移動(dòng)通信基站電磁環(huán)境監(jiān)測(cè)淺析

陳秋遐，周立強(qiáng)，楊文棟

(云南省輻射環(huán)境監(jiān)督站，云南 昆明 650032)

1 概述

隨著社會(huì)文明進(jìn)程的發(fā)展，人類進(jìn)入信息社會(huì)，移動(dòng)通信與人們的生活息息相關(guān)，對(duì)人類的生活和發(fā)展起到了重要作用;與此同時(shí)移動(dòng)通信基站的建設(shè)也越來(lái)越進(jìn)入了人類生活和生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域，客觀地造成了生活環(huán)境中電磁輻射能量密度一定程度的增大。但由于電磁輻射較其他水、氣、聲等環(huán)境要素而言，屬于一種能量流，無(wú)色無(wú)味，看不見、摸不著、聞不見、聽不著，只有依靠?jī)x器設(shè)備監(jiān)測(cè)才能判別其對(duì)環(huán)境的影響情況。目前由于對(duì)電磁環(huán)境及電磁輻射影響宣傳的滯后，加上人們對(duì)電磁輻射對(duì)人體影響缺乏理性、客觀的認(rèn)識(shí)，人們對(duì)生活環(huán)境周圍的移動(dòng)通信基站仍存在著排斥和恐懼的心理。因此移動(dòng)通信基站的電磁環(huán)境監(jiān)測(cè)成為解決移動(dòng)通信基站建設(shè)的環(huán)境管理及污染投訴的重要手段。

2 移動(dòng)通信網(wǎng)的組成

移動(dòng)通信網(wǎng)由交換網(wǎng)路子系統(tǒng) (移動(dòng)交換中心)、無(wú)線基站子系統(tǒng)和操作維護(hù)子系統(tǒng)三大系統(tǒng)組成，其中交換網(wǎng)路子系統(tǒng)和操作維護(hù)子系統(tǒng)不涉及開路發(fā)射，從環(huán)境管理角度不存在對(duì)周圍環(huán)境電磁輻射影響的問(wèn)題。開路發(fā)射集中在無(wú)線基站子系統(tǒng)，因此監(jiān)測(cè)重點(diǎn)應(yīng)關(guān)注無(wú)線基站子系統(tǒng)的開路發(fā)射對(duì)環(huán)境的影響。

無(wú)線基站子系統(tǒng)由宏站、微站、直放站、節(jié)點(diǎn)站和微波中繼等部分組成，其中:微站主要用于室內(nèi)覆蓋工程，功率低，覆蓋范圍小，屬于電磁輻射設(shè)施豁免管理水平;直放站用于公路及遠(yuǎn)郊信號(hào)較弱地方的信號(hào)增強(qiáng)覆蓋，環(huán)境敏感程度較低，同時(shí)存在信號(hào)穩(wěn)定性差，目前逐步淘汰;微波中繼也因容量小，容易受到干擾，目前也基本淘汰被光纖所替代;所以本文以單一宏站監(jiān)測(cè)為重點(diǎn)進(jìn)行探討。

3 移動(dòng)通信宏站監(jiān)測(cè)范圍的確定

3.1 相關(guān)輻射環(huán)境保護(hù)管理導(dǎo)則和監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范

(1)由于移動(dòng)通信無(wú)線基站使用的頻率段為800MHz～3000MHz，根據(jù)《電磁輻射防護(hù)規(guī)定》(GB8702－88)規(guī)定:公眾照射在1d 24h內(nèi)，環(huán)境電磁輻射場(chǎng)的場(chǎng)量參數(shù)在任意連續(xù)6min內(nèi)的平均值應(yīng)滿足0.4W/m2的要求。

