电磁辐射监测仪器和方法范文

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【分类号】：TN929.5；X591

移动电话给人们带来无限的沟通便利和办公高效率，为满足人们的通信需求，必须大量的建设基站，增加覆盖面积，而基站运行时其发射天线向周围空间发射电磁波，使周围电磁辐射场强度增高，会对周围环境造成电磁辐射影响。 随着人们环保意识的增强，移动电话基站的电磁辐射成为人们越来越关心的问题。

1 电磁环境与电磁辐射

电磁环境EME是指存在于给定场所的所有电磁现象的总和，它包括自然的和人为的，有源的（直射波）和无源的（反射波），静态的和动态的，它是由不同频率（f）的电场（E）、磁场（H）组成。变化的电场与磁场交替在空间传播，这种通过空间传播的、有用的或不希望有的电磁能量称为电磁辐射。电磁辐射可能引起装置、设备或系统性能降低或对有生命或无生命的物质产生损害作用，这种现象称为电磁辐射污染。

2 移动通信基站的电磁辐射

基站天线按照方向性可以分为全向天线和定向天线。全向天线在水平方向图上表现为360°，都均匀辐射。全向天线在移动通信系统中一般应用于郊县大区制的站型，覆盖范围较大。定向天线在水平方向图上表现为一定角度范围辐射，一般应用于城区小区制的站型，覆盖范围小，用户密度大，频率利用率高。天线的发射能力通常用天线增益来表示，相同输入功率的条件下，天线在某方向某点产生的功率密度与理想点源同一点产生的功率密度的比值，通常用dBi表示。

3 基站天线电磁辐射对环境的影响

为了解移动通信基站电磁辐射对环境的影响，我们通过现场监测的方法对此进行研究。本次我们选取的GSM网定向移动基站均位于山东省某城市中心区域，运行状况正常且话务量较大。

3.1 监测布点

按照《辐射环境保护管理导则―电磁辐射监测仪器和方法》（HJ/T10.2-1996）[1]、《移动通信基站电磁辐射环境监测方法》（试行）[2]的布设原则，在天线主瓣方向距离天线楼顶投影点5m、10m、15m、20m、30m、50m的水平及垂直距离上布设点位。

3.2 监测方法

依据《辐射环境保护管理导则―电磁辐射监测仪器和方法》（HJ/T10.2-1996）[1]、《移动通信基站电磁辐射环境监测方法》（试行）[2]的要求进行，监测仪器距离地面高度1.7m。在基站正常工作时间内进行测量，监测频率为每个监测点位1次/h。每个监测点每次连续测5次，每次测量时间不小于15秒，并读取稳定状态下的最大值，若测量读数起伏较大时，则适当延长测量时间。

3.3 标准

《电磁辐射防护规定》 （ GB8702- 88） 中公众总的受照射剂量限值规定。在每天24h 内， 电磁辐射场的场量参数在任意连续6min 内的平均值应满足下列要求。频率范围： 30～3000 MHz， 电场强度： 12v/m， 功率密度： 0.4W/m2。

《电磁辐射环境影响评价方法和标准》（HJ/T10.3-1996）中规定，为使公众受到的总照射剂量小于GB8702-88的规定值，对单个项目的影响必须限制在GB8702-88限值的若干分之一。在评价时，对于国家环境保护总局负责审批的大型项目可取GB8702-88中场强限值的1/ ，或功率密度限值的1/2。其他项目则取场强限值的1/ ，或功率密度限值的1/5作为评价标准。因此本次单个GSM/TD-SCDMA基站电磁辐射功率密度评价标准为0.08W/m2，电场强度评价标准值为5.4V/m。

3.4 监测仪器

EMR-300电磁辐射分析仪，测量频率范围100kHz～3GHz。

3.5 监测时段 8：00～20：00。

3.6 监测结果

定向GSM基站采用三扇区，每个扇区天线夹角多为120度，我们将正北扇区标记为A扇区，顺时针方向，依次标记为B扇区和C扇区。监测结果见表1。

表1 某市移动通信基站现场监测结果

序号 基站名称 高度（m） 扇区 测量位置（m） 测量结果（×10-4W/m2） 测点说明

1 1号站 18 A 5 7 地面测点

A 10 11 地面测点

A 15 9 地面测点

A 20 21 地面测点

A 20 80 居民楼302室

A 20 531 居民楼502室

A 20 1295 居民楼602室

A 30

A 50

2 2号站 20 C 5 11 地面测点

C 10 12 地面测点

C 15 47 地面测点

C 20 46 地面测点

C 20 45 居民楼202室

C 20 143 居民楼502室

C 30 39 地面测点

C 50 18 地面测点

3 3号站 25 B 5 5 地面测点

B 10 5 地面测点

B 15 23 地面测点

B 20 26 地面测点

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中图分类号：TM726 文献标识码：A

架空输电线路是城市中最为常见的电力传输方式之一，但随着群众环境保护意识的增强，涉及架空输电线路的电磁辐射投诉事件也越来越多，加之架空输电电路对城市景观环境也产生不良影响，在《城市电力规划规范》（GB50293-1999）中也有相应规定“在市中心地区、高层建筑群区、市区主干道、繁华街道等新建35kV以上电力线路，应采用地下电缆”，因此比较在相同工况下架空输电线路和地埋式输电线路的工频电磁场大小，分析其对电磁环境的影响程度，将电力建设部门做好电磁辐射环境保护工作具有积极的指导意义。

1 监测对象的选取

城市中最常见的高压输电线路的电压等级一般为110kV，因此选取某市一条已运行的110kV输电线路为监测对象，该线路采用LGJ-240/40导线，全长30km，其中28km采用架空方式，进入市区的2km部分采用地埋式。架空线路主导杆型为φ300钢筋混凝土等径杆，呼称高为15m；地埋线路为2.0m×2.1m钢筋混凝土电缆隧道，钢筋混凝土厚度为200mm。该线路运行工况为116kV、170A，温度21℃、湿度20%。

2 监测仪器及方法

监测仪器

使用意大利PMM8053B电磁辐射分析仪，配EHP-50C探头，频率响应范围5Hz～100kHz，量程0.01V/m～ 100kV/m，测量精度为0.05V/m；按照《辐射环境保护管理导则电磁辐射监测仪器和方法》（HJ/T10.2-1996）和《交流输变电工程电磁环境监测方法》（试行）（HJ681―2013）进行监测。

3 监测因子及布点

监测因子为工频电场、工频磁场（磁感应强度），监测架空线路时，自两杆中央导线弧垂对地投影点起，至10m止的垂直断面上间隔2m布设1个点，共6个点位；监测地埋线路时，自电缆隧道正上方地面中心线起，至10m止的垂直断面上间隔2m布设1个点，共6个点位。以上监测，仪器探头与地面距离均为1.5m。

4 监测结果及分析

4.1 监测结果

分别对架空线路和地埋线路进行工频电磁场监测，监测结果见表1和表2。

4.2 对比分析

从监测结果来看，在0～10m的距离范围内，架空输电线路内产生的工频电场为“792.7～890”V・m-1，处在“百位”量级，而地埋输电线路产生的工频电场为“0.67～0.91”V・m-1，小于“个位”量级，如图1所示。相同工况下，地埋输电线路的工频电场减小为架空输电线路的0.85‰～1.03‰，可见电缆隧道采用钢筋混凝土结构，对工频电场具有良好的屏蔽作用。

架空输电线路内产生的磁感应强度为“0.060～0.091”μT，而地埋输电线路产生的工频电场为“0.013～0.023”μT，如图2所示。相同工况下，地埋输电线路的磁感应强度减小为架空输电线路的21.7%～30.8%。

结语

通过实例分析，在相同工况下，地埋式输电线路相比架空输电线路产生的工频电磁场大大减小，其对城市电磁环境的影响程度最低，因此从电磁辐射环境保护角度出发，今后在城市中心地区、高层建筑群区、市区主干道、繁华街道等新建110kV输电线路时，宜优先采用地埋方式建设。

参考文献

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中图分类号：X83文献标识码： A

一、前言

随着人们对居住以及生存环境的关注度的提升，环境的保护也日渐重要。对环境的监测就需要用到环境监测仪器，环境监测的仪器有多种，下面我们来探讨有关环境监测仪器的发展与未来趋势。

二、环境监测

1.定义

环境监测是指运用物理、化学、生物等现代科学技术方法，间断地或连续地对环境化学污染物及物理和生物污染等因素进行现场的监测和测定，作出正确的环境质量评价。

随着工业和科学的发展，环境监测的内容也由工业污染源的监测，逐步发展到对大环境的监测，即监测对象不仅是影响环境质量的污染因子，还包括对生物、生态变化的监测。对环境污染物的监测往往不只是测定其成分和含量，而且需要进行形态、结构和分布规律的监测。对物理污染因素（如噪声、振动、热、光、电磁辐射和放射性等）和生物污染因素，也应进行监测。只有这样，才能全面地、确切地说明环境污染对人群、生物的生存和生态平衡的影响程度，从而作出正确的环境质量评价。环境监测的目的是准确、及时、全面地反映环境质量现状及发展趋势，为环境管理、污染源控制、环境规划等提供科学依据。

