對現(xiàn)代城市環(huán)境中電磁輻射情況進行了總結。
參考文獻
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[4] DE T,JAMMET H,MATTHES R. Guidelines for limiting ex?posure to time?varying electric,magnetic and electromagnetic fields(up to 300 GHz)[J]. Health Phys.,1998,41(4):449?522.
[5] 崔本亮.電器電磁輻射對人的影響及保護措施的研究[J].現(xiàn)代電子技術,2011,34(20):140?146.
前言
隨著通信技術的快速發(fā)展,當前移動通信工具數(shù)量激增,手機成為人們日常工作和生活中必不可少通話工具。手機通信功能的實現(xiàn)是依靠電磁波來實現(xiàn)信息的傳遞,因此在人們享受移動通信便捷性的同時,也會擔憂移動通信電磁輻射對身體健康的影響。但相較于手機對使用者所帶來的輻射影響而言,移動通信基站的電磁輻射則是針對于周圍環(huán)境,這使處于移動基站周圍的小區(qū)居民對移動基站電磁輻射影響非常敏感。因此需要對移動通信基站電磁輻射環(huán)境影響進行分析,以此來有效的緩解人們對基站電磁輻射所帶來的不安。
1電磁環(huán)境與電磁輻射
電磁環(huán)境即是由不同頻率的電場、磁場所組成,將自然、人為、有源、無源、靜態(tài)和動態(tài)的電磁現(xiàn)象都包括在內。在電磁環(huán)境中,由于變化的電場和磁場交替在空間內傳播,這些通過空間傳播的電磁能量稱之為電磁輻射。在電磁輻射下會對裝置、系統(tǒng)和設備等的性能帶來不利影響,同時還會對有生命及無生命的物質帶來一定的損害,從而造成電磁輻射污染現(xiàn)象發(fā)生。
2移動通信基站的電磁輻射
在移動通訊基站中,其主要由兩部分組成,基站內很大一部分設備都屬于室內部分,只有饋線、收發(fā)天線屬于室外部分。室內部分中的各種設備在設計和制造過程中就采取有效的電磁屏蔽措施,這也使其不會對周圍環(huán)境帶來電磁輻射污染。但處于室外部分的饋線及天線在運行過程中,則會向周圍環(huán)境中發(fā)射電磁波,從而造成周圍環(huán)境空間內電磁輻射場增高。因此在確?;局車h(huán)境電場強度要與國家標準要求相符。因此在基站選擇備用電源時,盡可能選拔免維護的密封蓄電池組,避免發(fā)生漏液現(xiàn)象,使機房使用過程中不存在廢水、廢氣對環(huán)境的污染問題。在當前移動通信基站運行過程中,其電磁輻射主要由三個方面產(chǎn)生:即發(fā)射機本身電磁泄漏、發(fā)射天線信號發(fā)射及高頻電纜和接頭處等。這其中無論是發(fā)射機還是發(fā)射天線抽導致的電磁輻射,由于基站建設高度較大,這也使其對地面所帶來的輻射強度較小。對于高頻電纜接頭處通常都有著特殊的防護措施,因此基站電磁輻射對于地面的影響度不大。但對于部分建設在高樓樓頂?shù)陌l(fā)射基站,其對居住在離樓頂較近處的居民所帶來的危害不容忽視。
3電磁輻射和健康之間的關系分析
電磁輻射作為能量流,其所產(chǎn)生的電磁輻射污染現(xiàn)象會對人體健康帶來較大的危害。在電磁波環(huán)境下,不同的電磁波波段會對人們產(chǎn)性不同的生物效應,從而使人們健康受到不同程度的損害。另外,由于人體自身也具有十分微弱的電磁場,一旦人體內部這個穩(wěn)定、有序的磁場受到干擾后,則會損害人體的循環(huán)功能。因此長時間處于電磁輻射環(huán)境下人體各方面機能都會受到不同程度的損害,引發(fā)一些不良后果。可以說電磁輻射和人體健康之間具有十分緊密的關系,其為人們健康的帶來的危害不容小覷。
4移動通信基站電磁輻射對環(huán)境產(chǎn)生的影響分析
在對移動通信基站電磁輻射對環(huán)境帶來的影響研究過程中,發(fā)現(xiàn)具體的影響因素十分復雜,但在通過實踐測量過程中發(fā)現(xiàn):電磁暴露小區(qū)的電磁輻射強度明顯高于對照小區(qū),但平均值都在GB9175-88的一級安全范圍內(10μw/cm2);安裝鋁合金防盜網(wǎng)具有良好的電磁場屏蔽作用;同時建有兩個通信基站的小區(qū),兩者所產(chǎn)生的電磁輻射在某一區(qū)域范圍可產(chǎn)生電磁場疊加現(xiàn)象,使輻射強度增加;個別與基站天線距離較近(小于20m)、窗戶與基站天線處于同一水平位置和與基站天線主瓣方向一致的居室內,電磁輻射功率密度遠遠超出一級安全范圍,可達到20.44μw/cm2,但也在GB9175-88的二級中間區(qū)容許范圍內(40μw/cm2)。此外研究還發(fā)現(xiàn),天線主瓣方向區(qū)域電磁輻射不一定較高,副瓣方向區(qū)域電磁輻射也不一定較低。這其實并沒有與理論相違背,因為環(huán)境地形、地貌、建筑物鋼筋水泥結構、空中架設的電線等等,都將對電磁波產(chǎn)生反射、繞射、折射、散射和吸收,從而使得電磁輻射強度的分布復雜化。
5移動通信基站電磁輻射對環(huán)境影響的環(huán)保措施
在日常移動通信基站運行過程中,其所發(fā)射的電磁波功率密度需要保持在國家規(guī)定標準限值范圍內,同時采取必要的措施來有效的防范電磁輻射污染。對于在樓頂上建設基站的情況,在電磁輻射過程中,隨著時空的延伸電磁輻射會出現(xiàn)衰減的情況,這也表明建設在樓頂?shù)幕緦琼數(shù)目臻g影響較大,對于周邊建筑內的輻射相對較小。即設置在樓頂位置的基站,其電磁波輻射的最大值則會出現(xiàn)在樓頂,電磁波在傳遞過程中受建筑物阻擋和吸收,因此電磁波輻射也會隨著樓層的降低不斷衰減。但在具體基站建設過程中,需要注意天線主波瓣方向要避免居民樓,對于實在無法避開的情況,需要確保與居民樓之間水平距離保持在25米以上。同時還要適當增加天線的高度,并適當?shù)臏p少天線下傾角,這樣可以有效的降低基站電磁輻射的產(chǎn)生。在保證基站發(fā)射天線滿足覆蓋要求的同時,還要盡可能的做到降低天線發(fā)射功率。當基站建成運行后,還要加強對基站的監(jiān)測工作,并對監(jiān)測到的結果及時向公眾進行公布,有效的消除公眾的不安情緒,為基站的建設和運營商合法權益的保護奠定良好的基礎。
6結束語
近年來移動通訊已全面普及,成為人們工作和生活中必不可少的重要工具。在使用移動通訊過程中,人們在享受其所帶來便捷性的同時,也越來越意識到移動通信設備所帶來的電磁輻射影響問題。但由于民眾對于移動通訊電磁輻射影響方面的知識了解不多,這也使人們容易由此引發(fā)恐慌和不安。針對于這種情況下,媒體需要加大宣傳教育的力度,通信企業(yè)要采取有效的防護措施,專業(yè)技術人員要加快新技術的研發(fā),提高天線發(fā)射系統(tǒng)的標準,有效的減少電磁輻射對環(huán)境帶來的不利影響,使公眾能夠科學合理的面對移動通信基站的電磁輻射。
參考文獻
[1]吳石增.電磁波的生物效應與人體健康[J].中南民族大學學報(自然科學版),2010,29(1).