(2)根據(jù)《電磁輻射環(huán)境影響評(píng)價(jià)方法和標(biāo)準(zhǔn)》(HJ/T10.3－1996)規(guī)定:評(píng)價(jià)范圍以天線為中心:發(fā)射機(jī)功率P≤100kW時(shí)，評(píng)價(jià)半徑為0.5km。對(duì)于有方向性天線，按照天線輻射主瓣的半功率角內(nèi)評(píng)價(jià)到0.5km，如高層建筑的部分樓層進(jìn)入天線輻射主瓣的半功率角以內(nèi)時(shí)，選擇不同高度對(duì)該樓層進(jìn)行室內(nèi)或室外的場(chǎng)強(qiáng)測(cè)量。公眾總的受照射劑量包括各種電磁輻射對(duì)其影響的總和，即包括擬建設(shè)施可能或已經(jīng)造成的影響，還要包括已有背景電磁輻射的影響。總的受照射劑量限值不應(yīng)大于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《電磁輻射防護(hù)規(guī)定》(GB8702－88)的要求。對(duì)單個(gè)項(xiàng)目的影響必須限制在GB8702－88限值的若干分之一。在評(píng)價(jià)時(shí)，對(duì)于國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局負(fù)責(zé)審批的大型項(xiàng)目可取GB8702－88中功率密度限值的1/2。其他項(xiàng)目則取功率密度限值的1/5作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn);因此本文依據(jù)上述規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)，確定對(duì)本項(xiàng)目取《電磁輻射防護(hù)規(guī)定》功率密度限值0.4W/m2的1/5，即0.08W/m2作為環(huán)境達(dá)標(biāo)限值。

(3)《移動(dòng)通信基站電磁輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)方法》(試行)中對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的選擇規(guī)定:監(jiān)測(cè)點(diǎn)位一般布設(shè)在以發(fā)射天線為中心半徑50m的范圍內(nèi)可能受到影響的保護(hù)目標(biāo)。從環(huán)境敏感性角度以社會(huì)關(guān)注區(qū)的人口密集區(qū)、文教區(qū)、黨政機(jī)關(guān)集中的辦公地點(diǎn)、療養(yǎng)地、醫(yī)院、學(xué)校、幼兒園等為保護(hù)目標(biāo)。

3.2 移動(dòng)通信宏站的天線主瓣遠(yuǎn)場(chǎng)水平軸向達(dá)標(biāo)

距離的計(jì)算

目前移動(dòng)通信宏站的設(shè)備額定發(fā)射功率通常為10W～50W，分為定向站和全向站兩大類，其中定向站包括單頻站和雙頻站兩種類型，考慮到傳輸 (天饋系統(tǒng))損耗和載頻數(shù)量等因素的影響，宏基站天線口端的實(shí)際輻射功率為＜1W～18.6W左右，天線增益為11～17.5dBi。因此在一般情況下，基站的實(shí)際發(fā)射功率遠(yuǎn)小于標(biāo)稱功率。這主要取決于宏站所服務(wù)的地理區(qū)域的大小以及用戶容量。同時(shí)為了保證站與站間的無(wú)線信號(hào)不會(huì)相互干擾，避免通話故障，基站在建設(shè)規(guī)劃開始就需要嚴(yán)格控制發(fā)射功率。

根據(jù)國(guó)家環(huán)保行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《輻射環(huán)境保護(hù)管理導(dǎo)則－電磁輻射監(jiān)測(cè)儀器和方法》 (HJ/T10.2－1996)，遠(yuǎn)場(chǎng)軸向功率密度S的計(jì)算公式:

式中:S－功率密度 (W/m2)

P─天線發(fā)射功率 (W)

G─天線增益 (倍數(shù))

r─天線與預(yù)測(cè)點(diǎn)之間的軸向距離 (m)

本文選取較為極端的參數(shù)天線端口功率P=18.6W，天線增益為 G=17.5dBi，S=0.08W/m2(達(dá)標(biāo)限值)，經(jīng)計(jì)算得到宏站的天線主瓣遠(yuǎn)場(chǎng)水平軸向達(dá)標(biāo)限值距離32.3m。

