Материал: Организация беспроводного доступа в сельском районе с использованием технологии LTE

Степень биологического воздействия электромагнитных полей на организм человека зависит от частоты колебаний, напряженности и интенсивности поля, режима его генерации (импульсное, непрерывное), длительности воздействия.

Биологическое воздействие полей разных диапазонов неодинаково. Чем короче длина волны, тем большей энергией она обладает. Высокочастотные излучения могут ионизировать атомы или молекулы в соматических клетках - и т.о. нарушать идущие в них процессы. А электромагнитные колебания длинноволнового спектра хоть и не выбивают электроны из внешних оболочек атомов и молекул, но способны нагревать органику, приводить молекулы в тепловое движение. Причем тепло это внутреннее - находящиеся на коже чувствительные датчики его не регистрируют. Чем меньше тело, тем лучше оно воспринимает коротковолновое излучение, чем больше - тем лучше воспринимает длинноволновое.

Особенно чувствительны к неблагоприятному воздействию электромагнетизма эмбрионы и дети.

Первичным проявлением действия электромагнитной энергии является нагрев, который может привести к изменениям и даже к повреждениям тканей и органов. Механизм поглощения энергии достаточно сложен. Наиболее чувствительными к действию электромагнитных полей являются центральная нервная система (субъективные ощущения при этом - повышенная утомляемость, головные боли и т. п) и нейроэндокринная система.

С нарушением нейроэндокринной регуляции связывают эффект со стороны сердечно-сосудистой системы, системы крови, иммунитета, обменных процессов, воспроизводительной функции и др. Влияние на иммунную систему выражается в снижении фагоцитарной активности нейтрофилов, изменениях комплиментарной активности сыворотки крови, нарушении белкового обмена, угнетении Т-лимфоцитов. Возможны также изменение частоты пульса, сосудистых реакций. Описаны изменения кроветворения, нарушения со стороны эндокринной системы, метаболических процессов, заболевания органов зрения. Было установлено, что клинические проявления воздействия радиоволн наиболее часто характеризуются астеническими, астеновегетативными и гипоталамическими синдромами :

1.      Астенический синдром. Этот синдром, как правило, наблюдается в начальных стадиях заболевания и проявляется жалобами на головную боль, повышенную утомляемость, раздражительность, нарушение сна, периодически возникающие боли в области сердца.

2. Астеновегетативный или синдром нейроциркулярной дистонии. Этот синдром характеризуется ваготонической направленностью реакций (гипотония, брадикардия и др.).

. Гипоталамический синдром. Больные повышенно возбудимы, эмоционально лабильны, в отдельных случаях обнаруживаются признаки раннего атеросклероза, ишемической болезни сердца, гипертонической болезни.

Поля сверхвысоких частот могут оказывать воздействие на глаза, приводящее к возникновению катаракты (помутнению хрусталика), а умеренных - к изменению сетчатки глаза по типу ангиопатии.

В результате длительного пребывания в зоне действия электромагнитных полей наступают преждевременная утомляемость, сонливость или нарушение сна, появляются частые головные боли, наступает расстройство нервной системы и др.

Многократные повторные облучения малой интенсивности могут приводить к стойким функциональным расстройствам центральной нервной системы, стойким нервно-психическим заболеваниям, изменению кровяного давления, замедлению пульса, трофическим явлениям (выпадению волос, ломкости ногтей и т. п.).

В зависимости от диапазона частот в основу гигиенического нормирования электромагнитных излучений положены разные принципы. Критерием безопасности для человека, находящегося в электрическом поле промышленной частоты, принята напряжённость этого поля. Гигиенические нормы для персонала, который систематически находится в этой зоне, установлены ГОСТ 12.3.002-75 («ССБТ. Процессы производственные.Общие требования безопасности»).

Для постоянного магнитного поля предельно-допустимым уровнем на рабочем месте является напряжённость, которая не должна превышать 8 кА/м.

Защита организма человека от действия электромагнитных излучений предполагает снижение их интенсивности до уровней, не превышающих предельно допустимые. Защита обеспечивается выбором конкретных методов и средств, учетом их экономических показателей, простотой и надежностью эксплуатации.

7.2 Методы защиты здоровья людей от электромагнитного воздействия

Существуют следующие методы защиты людей от электромагнитного воздействия:

1.      Защита временем. Применяется, когда нет возможности снизить интенсивность излучения в данной точке до предельно допустимого уровня. Путем обозначения, оповещения и т.п. ограничивается время нахождения людей в зоне выраженного воздействия электромагнитного поля. В действующих нормативных документах предусмотрена зависимость между интенсивностью плотности потока энергии и временем облучения.

