通信建設項目環境保護中,電磁輻射保護是一項極為重要的環境保護內容。我國通信行業標準GB/T 51391《通信工程建設環境保護技術標準》給出了無線通信局(站)及相關無線通信系統的電磁輻射強度的計算及是否超標的判斷等,用以通信建設項目的環境影響評估與評價。下述給以簡要的介紹,如要詳細了解的請查詢該標準原文。
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一、關于無線通信局(站)產生的電磁輻射強度的計算
1、計算步驟
無線通信局(站)產生的電磁輻射強度,應按以下基本步驟進行預測計算:首先了解電磁輻射體的位置、發射頻率和發射功率及天線技術參數等信息;然后確定電磁輻射體是否可免于管理,是否需要做電磁輻射影響評估;如果需要評估,應先明確電磁輻射防護的公眾暴露控制限值、公眾暴露管理限值和評估范圍;最后進行電磁輻射強度預測計算或現場測量。
2、計算范圍
對于不滿足可免于管理的電磁輻射體,其電磁輻射計算范圍可按下表1-2要求確定。在電磁輻射計算范圍內,應對公眾經常活動的場所進行評估。
表1-2:電磁輻射計算范圍的確定
在GB/T 51391標準的上一版本YD 5039-2009中還要求,評估后應劃分三個區域:公眾輻射安全區、職業輻射安全區和電磁輻射超標區,可按下圖1-2執行。但由于新的GB 8702《電磁環境控制限值》取消了職業輻射限值的要求,所以GB/T 51391就沒有再對評估區域進行劃分了,圖1-2僅供參考。
圖1-2:三個電磁輻射區域劃分示例
3、可免于管理的電磁輻射體:
依據GB 8702的規定:從電磁環境保護管理角度,下列產生電場、磁場、電磁場的設施(設備)可免于管理:一是100kW以下電壓等級的交流輸變電設備;二是向沒有屏蔽空間發射0.1MHz~300GHz電磁場的、其等效輻射功率小于下表1-3中數值的的設施(設備)。
表1-3:可豁免的電磁輻射體的等效輻射功率
二、對于單項無線通信系統產生的電磁輻射強度的計算
對于不滿足表1-3要求所豁免的,其單項無線通信系統,電磁輻射強度的預測計算方法應參照現行環保行業標準HJ/T 10.2《輻射環境保護管理導則 電磁輻射監測儀器和方法》,包括電場強度和電磁功率密度。本方法適用于微波天線、衛星地球站天線和移動通信板狀天線,不適用于移動通信智能天線。電磁場區域可劃分為近場區和遠場區,其含義詳見下表2-0。
表2-0:近場區和遠場區的概念
1、預測計算模型
1)近場區的計算:射頻近場區的電磁場分布較復雜,會受到多種因素的影響。如果天線周圍環境理想,沒有影響電場或磁場分布的物體存在,在已知天線電流分布的情況下,可以采用準靜態電磁場理論預測計算。可采用下式估算近場區最大功率密度Sdmax。式中,PT為天線輸入功率(W);Sa為天線實際幾何面積(m2)。該式計算出的預測值,是對于具有正方形口面和圓錐形口面天線的情況下天線近場區內最大功率密度值(精度<±3 dB)。
Sdmax = 4PT/Sa (W/ m2)
由于實際情況比較復雜,近場區電磁輻射強度一般以實際測量為準。
2)遠場區的計算:
對于單輻射體單載頻,在遠場區某觀測點的功率密度(S)可按下式計算,式中的符號的含義及取值詳見下表2-1與天線的相對位置見下圖2-1。
S = 0.25π-1G PT×[f(θ,Φ) r -1 + f(θ’,Φ’)ρr’-1] 2 (W/ m2)
表2-1:單輻射體單載頻在遠場區功率密度(S)計算式符號的含義及取值
圖2-1:距離和角度的定義
在觀測點靠近地面時,f(θ,Φ)與f(θ’,Φ’)數值近似相等,上式可簡化為下式,式中:F(θ,Φ)為相對于各向同性輻射的天線相對增益系數,取值在0~1之間,f(θ,Φ)=[ F(θ,Φ)]1/2。
S = 0.25π -1 r -2 G PT×F(θ,Φ) ×(1+ρ)2 (W/ m2)
電場強度E(V/m)和磁場強度H(A/m)按下式計算,式中η0為自由空間的波阻抗,η0≌377(Ω)。
E =(η0S)1/2; H =(S/η0)1/2
對于單輻射體多載頻,設單輻射體有N個載頻,每個載頻在觀測點處產生的功率密度為Si,則產生的總功率密度S應為N個Si的累加和。如果N個載頻的發射功率相同,則有:
S = N·Si (W / cm2)
產生的電場強度和磁場強度綜合值仍按前述公式計算。
三、對于多個單項無線通信系統產生的電磁輻射強度
對于多個單項無線通信系統共站址時,在觀測點處產生的電磁功率密度應分別單獨預測計算后再綜合計算。
四、計算結果是否超標的判斷
判斷無線通信系統在觀測點處產生的電磁輻射強度是否超標,應按下表4中的公式測算。式中的場量應為功率密度(S)。
表4:計算結果是否超標的判斷中公式
在表4中,前兩項為原版本YD 5039-2009中為單輻射體多載頻的判斷式,但在GB/T 51391中沒有給出了,僅供參考。后兩項為判斷多個單項無線通信系統在觀測點處產生的電磁輻射強度和觀測點處的綜合電磁輻射強度是否超標的判斷式。
五、相關要求
在GB/T 51391中,對于無線通信局(站)的電磁輻射預測計算還給出了以下要求:
1、在預測計算電磁輻射強度有困難或計算的數值接近限值時,可進行實地測量或模擬類比測量,測量方法應符合現行標準HJ/T 10.2《輻射環境保護管理導則 電磁輻射監測儀器和方法》的要求。移動通信基站的測量方法應符合《移動通信基站電磁輻射環境監測方法》(國家環保總局環法[2007]114號)的要求。
欲詳細了解HJ/T 10.2標準情況及“國家環保總局環法[2007]114號”的請進入。
2、在無線通信局(站)的電磁輻射預測計算時,應考慮以下表5-1中的幾方面內容。
表5-1:無線通信局(站)的電磁輻射預測計算時應考慮的問題
3、對于電磁輻射超過限值的區域,在原版本YD 5039-2009中給出了可采取調整無線通信局(站)站址的措施、調整設備技術參數的措施和加強現場管理的措施,具體詳見下表5-2,僅供參考。
表5-2:電磁輻射超過限值的區域可采取的措施
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