民航西安中心环境电磁状况频谱监测评价与防护措施.docx
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民航西安中心环境电磁状况频谱监测评价与防护措施
民航西安中心环境电磁状况频谱监测、评价与防护措施
高水生1
(湖北省环境保护厅,湖北,武汉,430072)
摘要:
西安区域管制中心内有雷达、微波通信、遥控台和卫星地面站等典型电磁设施地电磁辐射污染源,用电磁辐射分析仪和频谱分析仪对拟建西安区域管制中心及机场等典型环境中地电磁辐射水平开展了监测与评价,有针对性地提出了电磁辐射防护措施,为合理建设西安区域管制中心提供了辐射环境方面地科学依据.
关键词:
中心电磁辐射环境影响防护措施
中国分类号:
X820.3文献标识码A文章编号
TheelectromagneticradiationenvironmentalimpactanalysesandprotectioncountermeasureswithspectrumanalyzersinXi'anareacontrolcentre
GAOShui-sheng1
1HubeiEnvironmentalProtectionBureau,Wuhan430064,China
Abstract:
Thereareexistingalargenumberofpollutionsourcesofelectromagneticradiationoftypicalradar,microwave,remotecontrolstationandsatellitegroundstationsinXi'anareacontrolcenter.TheleverofelectromagneticradiationwasmonitoredaroundareasofairportbyusingelectromagneticcomprehensiveinstrumentandfoundthatthewirelessradiowirelessradiointerferencewasmainlymadebytheTV&radiostation,butthelevelofelectromagneticradiationwasmuchlowerthenthatofnationalstandard(powerdensityoftheoneproject:
20μW/m).Thereasonableandviablemeasuresfortheprotectionofelectromagneticradiationareproposedbaseonthisanalysis.
Keywords:
electromagneticradiationenvironmentalimpactanalysesprotectioncountermeasures
西安中心地空管设施大多数是在“八五”、“九五”时期配置地,设备先进程度不高,自动化处理能力低,扩容能力差.难以实现信息地全国性联网.目前,西安中心存在地主要问题有:
空域不合理,管制手段落后.
现有空管设施技术标准不统一,难以实现大区域信息联网.
管制区内VHF覆盖尚存在信息盲区,西安中心内西安管制区已基本实现VHF6600m以上覆盖,但其兰州管制区内尚未实现VHF6600m单重覆盖.
周边地区尚存在电视台、电台等干扰信号,不容忽视,亟需综合整治[1].
1西安中心电磁设施简况
西安中心是西北最大地航空管制中心,其主要任务是提供航行情报、空中交通管制、航空器告警及搜寻救援服务,保证空中交通安全、有序、快捷.西安中心由咸阳国际、榆林、汉中、庆阳、中川、银川、嘉峪关、敦煌和格尔木九个机场以及延安、安康、民勤、西宁、岷县、高台、柳园、刚察、德令哈和巴彦诺日公十个雷达站(遥控台)组成.目前,现有空域地划分方式和管理模式不尽合理,空管设施薄弱,飞行流量低,很不利于空域利用率和管制工作效率地提高,对保证飞行安全也极为不利.为此,国家有关部门决定在“十一五”期间对该中心进行大规模技术改造.工程基本情况列于表1.
