達州市124個電信4G LTE基站電磁輻射監(jiān)測及分析

宗志龍，朱 杰，呂映賦，粟琨璞，胥海亮

(四川省輻射環(huán)境管理監(jiān)測中心站，成都 611139)

1 前 言

在當今社會，移動通信已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚穆?lián)系方式。隨著人民生活水平的日益提高，公眾的環(huán)境意識不斷增強，越來越多人關(guān)心移動通信基站對周圍電磁輻射環(huán)境的影響。本文通過對達州市124個電信4GLTE基站電磁輻射的監(jiān)測數(shù)據(jù)分析、研究，提出有針對性減少移動通信基站對周圍居民電磁輻射影響的環(huán)境保護措施。

2 研究方法

2.1 監(jiān)測方法及評價標準

本次監(jiān)測按照《電磁輻射環(huán)境保護管理辦法》[1](原國家環(huán)境保護局第18號令)中的要求執(zhí)行；監(jiān)測技術(shù)方法按照《輻射環(huán)境保護管理導則·電磁輻射監(jiān)測儀器和方法》(HJ/T10.2-1996)[2]、《電磁環(huán)境控制限值》(GB8702-2014)[3]和《移動通信基站電磁輻射環(huán)境監(jiān)測方法》(試行)[4]的規(guī)范要求執(zhí)行。

2.2 監(jiān)測儀器

本次監(jiān)測選用經(jīng)年檢合格的監(jiān)測儀器，主要設(shè)備見表1。

表1 監(jiān)測儀器一覽表Tab.1 List of monitoring instrument

中國電信股份有限公司LTE移動通信網(wǎng)使用的頻率見表2[5],其中上行頻率為用戶(手機)發(fā)射的頻率，下行頻率為基站天線發(fā)射電磁波頻率。本次監(jiān)測主要針對電信LTE下行頻率(1 860～1 875MHz)，監(jiān)測采用的儀器為NBM550/EF0391綜合場強儀(頻率響應為0.1～3 000MHz)，可將一個點位的由基站、廣播、電視及其他工作在這個頻段內(nèi)的電磁輻射體產(chǎn)生的電磁輻射全部涵蓋在內(nèi)。

表2 基站工作頻率情況一覽表Tab.2 List of base station working frequency

注：下行頻率為基站天線發(fā)射頻率。

2.3 監(jiān)測實施

2.3.1 監(jiān)測日期：2016年11月17日～2016年12月4日；2016年12月13日～2016年12月14日。

2.3.2 測量條件：A.氣候條件：環(huán)境溫度13.7℃～18.9℃；環(huán)境濕度：42.7%～70.2%；天氣狀況：晴、陰；測量地點相對空曠；B.測量高度：取儀器探頭離地面1.7米高度。C.測量項目：射頻電場強度。D.測量時間：10∶00～18∶00。

2.3.3 工程運行工況：監(jiān)測過程中，基站正常運行。

3 監(jiān)測結(jié)果評價

3.1 監(jiān)測布點

3.1.1 天線架設(shè)方式

天線塔架方式主要分為兩種類型，一種為落地塔(景觀塔、角鋼塔、三管塔等)，一種為樓面塔(抱桿、樓面增高架、樓面美化塔、拉線塔等)，天線塔架主要表現(xiàn)形式見圖1[5]。

圖1 天線塔架示意圖Fig.1 Diagram of antenna tower

3.1.2 監(jiān)測布點

基站監(jiān)測點位選取主要以電磁環(huán)境最不利位置為依據(jù)，同時適當考慮公眾關(guān)注位置。根據(jù)基站天線架設(shè)位置在樓面或地面有不同的布點原則。

3.1.2.1 樓面基站天線

樓面基站天線監(jiān)測布點見圖2。

圖2 樓面基站監(jiān)測布點示意圖Fig.2 Sketch diagram of roof base station monitoring

圖2中①基站所在樓頂，基站天線3個主射投影方向，各找到一個最大值記錄，3個點；這3個點位的設(shè)置主要考慮在公眾可到達基站樓頂面，公眾可能受到的最大電磁輻射值。若基站主射投影方向在樓頂上已無法測試，居民可到達的位置通常為基站天線的后向位置，基站所在樓頂?shù)谋O(jiān)測點位變化為在基站天線面板背后，找到一個最大值記錄;

②在基站頂層樓道內(nèi)監(jiān)測1個點；該點位的設(shè)置，主要反映出基站正下方住戶活動區(qū)域電磁輻射現(xiàn)狀;