.        Защита расстоянием. Применяется, если невозможно ослабить воздействие другими мерами, в том числе и защитой временем. Метод основан на падении интенсивности излучения, пропорциональном квадрату расстояния до источника.

Защита расстоянием положена в основу нормирования санитарно-защитных зон - необходимого разрыва между источниками поля и жилыми домами, служебными помещениями и т.п. Границы зон определяются расчетами для каждого конкретного случая размещения излучающей установки при работе её на максимальную мощность излучения.

3.      Инженерные мероприятия по защите людей от электромагнитного воздействия. Инженерные защитные мероприятия строятся на использовании явления экранирования электромагнитных полей, либо на ограничении эмиссионных параметров источника поля (снижении интенсивности излучения). При этом второй метод применяется в основном на этапе проектирования излучающего объекта.

Для защиты населения от воздействия электромагнитных излучений могут применяться специальные строительные конструкции: металлическая сетка, металлический лист или любое другое проводящее покрытие, а также специально разработанные строительные материалы.

Индивидуальные средства защиты предназначены для предотвращения воздействия на организм человека ЭМИ с уровнями, превышающими предельно допустимые, когда применение иных средств невозможно или нецелесообразно. Они могут обеспечить общую защиту, либо защиту отдельных частей тела (локальная защита).

7.3 Общие положения оценки ЭМС

Оценка ЭМС РЭС включает расчет численных значений необходимых разносов по частоте и расстоянию потенциально несовместимых РПД и РМП, при которых в условиях воздействия РП обеспечивается функционирование РЭС с требуемым качеством. Результаты, полученные для конкретных РЭС с учетом принятой модели распространения радиоволн, представляют собой верхние значения без учета влияния рельефа местности.

Расчет уровней плотности потока мощности (ППМ) электромагнитного поля (ЭМП) от базовой станции БС радиодоступа выполняется в соответствии с «Федеральными санитарными правилами, нормами и гигиеническими нормативами», утвержденными постановлением Госкомсанэпидемнадзора России 08.05.96г. (СанПиН 2.24/2.1.8.055-96), «Методическими указаниями по определению уровней электромагнитного поля в местах размещения средств телевидения и ЧМ-радиовещания» утвержденными Главным Государственным санитарным врачом Российской Федерации 02.02.96г., МУК 4.3.045-96 и «Методическими указаниями по определению уровней электромагнитного поля в местах размещения средств и объектов сухопутной подвижной радиосвязи ОВЧ и УВЧ диапазонов», утвержденными Главным Государственным санитарным врачом Российской Федерации 02.02.96г., МУК 4.3.046-96 (для БС).

В целях защиты населения от воздействия электромагнитных излучений радиочастотного диапазона (ЭМИ РЧ), создаваемых ПРТО, устанавливаются санитарно-защитные зоны и зоны ограничения застройки. Санитарно-защитной зоной (СЗЗ) является площадь, примыкающая к территории ПРТО. Внешняя граница санитарно-защитной зоны определяется на высоте 2м от поверхности земли по предельно допустимому уровню (ПДУ) ЭМИ РЧ, который для всех групп населения на территории жилой застройки и мест общего пользования составляет 10мкВт/см2 (согласно таблице 3.4 СанПиН 12.2.4/2.1.8.055-96).

Санитарно-защитная зона устанавливается с учетом перспективного развития объекта и населенного пункта, и отсчитывается от антенны.

Зоной ограничения застройки (ЗОЗ) является территория, где на высоте более двух метров от поверхности земли интенсивность ЭМИ РЧ превышает ПДУ, который для всех групп населения составляет 10мкВт/см2 (согласно таблице 3.4 СанПиН 2.2.4/2.1. 8.055-96). Внешняя граница зоны ограничения застройки определяется по максимальной высоте зданий перспективной застройки, на высоте верхнего этажа которых интенсивность ЭМИ РЧ не превышает ПДУ. Санитарно-защитная зона и зона ограничения застройки определяются расчетным путем и уточняются путем измерений плотности потока мощности электромагнитного поля.

Территорию ЗОЗ разрешается использовать для размещения застройки функционального различного назначения только при условии соблюдения предельно-допустимых уровней в местах пребывания людей.

Расчеты выполнялись на основании исходных данных и технических характеристик оборудования мультистандартной базовой станции «Flexi Multiradio» компании «Nokia Siemens Network».