环境监测目的

准确、及时、全面地反映环境质量现状及发展趋势，为环境管理、污染源控制、环境规划等提供科学依据。具体归纳为：根据环境质量标准评价环境质量；根据污染分布情况，追踪寻找污染源，为实现监督管理、控制污染提供依据；收集本底数据，积累长期监测资料，为研究环境容量、实施总量控制和目标管理、预测预报环境质量提供数据；为保护人类健康、保护环境，合理使用自然资源，制订环境法规、标准、规划等服务。

环境监测仪器现状与发展趋势

1、现状

目前，我国环境监测仪器的生产企业有140余家，年产值4.8亿元，约占全国环保产品产值的2.3%。环境监测仪器的主要产品是各种水污染和大气污染监测、噪声与振动监测、放射性和电磁波监测仪器。我国生产的烟尘采样器、烟气采样器、总悬浮微粒采样器、油份测定仪、污水流量计等环境监测仪器已接近或达到国际先进水平，在国内市场上占有很大比例。国产大型实验室用原子吸收、紫外可见分光光度仪、气相色谱仪等监测仪器自动控制技术采用程度较低，关键零部件尚依赖进口。

我国环境监测仪器多是中小型企业生产，产品基本集中在中低档的环境监测仪器，远不能适应我国环境监测工作发展的需要。主要表现为：技术档次低，低水平、重复生产严重，规模效益差；产品质量不高，性能不稳定，一致性较差，使用寿命短，故障率高；研究开发能力较低，在线监测仪器的系统配套生产能力较低，不能适应市场的需要。

目前，全国已形成了国家、省、市、县4级环境监测网络。共有专业、行业监测站4800多个，其中环保系统2200多个监测站，行业监测站2600多个。国控的空气质量监测网站103个、酸雨监测网站113个、水质监测网站135个。此外还建有噪声监测网、辐射监测网、区域监测网等。

分类

（一）实验室通用分析仪器

原子吸收光谱法

灵敏度高、干扰少、分析快速，已成为金属元素分析的最有力工具之一，建立了许多标准分析方法，在我国环境监测领域应用最多，国产仪器性能整体与国外差别不大，但石墨炉原子吸收仪性能还不够理想。二十世纪90年代以来，原子吸收仪器趋向小型化，很多新技术在原子吸收分光光度计上得到应用，如光源部分有了复合式多元素空心阴极灯和超高强度空心阴极灯，前者可以连续测定六种元素，后者的使用寿命和强度有很大提高。原子化系统部分，采用铂铱合金或铂铑合金取代不锈钢的雾化器，具有良好的防腐蚀性能，国内采用金属套玻璃雾化器，可以达到与铂铱、铂铑雾化器相同的效果，且灵敏度可以提高80—150％，优于国外同类产品。石墨炉原子化器以横向加热取代纵向加热，降低了测定元素的原子化温度，石墨炉可视技术为研究工作大大提供了方便。自动石墨炉探针技术，提高了石墨炉测定的准确性。国外采用阴极溅射原子化器的原子吸收光谱合金分析仪，分析速度快，一次可同时测定30多种元素，既可分析固体样品，又可以分析液体样本，还能进行金属元素薄层分析。

（2）红外吸收光谱法

可以分析气体、液体和固体样品，可以不经过任何相的转换，直接进行分析。市场上的红外光谱仪分为通用型和专用型两种，通用型主要以傅里叶变换红外光谱仪为主，色散型在国内市场上很少见。进口的傅里叶变换红外光谱仪以美国的公司为最多，其次是美国Porkin— Elner公司的。国产的主要是北京瑞利分析仪器公司引进的美国Analect公司技术生产的不同型号产品，国内还生产一些中、低档的色散型红外光谱仪。专用的红外光谱仪有：近红外光谱仪、红外气体分析仪，红外油仪、红外半导体分析仪，各种工业在线红外光谱分析仪等。

（3）ICP等离子体发射光谱仪

可用于测定除氩以外的所有元素，是最先进的光谱仪器，它精确、简捷、用，具有较高的分析速度，使用者无需在仪器的调整上耗费时间和精力，而且仪器具有多样化的适配能力，在一台仪器上可以实现垂直、水平、双向观测、全波段覆盖等多种配制形式。大多数元素都有良好的检出限，具有较多可供选择的波长。它分析精密度高，干扰少，适合于大批量样品的金属离子分析，可实现多元素同时或顺序测定，试样处理简便。但设备价格和使用成本较高，样品一般需预先转化为溶液；有的元素存在基体效应、光谱干扰问题，灵敏度较差，氩气的消耗量较大。目前，ICP等离子体发射光谱仪正在朝着功能更优化，结构更紧凑的方向发展，特别是在仪器控制和数据处理上向数字化、网络化的发展。

（二）实际监测

（1）大气监测仪器

大气环境监测分为大气质量监测和污染物监测。大气质量监测仪器中，国产大、中、小流量TSP、PM10采样器及各种气体采样器，性能可靠性已经完全满足国内环境监测工作的需要，大气自动监测系统的污染物自动连续监测仪器基本依靠进口。大气污染物的监测中，对烟道、烟尘气中的二氧化硫、氮氧化物的监测仪器基本能够满足国内要求，某些性能甚至达到国际领先水平。对气体污染源的连续在线监测，目前已有企业研制出样品，但其准确性、适用性、可靠性尚待进一步验证。

（2）物理污染监测仪器

物理污染主要指噪声、振动、电磁辐射、放射性污染等。噪声和振动监测仪器，国内产品已经可以满足市场需要。由于我国在例行监测项目中尚未包含电磁辐射的监测，故电磁辐射的监测仪器在市场上较为少见，现有的环境监测仪器，多为无线电方面的专用仪器。放射性监测仪器目前全国只有2个企业在少量生产。

（三）发展趋势

（1）空气和废气自动监测系统

环境空气质量自动监测系统一般采用干法和湿法两种监测方法。湿法以日本技术为主，原理是库仑法和电导法，需要大量试剂，在操作时必须对试剂进行调整，对废液进行处理，较为麻烦，故障率高，维护量大，处于淘汰的边缘。干法以欧美技术为主，它基于物理光学测量原理，样品始终处于气体状态，不存在试剂损耗，维护量小，将是空气自动监测的发展趋势。

近年来，国内部分城市引进了瑞典OPSIS公司，美国TE公司，法国ESA公司的基于差分光谱法原理的设备来代替二氧化硫、二氧化氮、臭氧等参数的测量，除一台设备能分时测量以上三个参数外，还能测量THC、CH 、n—MHC、BTX等有机污染参数。利用差分技术，可以消除大气湍流对信号的影响，消除不同污染物之间的干扰和湿度、气溶胶等的干扰，操作方便，能满足实时连续监测需要。我国已实现了PM SO 、NO2等项目的自动监测。除我国目前大气环境质量常规监测项目外，大气中二恶英类、光化学氧化剂(OX)、VOCs、PM2．5是发达国家监测的热点。日本列出了大气中包括多环芳烃、农药、除草剂、有机物、重金属等234种污染物名录都应进行常规监测，规定了22中优先监测的污染物，其中有挥发性有机化合物(VOCs)12种，重金属等无机污染物7种，又增加了苯、三氯乙烯、四氯乙烯三种新规定的项目。1997年美国已把PM2．5列为环境质量标准，美国使用的空气污染物自动监测系统主要有红外吸收法和紫外吸收法两种，红外线测定仪用途甚广，可测定乙烯等250种有机污染物。

噪声自动监测仪器

发达国家已生产出全天候的长年能在户外进行测量的噪声自动监测系统，可进行实时监测，监测结果可包括每小时、昼间、夜间或其它任意时段的等效声级、统计声级等，能存储噪声超标事件发生的录音，以便事后识别噪声源的性质。我国环境噪声自动连续监测系统的技术要求已纳入国家标准，国家环保总局和国家质量监督检验检疫总局在2004年颁布修改的《声环境质量标准及测量方法》，在测量仪器中增加环境噪声连续自动监测仪器，并要符合有关规定。北京、上海、广州等大城市目前已安装丹麦BK公司生产的环境噪声连续自动监测系统。国产的环境噪声连续自动监测系统已有产品。