③在3個主射方向臨近建筑樓頂或頂樓住戶或樓梯間(可見天線處)各測一個點，3個點。這3個點位的設(shè)置主要反映出和天線直線距離最近，高度差最小位置處公眾受到的電磁輻射大小。如果某主射投影方向上沒有居民點，在評價范圍內(nèi)，距離基站最近處、可到達的地面測1個點;

④地面1個點位。同樣，由于不了解電磁波的傳播特性，公眾在基站周邊地面活動時也有對電磁輻射的擔心。本次監(jiān)測選取基站周邊地面點位進行測試來說明地面電磁輻射大小。

3.1.2.2 地面基站天線

地面基站天線監(jiān)測布點見圖3。

圖3 地面基站監(jiān)測布點示意圖Fig.3 Sketch diagram of ground base station monitoring

基站天線3個主射投影方向最近居民點布設(shè)監(jiān)測點位。

3.2 測量數(shù)據(jù)

3.2.1 讀取數(shù)據(jù)

每個測點連續(xù)測5次，每次測量時間不少于15秒，并讀取穩(wěn)定狀態(tài)最大值。

3.2.2 數(shù)據(jù)處理

求出每個測點功率密度的平均值。

Pi—功率密度第i次測值

N—測量總次數(shù)

3.3 監(jiān)測結(jié)果

根據(jù)《中國電信股份有限公司達州分公司2015年移動通信基站工程》(川輻環(huán)監(jiān)字[2016]第EM0081號)[6]監(jiān)測數(shù)據(jù)，基站監(jiān)測結(jié)果如下：

本次監(jiān)測了124個基站，其中地面基站57個，測得臨近建筑物數(shù)據(jù)46個、基站附近地面數(shù)據(jù)218個；樓面基站67個，測得臨近建筑物數(shù)據(jù)101個、基站附近地面數(shù)據(jù)196個、基站所在樓頂數(shù)據(jù)136個、基站所在樓內(nèi)65個。

3.3.1 地面基站

3.3.1.1 基站臨近建筑物測值

根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)，繪制了數(shù)據(jù)排列圖(見圖4)及監(jiān)測數(shù)據(jù)分布區(qū)間表(見表3)，可以看出，地面基站臨近建筑物測得的最大值為5.214×10-2W/m2，出現(xiàn)在“宣漢新胖兒餐廳”基站5號點位。地面臨近建筑測值都處于10-3數(shù)量級和10-2數(shù)量級，所有測值低于0.08W/m2和0.4 W/m2的限值。

表3 地面基站臨近建筑物監(jiān)測數(shù)據(jù)分布區(qū)間個數(shù)及比率Tab.3 The number and ratio of monitoring data distribution in buildings near ground base stations

圖4 地面基站臨近建筑物監(jiān)測數(shù)據(jù)排列圖Fig.4 Monitoring data of buildings adjacent to ground base stations

3.3.1.2 地面基站附近地面測值

根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)，繪制了數(shù)據(jù)排列圖(見圖5)及監(jiān)測數(shù)據(jù)分布區(qū)間表(見表4)，可以看出，地面基站附近地面測得的最大值為7.866×10-2W/m2，出現(xiàn)在“石家灣”基站3號點位。地面基站附近地面測值大多處于10-3及更小數(shù)量級，所有測值均低于0.08W/m2和0.4 W/m2的限值。

表4 地面基站附近地面監(jiān)測數(shù)據(jù)分布區(qū)間個數(shù)及比率Tab.4 The number and ratio of ground monitoring data distrbution near ground base stations

圖5 地面基站附近地面監(jiān)測數(shù)據(jù)排列圖Fig.5 Monitoring data of ground adjacent to ground base stations

3.3.2 樓面基站

3.3.2.1 樓面基站臨近建筑物測值

根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)，繪制了數(shù)據(jù)排列圖(見圖6)及監(jiān)測數(shù)據(jù)分布區(qū)間表(見表5)，可以看出，樓面基站臨近建筑物測得的最大值為7.842×10-2W/m2，出現(xiàn)在“大竹周家中學”基站6號點位。樓面基站臨近建筑測值都處于10-3數(shù)量級和10-2數(shù)量級，所有測值低于0.08W/m2和0.4 W/m2的限值。

表5 樓面基站臨近建筑物監(jiān)測數(shù)據(jù)分布區(qū)間個數(shù)及比率Tab.5 The number and ratio of monitoring data for building adjacent to floor base stations

圖6 樓面基站臨近建筑物監(jiān)測數(shù)據(jù)排列圖Fig.6 Monitoring data of buildings adjacent to floor base stations

