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        3G網(wǎng)絡(luò)基站電磁環(huán)境影響分析

        2011-09-06 11:02:50聰,余
        關(guān)鍵詞:居民樓樓頂功率密度

        周 聰,余 萍

        (沈陽理工大學(xué)環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院,遼寧沈陽110159)

        隨著移動(dòng)通訊技術(shù)的飛速發(fā)展,我國已進(jìn)入3G時(shí)代。移動(dòng)通信正在對人類產(chǎn)生著重要的影響,給人們帶來便利和財(cái)富;與此同時(shí),其電磁輻射也給人類的身體健康造成負(fù)面影響。如:對眼睛、神經(jīng)系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)、心血管、消化系統(tǒng)、骨組織等產(chǎn)生危害[1-7]。隨著移動(dòng)通信第三代技術(shù)的問世,尤其是共址基站的增多,更增加了對人體健康的影響。目前對這方面的研究成果還有所欠缺,且3G網(wǎng)絡(luò)基站采用的通信技術(shù)與GSM網(wǎng)絡(luò)基站有較大的差別。

        3G網(wǎng)絡(luò)基站采用 FDMA、TDMA、CDMA、SDMA多種多址方式,以及時(shí)分雙工、智能天線、聯(lián)合檢測等多種先進(jìn)的無線技術(shù),具有較高的頻率利用率、呼吸效應(yīng)不明顯的特點(diǎn)。智能天線技術(shù)是由6或8個(gè)天線單元的陣列組成。其原理是使一組天線和對應(yīng)的收發(fā)信機(jī)按照一定的方式排列和激勵(lì),利用波的干涉原理可產(chǎn)生強(qiáng)方向性的輻射方向圖,使用數(shù)字信號處理方法使主瓣自適應(yīng)地指向移動(dòng)臺方向,提高信號的信噪。因此,智能天線技術(shù)減小了對功放的要求,降低基站發(fā)射功率,從而進(jìn)一步降低了對周圍環(huán)境電磁輻射影響[8]。

        1 通訊基站基本概況

        在遼寧某市新建3G網(wǎng)基站,該基站使用的頻段范圍屬微波范圍。新建設(shè)的城內(nèi)基站布設(shè)為小區(qū)制,小區(qū)制移動(dòng)通信基站的服務(wù)半徑縮小,發(fā)射機(jī)功率隨之減小,每個(gè)基站發(fā)射天線周圍的電磁波強(qiáng)度減小?;静扇 绊敹思?lì)”方式,采用三個(gè)呈120°角扇形覆蓋的定向天線,使電磁場呈“三葉草”形態(tài),具有一定的方向性,且方向可調(diào),扇區(qū)方向多為0°/120°/240°。

        2 移動(dòng)通訊基站電磁輻射評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及數(shù)據(jù)來源

        2.1 移動(dòng)通訊基站電磁輻射評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

        據(jù)《電磁輻射防護(hù)規(guī)定》[9](GB 8702-88):職業(yè)照射,每天8h工作期間內(nèi),電磁輻射場的功率密度在任意連續(xù)6min內(nèi)的平均值應(yīng)滿足200μW/cm2的標(biāo)準(zhǔn)限值;公眾照射,一天24h內(nèi),電磁輻射場的功率密度在任意連續(xù)6min內(nèi)的平均值應(yīng)滿足40μW/cm2的標(biāo)準(zhǔn)限值。

        據(jù)《輻射環(huán)境保護(hù)管理導(dǎo)則:電磁輻射環(huán)境影響評價(jià)方法與標(biāo)準(zhǔn)》[10](HJ/T10.3-1996):在環(huán)境影響評價(jià)時(shí),對于由國家環(huán)境保護(hù)負(fù)責(zé)審批的大型項(xiàng)目可取GB8702-88中功率密度的1/2,其它項(xiàng)目則取功率密度的l/5作為評價(jià)依據(jù)。對遼寧某市新建3G網(wǎng)的基站建設(shè)項(xiàng)目取功率密度限值的1/5作為評價(jià)標(biāo)準(zhǔn),對于頻率范圍為30~3000MHz環(huán)境功率密度限值為40μW/cm2的1/5:8μW/cm2為評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

        2.2 數(shù)據(jù)來源

        3G網(wǎng)基站相關(guān)參數(shù)由相關(guān)公司提供,基站電磁輻射測試數(shù)據(jù)通過理論預(yù)測與現(xiàn)場監(jiān)測獲得。