未来发展方向

以目前人工采样和实验室分析为主，向自动化、智能化和网络化为主的监测方向发展；由劳动密集型向技术密集型方向发展；由较窄领域监测向全方位领域监测的方向发展；由单纯的地面环境监测向与遥感环境监测相结合的方向发展；环境监测仪器将向高质量、多功能、集成化、自动化、系统化和智能化的方面发展；环境监测仪器向物理、化学、生物、电子、光学等技术综合应用的高技术领域发展。

结束语

环境监测仪器的发展要结合一定实行措施才能够得到大力的发展，环境监测仪器要不断改进。同时，正如文中末尾所说，还要进行规范、制度方面的改善。环境监测仪器一定程度上直接影响了环境监测的水准，所以要在环境监测的路上投入大量精力对环境监测的仪器不断地进行创新。

参考文献：

[1]王天生 环境监测仪器发展现状与趋势分析 期刊论文 2009年15期

[2]胡柏顺;张强;魏均玲;;国产环境监测仪器发展现状及主要问题——访中国环境监测总站魏复盛院士[J];现代科学仪器;2010年06期

[3]第三届中国国际环境监测仪器展览会在京举办——沃特世公司将携其在线固相萃取系统亮相[J];环境保护;2010年22期

[4]第三届中国国际环境监测仪器展览会即将在京举办[J];中国环境监测;2010年05期

[5]环境监测仪器技术发展[J];中国机电工业;2003年14期

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本文通过对110 kV和220 kV户外升压站的现场监测，分析了上述两种不同电压等级的升压站在各自实际运行过程中的工频电场强度和工频磁感应强度的距离变化情况。这对人们认识升压站电磁环境影响水平有重要的意义。

1 工频电、磁场的测量

1.1 监测对象

此次以水电站升压站为例，选取110 kV和220 kV2个电压等

级的升压站进行现场监测，升压站及主要技术参数如表1所示。

表1 升压站主要技术参数

升压站名称 甲升压站 乙升压站

电压等级/kV 110 220

布置方式 户外 户外

主变容量/ MVA 2×12.5 2×50+1×150

出线方式 架空出线 架空出线

配电装置形式 户外AIS 户外AIS

出线回路数 110 kV出线1回 220 kV出线3回

110 kV出线2回

1.2 监测仪器、监测方法

采用电磁场测量仪，主机型号为PMM8053B/ EHP50C；检测出工频电场强度的下限为10-3 kV/m，工频磁感应强度的下限为10-6 mT。监测仪器都通过了国家计量部门的校验，在检定有效期内，监测单位具有电磁辐射监测资质。

按照《500 kV超高压送变电工程电磁辐射环境影响评价技

术规范》（HJ/T 24—1998）、《辐射环境保护管理导则·电磁辐射监测仪器和方法》（HJ/T 10.2—1996）的规定，在升压站四周围墙外（避开进出线）5 m处各布设4个监测点（每侧各1个点），用来监测站界工频电场强度和工频磁感应强度；以升压站围墙外（避开进出线）5 m为起点，垂直于围墙5 m为间距，依次外测至30 m处，用来监测工频电场强度和工频磁感应强度的断面衰减规律。

1.3 监测条件

在监测期间，自然环境条件和运行工况见表2.

表2 监测期间自然环境条件和运行工况

名称 110 kV甲升压站 220 kV乙升压站

天气状况 晴 晴

温度/℃ 15 26.3

湿度/% 63 42.1

在监测期间，升压站运行工况见表3.

表3 监测期间升压站运行工况

名称 有功功率/MW 无功功率/Mvar 电流/A 电压/kV

110 kV甲升压站 20.7 0.7 55 117

220 kV乙升压站 97.8 -12.3 116 221

2 监测结果与分析

2.1 站界工频电磁场

升压站站界工频电场、磁感应强度现场监测值如表4所示。

表4 升压站站界工频电场、磁感应强度现场监测值

监测点位 110 kV甲升压站 220 kV乙升压站

E/（kV/m） B/mT E/（kV/m） B/mT

站界东侧 4×10-3 2.41×10-4 4.3×10-2 3.04×10-4

站界南侧 9.6×10-2 1.17×10-4 9.6×10-2 1.60×10-4

站界西侧 3.2×10-2 8.1×10-5 1.86×10-1 3.00×10-4

站界北侧 1.3×10-2 3.1×10-5 3.2×10-2 8.1×10-5

注：表4中，E——工频电场强度；B——工频磁感应强度。

从表4中可以看出，110 kV甲升压站围墙外工频电场强度值在4×10-3～9.6×10-2 kV/m之间，最大值仅为居民区工频电场强度限值标准（4 kV/m）的2.40%. 220 kV乙升压站围墙外工频电场强度值在3.2×10-2～1.86×10-1 kV/m之间，最大值仅为居民区工频电场强度限值标准（4 kV/m）的4.65%. 110 kV甲升压站围墙外工频磁感应强度值在3.1×10-5～2.41×10-4 mT之间，最大值仅为公众全天影响限值（0.1 mT）的0.24%.220 kV乙升压站围墙外工频磁感应强度值在8.1×10-5～3.04×10-4 mT之间，最大值仅为公众全天影响限值（0.1 mT）的0.31%.

2.2 衰减断面工频电磁场

升压站衰减断面工频电场、磁感应强度现场监测值详见表5，工频电场强度随距离变化的趋势如图1所示，工频磁感应强度随距离变化的趋势如图2所示。

从表5和图1中可以看出，110 kV甲升压站站外工频电场强度在10-3～10-2 kV/m数量级，它随着与围墙之间距离的增加而降低，在距围墙20 m以外已经接近环境本底水平。220 kV乙升压站站外工频电场强度在10-2 kV/m数量级，它随着与围墙之间距离的增加而降低，最终将衰减到环境本底水平。110 kV甲升压站站外工频磁感应强度在10-5 mT数量级，它随着与围墙之间距离的增加而降低，已经接近环境本底水平。220 kV乙升压站站外工频磁感应强度在10-4 mT数量级，它随着与围墙之间距离的增加而降低，最终将衰减到环境本底水平。

表5 升压站衰减断面工频电场、磁感应强度现场监测值

距围墙

距离/m 110 kV甲升压站 220 kV乙升压站

E/（kV/m） B/mT E/（kV/m） B/mT

5 4.7×10-2 9.2×10-5 8.4×10-2 4.53×10-4

10 2.6×10-2 6.5×10-5 7.9×10-2 3.61×10-4

15 1.5×10-2 4.8×10-5 7.3×10-2 3.22×10-4

20 6×10-3 4.1×10-5 7.0×10-2 3.15×10-4

25 4×10-3 2.8×10-5 6.6×10-2 2.94×10-4

30 1×10-3 2.1×10-5 6.4×10-2 2.63×10-4

图1 升压站工频电场强 图2 升压站工频磁感应强

度随距离变化曲线 度随距离变化曲线

总体而言，升压站站外工频电场强度衰减得较快，工频磁感应强度衰减得较慢，这主要是因为站外建筑物和植物等对工频电场强度有较好的衰减作用，但是，对工频磁感应强度较弱。

3 结论

分析110 kV和220 kV这2种不同电压等级的户外升压站周围电磁环境的现场监测结果后，得出如下结论：户外升压站站外的工频电场强度、工频磁感应强度水平都较低，而且都随着距离的增大而衰减；站外工频电场、磁场强 度水平全部满足国家环境保护标准的要求，不会对邻近居民的健康产生不利影响。

4 建议

电力企业和环保主管部门应该加大宣传力度，消除部分公众对高压输变电设施的误解和恐慌，正确认知输变电设施产生的电磁对环境造成的影响，科学、客观地理解其存在的必要性和意义。

参考文献

陆继根.辐射环境保护教程.南京：江苏人民出版社，2006.

于丽新，李超，杜佳，等.辽宁省某典型500 kV变电站电磁污染分布特性研究.环境科学与技术，2013，36（6L）：90-94.