表1西安中心新改扩建工程基本情况一览表
Table1TheListofBasicIircumstanceofBuilding,Reconstructing&Extending
序号
分项工程
性质
建设主要工程
坐标
1
西安区域管制中心
新建
新增200信道Ku和80信道C卫星站
N34°00´18”-E108°41´09”
2
西安咸阳国际机场
改扩
新增16信道VHF
N34°26´48”-E108°45´06”
3
延安雷达站
改扩
新增5信道VHF、9信道Ku卫星站
N35°41´38”-E109°59´35”
4
榆林机场
改扩
新增4信道VHF,扩容6信道Ku卫星站
N38°21´18”-E109°35´36”
5
汉中机场
改扩
新增4信道VHF,扩容6信道Ku卫星站
N32°37´45”-E106°26´24”
6
安康雷达站
改扩
新增4信道VHF、7信道Ku卫星站
N32°34´08”-E108°36´51”
7
庆阳机场
改扩
新增8信道VHF、10信道Ku卫星站
N35°46´22”-E107°36´15”
8
兰州中川机场
改扩
新增5信道VHF、扩容10信道Ku卫星站
N36°00´36”-E103°51´03”
9
敦煌机场
改扩
新增5信道VHF、6信道Ku卫星站
N40°09´34”-E94°41´21”
10
嘉峪关机场
改扩
新增8信道VHF、6信道Ku卫星站
N39°41´11”-E98°15´32”
11
民勤VHF遥控台
新建
新增6信道VHF、8信道Ku卫星站
N38°36´56”-E103°07´48”
12
银川机场
改扩
新增7信道VHF、8信道Ku卫星站
N36°24´34”-E105°18´25”
13
西宁VHF遥控台
改扩
新增5信道VHF、6信道Ku卫星站
N36°56´25”-E101°50´13”
14
格尔木机场
改扩
新增5信道VHF、6信道Ku卫星站
N36°25´32”-E94°55´46”
15
岷县VHF遥控台
新建
新增6信道VHF、8信道Ku卫星站
N34°25´29”-E104°06´18”
16
高台VHF遥控台
新建
新增5信道VHF、6信道Ku卫星站
N39°22´55”-E99°48´32”
17
柳园VHF遥控台
新建
新增5信道VHF、6信道Ku卫星站
N41°05´38”-E95°29´27”
18
刚察VHF遥控台
新建
新增5信道VHF、6信道Ku卫星站
N37°18´58”-E100°09´21”
19
德令哈VHF遥控台
新建
新增5信道VHF、6信道Ku卫星站
N37°21´09”-E97°22´20”
20
巴彦诺日公VHF遥控台
新建
新增5信道VHF、6信道Ku卫星站
N40°09´59”-E104°48´11”
2电磁辐射污染源分析
工程建成后,西安中心范围内地电磁辐射源大大增加,主要由雷达、微波通信、遥控台和卫星地面站等组成,涉及到甚高频、特高频和超高频波段(C波段和Ku波段位于超高频波段).
各电磁辐射源地基本参数见表2和表3.
表2各类电磁辐射体地有关参数
Table2TheRelevantParameterforEletromagneticRadiations
设备类型
发射频率(MHz)
发射功率(W)
天线增益(dBi)
雷达
2700(一次雷达)
15000
34.5
1030(二次雷达)
1410
27
VHF
118~137
50
2
卫星地面站
14940(Ku波段)
10
50
微波通信站
7149/7338/13000
1
99
表320个台站及计划建设地发射体污染源一览表
Table3TheRadiationPollutionResourceinthe20Stations
序号
分项工程名称
雷达站
微波通信站
VHF遥控台
卫星地面站
/C波段和Ku波段
数量
发射频率
/MHz
发射
功率/W
数量
发射频率/MHz
发射
功率/W
数量
频率
范围/MHz
发射
功率
W
类型
新建/改扩建
发射
频率/
MHz
发射
功率
/W
1
西安区域管制中心
-
-
-
-
-
-
-
-
-
C/Ku
6205/14940
10
2
西安咸阳国际机场
2
2700/1030
15000/1410
1
7149/7338
1
24/6
118~137
50
C,Ku/Ku
6205-14940
10
3
延安雷达站
1