        2.2.1 理論預(yù)測模式

        根據(jù)《輻射環(huán)境保護(hù)管理導(dǎo)則-電磁輻射監(jiān)測儀器和方法》[11](HJ/T10.2 -1996),對微波頻段遠(yuǎn)場軸向功率密度Pd按下列公式計(jì)算

        式中:P為天線輻射功率,W;G為天線最大輻射方向的功率增益,倍數(shù);r為離天線軸向距離,m。

        2.2.2 現(xiàn)場監(jiān)測

        采用經(jīng)中國計(jì)量科學(xué)研究院測試校準(zhǔn)的PMM-8053A電磁場分析儀,EP330型射頻探頭,頻率響應(yīng) 0.1 ~3000MHz,檢出限為 0.3V/m,即0.05μW/cm2。測試項(xiàng)目為功率密度。

        測量時(shí)間為用戶使用手機(jī)高峰時(shí)間段:9:00~11:30,下午13:00~17:00。監(jiān)測時(shí)所有基站均已開通運(yùn)行,且無雨、無雪,濕度小于40%,風(fēng)力小于3級。

        3 典型基站電磁輻射特征分析

        目前基站共址十分普遍,常在一個(gè)站址附近有多個(gè)輻射源,形成復(fù)合影響[12]。遼寧某市新建的57個(gè)3G網(wǎng)絡(luò)基站中與原有GSM網(wǎng)共站址基站40個(gè),其中典型基站有3個(gè)。

        3.1 典型基站理論預(yù)測

        典型基站的預(yù)測參數(shù)如表1所示。

        表1 典型基站預(yù)測參數(shù)

        典型基站產(chǎn)生的電磁輻射預(yù)測結(jié)果與實(shí)測結(jié)果見表2。

        表2 典型基站產(chǎn)生的電磁輻射預(yù)測及監(jiān)測結(jié)果

        3.2 基站及監(jiān)測點(diǎn)位信息

        對基站周圍50 m范圍內(nèi)的敏感人群所處位置,尤其是定向天線主軸方向的主瓣區(qū)域的敏感人群,適當(dāng)增加室內(nèi)外測點(diǎn)[13]。

        圖1 各基站周圍環(huán)境及監(jiān)測布點(diǎn)圖

        1#典型基站為樓頂抱桿,天線掛高15m,位于4層居民樓上,與聯(lián)通基站共址。北側(cè)13m為6層居民樓,東北側(cè)30m為6層居民樓,西北側(cè)28m為6層居民樓,南側(cè)25m為7層居民樓,西南側(cè)27m為7層居民樓。監(jiān)測點(diǎn)分別設(shè)在北側(cè)和西北側(cè)的6層居民樓內(nèi)(見圖1a),監(jiān)測結(jié)果見表2。

        2#典型基站為樓頂增高架,天線掛高23m,位于4層辦公樓上,與聯(lián)通基站共址。東側(cè)23m為5層酒店,西側(cè)34m為4層辦公樓,南側(cè)52m為5層辦公樓。監(jiān)測點(diǎn)設(shè)在東側(cè)的5層酒樓和西側(cè)的4層居民樓內(nèi)(見圖1b),監(jiān)測結(jié)果見表2。

        3#典型基站為樓頂增高架,天線掛高28m,位于5層歌廳上,與聯(lián)通基站共址。北側(cè)33m為6層居民樓,東北側(cè)37m為6層居民樓,東側(cè)40m為7層居民樓,南側(cè)32m為7層居民樓。監(jiān)測點(diǎn)設(shè)在南側(cè)的7層居民樓和北側(cè)的6層居民樓內(nèi)(見圖1c),監(jiān)測結(jié)果見表2。

        3.3 數(shù)據(jù)特征分析

        通過理論預(yù)測與實(shí)測結(jié)果對比分析,理論預(yù)測值與監(jiān)測值的比值表明:1#和3#基站理論預(yù)測與實(shí)際監(jiān)測結(jié)果差距不大;2#典型基站理論預(yù)測值與監(jiān)測值的比值為1.73和3.40,即a點(diǎn)的理論預(yù)測值是監(jiān)測值的1.73倍,b點(diǎn)的理論預(yù)測值是監(jiān)測值的3.40倍。理論預(yù)測是以預(yù)測點(diǎn)位于天線的主射方向?yàn)榍疤嵊?jì)算的,由于2#典型基站環(huán)境條件所限,為反映基站周圍敏感人群照射的輻射量,選擇的監(jiān)測點(diǎn)不在天線的主射方向上,所以導(dǎo)致2#典型基站的理論預(yù)測值與監(jiān)測值略有偏差。