3.3 監(jiān)測(cè)范圍的確定

在較為極端的條件下通過(guò)對(duì)宏站的天線主瓣遠(yuǎn)場(chǎng)水平軸向達(dá)標(biāo)限值距離計(jì)算，結(jié)果為32.3m。同時(shí)在宏站對(duì)周圍電磁環(huán)境影響過(guò)程中，主瓣遠(yuǎn)場(chǎng)軸向水平是最大的，其它副瓣及軸向垂直影響都相對(duì)軸向水平值小;而且在預(yù)測(cè)過(guò)程考慮僅為理想狀態(tài)的電磁波傳播，沒有考慮實(shí)際環(huán)境條件下空氣吸收及其它屏蔽因素，因此預(yù)測(cè)結(jié)果具有安全冗余量。因此在對(duì)宏站監(jiān)測(cè)過(guò)程中只要監(jiān)測(cè)范圍以發(fā)射天線為中心的50m半徑范圍，重點(diǎn)考慮主瓣軸向在范圍內(nèi)人員活動(dòng)或居留的室內(nèi)外環(huán)境即可滿足環(huán)境管理監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)的要求，是完全可行的;也可通俗地理解為一般移動(dòng)通信宏站在距天線50m范圍以外的功率密度水平是滿足國(guó)家限值規(guī)定的。

4 監(jiān)測(cè)儀器的選擇

在監(jiān)測(cè)實(shí)施過(guò)程中對(duì)監(jiān)測(cè)設(shè)備的選擇直接影響監(jiān)測(cè)結(jié)果，測(cè)量?jī)x器根據(jù)監(jiān)測(cè)目的分為非選頻式寬帶輻射測(cè)量?jī)x和選頻式輻射測(cè)量?jī)x，進(jìn)行移動(dòng)通信宏站電磁輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)時(shí)，采用非選頻式寬帶輻射測(cè)量?jī)x。需要了解多個(gè)電磁波發(fā)射源中各個(gè)發(fā)射源的電磁輻射貢獻(xiàn)量時(shí)，則采用選頻式輻射測(cè)量?jī)x;同時(shí)要求測(cè)量?jī)x器工作性能滿足待測(cè)場(chǎng)的要求，比如響應(yīng)、量程和頻率范圍等諸多條件和性能;而且儀器必須定期檢定和校準(zhǔn)，使用時(shí)必須確保在檢定或校準(zhǔn)的有效期內(nèi)，測(cè)量必須滿足相關(guān)測(cè)量規(guī)范的要求，這樣才能基本保證監(jiān)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確、可信。

目前社會(huì)上流行著許多號(hào)稱能監(jiān)測(cè)電磁輻射的設(shè)備，公眾也往往相信這些所謂“設(shè)備”的監(jiān)測(cè)結(jié)果，盲目地與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較。社會(huì)上的這些所謂“設(shè)備”都不具備電磁環(huán)境測(cè)試功能，加之公眾又缺乏對(duì)測(cè)量參數(shù)判別能力，從而造成不必要的對(duì)移動(dòng)通信基站的心理恐慌。

5 結(jié)論

總之，本文認(rèn)為在移動(dòng)通信基站建設(shè)和管理工程中，必須依托監(jiān)測(cè)為基礎(chǔ);而監(jiān)測(cè)過(guò)程中重點(diǎn)關(guān)注以發(fā)射天線為中心，覆蓋半徑50m范圍內(nèi)公眾活動(dòng)和居留的重點(diǎn)區(qū)域，同時(shí)選擇恰當(dāng)?shù)谋O(jiān)測(cè)儀器，才能對(duì)移動(dòng)通信基站電磁環(huán)境影響給出準(zhǔn)確的結(jié)果，為個(gè)管理部門提供明確的管理依據(jù)，給予公眾科學(xué)、可信的合理解釋。

［1］ GB8702－88，電磁輻射防護(hù)規(guī)定 ［S］．

［2］HJ/T10．3－1996，輻射環(huán)境保護(hù)管理導(dǎo)則·電磁輻射環(huán)境影響評(píng)價(jià)方法和標(biāo)準(zhǔn)［S］．

［3］HJ/T10．2－1996，輻射環(huán)境保護(hù)管理導(dǎo)則·電磁輻射監(jiān)測(cè)儀器和方法 ［S］．