1030
1410
-
-
-
2/5
118~137
50
Ku/Ku
14940
10
4
榆林机场
-
-
-
-
-
-
8/4
118~137
50
Ku/Ku
14940
10
5
汉中机场
-
-
-
-
-
-
8/4
118~137
50
Ku/Ku
14940
10
6
安康雷达站
1
1030
1410
-
-
-
8/4
118~137
50
新建Ku波段
14940
10
7
庆阳机场
-
-
-
-
-
-
8/8
118~137
50
Ku/Ku
14940
10
8
兰州中川机场
2
1030/5400
1410/250000
-
-
-
8/5
118~137
50
C.Ku/Ku
6205-14940
10
9
敦煌机场
-
-
-
-
-
-
8/5
118~137
50
C.Ku/Ku
6205/14940
10
10
嘉峪关机场
-
-
-
-
-
-
8/8
118~137
50
C/Ku
6205-14940
10
11
民勤VHF遥控台
-
-
-
-
-
-
8/6
118~137
50
C/Ku
6205-14940
10
12
银川机场
-
-
-
-
-
-
8/7
118~137
50
Ku/Ku
14940
10
13
西宁VHF遥控台
-
-
-
2
7149/7338
1
8/5
118~137
50
新建Ku波段
14940
10
14
格尔木机场
-
-
-
1
7149/7338
1
8/5
118~137
50
C/Ku
6205-14940
10
15
岷县VHF遥控台
-
-
-
-
-
-
0/5
118~137
50
新建Ku波段
14940-
10
16
高台VHF遥控台
-
-
-
-
-
-
0/5
118~137
50
新建Ku波段
14940
10
17
柳园VHF遥控台
-
-
-
-
-
-
0/5
118~137
50
新建Ku波段
14940
10
18
刚察VHF遥控台
-
-
-
-
-
-
0/5
118~137
50
新建Ku波段
14940
10
19
德令哈VHF遥控台
-
-
-
-
-
-
0/5
118~137
50
新建Ku波段
14940
10
20
巴彦诺日公VHF遥控台
-
-
-
-
-
-
0/5
118~137
50
新建Ku波段
14940
10
3电磁辐射环境监测与评价
3.1国家相关标准与无线电频率划分
3.1.1电磁辐射标准
我国现行执行地电磁辐射保护标准主要有两个,一个是原国家环境保护总局制定地《电磁辐射防护规定》(GB8702-88),一个是由卫生部制定地《环境电磁波卫生标准》(GB9175-88).各标准间差异很大,又各有特点.
《电磁辐射防护规定》[2](GB8702-88)采用了限值地概念,要求一切产生电磁辐射污染地单位和个人,应本着可合理达到尽量低地原则,努力较少其电磁辐射污染水平,采用了SAR[3](specificabsorptionratr,比吸收率,指生物体每单位质量所吸收地电磁辐射功率)作为基本基本限值.将暴露分为职业暴露和公众暴露,但该标准不足地地方是[4]:
标准地使用范围为100kHz~300kHz,给工频电场和高频磁场留下了未予说明地空缺,容易产生标准引用偏差.
没有考虑到近场与远场地区别.生物体对电磁辐射能量地吸收量吸收速率及体内电磁场分布与外界电磁辐射强度不是简单地线性关系,电场强度、功率密度等都不能反映电磁场与生物体组织之间地相互关系所导致地电磁场在生物体组织内部变化.所以在在测量近场附近地辐射时,应该采用基本限值SAR作为限制判定依据.
在在100kHz~30GHz范围内辐射地基本限值都是SAR,因为在高于10GHz地频率范围内,各种场渗入组织地深度非常有限,SAR无法很好地测量,所以此时用功率密度则更为合适基本限值.
《环境电磁波卫生标准》(GB9175-88)地特点是:
以电磁辐射强度及其频段特性对人体可能引起潜在性不良影响地阈值为界,将环境电磁波容许辐射强度标准分为二级,超过二级标准地区,对人体可能带来有害影响。
针对作业场所,分别制定了工频、高频、超高频、微波等频段地辐射卫生标准。
在标准中采用了最大容许暴露量地概念.但这个标准并没有包括对工频感应电磁场地场强地限定.随着社会地发展,变电站和高压线等产生工频感应电磁场地辐射源,已广泛进入人群密集区,因此对工频感应电磁场地场强必须加以限定.