微波設備、高壓輸配電系統(tǒng)、發(fā)射設備、家用電器和計算機等電器設備會產(chǎn)生較大的電磁輻射污染,為了確保人們在工作和生活中的健康,需采取一定的防范措施或者自我保護措施,降低電磁輻射對人體的傷害。尤其是計算機、彩電、手機、微波爐和電冰箱等家用電器,對人們的影響較大。
1 生活中電磁輻射對人體產(chǎn)生的危害
隨著我國電力行業(yè)及科學技術的不斷發(fā)展,家電已經(jīng)走進社會各行業(yè)和每個家庭中,為人們的生活、工作、學習、娛樂等帶來方便。但是家電所產(chǎn)生的電磁輻射會帶給人們身體上的傷害,如增加人們神經(jīng)衰弱綜合癥、肩頸腕綜合癥、腰背酸痛、抵抗力下降等病癥。孕婦、老人、兒童則是電磁輻射中的易感人群,而心臟和生殖系統(tǒng)等也是電磁輻射的敏感器官。
1.1 電腦危害
計算機的顯示器高電壓產(chǎn)生器會產(chǎn)生數(shù)千伏的高電壓,從而加速電子,將電子掃描于顯示屏上,進而產(chǎn)生光。計算機用戶長期處于電場中,電力線與人和地表面相垂直。磁力線和電力線不一樣,計算機顯示器內的電流出現(xiàn)的磁力線,不會受到人體或者地表面影響,會以圓狀通過人體。因此磁場會對人體產(chǎn)生不良影響。孕婦每天使用計算機超過20小時后,其流產(chǎn)率會增加80%,同時也會增加畸形兒的出生率。
1.2 手機危害
手機輸出功率在1W左右,手機信號傳送中會使用800―900MHZ到1800―2000MHZ的微波。在手機使用過程中,由于手機離頭部極近,反復使用就會讓電磁波長期對眼睛、耳朵和大腦進行輻射。同時手機電磁波會對航空電子裝置產(chǎn)生干擾作用,引發(fā)飛機事故,手機的電磁波還會干擾醫(yī)療器械工作。
1.3 電熱毯危害
電熱毯是電子產(chǎn)品中與人體接觸最長的一種,電熱毯長期與人體的皮膚接觸,會讓休息狀態(tài)的細胞處于電磁波中,距離電熱毯幾厘米處的磁場,其強度高達40MG左右,會對人體造成傷害,尤其是孕婦和高血壓類的老年人,危害極大。
1.4 日光燈危害
日光燈的能量轉換效率很高,在相同能耗下,日光燈的照明效果為白熾燈5倍。但是日光燈不同,其產(chǎn)生磁場的強度也就不同。離使用者頭部最近的臺燈對人體產(chǎn)生的輻射傷害最大。同時日光燈在產(chǎn)生電磁波的同時,還會發(fā)出紫外線,從而引發(fā)皮膚癌和白內障等。
1.5 其他危害
家庭中使用的空調、烤箱、微波爐、吹風機等電器產(chǎn)生的磁場強度也較強,其中微波爐的磁場最強,對人體產(chǎn)生的輻射傷害最大,其次為吹風機,吹風機接近頭部,其輻射會對大腦產(chǎn)生不良影響。家庭電器的電磁場強度見表1。
2 電磁輻射的防護對策
2.1 提高自我防護意識
人們需了解各種家用電器所產(chǎn)生的電磁輻射和其對人體的傷害度,并學會相應的防護措施,加強對自身的安全防護,如嚴格按照電器的說明書操作,并在安全范圍內操作。
2.2 避免將電器擺放集中
不要將家電擺放太集中或者同時使用,從而將自己暴露在過量的輻射污染中,尤其是電腦、電視機、洗衣機等輻射較強的電器,不能擺放在同個空間內。
2.3 避免長時間使用家用電器
電腦、電話等電器不能長時間使用,在使用以上電器6個小時后,需暫停1個小時后再繼續(xù)使用,且每天使用的時間不能超過20小時。同時在長時間使用后閉上眼睛休息幾分鐘,以減少視疲勞,降低輻射度。電腦不使用時,盡量減少待機狀態(tài),這是由于待機中的電腦,也會產(chǎn)生微弱電磁場,長時間后也會積累輻射,對人體產(chǎn)生不利影響。
2.4 使用電器時需保持安全距離
眼睛距離電視熒光屏的距離最佳為熒光屏寬度的5倍,微波爐開啟后需至少距離其1米遠,孕婦及小孩需盡量遠離微波爐。手機使用的過程中需盡量遠離頭部,以減少其對大腦的輻射。
2.5 其他
如果長期處于超劑量的電磁輻射環(huán)境內,應采取以下幾點自我保護的措施:
(1)居住和工作于電臺、高壓線、變電站、電視臺和雷達站及電磁波發(fā)射塔的人員,或者長期佩帶心臟起搏器者,或者經(jīng)常使用醫(yī)療設備(B超等)、電子儀器和辦公自動化設備者,尤其是抵抗力較弱的老人、孕婦、兒童和傷殘人士,盡量配備電磁輻射類的屏蔽服,把電磁輻射阻擋于身體外。
(2)電視和電腦等顯示屏式電器設備,可安裝電磁輻射的保護屏,使用者也可以佩戴防輻射的眼鏡,預防屏幕輻射的電磁波作用到人體。
(3)手機接觸時會釋放電磁輻射,因此,最好等手機響過兩次鈴聲后再接聽電話。
(4)電視和電腦等電器屏幕出現(xiàn)的輻射,會造成人體的皮膚干燥缺水,加速皮膚的老化,因此,在使用完電器后需及時洗臉,或者抹上保濕的護膚品。
(5)多食胡蘿卜、豆芽、西紅柿、油菜、海帶、卷心菜、瘦肉、動物肝臟等維生素A、蛋白質豐富的食物,從而對人體電磁場紊亂進行調節(jié),加強機體對電磁輻射的抵抗力。
3 結束語
電磁輻射存在于我們的生活中,各種電器設備在帶給人類方便的同時,也帶給人們電磁輻射傷害。假設使用不當,電磁輻射會變?yōu)殡姶盼廴?,傷害人們的身體健康。因此,提高人們對電磁的防護意識,并研究、控制電磁輻射的原理和污染機理等,采取有效的防護措施,確保人們的身體安全。
參考文獻
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1 引言
對于蜂窩移動通信系統(tǒng)電磁輻射環(huán)境影響的評估與分析,一般都以基站的最大發(fā)射功率為基礎進行計算,計算結果通常高于實際電磁輻射水平。GB8702-88《電磁輻射防護規(guī)定》對于公眾導出限值和職業(yè)導出限值則是以平均值的形式給出的。實際上,移動通信系統(tǒng)電磁輻射屬于低強度的電磁輻射(
由于現(xiàn)有蜂窩移動通信系統(tǒng)采用TDMA、CDMA等多址技術,其平均發(fā)射功率與話務負荷是密切相關的。本文將結合GSM和TD-SCDMA的技術特點,對話務負荷與基站電磁輻射的關系進行分析。
2 話務波動對電磁輻射的影響分析
2.1 分析思路
基站的話務負荷反映了對基站信道資源的占用情況,一定呼損(GoS)下的話務負荷與信道資源之間通常采用Erlang B公式來描述。假定基站在基本信道單元(對于GSM系統(tǒng)是時隙,對于TD-SCDMA系統(tǒng)是碼道)上的發(fā)射功率是不變的,那么從平均功率的角度來看,小區(qū)的輻射功率與信道占用情況成正相關關系,即占用的信道單元越多,電磁輻射功率越大。因此,通過信道資源的占用情況可以把話務負荷與小區(qū)輻射功率聯(lián)系起來。
2.2 GSM基站話務波動對電磁輻射的影響
GSM是一個FDMA與TDMA的混合接入系統(tǒng),即在頻域上以200kHz作為一個頻點(載波),對于每個載波,在時域上劃分為8個時間片(時隙),每個用戶呼叫時需要占用一個物理信道,也就是一個時隙,直到通話完,才釋放所占用的信道資源。
對于網(wǎng)絡中某一個特定的GSM基站,它的小區(qū)數(shù)以及每個小區(qū)的載頻數(shù)是確定的。以單載頻為例,每個載頻有8個物理信道,即信道0~7(時隙0~7)。
以下分兩種極端的情況分別估算小區(qū)單載頻配置時的發(fā)射功率:
(1)單載頻(設單載頻最大功率發(fā)射43dBm,即20w),當沒有業(yè)務時,只有時隙0在發(fā)送廣播信息,其他7個時隙空閑(無用戶),則此時平均發(fā)射功率最小:(Pav)min=20/8=2.5w,即機柜頂輸出的平均功率為2.5w。
(2)單載頻,0~7時隙都被占用,不考慮系統(tǒng)的不連續(xù)發(fā)射、對業(yè)務信道功率控制等機制,則此時平均發(fā)射功率達到最大:(Pav)max=20×8/8=20w,即機柜頂輸出的平均功率為20w。
因此,單載頻配置下的基站機柜頂輸出功率波動范圍為2.5w~20w,即34dBm~43dBm。假設綜合增益(天線增益減去饋線、接頭等相關損耗)為G,那么天線發(fā)射功率的波動范圍為(34+G)dBm~(43+G)dBm,可知單載頻配置下的電磁輻射功率密度的波動范圍在9dB以內。
根據(jù)話務量與信道資源占用關系(Erlang B公式),可以將信道占用映射到話務量(假設GoS=2%),則可建立話務量與機柜頂功率之間的關系,如圖1:
2.2TD-SCDMA基站話務波動對電磁輻射的影響
在TD-SCDMA系統(tǒng)中,對于每一個常規(guī)時隙,它又有16個碼道,因為TD-SCDMA系統(tǒng)是TDMA和CDMA混合接入系統(tǒng)。對于話音業(yè)務,一個用戶需要占用兩個碼道,也就是說一個常規(guī)下行時隙最多能同時容納8個話音用戶,即一個常規(guī)下行時隙有8個信道。
以下分兩種極端的情況分別估算小區(qū)單載波配置時的發(fā)射功率:
(1)當沒有業(yè)務的情況下,只有TS0時隙的廣播信道和DwPTS發(fā)射,則整個幀周期內,發(fā)射信號的時間比例如下:
上式中數(shù)值單位為碼片,864為常規(guī)時隙TS0所包含的碼片數(shù),16表示TS0中保護域(GP)所占碼片數(shù),保護域不發(fā)射功率;96表示DwPTS信道所占碼片總數(shù),32表示DwPTS信道保護域所占碼片數(shù);分母6400為TD-SCDMA子幀所包含碼片總數(shù)。
TD-SCDMA目前一般采用BBU+RRU組網(wǎng),RRU每通道最大功率為2w,則當沒有業(yè)務時,實際的每通道平均發(fā)射功率為:(Pav)min=2×0.1425=0.285(w)=24.5(dBm)。
(2)考慮3個上行、3個下行時隙配置,下行時隙都被占用,則整個幀周期內,發(fā)射信號的時間比例如下:
這樣,由于每通道最大功率按2w計算,則實際的每通道輸出功率為:(Pav)max=(Pav)min+2×0.4075=1.1(w)=30.4(dBm)。
因此,單載頻配置下的基站發(fā)射功率波動范圍為0.285w~1.1w,即24.5dBm~30.4dBm。假設綜合增益為G,那么天線發(fā)射功率的波動范圍為(24.5+G)dBm~(30.4+G)dBm??梢妼τ谠陔x基站天線一定距離的特定位置,在單載頻配置下的電磁輻射功率密度的波動范圍在6dB以內。
根據(jù)話務量與信道資源占用關系,可以得到小區(qū)單載頻時話務量與RRU單通道平均功率之間的關系,如圖2:
3 測試驗證
3.1 測試方法
本研究中采用了環(huán)保部門電磁輻射測量的常用測量儀器――寬帶輻射測量儀EMR-300綜合場強儀,在某地移動運營商GSM和TD-SCDMA網(wǎng)中選擇典型基站進行了話務負荷對電磁輻射的影響測試。測試基本方法如下:
(1)對于GSM系統(tǒng),在選定站點的小區(qū)天線主瓣方向一定距離處(建議10~15米之間),架設電磁輻射測量儀EMR-300,設置ERM-300為自動監(jiān)測模式,開始進行自動數(shù)據(jù)記錄,并記錄測試開始時間;連續(xù)測試12小時以上,停止數(shù)據(jù)記錄,并記錄結束時間;在EMR-300的瀏覽模式下,提取數(shù)據(jù),并通過網(wǎng)管后臺提取被測小區(qū)在測試時間段內的話務統(tǒng)計數(shù)據(jù),以備分析。
(2)對TD-SCDMA基站,考慮測試時用戶較少,話務波動性不明顯,需通過手機撥打加載產(chǎn)生話務波動場景,在高、中、低負載下分別進行電磁輻射的測試,觀察并記錄各情況下的電磁輻射水平。
3.2 測試結果
(1)GSM系統(tǒng)測試結果
為了體現(xiàn)話務變化對電磁輻射功率密度的影響,對測量時段得到的電磁輻射功率密度及對應時段內被測小區(qū)的話務負荷進行關聯(lián)分析,如圖3所示:
可見,一天內的功率密度變化趨勢與一天內話務量變化趨勢大體相同,話務量越大,功率密度相對越大,電磁輻射也越大(但最大值也遠低于國家環(huán)境管理目標值),這與理論分析的結果是比較吻合的。
(2)TD-SCDMA系統(tǒng)測試結果
為了反映話務波動對TD-SCDMA系統(tǒng)的影響,對被測基站進行了加載測試。測試選取到天線不同距離的點,分別在無呼叫、同時4個語音呼叫、同時2個視頻呼叫和同時4個視頻呼叫4種場景進行電磁輻射的測量,測試結果如表1所示:
從表1可以看到,在同一距離,隨著負載的增加,話務量增大,功率密度逐漸增大;在天線水平主瓣方向,隨著離天線的距離增大,功率密度變小。但即使在高負載時,在主瓣方向距離天線1m的情況下,其電磁輻射水平也遠小于環(huán)境管理目標值8μw/cm2。這與理論極限分析的結果相差較大,經(jīng)分析應與TD基站的快速功率控制機制有關:受測試現(xiàn)場條件所限,撥打測試的手機離天線比較近(15米左右),這樣在通信過程中,基站通過功率控制,將以較低的功率發(fā)射,從而導致電磁輻射水平的下降。
4 小結
本文從理論上闡明了移動通信基站話務負荷對電磁輻射的影響機理,通過系統(tǒng)信道資源的占用,將GSM、TD-SCDMA基站的電磁輻射與其話務負荷聯(lián)系起來,話務負荷越大,電磁輻射水平越高,電磁輻射水平隨話務的波動而波動。通過選擇實際基站進行了驗證測試,結果表明,移動通信站點周圍環(huán)境的電磁輻射水平隨話務的變化有明顯的波動:在低話務時段,電磁輻射水平處于一個很低的水平;而在高話務時段,電磁輻射水平有明顯的上升。不過在人經(jīng)?;顒訁^(qū)域,電磁輻射水平在高話務時段仍然是遠遠低于國家環(huán)境管理目標值的。在進行移動通信基站的電磁輻射環(huán)境影響分析或評價時,有必要考慮話務負荷的因素,以得到更加科學、全面的評價結果。
參考文獻
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中圖分類號:X59 文獻標識碼:A
近年來,工業(yè)發(fā)展和社會用電的需求大大增加,為適應地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展的需要,電網(wǎng)建設急速發(fā)展。越來越多的電力工程深入到城市、鄉(xiāng)村,更接近人們的日常生活。但輸變電、變電所等電力工程在給當今社會帶來現(xiàn)代文明的同時,也伴隨著產(chǎn)生一種特殊的、看不見的污染-電磁輻射污染。由于這種電力工程環(huán)境問題所引發(fā)的糾紛與爭議也日益增多,一定程度上影響了社會主義和諧社會建設。為此,本文結合110kV輸變電工程,分析了電磁輻射對環(huán)境的影響程度,對搞好輸變電工程的環(huán)境保護工作至關重要。
1 輸變電工程環(huán)境污染主要因素
1.1 工頻電場和工頻磁場
電磁輻射(Electromagnetic Radiation)是帶凈電荷的粒子被加速時,所發(fā)出的輻射,又稱為電磁波。隨時間作工頻周期變化的電能量產(chǎn)生了工頻電場(power frequency electric field),隨時間作工頻周期變化的磁能量產(chǎn)生了工頻磁場(power frequency magnetic field)。電磁輻射對人體的危害,主要表現(xiàn)為熱效應和非熱效應兩大方面。
1.2 無線電干擾
輸電線路導線表面發(fā)生電暈及其他放電,電暈及其他放電的同時產(chǎn)生的效應之一就是無線電干擾(簡稱RI,Radio Interference縮寫),無線電干擾的實質,就是在電暈和放電的過程中,出現(xiàn)一些有害的電磁波,且頻帶相當寬,從頻率上說,從低頻50Hz到高頻上千兆赫茲的范圍。這些頻率會干擾周圍無線電通信設施的正常運行。
2 監(jiān)測方案
2.1 方案原則
依據(jù)相關國家標準和電力標準對變電站和輸電線路的工頻電磁場、無線電干擾場強以及噪聲進行監(jiān)測,根據(jù)現(xiàn)場考察和工程實際情況,以確定監(jiān)測點位和選取敏感目標。
2.2 監(jiān)測設備
本次監(jiān)測采用設備見表1。
3 110kV輸變電工程電磁輻射對環(huán)境的影響分析
本次所有監(jiān)測時的天氣均為天氣晴朗,溫度(8~19)℃,濕度52%~73%,天氣狀況符合DL/T988-2005《高壓交流架空送電線路、變電站工頻電場和磁場測量方法 》“工頻電場和磁場監(jiān)測時的環(huán)境濕度應在80%以下”。對某110kV輸變電工程的工頻電磁場、無線電干擾場強和噪聲進行了實地監(jiān)測,監(jiān)測數(shù)據(jù)如下。
3.1 變電站周圍
表2監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示,變電站四周距地面1.5m處工頻電場強度和磁場強度均低于HJ/T24-1998中工頻電場4kV/m、工頻磁場強度0.1mT的推薦限值。0.5MHz頻率無線電干擾場強低于GB15707-1995中的限值46dB(μV/m)。
圖1監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示,由于受圍墻阻隔工頻電場強度在0m處低于距圍墻外5m處,變電站墻外工頻電磁場隨距離增大呈衰減趨勢。
3.2 輸電線路
輸電線路斷面選擇在地勢較平坦,遠離建筑物和樹木,沒有其他電力線和通訊、廣播線的地方。監(jiān)測點位起始于在檔距中央附近,遠離線路交叉及轉角。
圖2監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示,工頻電場強度從距中相導線10m處開始衰減,工頻磁場強度從中相導線0m處開始衰減,數(shù)值隨監(jiān)測點位距中相導線距離增加而衰減。
表3監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示,距中相導線20m處頻率為0.50MHz無線電干擾場強數(shù)值低于GB15707-1995中的限值46dB(μV/m),頻率為(0.15~30)MHz無線電干擾場強數(shù)值差異較大。
3.3 敏感目標
