龍巖新羅區(qū)移動通信基站電磁輻射環(huán)境影響分析

福建省輻射環(huán)境監(jiān)督站　李婉暉

龍巖新羅區(qū)移動通信基站電磁輻射環(huán)境影響分析

福建省輻射環(huán)境監(jiān)督站李婉暉

該文對龍巖新羅區(qū)110個(gè)移動通信GSM/TD-SCDMA基站進(jìn)行監(jiān)測與分析。結(jié)果表明，其中109個(gè)基站電磁輻射滿足單個(gè)項(xiàng)目管理低于目標(biāo)限值0.08W/m2的標(biāo)準(zhǔn)。超標(biāo)的基站采取整改措施后，功率密度值也降低到目標(biāo)限值以內(nèi)?？梢姡垘r新羅區(qū)的移動通信基站在正常運(yùn)行時(shí)，對周圍的電磁輻射環(huán)境影響符合國家相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

移動通信基站 電磁輻射 環(huán)境影響

1　概述

隨著社會的進(jìn)步和通信技術(shù)的發(fā)展，移動通信業(yè)飛速發(fā)展，移動通信系統(tǒng)已從最初簡單的通話網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)發(fā)展到通信網(wǎng)絡(luò)、電視網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)融于一體的多功能系統(tǒng)，它已徹底改變了人們的生活方式和工作方式。為了更好地滿足公眾對信號的需求，移動通信基站覆蓋面越來越廣，越來越密集，尤其是在居民區(qū)、商業(yè)區(qū)及學(xué)校等人口密度較大的區(qū)域，移動通信基站遍布居民樓或大廈天臺上［1］。在移動通信基站的建設(shè)和運(yùn)行過程中，電磁輻射問題成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。為了使公眾對移動通信基站電磁輻射有正確、客觀的認(rèn)識，避免不必要的恐慌，基站電磁輻射強(qiáng)度和分布特點(diǎn)的研究顯得尤為重要。

移動通信基站由發(fā)射機(jī)、饋線和發(fā)射天線三部分組成，電磁波主要是通過發(fā)射天線發(fā)射出去，發(fā)射天線是基站電磁輻射的源。因此，研究基站的電磁輻射是針對基站發(fā)射天線的電磁輻射而言，發(fā)射天線的功率、增益和架設(shè)方式、角度等將對基站周圍電磁環(huán)境產(chǎn)生影響。

2　移動通信基站電磁輻射控制與評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

基站周圍環(huán)境電磁輻射的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)采用《電磁環(huán)境控制限值》（GB8702-2014）和《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)》（HJ/T10.3-1996）中的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.1公眾曝露控制限值

《電磁環(huán)境控制限值》（GB8702- 2014）中第4.1款對公眾曝露控制限值進(jìn)行了規(guī)定。本文中所涉及的基站中GSM網(wǎng)所用頻段為900MHz和1800MHz，TD-SCDMA網(wǎng)所用頻段為2000 MHz，因此基站周圍公眾曝露控制限值取0.4W/m2（即40 μW/cm2）。

表1　公眾曝露控制限值

2.2單個(gè)項(xiàng)目的電磁輻射影響管理限值

按照HJ/T10.3-1996中第4.2款的要求，單個(gè)項(xiàng)目的電磁輻射影響的管理限值的確定應(yīng)遵循下列原則：

（1）為使公眾受到總照射劑量小于GB8702-1988的規(guī)定值，對單個(gè)項(xiàng)目的影響必須限制在GB8702-1988限值的若干分之一。

（2）在評價(jià)時(shí)，對于由國家環(huán)境保護(hù)局負(fù)責(zé)審批的大型項(xiàng)目可取GB8702-88中場強(qiáng)限值的或功率密度限值的1/2。

因此，單個(gè)項(xiàng)目功率密度評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為0.08 W/m2。2015年1月1日起，不再執(zhí)行GB8702-1988，而是由《電磁環(huán)境控制限值》（GB8702-2014）替代，GB8702-2014中關(guān)于公眾控制限值仍然沿用0.4 W/m2的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，因此不影響單個(gè)項(xiàng)目的電磁輻射影響管理限值。