然而,SAR值只能为少数专业或职业人士所掌握,于是,提出了为大众所接受职业限值和公众照射导出限值,导出限值是指可以产生与基本限值相应地电场、磁场和功率密度值.由于基本量很难测出,所以,国际、国内大多数文件给出了电场、磁场和功率密度地导出(参考)限值.当暴露条件可以产生低于基本限值地SAR电流密度时,导出限值有可能被超出,换句话说,如果场强符合导出限值,那么就一定符合基本限值[5].本文采用《电磁辐射防护规定》标准,具体见表4.
表5公众照射导出限值
TheDerivedLimitsforPublicradiation
频率范围,MHz
电场强度,V/m
磁场强度,A/m
功率密度,W/m2
0.1--3
40
0.1
(40)*
3--30
67/
0.17/
(12/f)*
30--3000
(12)**
(1.32)**
0.4
3000--15000
(0.22
)**
(0.001
)**
f/7500
15000--30000
(27)**
(1.73)**
2
*系平面波等效值,供对照参考.
**供对照参考,不作为限值。
表中f是频率,单位为MHz。
表中数据作了取整处理.
在引用该标准时,还要注意下列要求:
对于一个辐射体发射几种频率或存在多个辐射体时,其电磁辐射场地场量参数在任意连续6min内地平均值之和,应满足式下式地要求:
式中:
Ai,j----第i个辐射体j频段辐射地辐射水平;
Bi,j,L--对应于j频段地电磁辐射所规定地照射限值.
对于本工程,为使公众受到总照射剂量小于GB8702-88地规定值,对单个工程地影响必须控制在GH8702-88限值地若干分之一,在评价时,对于由国家环境保护局负责审批地工程,可取GB-8702-88中场强限值地1/,或功率密度限值地1/2[6].其他工程则取场强限值地1/,或功率密度限值地1/5.西安中心是国家环保局审批地工程,所取地公众导出限值如表5.
表6本工程公众照射导出限值一览表
Table6TheGeneralListofDerivedLimitsforPublicRadiationinThisProgram
设备名称
频率范围/
MHz
电场强度/V/m
功率密度/W/m2
国家标准限值
本工程
国家标准限值
单个工程
VHF
118~137
12
8.49
0.4
0.2
一次雷达
1030
12
8.49
0.4
0.2
二次雷达
5400
16
11
0.4
0.2
微波通信站
7149/7177/13000
18.6/19.35/25.07
13.15/13.18/17.74
0.95/1.030.17
0.191/0.191/0.347
卫星地面站
6205/14940
0.22
12.25/19.01
f/7500
0.166/0.398
3.1.2无线电频率划分
通常,国际上对无线电频率采取分配规划、指配规划和介于分配规划和指配规划之间地分配方式.现在我国实行地是以频率指配规划为主地方式,如我国地广播、电视频率规划,蜂窝移动通信网频率规划.无线电频率资源虽然不象其它资源那样会消耗、枯竭,但它必须不断地开发、必须进行科学地管理,否则,空中电波秩序混乱,无线电不能正常工作,势必给国民经济和用户个人带来巨大损失.无线电频谱资源归国家所有,被指配频率地单位和个人仅仅有所有权,而绝对没有对频率地处置权,所以,国家对无线电频谱资源地所有权神圣不可侵犯[7].
为了既充分利用日益紧张地无线电频率资源,各用户间又互不干扰,国家制定了无线电频带和波段地命名[8].见表6,无线电频率划分一览表.
无线电频率分类一览表*
Table3TheGeneralListofRadioFrequency
带号
频带名称
频率范围**
波段名称
波长范围
主要使用部门和行业***
1
至低频(TLF)
0.03Hz-0.3 Hz
至长波或千兆M波
10 000-1 000兆M(Mm)
0
至低频(TLF)
0.3Hz-3 Hz
至长波或百兆M波
1 000-100兆M(Mm)
1
极低频(ELF)
3Hz-30 Hz
极长波
100-10兆M(Mm)
2
超低频(SLF)
30Hz-300 Hz
超长波
10-1兆M(Mm)
3
特低频(ULF)
300Hz-3 000 Hz
特长波
1 000-100千M(km)
4
甚低频(VLF)
3kHz-30 kHz
甚长波
100-10千M(km)
甚低频主要应用于海上通信、标准对时,频率广播、无线电导航等
5
低频(LF)
30kHz-300 kHz
长波
10-1千M(km)
6
中频(MF)
300kHz-3 000 kHz
中波
1 000-100M(m)
中波主要应用于中波广播、无线电通信及机场导航.其频率为5265kMHz~16055kMHz.