通過現(xiàn)場勘測和評估需求,對變電站或輸電線路距離較近、人口密集的居民區(qū)醫(yī)院學校等、群眾反映意見比較大、高架線路稠密區(qū)和跨越區(qū)進行布點。綜合考慮變電站(線路)工程與環(huán)境敏感目標的距離和敏感目標的結構特征,選取有代表性的敏感目標進行監(jiān)測。同一地點,當敏感目標結構基本相同時,可先監(jiān)測距離變電站(線路)工程最近的敏感目標,如果不超標,其他敏感目標可不進行監(jiān)測。
監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示,變電站西側35m村莊的工頻電磁場強度遠遠低于國家限值,無線電干擾場強處于許可范圍內;輸電線路的3處敏感目標各項數(shù)據(jù)均達標,由于村莊距線路較近,工頻電磁場強度較其他敏感目標大,應當注意做好防護工作。
4 對建設好110kV輸變電工程的一些思考
目前,建設單位的環(huán)境保護意識逐步增強,能夠認真執(zhí)行包括環(huán)境影響評價、竣工環(huán)保驗收等在內的環(huán)保制度,積極主動辦理各項環(huán)保手續(xù)。然而在輸變電環(huán)保驗收中也有諸多問題,主要體現(xiàn)在周邊群眾與輸變電工程的矛盾?,F(xiàn)場監(jiān)測往往需要向周邊群眾反復的解釋,主要集中在以下幾個方面。
4.1 無線電干擾限值
GB15707-1995《高壓交流架空送電線路無線電干擾限值》明確規(guī)定了距導線投影20m處0.5MHz無線電干擾限值(80%的時間、具有80%置信度),(0.15~30)MHz頻率中除0.5MHz外其它頻率可按照相應公式予以修正。隨著通訊工業(yè)的迅速發(fā)展,無線電各頻段被逐步占用,致使無線電環(huán)境趨于復雜。在實際測量中出現(xiàn)某些頻率超限值的情況,而這不僅僅是輸變電工程的影響所致,這類情況就難以辨別。
4.2 “壞天氣”環(huán)境影響
按照GB15707-1995中的“好天氣”要求,現(xiàn)場監(jiān)測避開了陰雨大霧冰雪等“壞天氣”,然而“壞天氣”中空氣濕度增大會使電暈噪聲和靜電感應得到增強,這些影響比“好天氣”更大,因此建議增加“壞天氣”的監(jiān)測。
4.3 房屋拆遷和占用土地糾紛
新建變電站站址和輸電線路塔基占用新征土地,賠償費用由建設單位與當?shù)卮逦瘯f(xié)商后交付,群眾無參與權無知情權于是會產(chǎn)生猜疑。群眾猜疑產(chǎn)生抵觸心理,一定程度上影響建設單位的施工。賠償費用協(xié)商應該公開公正透明,杜絕此類弊端,此類糾紛以鄉(xiāng)村居多。
4.4 公眾參與問題和輸變電對環(huán)境影響的無知
在監(jiān)測中,群眾最關心的是變電站和輸電線路產(chǎn)生的工頻電磁場對人的影響。群眾匱乏電磁輻射方面知識,久而久之對輸變電工程產(chǎn)生了恐懼心理。建議建設單位在施工之前對周邊群眾做好宣傳,可以出告示、專人現(xiàn)場答疑和出具相關國家標準等各種方式;環(huán)保驗收之后,建設單位可出示現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù);協(xié)助周邊群眾正確認識輸變電工程消除恐懼心理。
結語
綜上所述,輸變電工程的電磁輻射會對環(huán)境造成不利影響是個不爭的事實。但根據(jù)上述分析,只要在輸變電工程設計時,履行環(huán)境保護手續(xù),保護好敏感目標,電磁輻射對環(huán)境是安全的。另一方面,國家應該制定并出臺電磁輻射方面的有關法規(guī),界定電磁輻射影響的范圍和具體標準要求,加大宣傳、普及電磁輻射及防護知識,引導公眾對電磁輻射的影響的正確了解,加強自身的保護意識,對減少電磁輻射對環(huán)境的影響顯然有著重要的意義。
中圖分類號 TM7 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708(2016)160-0201-02
現(xiàn)在我國的電網(wǎng)建設規(guī)模正處于不斷的擴大與蓬勃發(fā)展的階段,與此同時建設的交流輸變電線路工程所產(chǎn)生的工頻電場與工頻磁場波及的范圍也越來越廣,隨著人們對于環(huán)境保護意識的加強,大家對于電磁輻射環(huán)境影響的關注也越來越多,以至于目前有關交流輸變電線路電磁環(huán)境影響的投訴問題也越來越多[1]。而對于交流輸變電線路周圍環(huán)境的工頻電場和工頻磁場進行準確的監(jiān)測,是處理輸變電線路電磁輻射相關投訴問題的關鍵所在,同時也是落實輸變電工程相關的環(huán)境保護審批手續(xù)的必備條件[2]。本文以某110kV典型高壓輸電線路為例,對交流輸變電工程周圍工頻電磁場的監(jiān)測與評價進行了討論。
1 110kV輸電線路概況
本文討論的110kV輸電線路全長18.39km,為單回路架設線路,整個架空線路沿線共有1處環(huán)境敏感目標。線路衰減斷面設在110kV輸電線路46#~47#線路東側,線高13.6m。線路衰減斷面監(jiān)測布點示意圖見圖1。
2 電磁輻射的特點
本文涉及的電磁輻射主要指工頻電場和工頻磁場,能量以電磁波的形式在空間傳播的現(xiàn)象,也可以理解為能量以電磁波形式有源的發(fā)射到空間的現(xiàn)象[3]。而有規(guī)則地運動的電荷載流的導體(本文主要指輸變電線路)周圍會產(chǎn)生著磁場[4]。
3 電磁環(huán)境監(jiān)測
3.1 電磁輻射測量的一般性要求
在正常運行工況下,監(jiān)測輸變電線路工頻電場和工頻磁場時,工頻電場與工頻磁場的監(jiān)測點位的選擇應該遵循以下要求:首先要選取地勢平坦的位置;其次,沒有其他的電力線路的影響;再次,沒有廣播線路與通信線路的干擾;最后,在遠離樹木等遮擋的空曠地點。
監(jiān)測工頻電場和工頻磁場時,監(jiān)測設備的儀表應當按要求架設在距離地面大概1m~2m高度的位置并且保持水平,通常情況下選取1.5m。
3.2 監(jiān)測點位的布設、監(jiān)測內容與頻次
對于輸變電線路的工頻電場和磁場監(jiān)測選點應遵循以下要求:監(jiān)測點位應在導線檔距中央弧垂最低位置,并且選取的點位應在的導線橫截面方向上。本次輸變電線路為單回送電線路,監(jiān)測點位應以弧垂最低點的中相導線相對于地面的投影點作為監(jiān)測點位起點,同時要注意監(jiān)測點位應當均勻的分布在所要監(jiān)測的方向上。對于輸變電線路下的工頻電場和工頻磁場的監(jiān)測,一般監(jiān)測至距離邊導線對地投影外50m處或衰減至本底不再變化即可。
3.3 監(jiān)測標準
按照《工頻電場測量》GB/T12720-1991、《交流輸變電工程電磁環(huán)境監(jiān)測方法(試行)》HJ 681-2013、《輻射環(huán)境保護管理導則-電磁輻射監(jiān)測儀器和方法》HJ/T 10.2-1996及《高壓架空送電線、變電站工頻電場和磁場測量方法》DL/T 988-2005中有關要求進行監(jiān)測?!峨姶怒h(huán)境控制限值》(GB8702-2014)中指,公眾曝露控制限值為工頻電場度4000V/m,工頻磁感應強度100μT。
3.4 本項目監(jiān)測選取的儀器
工頻電場、磁感應強度監(jiān)測儀器采用EFA-300型工頻場強儀。
3.5 監(jiān)測期間的工況情況
監(jiān)測時間段內,本項目110kV線路工程處于正常運行的條件下。監(jiān)測工況符合國家相關的竣工驗收監(jiān)測條件。本項目涉及的110kV輸變線工程運行工況的負荷情況詳見下表1。
4 監(jiān)測結果分析
按照監(jiān)測規(guī)范和技術要求進行監(jiān)測,線路環(huán)境敏感目標及衰減斷面處的工頻場強監(jiān)測結果見表2。
由表2可知,110kV線路環(huán)境敏感目標及衰減斷面處的工頻電場強度的范圍為14.2V/m~264.7V/ m,工頻磁感應強度的范圍為17.9nT~170.4nT,低于《500kV超高壓送變電工程電磁輻射環(huán)境影響評價技術規(guī)范》(HJ/T24-1998)中規(guī)定相關限值(即工頻電場強度4kV/m和工頻磁感應強度0.1mT的標準限值),也小于考核標準《電磁環(huán)境控制限值》(GB8702-2014)中規(guī)定的公眾曝露控制限值(電場強度4kV/m和磁感應強度100μT(即0.1mT))。由此可以得出本次涉及的110kV線路在工程建成后,電磁輻射對周邊環(huán)境的影響很小,不會對居民生活及身體健康造成不良影響。
5 結論
110kV輸電線路的電磁輻射水平遠遠低于國家規(guī)定的推薦標準限值,對本工程項目周邊的電磁環(huán)境造成的影響可以忽略。從輻射環(huán)境保護的這一角度分析,該項目的運行是安全可行的。
參考文獻
[1]唐寶賢.輸變電工程環(huán)境逐年增多專家建議建立電磁環(huán)境公共信息機制[N].中國環(huán)境報,2008-12-01(3).