3.3.2.2 基站附近地面測值

根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)，繪制了數(shù)據(jù)排列圖(見圖7)及監(jiān)測數(shù)據(jù)分布區(qū)間表(見表6)，可以看出，基站附近地面測得的最大值為3.06×10-2W/m2，出現(xiàn)在“基站西北側(cè)地面1樓庫房門口”基站5號點位。基站附近地面測值絕大多處于10-3及更小數(shù)量級，所有測值均低于0.08W/m2和0.4 W/m2的限值。

表6 基站附近地面監(jiān)測數(shù)據(jù)分布區(qū)間個數(shù)及比率Tab.6 The number and ratio of graund monitioring data distrbuition near the base station

圖7 基站附近地面監(jiān)測數(shù)據(jù)排列圖Fig.7 Monitoring data of ground adjacent to floor base stations

3.3.2.3 樓面基站所在樓頂測值

根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)，繪制了數(shù)據(jù)排列圖(見圖8)及監(jiān)測數(shù)據(jù)分布區(qū)間表(見表7)，可以看出，樓面基站所在樓頂測得的最大值為0.570 7W/m2，出現(xiàn)在“通川區(qū)達二中”基站2號點位。有9個測量值高于0.08W/m2的限值，分別為“大竹周家中學”基站的1、2、3、7號點位，測量值分別為0.367 72W/m2、0.109 98W/m2、0.528 16W/m2、0.181 74W/m2； “通川區(qū)達二中”基站的1、2號點位，測量值分別為0.541 04W/m2、0.570 7W/m2；“達州達川_萬順家園”基站的1、2、3號點位，測量值分別為0.130 9W/m2、0.328 1W/m2、0.098 4W/m2。

表7 樓面基站所在樓頂監(jiān)測數(shù)據(jù)分布區(qū)間個數(shù)及比率Tab.7 The number and ratio of ground monitioring data distrbution on the roof of the base station

圖8 樓面基站所在樓頂監(jiān)測數(shù)據(jù)排列圖Fig.8 Monitoring data of the roof of floor base stations

3.3.2.4 樓面基站所在樓內(nèi)測值

根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)，繪制了數(shù)據(jù)排列圖(見圖9)及監(jiān)測數(shù)據(jù)分布區(qū)間表(見表8)，可以看出，樓面基站所在樓內(nèi)測得的最大值為0.010 04W/m2，出現(xiàn)在“通川區(qū)達一中”基站3號點位。樓面基站所在樓內(nèi)測值大多處于10-3及更小數(shù)量級，所有測值均低于0.08W/m2和0.4 W/m2的限值。

圖9 樓面基站所在樓內(nèi)監(jiān)測數(shù)據(jù)排列圖Fig.9 Monitoring data map within the building where the floor base station located

區(qū)間數(shù)量級(W/m2)數(shù)據(jù)個數(shù)比率(%)低于10-35076.92位于10-31421.54高于10-3低于于8×10-211.54高于8×10-2低于4×10-100高于4×10-100

3.4 監(jiān)測結(jié)果評價

3.4.1 基站所在樓內(nèi)測值絕大多數(shù)(樓面基站98.46%)處于10-3及更小數(shù)量級，即基站所架設(shè)樓內(nèi)的電磁輻射值小，電磁環(huán)境安全。

3.4.2 基站附近地面測值絕大多數(shù)(地面基站84.86%，樓面基站98.47%)處于10-3及更小數(shù)量級，若基站天線架設(shè)時把握好天線的傾斜角，天線方向盡量偏離公眾活動區(qū)域，電磁環(huán)境較為安全。

3.4.3 基站臨近建筑測值都處于10-3數(shù)量級和10-2數(shù)量級，要求建設(shè)單位在架設(shè)基站之前合理評估其對臨近建筑的影響，科學設(shè)計基站天線傾斜角，天線主射方向盡量避開臨近建筑(尤其是臨近建筑高度與基站天線相近時)，適當提高基站天線的架設(shè)高度，嚴格控制基站天線的發(fā)射功率。臨近建筑中的居民要有自我保護意識，避免基站天線長期直接照射。

3.4.4 基站所在樓頂測值大多數(shù)(78.77%)處于10-2數(shù)量級及更高數(shù)量級，有部分(6.61%)測值大于0.08 W/m2(其中大于0.4W/m2測值出現(xiàn)的比率為2.20%)；建設(shè)單位應該協(xié)商好小區(qū)物業(yè)及基站架設(shè)樓業(yè)主，爭取鎖閉樓頂門，避免居民到樓頂曬衣服、種花種菜等活動的出現(xiàn)。