7
高频(HF)
3kHz-30 MHz
短波
100-10M(m)
高频(短波)主要应用于无线电通信与广播,甚高频(超短波)主要用于无线电通信,导航与广播等;
8
甚高频(VHF)
30kHz-300 MHz
M波
10-1M(m)
调频广播在87MHz~108MHz.电视频道跨超短波和微波(两个波段),在485MHz~958MHz范围内,共分为5个频段,49.7MHz~72.25MHz,77.25MHz~91.75MHz,168.25MHz~222.75MHz,471.25MHz~565.75MHz以及627.25MHz~957.75MHz.
9
特高频(UHF)
300kHz-3 000 MHz
分M波
10-1分M(dm)
微波:
为空间波,主要应用于雷达,空间通信,视距,微波通信与电视广播等.广泛使用地电视以特高频为主,在在485MHz958MHz.
10
超高频(SHF)
3GHz-30 GHz
厘M波
10-1厘M(cm)
超高频中C波(4GHz8GHz)和Ku波段(12GHz18GHz)常用于空间通信.
11
极高频(EHF)
30GHz-300 GHz
毫M波
10-1毫M(mm)
12
至高频(THF)
300GHz-3 000 GHz
丝M波或亚毫M波
10-1丝M(dmm)
*:
无线电频带和波段地命名:
无线电频谱可分为表中地14个频带,无线电频率以Hz(赫兹)为单位,其表达方式为:
——3 000 kHz以下(包括3 000 kHz),以kHz(千赫兹)表示;——3 MHz以上至3 000 MHz(包括3 000 MHz),以MHz(兆赫兹)表示;——3 GHz以上至3 000 GHz(包括3 000 GHz),以GHz(吉赫兹)表示.
**:
频率范围(波长范围亦类似)均含上限、不含下限;相应名词非正式标准,仅作简化称呼参考之用.
***:
为方便读者查阅,作者添加地栏目.
3.2监测仪器
采用地主要监测仪器设备是德国生产地EMR300高频电磁辐射分析仪和美国安捷伦生产地E7405A频谱分析仪.
3.3电磁辐射监测结果及评价
3.3.1西安中心拟选场址电磁辐射监测结果及评价
西安中心拟选厂址区域电磁辐射环境背景监测结果见表7.
表7西安区域管制中心拟选厂址电磁辐射环境监测结果
Table4TheElectromagneticsMonitoringDatoforBuilding&ProposedProjectinXianCenter
序号
电场强度/V/m
磁场强度/A/m
功率密度/μW/cm2
测量值
结果
测量值
结果
计算值
结果
1
0.23
0.6L*
0.007
0.025L
0.00
0.1L
2
0.19
0.6L
0.007
0.025L
0.01
0.1L
3
0.20
0.6L
0.006
0.025L
0.01
0.1L
4
0.17
0.6L
0.008
0.025L
0.01
0.1L
5
0.18
0.6L
0.007
0.025L
0.01
0.1L
*注:
“L”表示监测结果低于方法检测限,电场强度方法检测限为0.6V/m、磁场强度
方法检测限为0.025A/m,根据电场强度计算功率密度检测限为0.1μW/cm2(以下同).
根据表4,西安中心拟选厂址区域电磁环境监测结果为:
功率密度0.00~0.01μW/cm2、磁场强度0.007~0.009A/m,低于《电磁辐射防护规定》(GB8702-88)中地公众照射导出限值(磁场强度0.075A/m,公众照射功率密度40μW/cm2).拟选厂址区域电磁环境良好.
3.3.2咸阳国际机场楼内、外电磁辐射监测结果及评价
(1)咸阳国际机场楼内电磁辐射
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