一、引言
隨著通信需求量的增加,為保證整個網(wǎng)絡的信號覆蓋和通信質量,興建了大量的基站,這同時增加了環(huán)境中電磁輻射水平,引起了社會對電磁輻射對公眾健康的影響的廣泛關注。因此,探究基站電磁輻射對環(huán)境及公眾健康的影響意義重大。對于處于不同的地形地貌、環(huán)境、地區(qū)等的不同類型的基站天線,電磁輻射也各不相同,實地測量費時費力,需要對于具體移動通信基站天線輻射的電磁場值的大小和分布情況,才能研究電磁污染程度,從而確定通信基站選址是否合適。本文從理論數(shù)值計算方面分析和研究,模擬基站天線電磁輻射過程。實用軟件進行仿真,節(jié)省更多的人力,物力,財力。更高效,合理,全面的建立基站。此模型的建立與推廣應用對通信基站的輻射環(huán)境管理,設計建設,環(huán)境影響預測和評估具有重要指導意義,對誠城市可持續(xù)發(fā)展,城市電磁輻射環(huán)境規(guī)劃和保護具有現(xiàn)實意義和深刻影響。
二、國家頒布的技術標準
國家環(huán)境保護局、衛(wèi)生部頒發(fā)了《公眾照射導出限值》(GB8702-88)與《環(huán)境電磁波容許輻射強度分級標準》(GB9175-88)兩個主要技術標準,并頒布了《電磁輻射防護規(guī)定》、《環(huán)境電磁波衛(wèi)生標準》兩項技術標準。1997年3月,又國家環(huán)境保護18號令及《電磁輻射環(huán)境保護管理辦法》等。
中華人民共和國國家標準“電磁輻射防護規(guī)定”(GB8702-88)規(guī)定:在一天24小時內,電磁輻射場量在任意連續(xù)6 min內的平均值應滿足(30~3000MHz):
職業(yè)照射≤2W/m2=200滋w/cm2
公眾照射≤0.4W/m2=40滋w/cm2
三、模型建立
3.1電磁輻射模型一:理論預測模型
自由空間是指一種理想、均勻的、各項同性的介質空間,當電磁波在該介質中傳播時,不發(fā)生反射、折射、散射和吸收現(xiàn)象,只存在電磁波能量擴散而引起的傳播損耗。
電磁波在自由空間中的傳播損耗公式為:
Ls=32.45+20lgr(Km)+20lgf(MHz)
式中:Ls―――電磁波在自由空間的損耗;r―――天線軸向與被測點的直線距離;f―――電磁波的頻率;
測試點實際接收的電磁波接受功率為:
從表四的預測結果中看出,當遠場軸向距離為14.63m時,符合國家一級標準,功率密度已下降到0.08W/m2以下。
兩個模型得到的安全距離大致吻合,也就是說,當場點距離大于14.63m以后,都符合國家一級標準,移動基站的電磁輻射不會對環(huán)境造成危害。
四、軟件仿真
在實際操作中,模型的計算比較繁瑣,而將理論模型導入軟件,制出專門分析移動基站電磁輻射的軟件,便于我們對移動基站的選址、估算。
我們利用VC++中MFC應用程序框架制作軟件進行仿真,將上述兩個模型導入軟件中,系統(tǒng)自動計算,只有當兩個模型的求解值都滿足國家一級標準時才輸出可以建立基站。
在圖3中輸入相應參數(shù)。
參考文獻
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中圖分類號:TP311 文獻標識碼:A 文章編號:1009-3044(2016)32-0216-02
科學技術的大發(fā)展,讓我們的生活周圍充斥著計算機、手機、家用電器等科技產(chǎn)品。以上科技成果改變了我們傳統(tǒng)的生活方式,它們的出現(xiàn)使我們的生活進入了方便快捷的時代,但是卻不能輕視其對我們身體健康的損害。電磁輻射污染,是繼“四大污染”后的又一重大污染,國際上的研究部門對其的重視程度與日俱增,都在尋求解決電磁輻射污染的有效辦法。
1 家居環(huán)境中電磁輻射的基本知識
1.1電磁輻射的產(chǎn)生途徑以及來源
我們生活中常見的,大到冰箱小到手機等電氣設備都會產(chǎn)生一定的電磁輻射,危害我們的身體健康。電磁輻射通??梢员环譃閮纱箢?,即這電離式輻射和非電離式輻射,由于其能量、質量、體積等存在一定差異,電磁輻射對人體健康的影響也不盡相同。電腦、手機、彩電、微波爐等是家里常見的電磁輻射源。電子顯像管是電視機產(chǎn)生電磁輻射的主要部位,電視機在成圖像的過程中,電子顯像管會產(chǎn)生能量比較高的電子束,在掃描過程中就會產(chǎn)生X射線以及其他電磁波,盡管這些輻射并不算嚴重,但是其對我們眼球的損害不容忽視。電磁爐是現(xiàn)在家庭中比較常見的一種電氣設備,其工作原理是利用電磁感應產(chǎn)生的渦流來使其鍋底變熱。電磁爐的功率比一般的電氣設備都大,其產(chǎn)生的電磁輻射也比較大,如果沒有相應的有效措施來對人體進行保護,對人體的危害將會非常大。
1.2 電磁輻射對人體健康的影響
電磁輻射對人體的危害是指人體器官與組織等遭受外界電磁輻射,導致人類器官非正常工作或精神狀態(tài)的改變。累積效應、非熱效應、有熱效應和刺激作用,是電磁輻射對人體健康危害的主要體現(xiàn)。熱效應通常指電磁輻射使人機體的溫度升高,從而導致部分人體器官出現(xiàn)損害而無法正常運行;非熱效應指外界條件使人體組織和器官原有的電磁場平衡被破壞,從而對人體產(chǎn)生一定的損傷;累積效應是指人體連續(xù)多次遭受電磁輻射損害(前一次電磁輻射的損害未得到修復,就遭受了下一次電磁輻射損害),從而使人體受損害程度更加嚴重。
電磁輻射對人類健康的危害主要表現(xiàn)在以下幾個方面:
(1)對眼睛的不良影響:電磁輻射對眼睛的損害是不可逆的,它在一定程度上能使眼睛的晶狀體變得混濁,甚至可能造成白內障,嚴重影響我們的視力。
(2)對心血管系統(tǒng)造成的不良影響:使人產(chǎn)生頭痛、竇性心率不齊、白細胞減少、行走乏力、心搏血量不足等癥狀。
(3)對腫瘤發(fā)生率的影響:電磁輻射可能干擾各種激素的處理和影響酶等化學物質的正常作用,甚至引發(fā)癌癥。
(4)對神經(jīng)系統(tǒng)的影響:使人記憶力逐漸衰減、睡眠質量下降、情緒可控性降低等。
(5)對生殖系統(tǒng)的影響:使男性質量大大降低,影響男性正常的生殖功能,同時使孕婦流產(chǎn)率增加等。
1.3 電磁輻射對于人體的作用原理
熱效應和非熱效是電磁輻射對人體作用的主要兩種方式。從微觀的角度來對人體細胞的原子和分子進行分析,其既是電介質,同時也是磁介質。
據(jù)可靠的研究與分析我們知道,介質在磁場中會產(chǎn)生磁化現(xiàn)象,而當電介質在電場中又會產(chǎn)生極化現(xiàn)象,因此當我們長期待在電磁輻射較嚴重的環(huán)境中,一些體細胞就會反復進行磁化和極化,從而導致人體細胞分子間的摩擦,產(chǎn)生一定的熱能。而且我們都知道電介質在電場中條件滿足話,會應電磁感應產(chǎn)出渦流,從而使人體慢慢發(fā)熱。人盡量不要長時間出于電磁輻射環(huán)境中,否則對我們的身體非常不利,電磁輻射對人體健康的多個方面都有著不良影響,它能破壞細胞的活性從而影響細胞的正常工作,嚴重時人會產(chǎn)生頭暈、記憶模糊、不時的頭痛等癥狀出現(xiàn)
2 家居環(huán)境中電磁輻射的預防措施
2.1 正確使用家電
(1)手機。根據(jù)相關報道,有名的腦外科專家李明教授(國際腦研究學會會員),報告了我國第一例疑似受手機輻射危害而導致其腦癱的病人。經(jīng)過多次反復仔細的檢查,最終他們判斷病人的腫瘤是由于長期使用手機而造成的。理由是該患者的腦瘤發(fā)生在顳、枕、頂三葉交界處,且邊界不清,呈彌漫樣生長;而且該患者使用時間的時間非常長(約8年),同時其在接聽手機時基本上用的左手,且腫瘤區(qū)在左側(左側受手機輻射較嚴重)。根據(jù)相關研究,人連續(xù)使用手機時間不得超過6小時,如果超過這個時間,則需要休息m當時間后再使用,一天內使用手機的總時間絕對不允許超過20小時。因此,在長時間使用手機后,應適當進行休息與調節(jié),緩解電磁輻射對我們眼睛的不良影響。