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0.引言

目前，江苏省内每个县级市都建有广播电视塔，形成了覆盖全省的广播电视无线发射网络。随着社会经济的不断发展，高层建筑不断增加，广播电视塔对周边高层建筑的电磁环境影响也日益受到关注。由于受监测条件限制，一般无法对高层建筑所在高空区域的电磁辐射水平进行直接测量，为此，本为通过模拟计算的方式，以某地级市拟新建的广播电视塔为例，来分析其对周边高空区域的电磁环境影响，并结合模拟计算结果提出相应的环保措施和对策。

1.广播电视发射系统介绍

1.1无线电波传播

无线电波指的是频率从几十Hz（甚至更低）到3000GHz左右整个频谱范围内的电磁波。发射天线或自然源辐射的无线电波，通过介质或受到介质分界面的影响，而到达接收天线的过程，称为无线电波传播。无线电波在介质或介质分界面的影响下，有被折射、反射、散射、绕射和吸收等现象。

1.2广播电视发射

调频广播信号即频率87MHz～108MHz范围内的无线电波，电视信号即频率48.5MHz～958MHz范围内的无线电波。空间波传播是指发射天线和接收天线均高架并且在直视距离以内，此时无线电波由直射和地面反射波组成相干传播，因此，接收点信号的场强为两者叠加。这种方式用于超短波和微波波段，调频广播、电视信号在可视距内的传播就是这种方式。

广播电视发射就是利用以上原理，将所需传播的信号经过一定的调制方式转化为电磁波信号，通过天线发射出去，然后经接收机接收并经过解调后还原成所需信号。在天线发射电磁波的过程中，会对周围电磁环境产生影响。

2.广播电视塔电磁环境影响模拟计算

2.1某市新建广播电视塔主要参数

某市新建广播电视塔工程包含3个调频广播发射台、4个模拟电视发射台和1个数字电视发射台。其中调频广播发射台选用双偶极子天线；模拟电视发射台和数字电视发射台天线均选用四偶极子天线。

2.2电磁环境影响模拟计算

本工程天线最大直径为3m，发射的广播电视信号最小波长为3.40m，根据近、远场判断公式：远场≥2D2/λ，因此远区场≥5.39m。本工程广播电视塔天线周围5.39m范围内除塔体之外无任何建筑物及公众活动区域，因此模拟计算的区域均属于远区场。

对于远场区超短波（电视、调频）的场强预测计算，采用《辐射环境保护管理导则—电磁辐射监测仪器与方法》（HJ/T10.2-1996）[1]中公式：

E=F(θ) （V/m） （式1）

式中：P--发射机标称功率，kW；

G--相对于半波偶极子（G=1.64）天线增益（倍数）。本塔模拟电视和数字电视天线增益均为10dBi，转化为G=6.10；调频广播天线增益为8dBi，转化为G=3.85

r--测量位置与天线水平距离，m；

θ--建筑物对天线的俯角，度；

F(θ)--天线垂直面方向性函数（由垂直方向性图得出）；

两个或两个以上频率电磁波的复合场强计算公式：

E=（式2）

式中：E——广播电视塔各频道（各频率）产生的综合电场强度；

E——各频道（各频率）在计算点处产生的电场强度；

电场强度与功率密度在远区场中的换算公式为：

S=（式3）

式中：S—— 功率密度（W/m）

E—— 综合场强（V/m）

根据以上公式，结合各发射台技术参数及天线垂直方向性图，对距离广播电视塔天线中心为3.5m，10m，30m， 50m，100m，150m……500m，对地高度1.7m，10m，20m， 40m，60m，80m……200m处的电磁辐射功率密度值分别进行预测计算。

《电磁辐射防护规定》（GB8702-1988）[2]中规定公众照射在一天24h内，在30MHz～3000MHz频率段，环境电磁辐射的场量参数在任意连续6min内的平均值应满足功率密度0.4W/m2的要求；《辐射环境保护管理导则--电磁辐射环境影响评价方法与标准》（HJ/T10.3-1996）[3]中规定单个项目的电磁环境影响贡献限值为《电磁辐射防护规定》中公众照射导出限值的1/5，因此本广播电视塔最周围电磁环境影响的贡献管理限值为0.08W/m2，表2中表中灰色区域即为超过贡献管理限值0.08W/m2的区域。

3.广播电视塔电磁环境影响分析及减缓措施

根据上述模拟计算结果，本广播电视塔建成投运后，其天线周围350m内，高度超过120m的区域，由本塔产生的电磁辐射功率密度可能超过标准限值要求，为本项目污染超标区域，污染超标区域外由本项目天线引起的电磁辐射功率密度将小于公众照射单个项目贡献管理限值0.08 W/m2。

由上述分析可知，对广播电视塔的电磁环境影响主要的减缓措施是距离防护[3]，不应在污染超标区域之内建设有公众活动的建筑物，同时，广播电视塔的运营维护部门也要做好日常的管理维护和定期监测工作，严格控制广播电视塔发射功率，防止功率异常增大情况的出现。

【参考文献】

［1］辐射环境保护管理导则—电磁辐射监测仪器与方法．（HJ/T10.2-1996）．

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0.前言

近年来，随着我国城镇化进程的推进和城市用电量的增多，高压输变电设施开始引入城区并不断的增多。由于对相关知识的缺乏，使得生活在高压输变电设施附近的人们对其产生的电磁辐射产生一定的恐惧性，高压输电线路所产生的工频电场强度、工频磁场越来越引起人们的重视。本文结合江苏某输电线路工程实例，测量及分析了110kV架空输电线路和110kV电缆输电线路运行中所产生的电磁辐射对环境的影响。提出相应的电磁辐射污染防治措施与建议，为同类电磁项目建设提供科学依据，减少人们对高压线下生活的恐惧心理。

1.输变电工程电磁辐射相关标准

参照《500kV超高压送变电工程电磁辐射环境影响评价技术规范》（HJ/T24-1998）标准执行：①居民区工频电场评价标准为4kV/m；②公众 全天辐射的工频限值为80A/m(0.1mT) ( 国际辐射保护协会对公众全天辐射时的工频限值)。

2.110kV架空输电线路和110kV电缆输电线路实测结果

2.1 110kV架空输电线路实测结果

选取南通地区110kV架空线路进行测量，该线路采用双回同相序架设，导线型号为LGJ-300/25。自线路走廊中心投影开始，垂直线路方向，间距5m布设监测点位，测至距线路走廊中心投影50m处，监测线路周围离地高度1.5m处工频电场、工频磁场。测量期间天气晴好，满足监测规范的要求。监测时线路距离地面高度为20m，线路I电压为113kV，电流为158A；线路II电压为111kV，电流为149A。

110kV架空输电线路下方工频电场、工频磁场监测结果

2.2 110kV电缆输电线路实测结果

选取南通地区110kV电缆线路进行测量。自线路走上方投影开始，垂直线路方向，间距5m布设监测点位，测至距线路上方投影50m处，监测线路周围离地高度1.5m处工频电场、工频磁场。测量期间天气晴好，满足监测规范的要求。监测时线路I电压为110kV，电流为123A；线路II电压为113kV，电流为147A。

110kV电缆输电线路上方工频电场、工频磁场监测结果

2.3测量结果分析

测量结果表明，110kV架空输电线路塔间断面所有测点处工频电场为7.65×10-3kV/m～1.12kV/m，工频磁场（合成量）为3.34×10-5mT～4.69×10-4mT，工频电场最大值出现在距线路走廊中心投影5m处，之后随着距离的增大呈迅速递减趋势，工频磁场最大值出现在线路走廊中心投影处，之后随着距离的增大呈迅速递减趋势，所测工频电场和工频磁场值均符合《500kV超高压送变电工程电磁辐射环境影响评价技术规范》（HJ/T24-1998）中工频电场4kV/m和工频磁场0.1mT的推荐限值要求。

110kV电缆线路各测点工频电场为

空间的电场很容易被导电物质所屏蔽和削弱（即使该物质不是良导电性的），建筑物、树木等都可以使空间电场畸变，并削弱其遮蔽空间或邻近范围内的电场，因此电缆线路周围的工频电场很小。

3.结论和建议

（1）110kV架空输电线路和110kV电缆输电线路运行中所产生的工频电场和工频磁场均符合《500kV超高压送变电工程电磁辐射环境影响评价技术规范》（HJ/T24-1998）中工频电场4kV/m和工频磁场0.1mT的推荐限值要求，同时，高压输电线路的电磁场辐射强度随着距离的增大而迅速减少。采用电缆线路和架空线路，前者产生的工频电场远小于后者，二者产生的工频磁场无明显差别。

（2）建议在高压输电线路选择路径时，尽量远离环境敏感区；位于城区的输电线路尽量入地敷设；输电线路设计施工时要严格按照相关的规定、 规范进行，保证线路架设高度，增大导线与地面的距离，以降低地面感应辐射强度。

【参考文献】

［1］《500kV超高压送变电工程电磁辐射环境影响评价技术规范》（HJ/T24-1998）．

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中图分类号：TN820 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）07（a）-0128-02

Monitoring of the level of Electromagnetic Radiation of Mobile Communications Stations in Xinjiang Hami

Guo Xiaoli

（Xinjiang Radiation Environment Supervision Station，Urumqi Xinjiang，830000， China）

Abstract：In order to evaluate the impact of environment by electromagnetic radiation generated from mobile communication base station in Xinjiang Hami， according to the relevant specifications and requirements， this paper selected the typical mobile base station in Hami to monitor. The monitoring data were collected and the monitoring results show that： the maximum value of the electric magnetic radiation intensity monitoring was 0.446μW/cm2， which was far lower than the goal of environmental management a value of 8μW/cm2. They were in accordance with the relevant requirements. The overall level of electromagnetic radiation level of mobile base station in Xinjiang Hami is low.