7.4 Расчет границ санитарно-защитной зоны и зоны ограничения застройки

Исходные данные для расчета СЗЗ и ЗОЗ для оборудования мультистандартной базовой станции «Flexi Multiradio» компании «Nokia Siemens Network» представлены в таблице 7.1.

Таблица 7.1 - Исходные данные для eNB «Flexi Multiradio»

Расчет электрической составляющей ЭМП БС сухопутной радиосвязи производится в соответствии с методическими указаниями МУК 4.3.045-96.

Границы СЗЗ и ЗОЗ определяются на основе санитарных норм по известному распределению ЭМП.

Пересчет электрической составляющей ЭМП в плотность потока мощности (ППМ) производится по формуле 7.1:

   ,                                                                 (7.1)

где Е (В/м.) - значение электрической составляющей напряженности ЭМП, которое определяется по формуле 7.2:

                                                    (7.2)

Р - мощность на входе антенно-фидерного тракта, Вт;

G - коэффициент усиления антенны относительно изотропного излучателя, определяемый в направлении максимального излучения;

Пафт - коэффициент потерь в антенно-фидерном тракте ;

R - расстояние от геометрического центра антенны до точки наблюдения в м;

F(a) - нормированная ДН в горизонтальной плоскости;

F(j) - нормированная ДН в вертикальной плоскости;

Кф- множитель ослабления, учитывающий влияние отражающих поверхностей в условиях городской застройки (Кф = 0,15…0,4; т.к. радиомодули расположены на высотной башне Кф = 0,3).

В соответствии с исходными данными параметры Р и Пафт определяются эквивалентной изотропно-излучаемой мощностью (ЭИИМ). Таким образом, формула 7.2 примет вид 7.3:

                                                     (7.3)

Подставляя выражение для электрической составляющей ЭМП БС в формулу для ППМ ЭМП получаем следующее выражение 7.4:

                                                        (7.4)

При F(a) = 1, рассматривается распределение ППМ в горизонтальной плоскости ДН.

При F(j) = 1, рассматривается распределение ППМ в вертикальной плоскости ДН.

Предельно допустимый уровень (ПДУ) ППМ ЭМП для данного диапазона составляет 10мкВт/см2, следовательно, из формулы (7.5) можно определить расстояние в максимуме ДН, на котором этот уровень превышается:

                                                     (7.5)

где ПДУ - предельно допустимый уровень ППМ ЭМП для данного диапазона (10мкВт/см2).

Подставив свои значения, получим расстояние в максимуме ДН для кластера точек доступа:

В результате вычислений граница зоны ограничения застройки для кластера базовой станции «Flexi Multiradio» по предельно допустимому уровню (10мкВт/см2) в направлении максимума ДН составит R=25,3м.

Результаты расчетов и построений показывают:

·  внешняя граница ЗОЗ по высоте 72 м от земли для приемо-передающих антенн составит 25,3 м.

·        СЗЗ от работы приемо-передающих антенн отсутствует.

Результаты расчетов интенсивности ЭМИ РЧ на прилегающей к приемо-передающим радиомодулям позволяют сделать следующие выводы:

·  максимальная протяженность зон ограничения застройки составляет: 25,3 м.

·  вновь устанавливаемые конструкции на башне, где размещены антенны, не должны попадать в зоны ограничения застройки.

·        работа проектируемой системы не создает опасности для здоровья населения и обслуживающего персонала на прилегающей к ПРТО территории, поскольку уровни ЭМИ РЧ в местах возможного их нахождения будут существенно ниже допустимых норм.

·        проведение ремонтных и настроечных работ антенн допускается только при выключенных передатчиках базовой станций.

Вредные выбросы от технологического оборудования отсутствуют. Это позволяет сделать вывод о безопасности проектируемого оборудования.

8. БЕЗОПАСНОСТЬ ПРОЕКТА [8]

8.1 Охрана труда при строительно-монтажных работах оборудования связи

Радиомодули «Flaxi Multiradio» компании «Nokia Siemens Network», а также оборудование компании «Cisco Systems», используемое в дипломном проекте имеет сертификат соответствия, содержащий требования безопасности.

Согласно СН и П 12-03-01 «Безопасность труда в строительстве. Часть1. Общие требования» запрещается размещать оборудование и производить его монтаж и настройку в помещениях, где не закончены ремонтно-строительные работы.

В производственных помещениях распаковка оборудования запрещается. Распаковка должна производиться в помещении, расположенном смежном или поблизости от производственных помещений. Для распаковки может быть использован коридор или другое помещение.