        以上3個(gè)典型基站敏感點(diǎn)的理論預(yù)測與監(jiān)測數(shù)據(jù)均低于8μW/cm2,滿足基站建設(shè)項(xiàng)目對于環(huán)境功率密度的限值40μW/cm2,以及單個(gè)項(xiàng)目容量的限值8μW/cm2。其中,環(huán)境功率的頻率范圍為30~3000MHz。

        典型基站均位于樓頂,根據(jù)張海鷗[14]等的移動(dòng)通信基站電磁輻射時(shí)空分布及衰減特征研究,樓頂塔型基站電磁輻射對所在樓的室內(nèi)空間影響較小,僅對樓頂空間有明顯影響。典型基站的電磁輻射最大值出現(xiàn)于樓頂。電磁輻射值由于樓層的阻擋、吸收,隨樓層降低迅速衰減。

        規(guī)范、科學(xué)地架設(shè)天線,一般不會(huì)污染周圍的環(huán)境敏感建筑物,因?yàn)殡姶挪ㄖ靼旰蛷?qiáng)副瓣會(huì)從周圍樓房頂部或空隙中穿過[15]。

        4 結(jié)束語

        理論預(yù)測與實(shí)地監(jiān)測顯示,遼寧某市新建3G網(wǎng)絡(luò)基站電磁輻射值均低于國家標(biāo)準(zhǔn)限值,該市3G網(wǎng)絡(luò)基站的建設(shè),在加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)覆蓋率的同時(shí)未對四周敏感點(diǎn)造成明顯影響。

        由于遼寧某市新建3G網(wǎng)絡(luò)基站多位于樓頂,樓頂塔型基站電磁輻射對所在樓的樓頂空間有明顯影響,所以對設(shè)置移動(dòng)通信基站的高層建筑,要做好樓頂通道的管理,在樓頂入口設(shè)立警示標(biāo)記,禁止公眾進(jìn)入。

        [1]姚耿東,姜槐.關(guān)于電磁輻射危害的研究現(xiàn)狀與展望[J].環(huán)境與健康雜志,2000,17(5):259 -260.

        [2]孟超,高燕,于淼,等.城市電磁輻射污染的產(chǎn)生與危害[J].安全,2005,(5):29 -33.

        [3]王振杰,郭亞紅.電磁輻射危害及對策[J].漯河職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2009,8(2):39-40.

        [4]劉志華,時(shí)麗冉.電磁輻射對人類健康的影響[J].生物學(xué)通報(bào),2006,41(3):30-31.

        [5]彭關(guān)中,王琦,郝景濤.電磁輻射--室內(nèi)隱形殺手[J].制冷空調(diào)與電力機(jī)械,2006,27(112):60-63.

        [6]楊紅萍.電磁輻射的危害與防護(hù)[J].科技信息,2007,(33):367,407.

        [7]王亞君,方華,趙毅.電磁輻射的評價(jià)與防護(hù)[J].電力環(huán)境保護(hù),2004,20(1):12-14.

        [8]張軼,洪韻.TD-SCDMA移動(dòng)通信基站對周圍環(huán)境電磁輻射影響分析[J].高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展,2011,(4):32,89.

        [9]GB 8702-1988,中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)[S].

        [10]HJ/T10.3-1996,中華人民共和國環(huán)境保護(hù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[S].

        [11]HJ/T10.2-1996,中華人民共和國環(huán)境保護(hù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[S].

        [12]王毅,麻桂榮,郭幼英.移動(dòng)通信網(wǎng)基站電磁輻射調(diào)研及居民環(huán)境超標(biāo)原因分析[J].中國環(huán)境監(jiān)測,2002,18(3):44-46.

        [13]王亞民,張永富,張金明.移動(dòng)通信基站電磁輻射環(huán)境監(jiān)測布點(diǎn)的討論[J].輻射防護(hù)通訊,2002,22(3):27 -29.

        [14]張海鷗,潘超,夏遠(yuǎn)芬,等.移動(dòng)通信基站電磁輻射時(shí)空分布及衰減特征[J].電力環(huán)境保護(hù),2009,25(4):55 -57.

        [15]王毅,徐輝,麻桂英,等.城市電磁環(huán)境的新問題[J].城市管理與科技,2001,3(3):14 -18.

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