Key words：electromagnetic radiation；mobile communication base station；environmental assessment；monitoring

哈密地区位于新疆东部，是新疆通向中国内地的要道，自古就是丝绸之路的咽喉，近些年来随着当地国民经济的快速发展，建设了一大批移动通信基站，而通信基站的大量建设势必会造成电磁辐射环境污染，影响人们的正常生活。为了研究新疆哈密地区移动通信基站的电磁辐射水平，评价其危害程度和环境影响程度，本文在以往研究成果[1-11]的基础上，对新疆哈密地区典型移动基站的电磁辐射水平进行监测，并对监测数据进行整理、分析、总结和归纳，最终确定其对环境的影响程度。

1 移动通信基站工作原理

移动通信基站是连接通信网络与移动用户的纽带，负责将网络侧的信息以无线电磁波的形式与移动终端进行交互，移动通信基站天线是将传输线中的电磁能转化成自由空间的电磁波，或将空间电磁波转化成传输线中的电磁能的专用设备。在无线通信系统中，天线是收发信机与外界传播介质之间的接口。定向GSM移动通信基站采用三扇区，每个扇区天线夹角多为120°，这样三个扇区能对四周进行360°全覆盖。将正北扇区标记为A扇区，顺时针方向，依次标记为B扇区和C扇区。每个扇区有1组天线，每组有1或数根天线，其中1根为收发共用，其余天线为单收。

2 电磁辐射评价标准

此次监测的依据是《电磁辐射防护规定》（GB8702-88），其规定的公众照射限值如下。

（1）基本限值。

在1天24 h内，任意连续6 min按全身平均的比吸收率（SAR）应小于0.02W/kg。

（2）导出限值。

在1天24 h内，环境电磁辐射场的参数在任意连续6 min内的平均值应满足表1要求。

根据《辐射环境保护管理导则―电磁辐射环境影响评价方法与标准》（HJ/T10.3-1996）规定：为使公众受到总照射剂量小于GB8702-88的规定值，对单个项目的影响必须限制在GB8702-88规定的功率密度限值的1/5，此次监测的移动基站发射频率在870-1840MHz频段，故单个基站的电磁辐射管理值是：40/5=8μW/cm2。

3 移动通信基站电磁辐射环境监测

3.1 监测方法

本次监测在以发射天线为中心半径50 m的范围内，对人员可以到达的距离天线最近处可能受到影响的环境保护目标和以基站天线的主瓣方向为延长线不同距离的变化值进行监测。测量时测量仪器探头（天线）尖端距地面（或立足点）1.7 m，与操作人员之间距离不少于0.5 m。在室内测量，一般选取房间中央位置，点位与家用电器等设备之间距离不少于1 m。若在窗口（阳台）位置监测，探头（天线）尖端在窗框（阳台）界面以内。在通信基站正常工作时间内进行测量。每个测点连续测5次，每次测量时间不小于15 s，并读取稳定状态下的最大值，若监测读数起伏较大时，适当延长监测时间。

3.2 监测参数的选取

根据《电磁辐射防护规定》（GB8702 -88）要求，结合移动通信基站的发射频率，确定测量因子为电场强度（V/m），再转换为评价因子功率密度（μw/cm2）。

3.3 监测仪器

此次监测采用的仪器主要包括：NBM-550电磁分析仪（为非选频式辐射测量仪）、EMR-300电磁分析仪（为非选频式辐射测量仪）、SRM3000 频谱分析仪（选频）。

3.4 监测结果分析

此次监测共选择8个典型基站进行监测，监测结果汇总表。（见表2）和（见图1）

由表2和图1监测结果可知，建成运行基站周围环境的功率密度最大值为0.446μW/cm2，出现在哈密市政公司基站290°主瓣方向20m处，监测的8个基站123组数据其电磁辐射值在0.004～0.446μW/cm2之间，均符合《电磁辐射防护规定》（GB8702-88）中公众照射导出限值40μW/cm2要求，同时满足《辐射环境保护管理导则-电磁辐射环境影响评价方法和标准》（HJ/T10.3-1996）中单个项目电磁辐射管理值8μW/cm2要求。总体上来说，新疆哈密地区移动通信基站电磁辐射值较低，对周围环境影响不大，符合国家标准。

4 结论与建议

4.1 结论

此次新疆哈密地区移动通信基站电磁辐射环境影响评价工作选择了8个具有代表性的典型基站进行电磁辐射监测，监测得到的123组数据电磁辐射值均小于0.446μW/cm2，监测结果表明其电磁辐射值较低，符合相关规范要求，移动基站引起的电磁辐射水平对环境的影响程度小。

4.2 防护措施建议

（1）做好合理规划和合理布局，建设基站工程之前，应进行环境评价工作，尽量避开环境敏感点，以防为主。

（2）移动通信基站建设前应对拟建地点以及周围环境的电磁辐射水平进行监测，其公众照射导出限值的功率密度大于8 μW/cm2的地区不得建设移动通信基站。

（3）合理选择基站发射功率、载频数、半功率角、下倾角、架设高度、方向角等参数，在满足信号覆盖的前提下，尽量降低基站发射功率。

（4）合理选择新建基站的施工方式，优化工程用地，合理布置施工区，减少铁塔建设及站房建设施工对土地的占有，降低对生态的破坏，工程临时占地在工程结束后积极实施植被恢复。

（5）在住宅楼上建设移动通信基站，建设前建设单位、建筑物产权单位或业主应充分征求所住居民的意见，发生纠纷时应及时向居民做宣传解释工作。

参考文献

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[3] 韦阮威.浅谈4G基站的电磁辐射问题[J].中国无线电，2014（11）：44-45.

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[8] 肖庆超，易海涛，康征.移动通信基站电磁辐射环境影响研究―― 以北京市为例[J].环境影响评价，2014（5）：51-54.

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1 引言

随着人们对生态文明质量要求的不断提高，群众对变电站和高压输送线路环境影响问题忧虑甚多，导致电磁辐射类的投诉日益增多，甚至影响电力建设和社会公共秩序的稳定。为探知工频电磁场环境辐射水平，解决公众疑虑，保障公众健康，开展变电站和高压输电线路工频电磁场监测。研究选取一个典型500kV变电站及输电线路，结合变电站运行工况，监测变电站周边，变电站内典型点位及输电线路的工频电磁场水平，根据工频电磁场监测结果，分析归纳500kV变电站及输电线路的工频电磁场水平和日内变化规律。

2 研究区概况

东莞市位于广东省中南部，珠江口东岸，距离大亚湾核电站约100 km，距阳江核电站约250 km，制造业实力雄厚，产业体系齐全，是全球最大的制造业基地之一，2015年用电量约660亿kW・h时，截至2015年6月已建成变电站160座。预计到2016年底前，东莞市变电站数量可达187座，建设配网项目3000多个[1]。

3 调查监测方法

3.1 调查对象

选取的变电站主变压器有5台（其中500 kV变压器4台，220 kV变压器1台），总容量为3000 MVA。站内有500 kV、220 kV、35 kV三个电压等级，连接方式为3/2接线方式（320 kV）、双母线双分段（220 kV）、单母线（35 kV）。500 kV系统出线有8回，220 kV系统出线有12回。变电站四周围墙高3 m，东侧是果园，南侧是道路，西侧是农田菜地，北侧是山地果园。距变电站较近的环境敏感保护目标为南面1 km处的居民区及西面1.5 km处的工厂企业。选定的输电线路监测点距变电站约3.5 km，为500 kV同塔双回线路，周围空旷，无大型建筑物、树木等遮挡，两杆塔间导线档距中央弧垂最低位置的对地高度为15 m，衰减断面沿新建道路并垂直于输电线路方向进行。

综上所述，变电站及输电线路的环境干扰因素少，符合研究条件。研究对象主要对变电站外周边、站内典型点位及输电线路的工频电磁场水平进行布点监测。

3.2 调查监测仪器

监测调查使用了2台同品牌同型号的监测仪器，在同一位置、同一高度的情况下，进行了比对校准，校准后开展监测点位瞬时及24 h连续同步监测。仪器信息及比对情况（表1）。