(2)電腦。在使用電腦時,根據(jù)實際情況,把屏幕的亮度調節(jié)到適宜值,對我們十分重要。通常情況下,輻射強度隨電腦屏幕亮度的增加而增加,因此在其他條件不變情況下,降低屏幕亮度可以減少一定的電磁輻射。舊電腦的電磁輻射一般都遠遠大于新電腦。在操作電腦時,工作人員最好采取安置屏幕保護膜或防輻射特質玻璃等措施,來進行個人防護。
(3)電視機。在看電視時,人與屏幕的距離應控制在4~5米為好。同時如果條件允許,可以在電視機兩邊放一些諸如仙人掌之類的綠色植物,這些植物能有效吸收一定的電磁輻射,從而降低電磁輻射對人體的損害。尤其是老年入不要因喜歡某個電視節(jié)目而長時間坐在那不動,這對身體影響非常大,應過一段時間就進行適量的活動,保證血液循環(huán)的質量,減少相關疾病的發(fā)生。根據(jù)英國研究人員的研究分析結果,連續(xù)看電視機會對人的壽命產(chǎn)生不利影響,連續(xù)看電視劇的時間達到一定數(shù)值就會減少人的壽命時間。
(4)微波爐。如今基本上每家每戶都有電磁爐,而且電磁爐的使用率非常高,電磁爐已成為了人們生活的一個必需品。。電磁爐的正面電磁輻射為3.93μT,距離電磁爐正面30cm處2.43μT,距離60cm處0.27μT。而距離電磁爐正面70cm以上則完全檢測不到電磁輻射。在開啟電磁爐后應馬上遠離其到一定距離,因為電磁爐電磁輻射比較大,且在其門縫處容易發(fā)生電磁輻射泄漏。
除上述家用電器外,電冰箱、電暖器、音響、電磁爐、電水壺、吸塵器等在工作時也會有一定的電磁輻射產(chǎn)生。一旦開啟這些設備,與其應保持至少1米的距離。孕婦、兒童能靠近就別靠近。
2.2 進食抗輻射有效的食物
(1)銀杏類制品。從銀杏葉中提取的多元酚類物質對防治和減少輻射傷害有特效。長時間經(jīng)飲用銀杏葉茶維護我們的造血機能和升高白細胞。
(2)螺旋藻類食品。螺旋藻類食品含有豐富植物蛋白、微量元素、氨基酸、生物活性物質、維生素、等??纱龠M骨骼細胞的繁殖活力和造血功能,促進血清蛋白生物合成,增強人體的免疫力,具有較強的抗輻射作用。
(3)綠茶。綠茶因含有茶多酚,而可以有效清除體內自由基,且具有一定的抗輻射能力。茶中還含有脂多礦能改善造血功能,升高血小板和白細胞等。
(4)番茄紅素。抗氧化和輻射的能力都比較強。一般紅葡萄、番茄、番木瓜等水果中含量比較大。
3 結束語
互聯(lián)網(wǎng)技術的大力推行,讓人們對電腦、手機等電子產(chǎn)品更加愛不釋手,很 多人的生活基本被電磁輻射包圍著,電磁輻射正一步一步侵蝕著這些人的身體。因此根據(jù)自己的實際家居環(huán)境,采取適當措施來減少電磁輻射對我們身體的損害,對我們來說十分必要。
前言
近年來,隨著移動通信業(yè)的迅猛發(fā)展,移動用戶數(shù)量飛速增長,通信基站的建設數(shù)量逐年增加。從城市的高層辦公寫字樓到普通的小區(qū)住宅樓,移動通信發(fā)射天線隨處可見。通信基站的天線是電磁波向周圍環(huán)境發(fā)射窗口,同時也是環(huán)境電磁輻射的源頭,引發(fā)潛在的電磁輻射污染問題。的基站天線常常與周邊環(huán)境格格不入,影響城市景觀,更有可能引發(fā)公眾對通信基站電磁輻射的過度心理恐懼和擔憂,最終導致居民對基站運營商投訴的激增。因而,城市景觀問題與公眾擔憂已經(jīng)成為了通信基站建設運行過程中兩個敏感議題。為了解決這兩大問題,美化天線應運而生,并逐步受到廣泛應用。
美化天線也稱為“偽裝天線”,即在不影響天線正常功能的情況下,采用損耗小、反射少的非金屬材料對天線本身的外表進行裝飾,或是在天線外部加裝美化罩,使天線與樓宇及周邊環(huán)境相和諧,進而達到美化的目的[1]。美化天線的應用在一定程度上還減少了公眾對基站電磁輻射的心理恐懼和抵觸情緒,減少了公眾與基站運營商之間的糾紛,為社會和諧做出了貢獻。然而,由于缺乏對美化天線的電磁輻射水平的系統(tǒng)分析研究,天線的美化并不能從根本上消除公眾對基站電磁輻射污染的擔憂,仍有不少居民對美化后的基站進行投訴。此外,美化天線的隱蔽性及多樣性也增加了輻射環(huán)境監(jiān)管的難度,若監(jiān)管不善,可能會加劇基站對周邊環(huán)境的電磁輻射污染。本文通過對各種典型環(huán)境敏感區(qū)域內不同類型的美化天線類型周圍的電磁輻射水平進行監(jiān)測分析,以揭示不同類型美化天線周圍電磁輻射水平,并在此基礎上提出美化天線周圍電磁輻射污染防治措施及管理措施。
1 常見美化天線的介紹
常見的美化天線一般采用外罩罩住天線 ,根據(jù)外罩的外形特點可以將美化天線分成以下幾種[2]:
(1)方(圓)柱型
一般可做成方柱型或圓柱型立在樓頂天面的面源或者樓梯堡的天面上,高度約為2~4m,外觀的顏色與樓面顏色相似。該類型的美化天線也是目前實際應用最廣泛的一種。
(2)排氣管型
排氣管型美化天線,多應用于高層居民小區(qū)或商業(yè)區(qū)樓房天面之上,外觀顏色以白色為主,結構與尺寸與真實的排氣管一致,一般高度為高出天面2m。
(3)變色龍型
為了符合樓房外墻裝飾顏色,外表跟外墻的顏色、花紋一致??梢愿鶕?jù)天線的實際尺寸和數(shù)量做成需要的造型,如半圓形、方形及橢圓形等,既能滿足通信信號覆蓋,又不影響城市建筑的景觀。
(4)空調機型
空調機型美化天線一般根據(jù)安裝天線的尺寸及數(shù)量,可以選擇做成4匹或6匹的室外空調機外型,主要應用于人群比較密集的居民生活小區(qū)內或者是商業(yè)區(qū)。由于空調機型天線的高度有限(一般不超過5m),為了達到盡可能大的覆蓋范圍,一般安裝在信號覆蓋區(qū)域內的最高樓層天面或者掛在外墻上。
(5)燈桿型
燈桿型美化天線適用于商業(yè)區(qū)、交通道路兩旁,立于街邊的高度一般為6~25m,可用于街道的信號覆蓋;放在樓頂?shù)奶烀嫔系母叨纫话銥?~10m,可以用于普通的住宅小區(qū)或商業(yè)區(qū)環(huán)境中。
(6)水箱型
一般常見于舊城區(qū)普通居民樓上或者鄉(xiāng)村,可做成高達6m的水箱型,饋線用PVC管包裝入水箱中,從外部看像水管,與居民放置在屋頂?shù)奶柲芩湎嗨啤?/p>
(7)美化樹型
一般用于風景區(qū)、公園、居民區(qū)的花園或周邊的山上以及廠房較多的工業(yè)園區(qū)或者新開發(fā)區(qū)的路邊綠化帶等等。外表看上去像一棵樹,隱藏在綠色植物當中,可以根據(jù)周圍的環(huán)境做成合適的高度??梢院椭車娘L景形成一致,既不破風景又能達到有效的信號覆蓋。
2 電磁輻射環(huán)境質量標準
根據(jù)我國的國家標準《電磁環(huán)境控制限值》(GB8702-2014)[3]中的表1規(guī)定,頻率在30~3000MHz之間,公眾曝露限值為:電場強度12V/m,功率密度0.4W/m2(40μW/cm2)。《輻射環(huán)境保護管理導則―電磁環(huán)境影響評價與方法》(HJ10.3-1996)對單個項目的影響必須控制在GB8702-1998(GB8702-2014《磁環(huán)境控制限值》自2015年1月1日起實施后替代GB8702-88)限值的若干分之一[4])。因此單個基站的管理目標值選取GB8702-2014《電磁環(huán)境控制限值》中相應頻段功率密度限值的1/5,即0.08 W/m2(8μW/cm2)。
3 移動基站美化天線周圍電磁輻射水平實測
3.1 監(jiān)測方法
3.1.1 監(jiān)測布點
本研究選取廣東省內位于各種典型環(huán)境敏感區(qū)域內7種不同類型的美化基站21個(具體見表1),對基站美化天線周圍的電磁輻射水平進行現(xiàn)場測量。依據(jù)《移動通信基站電磁輻射環(huán)境監(jiān)測方法》(試行)(環(huán)發(fā)[2007]114號)[5]規(guī)定進行監(jiān)測布點,基站電磁輻射水平監(jiān)測點位優(yōu)先布設在公眾可以到達距離天線的最近處,原則上設在天線主瓣方向內。防護區(qū)內如有敏感目標,則通過巡測找出輻射水平較高的測點,如無敏感目標,則在天線前方50m內選取代表向監(jiān)測點。對于發(fā)射天線架設在樓頂?shù)幕?,在樓頂公眾可活動范圍內布設監(jiān)測點位。點位選擇應設法避免或盡量減少周圍偶發(fā)的其他輻射源干擾。