3　龍巖新羅區(qū)移動基站電磁輻射環(huán)境現(xiàn)狀監(jiān)測

為了滿足龍巖地區(qū)對通信信號的需求，提高通訊網(wǎng)絡(luò)的競爭力，龍巖移動公司目前已擁有多種通信網(wǎng)絡(luò)，包括GSM（俗稱2G）、TD-SCDMA（俗稱3G）和TD-LTE（俗稱4G）等網(wǎng)絡(luò)。本文中所測的基站主要針對的是龍巖地區(qū)2013年之前建設(shè)的GSM和TD-SCDMA的基站，其中GSM基站包含GSM900和DCS1800兩種。共選取龍巖新羅區(qū)110個(gè)基站，1090個(gè)監(jiān)測點(diǎn)位。

3.1監(jiān)測布點(diǎn)方法

根據(jù)《移動通信基站電磁輻射環(huán)境監(jiān)測方法》、《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》的規(guī)定，監(jiān)測點(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)， 主要考慮天線主瓣方向和周圍敏感點(diǎn)，具體點(diǎn)位設(shè)置在人可以到達(dá)的距離各天線最近處。對于發(fā)射天線架設(shè)在樓頂?shù)幕?，在樓頂公眾可活動范圍?nèi)布設(shè)監(jiān)測點(diǎn)位。同時(shí)，也應(yīng)根據(jù)基站周邊居民要求，對居民關(guān)心的位置進(jìn)行布點(diǎn)監(jiān)測。

測量高度均為儀器探頭距地面（ 或立足點(diǎn)）1.7m處，探頭（天線尖端） 與操作人員之間距離不少于0.5m，在室內(nèi)監(jiān)測，一般選取房間中央位置， 點(diǎn)位與家用電器等設(shè)備之間距離不少于1m。在窗口（ 陽臺） 位置監(jiān)測， 探頭（ 天線） 尖端在窗框（ 陽臺） 界面以內(nèi)。

3.2監(jiān)測時(shí)間、頻次及環(huán)境條件

測量時(shí)間選擇在城市及鄉(xiāng)村話務(wù)量的高峰期，一般為一天內(nèi)8：00～18：00。測量時(shí)的天氣條件應(yīng)為無雪、無雨、無霧、無冰雹，每個(gè)監(jiān)測點(diǎn)為進(jìn)行連續(xù)測量5次的電場強(qiáng)度監(jiān)測，每次測量時(shí)間不小于15秒，并讀取穩(wěn)定狀態(tài)下的最大值。

3.3監(jiān)測工況

移動通信的電磁輻射與基站發(fā)射功率、天線增益、頻率和話務(wù)量密切相關(guān)，當(dāng)功率和天線增益一定時(shí)，決定電磁輻射強(qiáng)度大小的是話務(wù)量［6］。本文中監(jiān)測的龍巖新羅區(qū)基站的全天平均話務(wù)量為151.06～191.30ERL。

3.4監(jiān)測儀器及其參數(shù)（見表2）

表2　NBM-550綜合場強(qiáng)測量儀器參數(shù)

3.5監(jiān)測結(jié)果分析

3.5.1功率密度隨距離的變化

選取龍巖新羅區(qū)110個(gè)GSM/TD基站，根據(jù)站址所在環(huán)境的特點(diǎn)進(jìn)行布點(diǎn)監(jiān)測。在抽測的110個(gè)基站中，GSM單網(wǎng)基站有16個(gè)，GSM/TD共址基站共93個(gè)，TD單網(wǎng)基站有1個(gè)；移動與其他運(yùn)營商（電信或聯(lián)通）同時(shí)架設(shè)共址的有68個(gè)，中國移動單獨(dú)架設(shè)的基站有42個(gè)。110個(gè)基站的電磁輻射環(huán)境監(jiān)測結(jié)果見表3、表4。