3.3 方法与标准

《电磁环境控制限值》（GB8702-2014）；

《辐射环境保护管理导则-电磁辐射监测仪器及方法》（HJ/T10.2-1996）；

《交流输变电电磁环境监测方法》（HJ681-2013）；

《环境影响评价技术导则输变电工程》（HJ24-2014）；

《高压交流架空送电线路、变电站工频电场和磁场测量方法》（DL/T988-2005）。

3.4 点位布设和监测要求

调查研究选取三种类型点位进行布点监测：①在变电站外四周设置14个环境监测点位，并综合电磁场水平较高点，选取衰减监测点，布设10个电磁场衰减监测点，开展瞬时巡测；②在变电站内选取2个典型点位（#4主变旁220 kV出线下方和500 kV某乙线下方）进行同步24 h连续监测；③在变电站输出线路中，选取一条500 kV送电线路，在两杆塔间导线档距中央弧垂最低位置的横截面方向上距离边导线分别对地投影处0、5、10、15、20、25、30、35、40、45、50 m处共布设11监测点，开展瞬时监测。上述每个监测点连续测量6次， 每次测量时间15 s，记录和计算6个测量数据的平均值作为该点的监测结果。

4 结果与分析

4.1 变电站外周边点位工频电磁场水平

4.1.1 变电站外四周环境点位工频电磁场水平

通过监测共获得监测数据84个，经统计分析，变电站周边环境点位工频电磁场总体水平较低，单个测点的工频电场的最大值为0.8860 kV/m，工频磁场的最大值为3.3013 μT，监测结果最大值远低于标准限值（表2）。

4.1.2 变电站外衰减点位工频电磁场水平

综合变电站外四周环境点位的电场和磁场水平监测数据，西侧围墙外监测值水平相对较高，设置电磁场衰减监测点。从实测监测数据结果显示，随着距离的增大，工频电场水平先增高后降低，约在20 m处出现峰值后，工频电场水平呈下降趋势（图1）；在5 m处，工频电场为0.3877 kV/m，工频磁场为0.4617 μT；到50 m处，工频电场衰减至0.1978 kV/m，工频磁场衰减至0.1018 μT。工频电场最大值出现在西墙外20 m点位处，为0.7211 kV/m；工频磁场最大值是西墙外5m处的0.4617 μT（图2）。

4.2 变电站内典型点位工频电磁场水平

2个典型点位的24 h连续监测共获得监测数据约1.4万个，结果统计显示，工频电磁场水平起伏大致可分为4个阶段，第一阶段为凌晨0∶00～8∶00，第二阶段为9∶00～13∶00，第三阶段为14∶00～19∶00，第四阶段为20∶00～23∶00，两个典型点位的工频磁场水平最高点均出现在14∶00～19∶00时段，最低出现在0∶00～8∶00时段（图3）。纵观变电站当天工况可知，工频磁场水平与用电负荷变化趋势较为一致（图4）。主变和某乙线24 h工频磁场监测值水平分布，较大值均占约10%（图5）。

4.3 电线路工频电磁场水平

从监测结果显示，随着边导线投影距离增大，工频电场和工频磁场的水平均显著下降。工频电场最大值为5 m处点位的8.1172 kV/m，已接近国家标准限值（10 kV/m），到10 m处后迅速降到50%以下；工频磁场的最大值为输电线路乙线下方点位的3.3013 μT（图6、图7）。

5 结论与建议

（1）此次监测变电站外周边环境点位工频电场强度和磁场强度总体水平较低，远远低于标准限值。电磁场强度总体上随着距离的增大而降低，实测中工频电场水平是先增高后降低，最大峰值出现在20 m处；工频磁场水平呈单一下降趋势[2～6]。实测中电场水平先增后降的原因是变电站围墙的屏蔽，在距围墙5 m、10 m和15 m处点位会因为围墙的屏蔽使电场水平变小，距离围墙越近受到的屏蔽影响越大，而从20 m处开始，围墙的影响基本消除，从而呈现出正常的衰减趋势。由此可见围墙的建设对工频电场具有屏蔽作用，围墙越高影响范围越大，规划部门可参考研究结果，进一步研究电站围墙高度建设的规范，以达到控制电磁场水平对外环境的影响。

（2）总体而言，变电站内两个典型点位的工频磁场水平在工况稳定的情况下日内波动不大，监测值也远低于《电磁环境控制限值》（GB8702-2014）中规定的工频磁场标准限值。在用电需求较高、负荷较大的时段，工频磁场强度也相应较高，两者具有一致性。

（3）根据输电线路监测结果显示，随着距边导线投影距离增大，工频电场和工频磁场的水平均显著下降[7～9]。监测结果虽没超出国家标准限值，但工频电场强度最大值已接近国家标准限值。因此要严格控制高压输电线路下的工频电磁场强度值，高压输变电工程从设计、建设到运行都应该严格按照有关规范和规程，高压输变电工程对途经的环境敏感点的安全防护距离应留有足够安全裕度[10]。

（4）当前公众对变电站辐射的认识存在误区，市民关于此类问题的科学知识的普及和宣传工作不到位有关[11]。调查研究显示变电站内及周边敏感点位的电磁场水平远远低于相关标准限值。今后，媒体、电力、环保等部门还需加强对民众有关变电站及输电线路辐射问题的科学解释和正确引导。

参考文献：

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Investigation on the Electromagnetic Field Intensity for

a 500kv Substation and the Transmission Line in Dongguan City

Tan Xiaohui， Hu Rongguang， Deng Jiajie

篇9

1.引言

所谓的煤矿动压现象，是指在一定的突然能量影响下，对于煤矿开采过程中的大量的弹性能的煤或岩体存在高应力状态下而进行释放的过程。煤矿动压现象的主要表现则为冲击矿压，对于井巷发生爆炸性事故来说，突然释放的弹性能量会在发生强烈声响的情况下而把煤岩抛向巷道，这样就不可避免出现煤岩体和煤岩体振动破坏现象，造成一定程度的人员伤亡和设备损坏，甚至造成部分巷道垮落破坏的情况。世界各国的不同行业对于冲击矿压现象的定义和称呼存在一定的区别，比如，存在“矿山冲击”、“冲击地压”、“冲击矿压”、“煤爆”、“岩爆”等，煤岩抛向巷道一般情况下则是冲击矿压的作用，使得井巷工程遭到破坏，出现裂缝扩展及岩体的破断，并伴有强烈的岩体振动和巨大声响。复杂性、巨大破坏性、瞬时震动性、突发性则是冲击矿压所具有的明显特征。对于冲击矿压的分类可以从释放能量、显现强度等方面进行[1，2]。

一是，弱冲击。具有不是很大的破坏性，已采空间抛出部分煤或岩石，基本上没有损坏支架、机器和设备，震动在围岩中发生，在2.2级以下的震级能够发生巨大声响，煤尘产生，大量瓦斯可能会在瓦斯煤层中涌出。

二是，矿震，已采空间并没有抛出煤岩，仅为破坏仅发生在深部的煤岩体，尽管有明显的震动，仅为片帮或塌落现象，使得煤尘有时发生，伴有巨大声响。“煤炮”就是指较弱的矿震，也指微震。

三是，强冲击。震级在2.3级以上，已采空间大量抛出急剧破碎的部分煤或岩石，围岩振动，移动设备以及出现支架折损情况，大量煤和冲击波产生。

所以，可以看出，对于生产以及工作人员来说，煤矿开采中冲击矿压能够造成巨大的安全危害，为了更好避免事故发生，应该在煤矿开采中做好相应的关于产生冲击矿压的及时监测预报工作。利用岩石破断向外辐射电磁能量的特性，可以通过电磁辐射监测来进行相应的冲击矿压的监测预测。在我国，中国矿业大学相关研究人员较为深入研究了载荷作用下煤体的电磁辐射特性及规律问题，提供了相应的定量和定性的分析。通过研究，对于电磁辐射进行初步掌握，在煤岩体受载变形破裂过程中中，其可以看作为向外辐射电磁能量的一种现象，是由煤岩体的变形破裂所引起。许多矿物质存在于煤岩体的组成及结构中，这就决定了其复杂性，表现出较为典型的非均质材料。对于产生不均匀应变的煤岩体来说，自由电荷浓度在低应力区域或拉伸区域有所降低，而自由电荷浓度在压缩区则升高，对于自由电荷来说，这就存在由高浓度区域向低浓度区域扩散和运移的情况。低频电磁辐射在低速扩散过程中出现，使得表面电荷在煤体表面进行积累。表面电荷在扩展裂缝过程中裂纹表面受拉区域出现，极性为负，正电荷而在裂纹表面受压的区域中出现。运动的偶极子群则在裂纹尖端而形成。电子加速的产生主要是由于裂纹尖端的煤体本相处的负电荷的受拉区域的影响，正点则在周围的压应力区。大量的带电粒子则是在在电场的作用下加速发射出来的低速运动带电粒子而出现，这样，从低频电磁辐射到x光的宽频带电磁辐射就很有可能产生。煤壁的电磁辐射的变化可以通过传感器测得，煤岩应力变化趋势能够在煤岩应力与电磁辐射的耦合规律影响下而计算分析得到，使得监测预报冲击矿压成为可能，使得安全生产得以保证。