3.1.2 監(jiān)測時間、頻次及環(huán)境條件
移動通信的電磁輻射與基站發(fā)射功率、天線增益、頻率以及話務量密切相關。話務量指在特定時間段內呼叫次數(shù)與每次呼叫平均占用時間的乘積,通常隨著話務量的升高,基站實際發(fā)射功率會增大,因而產(chǎn)生的電磁輻射也會有所增強[6]。故監(jiān)測時間為移動通信基站正常工作時話務量的高峰時間段,即一天內的8:00~20: 00。監(jiān)測在無雪、無雨、無霧、無冰雹的天氣條件下進行,同時記錄下現(xiàn)場環(huán)境溫度和相對濕度。
每個監(jiān)測點位應進行連續(xù)5次電場強度測定,每次測量時間不少于15s,并讀取穩(wěn)定狀態(tài)下的最大值。
3.1.3 監(jiān)測儀器
現(xiàn)場監(jiān)測采用儀器為德國Narda公司生產(chǎn)的EMR-300型綜合場強儀,該儀器配備18C型探頭。儀器響應頻率為100kHz~3GHz,量程為0.20~400V/m,檢測限為0.20V/m。
3.1.4 測量頻段與數(shù)據(jù)處理
測量選取的美化基站為中國電信CDMA2000,發(fā)射頻段為870-880MHz。CDMA基站天線的輻射近場與遠場的界限大約是8 m,測量選取的美化基站周圍公眾可達到范圍屬于電磁輻射的遠場,在遠場中功率密度與電場強度的關系式為:Pd=E2/377,因此在遠場中,通過電場強度的測量即可求得功率密度。
3.2 結果與分析
3.2.1不同類型美化天線周圍電磁輻射水平
基站的電磁輻射水平不僅會受到周圍地理、環(huán)境條件的影響,還可能與天線的形式結構有關。為此,本研究對21個位于典型環(huán)境功能區(qū)內(包括居住、醫(yī)療衛(wèi)生、文化教育、科研、行政辦公區(qū)等)不同類型的美化基站周圍電磁輻射電場強度進行測量,并重點關注以發(fā)射天線為中心、半徑50m范圍內可能受到影響的居民和人群,結果見表1。監(jiān)測結果表明,位于不同環(huán)境敏感區(qū)域內7種常見美化天線基站正常運行時,周邊50m范圍內可到達區(qū)域環(huán)境功率密度在0.01~7.17μW/cm2之間,低于《電磁環(huán)境控制限值》中規(guī)定的30~3000 MHz頻率范圍內公眾曝露限值0.4W/m2(40μW/cm2)。同時也滿足單個移動通信基站運行對周圍電磁輻射環(huán)境影的管理限值0.08W/m2(8μW/cm2)。測量所選擇的7種類型美化天線有6中常用于公眾關注的居民區(qū),測量結果表明其周圍50m范圍內公眾可到達范圍滿足文獻[3]中規(guī)定的公眾曝露限值。
3.2.2 典型美化基站周圍電磁輻射水平分析
方柱型美化天線因其外部美化罩可以裝飾成墻體的顏色而與周圍景觀形成一致,在美化基站中得到廣泛的應用,常用于各種環(huán)境敏感功能區(qū)域如:居住、文化教育、醫(yī)療衛(wèi)生區(qū)、行政辦公區(qū)、科研區(qū)等。為了進一步探究美化基站周圍電磁場的分布特性,本研究選取位于河源市東源縣濱江花園10層居民樓天面的方柱型美化基站作為典型基站。對該基站周圍50m范圍內公眾可到達區(qū)域進行了詳細測測量,采用巡測的方式,找到公眾活動區(qū)域內電磁輻射最大點位,14個監(jiān)測位點的分布如圖1所示。該基站周圍電磁輻射環(huán)境監(jiān)測結果見表2。
從圖1中可以看出監(jiān)測點位覆蓋了公眾可到達的離天線最近、高差最小的區(qū)域。表2中美化天線周圍電磁環(huán)境輻射監(jiān)測結果看以看出該基站周圍50m范圍內電磁環(huán)境輻射功率密度范圍為0.01~5.25μW/cm2,其中功率密度最大點位出現(xiàn)在天線架設天面與天線水平距離11m垂直距離6m處(點位2#)。結合圖1與表2可知,天線主瓣方向(監(jiān)測點位為1#、8#、9#、10#)區(qū)域內的功率密度高于天線副瓣(2#、7#)區(qū)域,且離天線水平距離越遠、高差越大的區(qū)域功率密度越小。以上結果表明該基站美化天線周圍50m范圍內功電磁輻射率密度均低于文獻[3]中規(guī)定的公眾曝露限值。
4 美化天線的利與弊
4.1 美化天線的有利方面
美化天線的發(fā)展和推廣在一定程度上是因為公眾的環(huán)保意識的加強及對城市景觀要求的提高,對環(huán)保以及經(jīng)濟發(fā)展有很大的積極意義。主要表面為三個方面:①美化天線具有的仿生、掩蔽的特征使得基站與其所在的周圍環(huán)境能很好的融合在一起,避免了普通天線雜亂架設對城市及鄉(xiāng)村景觀的負面影響;②天線為基站的外置部分,美化天線的采用會減少基站天線對公眾的視覺沖擊,能夠在保障通信的覆蓋與質量的同時,避免了居民對天線輻射的過分恐懼和抵觸,減少了居民心理負擔,有利于基站的建設運行[7];③對于運營商來說,美化天線采用分體拆裝結構,體積小,運輸、安裝更加簡便,水平轉角可調且調整方便,節(jié)省運行費用。
4.2 美化天線的不利方面
雖然美化天線具有多方面的優(yōu)點,但是從環(huán)境保護和保障公眾知情角度來說也存在不可忽視的弊端,集中表現(xiàn)在四個方面:①某些運營商使用美化天線只是為了降低公眾對移動通信基站建設運行的關注度,進而損害了公眾的環(huán)境權益和知情權;②美化天線種類繁多、隱蔽性較強,偽裝成生活中常見的各種實物,增加了環(huán)境保護部門輻射環(huán)境監(jiān)管難度;③由于美化天線外部加有美化罩,在環(huán)境保護部門日常監(jiān)管、抽查測量電磁輻射水平時很難準確判斷天線主瓣方向、安裝位置及天線的數(shù)量等關系輻射環(huán)境影響的因素,也難以確定基站電磁環(huán)境輻射重點監(jiān)測范圍;④有可能激發(fā)公眾更強烈的抵觸情緒,比如,美化天線在建設及運行的過程中未充分做好與公眾的溝通工作,公眾獲知美化天線的存在后,情緒更加激動,處理不當反而會激化公眾與基站運營商之間的矛盾。
5 美化天線使用原則與電磁環(huán)境污染防治對策
5.1 美化天線架設原則
5.1.1 推薦性使用原則
在風景名勝區(qū)、旅游景區(qū)、公園、小區(qū)周邊的花園等對環(huán)境質量要求較高的地方,推薦建設美化天線,以保持上述區(qū)域的景觀協(xié)調,減小普通天線對公眾視覺的沖擊,使天線能更好的融入周邊的環(huán)境。
5.1.2 限制性使用原則
在樓房密集或樓層較低的居民區(qū)及作為公眾經(jīng)?;顒訁^(qū)域的天面等限制性使用美化天線,因為美化天線本身具有的架設高度低、隱蔽性等特點,在上述區(qū)域架設時公眾經(jīng)?;顒訁^(qū)域容易出現(xiàn)超標情況。
5.2 美化天線的電磁污染防治對策
1、優(yōu)化基站選址,首先應先調查當?shù)氐碾姶泡椛洵h(huán)境背景情況,避免在電磁輻射環(huán)境背景值較高的地方建立基站;其次盡量選擇共用設施的樓房上而避開私人居民樓,應該盡量選擇公眾不能經(jīng)常到達的天面或者非公眾居住建筑物,盡可能避免影響周圍公眾的活動;第三,還應該避免在同一個天面架設過多的天線,防止由于場強的疊加,使該天面的電磁輻射水平高于超過管理目標值;第四,對于架設在樓頂?shù)幕?,應加強通往該樓頂?shù)耐ǖ拦芾聿⒃谕ㄍ炀€處懸掛警示牌[8]。
2、合理選取美化天線的主瓣方向,安裝時盡量使天線的主瓣方向避開公眾活動區(qū)域;市區(qū)基站應避免天線主瓣方向非安全距離前方處有高大樓房,以免其受到較大的電磁輻射影響而產(chǎn)生不必要的民事糾紛。
3、在美化天線周圍張貼電磁輻射警示標識并劃定一定方位的限制公眾活動區(qū)域,以防止公眾因不知道美化天線的存在而靠近,受到不必要的輻射。
4、加強監(jiān)督與管理工作,通信基站的運營商不得隨意提高基站的發(fā)射功率,應盡可能地降低基站的發(fā)射功率,以確保天面的電磁輻射水平低于目標管理值;基站正常運行時,環(huán)境保護監(jiān)管部門應不定期電磁輻射環(huán)境抽測檢查,保證天面上的電磁輻射水平滿足國家標準。