表3　龍巖新羅區(qū)抽測基站周圍環(huán)境電磁輻射監(jiān)測結(jié)果（μW/cm2）

表4　龍巖新羅區(qū)抽測基站周圍環(huán)境電磁輻射監(jiān)測結(jié)果（μW/cm2）

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》（HJ/T10.2-1996）微波天線遠(yuǎn)場主瓣軸向功率密度的理論計(jì)算可知，對于單網(wǎng)架設(shè)的移動通信基站，分別在距離GSM900、GSM1800和TD-SCDMA天線主瓣軸向35.3m、35.3m和12.5m處或者低于天線底部6.6m、7.2m和2.2m處時(shí)，電場功率密度值已衰減到單個(gè)移動通信基站產(chǎn)生對環(huán)境電磁輻射場的貢獻(xiàn)0.08W/m2［2］。對于GSM、TD天線共址架設(shè)的移動通信基站，分別在距離天線主瓣軸向37.6m處或者低于天線底部7.6m處時(shí)，電場功率密度值已衰減到單個(gè)移動通信基站產(chǎn)生對環(huán)境電磁輻射場的貢獻(xiàn)0.08W/m2，不會對更遠(yuǎn)處的環(huán)境保護(hù)目標(biāo)造成電磁輻射環(huán)境影響。同時(shí)，測點(diǎn)與天線的水平距離和垂直距離，都直接影響著功率密度值，主瓣與旁瓣區(qū)的功率密度值有明顯的差異。

上述理論計(jì)算結(jié)果表明，發(fā)射天線前方存在一個(gè)輻射的主瓣區(qū)域，在主瓣區(qū)內(nèi)，電磁輻射強(qiáng)度最大，而旁瓣區(qū)則相對較小，實(shí)測結(jié)果也與理論計(jì)算的結(jié)果相符。表3實(shí)測結(jié)果說明，在水平距離0～10m區(qū)域內(nèi)，測值較小。這個(gè)區(qū)域內(nèi)的一些點(diǎn)位屬于旁瓣區(qū)，因此功率密度值較小，即俗稱的“塔下黑”現(xiàn)象。隨著水平距離的增大，10～20m內(nèi)的區(qū)域，更多的測點(diǎn)位于輻射的主瓣區(qū)域，功率密度平均值較高，電磁輻射強(qiáng)度較大，波動性強(qiáng)； 出現(xiàn)最大值后， 以后隨著距離增加，功率密度迅速衰減。因此，在水平距離20～30m區(qū)域內(nèi)，功率密度均值開始降低［3］。其次，表3說明，移動與其他運(yùn)營商共址架設(shè)的基站的測值總體高于移動單獨(dú)架設(shè)的基站，可見，在多輻射源的環(huán)境中，測值會較單一輻射源高，在監(jiān)測過程中布設(shè)監(jiān)測點(diǎn)位時(shí)，應(yīng)盡量避開其他輻射源的影響才能更為客觀地反映移動基站對電磁環(huán)境的影響［4］。

根據(jù)表4的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，可以得知，在水平距離相同的條件下，測點(diǎn)與天線的垂直距離（高差）對測點(diǎn)功率密度值有較大的影響。以水平距離10～20m為例，在測點(diǎn)與天線高差在2～4m時(shí)，功率密度均值達(dá)2.092μW/cm2，而測點(diǎn)與天線高差在4～6m時(shí)，均值是1.004μW/cm2。其主要原因是主瓣與旁瓣二者的電磁輻射強(qiáng)度相差較大，而對于基站周圍環(huán)境的監(jiān)測布點(diǎn)時(shí)，選取典型的環(huán)境保護(hù)目標(biāo)主瓣區(qū)內(nèi)的點(diǎn)位顯得尤為重要。