2.煤矿冲击矿压传感监测网络监测设计探讨

设计冲击矿压的监测预报过程中，煤壁的电磁辐射变化可以通过传感器监测实现，另外，煤岩巷道的冲击矿压变化监测中还需要的装置包括红外遥感监测装置、地电监测仪器、重力仪、声波探测装置等，为了能够得到更为客观全面的数据，需要利用多种设备进行数据探测，然后进行相应的综合分析，这就构成了相应的冲击矿压检测网络[3，4]。开采方面的技术和地质相关问题主要通过采矿声波法，其主要具有信息能够在较大范围的岩石体内直接获得，声波研究的非破坏性使其特点。相比其他方法，声波方法技术含量高，而获取信息成本低，分析岩体原有或开采中的变化应力过程中，具有较为准确的观测的声波参数信息。钻孔之间的声波透视法、钻孔中的声波剖面法、巷道之间的声波透视法、采矿巷道中的声波剖面法则是几种常见的采矿声波方法，这些则是根据不同的采矿地质条件及其研究目的所提出。根据相关研究，流动声发射监测探头和固定式连续声发射监测探头则是我国的常用功能的声波检测传感器，传感器收集在变化的煤岩巷道应力中所产生的一定的声发射脉冲能量波以及震荡波，能够在煤矿开采中进行有效监测煤岩巷道。

上下两平巷的煤壁或顶板中进行布置相应的声发射探头，为了能够更好使得巷道周边的破碎带能够避开，在1.5m以上的钻孔中设置探头，监测回采工作面的过程中，远的探头的距离工作面110m，而近的探头的距离工作面40m。如果具有比较好的探头的去噪效果，在距工作面20m处进行探头布置。在距掘进面30～100m之间，进行监测掘进巷道过程中进行布置探头。一般来看，煤层尘灭、断层和老巷等阻尼大的地点应该在布置探头时尽量避开。应该利用重力法进行观测开采引起的重力场，在这种地球物理方法中，重力的异常变化主要是通过不均匀性在地层中岩石介质质量分布情况而确定。这就需要考虑相应的周围岩层和底层、埋藏深度、形式、地层的尺寸的重力的密度差异。重力法在矿井中的应用离不开相应的测量仪器和测量方法的发展。测量传感仪器的高精密度发展要求越来越高，在采矿引起的密度分布变化、岩相变化的测量、小结构中应用日益广泛。目前，我国的采矿重力法主要应用于在开采所引起的局部空洞的定位、小范围内煤层构造的变化、地层震动的预测、岩体体积变化等领域，在进行相关的重力法测量过程中，在危险区域附近布置重力传感仪器，其中，观测区域的上部和下部则是进行测量巷道的最好位置，要求测量巷道的倾角不大于10o，一般能够满足相应的石门穿过2个以上的煤层。10～50m则为测量点的间距，而测量高度的精确值一般为0.01m。其中，重力仪则是主要的重力法测量仪器，具有较高灵敏度，能够对于重力值的变化进行有效测量，主要是利用重力的微小变化就能够产生比较大的倾斜度的原理。

在进行相应的岩石点特征的变化中，对于顶板、地质及采场技术的问题利用采矿点法进行处理，具有较广的应用范围。井下地点法的应用范围主要包括以下几个方面：一是评价自然灾害，二是对于顶底板岩层的地质条件进行认识；三是回采巷道、开拓巷道的应力应变状态进行监测；四是对于支架与围岩的相互作用进行有效评价。在矿井条件下，测量方法主要是有利用安装在在钻孔平底的电极（传感器）进行，一般在0.5～2m之间的深度。地点会在煤岩变形破裂发生时候而产生变化，这样，地电变化趋势图能够通过电极传感器获得，使得冲击矿压的预测成为可能。

通过分析煤壁附近裂隙区域对电阻值的影响，经过具体的测量数据说明，巷道壁0～6m的距离范围之内，电阻值要低于平均值。考虑到增加了巷道边裂隙水的原因，巷道帮附近低电阻值表现异常，这也是由于该区域破裂的影响结果。

在地质调查条件中的热红外图像能够用于岩性的区分，利用热红外遥感技术能够进行有效的地质构造研究，满足某些矿产资源需要。在自然灾害调查中所涉及到的热红外线凸显主要包括相应的现代火山活动、煤堆或矸石自燃、地下煤层等。研究表明，矿井局部温度异常往往也会是由于瓦斯突出或者有一定规模构造的应力场的矿井所造成。对于煤柱承载直到屈服破坏的动力过程来说，其动力过程还包括煤层顶板运动破坏和煤爆煤岩与瓦斯突出等。移动变形则是会在采动应力和地应力的共同作用下产生，这就能够产生一定的成岩物质内部结构的调整和相应的物理化学变化，其中就包括电子跃迁、能量转化等，即一部分固有热能转化为机械能、或者一部分机械能转化为热能等，这些都是通过电磁辐射而表现出来。一些物理化学过程则肯定能够通过电磁辐射之一的热红外辐射的温度特征变化而进行反映，相关的前兆信息也就能够获得。如果通过监测相应的特征变化和前兆信息，这就可以能够应用反应场信息的热红外成像技术，进行相关的冲击矿压，矿柱稳态监测和矿山岩爆，煤与瓦斯突出的热红外遥感监测技术。

3.冲击矿压传感监测网络分析

传感器工作则是当前在矿井中所依靠的监测探测预报中的主流技术，但是，目前，在我国矿井中，技术单一则是在使用探测预报传感技术的问题，大多的煤壁的电磁辐射变化都是通过传感器进行监测。这样相对来说，与实际数据相比，单一的监测方式所得数据就会存在一定误差。数据分析的过程中，很难避免单一测量方式所产生的误差。考虑多种传感器的共同协作而组成的冲击矿压的煤矿监测安全网络，利用以上所述设备构成网络系统多得到的数据也就并非单一数据，可以较为有效进行数据之间的比较和分析，为得到更为准确的结论奠定基础，能够使得矿井巷道内煤壁应力的实际情况能够得以较为客观地反映，通过使用多组数据来有效避免了产生错误结论。在相应的冲击矿压传感监测网络中，在网络传输的作用下，传感器能够把数据传递给数据中心，然后，可以根据接收到的数据，处理中心完成相关的图标分析，这样在大量数据的基础上，就能够使得煤岩巷道应力的变化趋势得以有效反映，通过不间断工作的传感器来监测煤壁应力变化情况，预警警报则会在数据处理中心预测到相应的危险时而自动发出，使得工作面的安全生产成为可能。

4.结语

上述提出的检测方法是利用多种传感器共同合作，这其中的较为复杂的系统安装和较大的前期投资则是自身的缺陷，但是，此监测系统还具有比较大的优势就是对于监测内容的全面性和准确性。未来煤矿安全监测的发展过程中，由于不断的网络集成技术和传感器技术的发展，使得冲击矿压传感监测网络发展具有广阔前景。

参考文献

[1]谢群，窦林名，李宁等.向斜轴部附近微震活动规律及对冲击矿压的影响[J].金属矿山，2013（5）.

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0引言

基站到居民住所沿线的地理形态及地貌、基站到居民住所距离长短、基站发射功率等是无线通信基站影响居民生活的关键要素。在影响因素研究方面，众多学者则侧重无线通信基站电磁场分布状况、影响规模大小及发射功率等因素，而并未考虑到随着数据业务、话务量的变化，无线通信基站的电磁辐射也会发生改变，所以其无线通信基站电磁辐射影响数值研究结论与实际值存在一定的偏差。再加之居民区智能化系统“多网合一”建设及信息技术不断更新，电磁辐射的影响因素更加复杂。本研究对小区无线通信基站电磁辐射对居民生活的影响进行了分析，以期居民能够理性地看待无线通信基站电磁辐射问题。

1基站电磁辐射

1.1电磁辐射强度

近年来无线通信基站的数量越来越多，信号覆盖面积不断扩大，小区居民普遍担心电磁辐射会对自身健康产生不良影响。根据电磁辐射的定义来看，作为特殊的能量，其强弱的不同直接关系到影响环境的程度。电场强度、发射功率、及功率密度可以表示无线通信基站的电磁辐射的大小[1]。（1）电场强度。电场强度能够对不同空间位置的电厂方向、强弱进行体现，基本单位为V/m，通常情况下，带电体周围的电场相对较强，离带电体越远，则电场越弱。而kV/m是高压电器设施、输电线等场所的工频电场强度单位。（2）发射功率。基站电磁辐射的发射功率单位为W，辐射功率与形成的电场强度、磁场强度呈正比关系。（3）功率密度。无线通信基站在单位面积和单位时间，发射、接收的高频电磁能量即为功率密度。功率密度基本单位为W/m2，但是在高频电磁辐射环境下，进行评估时候，通常借助mW/cm2表示功率密度。