5、運營商應委托有電磁輻射檢測資質的單位或企業(yè)每年抽取一定比例的美化基站進行電磁輻射檢測并建立電磁環(huán)境檢測數(shù)據(jù)檔案,以及時發(fā)現(xiàn)電磁輻射環(huán)境問題。
6、明確針對于美化天線基站環(huán)境影響評及驗收階段的公眾參與要求。美化天線的“隱蔽性”引發(fā)公眾環(huán)境知情權等相關問題。從短期看,其隱蔽性有助于基站的建設,但如果處理不當勢必會導致嚴重的群眾環(huán)境事件,因此,及早主動處理溝通才能發(fā)揮美化天線的景觀優(yōu)勢而避免其負面影響的積累。而環(huán)境影響評價及驗收階段的公眾參與的主動溝通、協(xié)調可從根本上解決環(huán)境問題的積累。
6 結語
美化天線建設已被廣泛采納,在通信基站建設中所占的比例也逐年升高,運行效果良好,既起到了美化環(huán)境的作用又達到了移動信號覆蓋的目的。本研究對21個位于各種環(huán)境敏感區(qū)域內不同類型的美化天線類型周圍電磁輻射進行現(xiàn)場檢測,結果表明:美化天線周圍50m范圍內的公眾可到達區(qū)域環(huán)境電磁輻射功率密度在0.01~7.17μW/cm2之間,典型的方柱型美化基站周圍50m范圍內的公眾可到達區(qū)域環(huán)境電磁輻射功率密度在0.01~5.25μW/cm2之間,均低于《電磁環(huán)境控制限值》(GB8702-2014)中規(guī)定的30~3000MHz頻率范圍內公眾曝露限值40μW/cm2,天線主瓣方向區(qū)域內的功率密度高于天線副瓣區(qū)域,且離天線水平距離越遠、高差越大的區(qū)域功率密度越小。但是美化天線仍存在許多不足之處,需要把握美化天線的使用原則,從基站選址到正常運行都要做好各面的環(huán)保工作,并保證環(huán)評階段、驗收階段的公眾參與制度,與公眾多方面溝通協(xié)調,只有這樣美化天線才能體現(xiàn)真正的“美”。
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[5]《移動通信基站電磁輻射環(huán)境監(jiān)測方法》(試行)(環(huán)發(fā)[2007]114號).
1 前言
電力系統(tǒng)是國民經(jīng)濟的重要能源部門,而變電所的設計是電力工業(yè)建設中必不可少的一個項目。由于變電所的設計內容多、范圍廣、邏輯性強,因此要求設計者有較高的專業(yè)水平,并熟悉各種設計規(guī)程和設計原理,工作量比較大,探求用計算機實現(xiàn)變電所的輔助設計是非常必要的。
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2 設計內容
變電所一次部分的設計內容多、范圍廣,不同電壓等級、不同類型、不同性質負荷的變電所設計時所側重的方面是不一樣的。設計過程中要針對變電所的規(guī)模和形式,具體問題具體分析。本文所闡述的輔助設計系統(tǒng)主要完成變電所一次部分設計中涉及計算的主要內容,包括以下幾個方面:
(1)主變壓器選擇:
主變壓器選擇包括容量、臺數(shù)和類型的選擇。
主變壓器容量必須滿足網(wǎng)絡中各種可能運行方式時最大負荷的需要,考慮到負荷的發(fā)展,主變壓器的容量應根據(jù)電力系統(tǒng)5~10年的發(fā)展規(guī)劃進行選擇,并考慮變壓器允許的正常過負荷能力。因此首先計算變電所各用戶的計算負荷,然后計算變電所設計當年的計算負荷,最后計算計及負荷增長的變電所最大計算負荷,據(jù)此選擇變壓器的容量。
主變壓器臺數(shù)的選擇可考慮如下:電力負荷季節(jié)性很強,適宜于采用經(jīng)濟運行方式的變電所,可裝設兩臺等容量或不等容量的主變壓器;變電所有重要負荷,應采用兩臺變壓器;除上述兩種情況外,一般變電所設置一臺主變壓器。
農(nóng)村變電所一般多采用雙繞組三相變壓器。對于電壓偏移較大的變電所可采用有載調壓變壓器。容量較大的110kV及以上電壓等級的變電所,為滿足不同電壓等級用戶的要求,可采用三繞組變壓器。
(2)主接線方案的擬定:
電氣主接線是變電所電氣設計的首要部分,根據(jù)設計任務書的要求,可擬定若干個主接線方案。因為對電源和出線回路數(shù)、電壓等級、變壓器臺數(shù)、容量及母線結構等考慮的不同,會出現(xiàn)多種接線方案(近期和遠期)。應根據(jù)對主接線的基本要求,從技術上論證各方案的優(yōu)缺點,淘汰一些明顯不合理的方案,再進行可靠性定量分析計算比較,最后獲得技術上最優(yōu)的2~3個主接線方案。
(3)主接線經(jīng)濟比較:
對符合設計要求和技術上先進的2~3個方案進行經(jīng)濟計算,以確定最佳方案。經(jīng)濟計算是計算各種主接線方案的費用,包括設備綜合投資和年運行費用兩部分,然后做經(jīng)濟效益對比。其具體方法是:求出各方案的綜合投資Z和年運行費Fn之后,采用償還年限法(農(nóng)村變電所的標準償還年限是5年)或最小費用法確定最佳方案。對于農(nóng)村變電所,由于其建設工期較短,一般采用靜態(tài)比較法。
(4)短路電流的計算:
在計算短路電流時,電力系統(tǒng)應處于最大運行方式,還要考慮到變電所計劃發(fā)展的最終容量,并合理地確定短路計算點和正確地估計短路時間。
(5)電氣設備的選擇:
必須按正常運行條件即額定電壓和額定電流進行選擇,并且按短路條件校驗其熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定。
(6)配電裝置尺寸的確定和校驗:
配電裝置是按主接線要求由開關設備、保護電器、測量儀表、母線和必要的輔助設備等組成。配電裝置的整個結構尺寸,是綜合考慮設備外形尺寸、檢修和運輸?shù)陌踩嚯x等因素而決定的,它必須滿足配電裝置安全凈距的要求。
(7)防雷接地系統(tǒng):
根據(jù)變電所規(guī)模和所處地理位置的雷電活動情況選擇避雷器和避雷針。在布置變電所接地裝置時,首先應保證無論施工或運行,在任何季節(jié)接地電阻都應不大于允許值;同時保證工作區(qū)域內電位分布較均勻,以使接觸電壓和跨步電壓在安全值以下;另外應充分利用自然接地體,以便降低工程造價。
3 功能實現(xiàn)
程序的設計采用窗口形式。分為主窗口和輔窗口,兩個窗口的結構形式類似,都采用菜單形式但功能不同。主窗口完成主變壓器選擇、主接線擬定、主接線經(jīng)濟比較、短路電流計算和電氣設備選擇。輔窗口完成配電裝置尺寸的確定和校驗以及防雷接地系統(tǒng)設計。主窗口共有七個主菜單項,功能框圖如圖1所示。圖中"設備選擇"菜單項所含的子菜單項包括所有的電氣設備,如斷路器、隔離開關、電壓互感器、電流互感器等,具體選擇時前面所擬訂的主接線相對應。"匯總表"菜單項是對前面工作的總結,可完成主接線和設備參數(shù)表的打印輸出。"其它"菜單項是軟件說明及使用幫助等內容。由于變電所一次部分設計內容是逐次遞進的,所以各模塊的執(zhí)行順序有一定的約束關系,即只有在前一項內容完成后才能進入下一項工作。例如只有主變壓器選擇菜單項所包含的全部子菜單項完成以后,才能進行主接線選擇菜單項的內容。
該系統(tǒng)根據(jù)用戶輸入的原始數(shù)據(jù)(包括負荷、負荷年遞增率、網(wǎng)損率、發(fā)展年限、同時系數(shù)和需用系數(shù))求變電所的計算負荷,然后確定變壓器的容量,并在靜態(tài)數(shù)據(jù)庫中初選變壓器的型號(如果后面的計算結果不滿足設計規(guī)程的規(guī)定,還可重選變壓器),主變壓器的選擇界面如圖2所示。然后根據(jù)回路數(shù)和電壓等級以及負荷性質擬定主接線方案,并作可靠性分析,通過經(jīng)濟比較最終確定主接線。進而根據(jù)主接線繪制等效網(wǎng)絡圖,選擇短路計算點,計算系統(tǒng)在最大和最小方式下的短路電流,按照正常工作條件和短路條件對主接線中的各個電氣設備進行選擇和校驗。如果校驗合格,則輸出結果;否則提示重新選擇。其程序框圖如圖3所示。