3.5.2測值分段統(tǒng)計(jì)結(jié)果

為了更直觀地反映測點(diǎn)的功率密度值的分布情況，將測值進(jìn)行分段統(tǒng)計(jì)，結(jié)果見表5。

表5　龍巖新羅區(qū)抽測基站測值分段統(tǒng)計(jì)結(jié)果（μW/cm）

由表5可見，48.0%的監(jiān)測點(diǎn)功率密度值分布在0.1～1μ W/cm2，累積百分比75.6%的測點(diǎn)功率密度小于1μW/cm2；0.6%的監(jiān)測點(diǎn)測值超過單個(gè)項(xiàng)目環(huán)境管理限值（8μW/cm2），99.4%的測點(diǎn)都是符合管理限值要求的。由此可見，抽測基站周圍環(huán)境的電磁輻射水平控制在了較為安全的范圍內(nèi)，對周邊環(huán)境的電磁輻射影響較小。

3.5.3超標(biāo)基站原因分析與整改

表5中，7個(gè)測點(diǎn)超過標(biāo)準(zhǔn)限值的要求，均屬于同一個(gè)基站，位于龍巖新羅區(qū)閩西大學(xué)6號樓的屋面抱桿型基站，整改前后周圍環(huán)境監(jiān)測結(jié)果見表6。該基站的天線數(shù)量共有11個(gè)，而且天線的架設(shè)高度相對較低，使得基站本樓屋面正好位于天線的主瓣區(qū)域內(nèi)。移動公司通過加高天線的架設(shè)高度，減小天線增益，以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)限值的要求。

表6　新羅區(qū)閩西大學(xué)6號樓基站周圍環(huán)境監(jiān)測結(jié)果

4　結(jié)語與建議

（1）綜上所述，龍巖新羅區(qū)110個(gè)GSM/TD基站中，109個(gè)基站均符合《電磁環(huán)境控制限值》（GB8702-2014）和《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)》（HJ/T10.3-1996）中的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，即單個(gè)項(xiàng)目功率密度評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)8μW/cm2。1個(gè)超標(biāo)基站在采取整改措施后，也達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)限值的要求。監(jiān)測結(jié)果統(tǒng)計(jì)說明，75.6%的測點(diǎn)功率密度小于1μW/cm2，可見，抽測基站對周邊環(huán)境的電磁輻射影響較小。

（2）基站發(fā)射天線與監(jiān)測點(diǎn)的水平距離和垂直距離對功率密度值有較大的影響。主瓣區(qū)與旁瓣區(qū)的電磁輻射強(qiáng)度相差較大。監(jiān)測時(shí)，應(yīng)在主瓣區(qū)內(nèi)的環(huán)境保護(hù)目標(biāo)布設(shè)必要的點(diǎn)位，確?？梢哉{(diào)查了解到電磁輻射影響最大的環(huán)境保護(hù)目標(biāo)的電磁環(huán)境狀況。

（3）天線主瓣發(fā)射方向應(yīng)注意避免正對醫(yī)院門診及住院樓、學(xué)校教學(xué)樓和幼兒園等環(huán)境敏感目標(biāo)，應(yīng)最大限度拉大與周圍建筑的距離，同時(shí)在基站選址時(shí)就必須考慮該區(qū)域的電磁輻射環(huán)境本地狀況，對于電磁輻射源較多的區(qū)域，在建設(shè)基站時(shí)就應(yīng)更加慎重，確保電磁輻射不能超出標(biāo)準(zhǔn)限值［5-6］。

（4）對于個(gè)別基站周圍環(huán)境有超標(biāo)的情況，應(yīng)先分析超標(biāo)原因，針對原因采取整改措施。一般來說，應(yīng)盡可能采取減小發(fā)射功率和天線增益，增加發(fā)射天線的高度，調(diào)整發(fā)射天線架設(shè)位置和朝向等有效措施，使其主瓣方向偏離環(huán)境保護(hù)目標(biāo)，保證環(huán)境電磁輻射的功率密度值低于標(biāo)準(zhǔn)限值。

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