1.2基站电磁辐射

基站电磁辐射的强弱和天线主瓣轴在主轴方向上同天线的距离的平方呈反比关系，即在自由空间条件下，间距平方与独立无线通信基站信号存在指数曲线衰减的联系[2]。结合电磁辐射不断衰减的规律，基于水平面，在主轴方向上，天线主瓣轴向上时，其电磁辐射最强，随着同天线间距的变大，电磁辐射越来越弱。进行现场监测时，在同基站不远的区域中，若监测仪器位于天线正下方，那么监测数值通常不大，有时还可能监测不到电磁波，这主要是因为这一位置基本都是绕射波和多径反射波，所以不容易监测到电磁辐射。在间距不断扩大的过程中，监测到的电磁辐射数值也会不断增大，但是其强弱程度同间距呈反比关系。

1.3基站电磁辐射的理论运算

结合国家颁布的《辐射环境保护管理导则——电磁辐射环境影响评价方法与标准》，根据基站电磁辐射的理论运算方法，对Pd（微波远场轴向功率密度）进行运算，具体公式如下：Pd=PG/4πr2上述公式中，G表示天线增益/倍数，r表示天线和监测位置的轴向距离（/cm），p表示发射机平均功率（/mW）。结合运算所得的功率密度，能够对E（电场强度）进行运算：。其中电场强度单位为V/m；Pd表示功率密度，单位是mW/cm2。天线轴向达标距离会因为天线型号的差异而出现变化。即使天线型号保持一致，也无法确保各个区域内的天线轴向达标距离完全一致。若无线通信基站位于城市市区，那么天线轴向达标距离的最小值是12米；若基站位于城郊，那么天线轴向达标距离的最小值是13米；若基站位于农村地区，那么天线轴向达标距离的最小值是14米[3]。理论运算过程中的参数均为最大极限值，所以运算结果通常都比实际数值要大。由于受到各方面因素的影响，包括建筑物阻挡等，因此，通常都会将运算结果与监测结果进行对比，将此作为最终数值。

1.4基站电磁辐射的实际监测结果

通过抽查监测无线通信基站的方式，将监测结果同实际状况进行对比，可以发现，通过天线架设手段开展分类汇总分析时，使用不同架设手段，基站周边环境的电磁辐射强度不存在较大差异。监测显示：同国家限定公众照射功率密度为40μW/cm2这一标准相比，全部基站电磁辐射功率都较小[4]。如果并不处于基站辐射方向，且同天线存在间距，那么电磁辐射的环境影响几乎不用考虑。

2无线通信基站电磁辐射对人体健康的影响

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1 引言

近几年来，某些区域移动网络信号差成为用户投诉的焦点，可一旦运营商去这些区域增设移动通信基站，却又遭到用户集体反对。投诉多和建站难成为困扰电信运营商的两难问题，电信运营商的通信保障能力正因基站建设难而下降。以上海移动为例，10年来手机用户增长了10倍，话务量猛增了300%，但是移动基站数在内环线范围只增加了10%左右。从2008年1月到2009年5月底，上海移动一共有177座基站因各种原因被迫关闭。造成这个两难问题的原因之一是公众对基站电磁辐射的恐惧。

随着3G网络的建设，更多的移动通信基站将架设在人口密集的城市上空。为了科学认识移动基站的电磁辐射，消除公众对基站的不安，有必要对基站电磁辐射及其对环境的影响进行研究和分析。

2 移动通信基站的电磁辐射

电磁辐射，是指能量以电磁波的形式在空间传播的现象。基站电磁辐射一般是指室外部分的电磁辐射，室外部分主要由馈线（传输线）和天线组成。基站运行时，其发射天线将馈线中的高频电磁能转化成为自由空间的电磁波，电磁波承载着能量向周围空间传播，形成电磁辐射。

图1是移动通信基站天线辐射电磁波的基本原理图，导线载有交变电流时，就可以形成电磁波的辐射，辐射能力与导线形状和长短有关。如果两导线的距离很近，那么导线所产生的感应电动势几乎可以抵消，因而辐射很微弱；将两导线逐渐张开，导线所产生的感应电动势叠加，辐射随之逐渐增强，直至两导线电流方向一致时达到最强。当导线的长度远小于波长时，导线的电流很小，辐射很微弱；当导线的长度等于1/4波长时，辐射最强，称为半波对称振子。实际的天线是由振子叠放而成的。

移动通信基站天线按照方向性可以分为全向天线和定向天线。方向性反映天线向一定方向辐射或接收电磁波的能力，天线方向性的获得，是通过天线内部加反射板或振子叠放而实现的。基站天线方向性的选择可以满足不同区域的电磁辐射的需要，例如乡村大区制的站型选用全向天线，而城区小区制的站型选用定向天线。

作为移动通信系统的重要组成部分，基站天线在提高移动通信网络覆盖范围和网络营运指标中起着重要作用，同时带来的问题是公众对基站电磁辐射的不安与恐惧。

3电磁辐射与健康及电磁辐射标准

电磁辐射是能量流，虽然看不见、听不到、闻不着，但是电磁辐射可能引起装置、设备、系统性能降低，还可能对有生命或无生命的物质产生损害，这就是电磁辐射污染。

当人体暴露在电磁波环境中，不同波段的电磁波会对人体产生不同的生物效应，可能会导致细胞损伤、变异或死亡。此外，人体的器官和组织存在微弱的电磁场，它们是稳定而有序的，如果受到外界电磁波的干扰就会遭到破坏，人体正常循环机能随之遭到一定程度的损伤，长期接受电磁辐射会造成人体免疫力下降、新陈代谢紊乱、记忆力减退、提前衰老、心率失常、视力下降、听力下降、血压异常、皮肤产生斑痘等[1]，公众由此产生对电磁辐射的恐惧。

第5届电磁辐射与健康国际研讨会（2009，杭州）的会议报告指出，低强度电磁波的生物学效应及其作用机制至今还是一个困扰学术界的充满争议的问题，各国电磁辐射的卫生学标准还存在着甚至上百倍的差异。对照一些组织和国家的公众照射限值[2,3]，发现我国的标准更严格、更安全可靠。例如，在900MHz移动通信频段，中国环保局制定的公众照射限值（功率密度）是40μw/cm2，而欧洲电子技术标准委员会制定的公众照射限值是450μw/cm2。国内目前使用的相关标准主要有：《电磁辐射防护规定》（GB8702-88）、《环境电磁波卫生标准》（GB9175-88）和《辐射环境保护管理导则－电磁辐射监测仪器和方法》（H J/T10.2-1996）。

4 移动通信基站电磁辐射对环境的影响因素

移动通信基站电磁辐射对环境的影响因素很复杂，包括天线性能、高度、距离、角度、环境背景、基站形状、话务状况等等。

为了分析移动通信基站对居民生活环境产生的电磁辐射污染状况，胡冀等通过比较测量，得出的结论是[4]：电磁暴露小区的电磁辐射强度明显高于对照小区，但平均值都在GB9175-88的一级安全范围内（10μw/cm2）；安装铝合金防盗网具有良好的电磁场屏蔽作用；同时建有两个通信基站的小区，两者所产生的电磁辐射在某一区域范围可产生电磁场叠加现象，使辐射强度增加；个别与基站天线距离较近（小于20m）、窗户与基站天线处于同一水平位置和与基站天线主瓣方向一致的居室内，电磁辐射功率密度远远超出一级安全范围，可达到20.44μw/cm2，但也在GB9175-88的二级中间区容许范围内（40μw/cm2）。

此外研究还发现，天线主瓣方向区域电磁辐射不一定较高，副瓣方向区域电磁辐射也不一定较低。这其实并没有与理论相违背，因为环境地形、地貌、建筑物钢筋水泥结构、空中架设的电线等等，都将对电磁波产生反射、绕射、折射、散射和吸收，从而使得电磁辐射强度的分布复杂化。

通过物理学的观点分析，基站发射电磁波的功率密度随距离的增大而减小，而事实并非如此，在近距离范围（30m内），由于上述环境地形等因素的影响，电磁波的功率密度随距离的变化规律很复杂，往往在某处达到最高值。以某移动基站为例[5]，在不同时间对距离与功率密度的关系进行测量分析，关系曲线如图2所示。对特定基站而言，在某一固定距离处，功率密度还与时间有关，也即与话务量有关，如图3所示，凌晨话务量低，功率密度也低，功率密度整体上随话务量的增加而增加。

5 移动通信基站安全距离的理论计算方法[6~8]

由于移动通信基站发射电磁波的功率密度分布不仅与基站性能指标有关，还与周边环境、话务量因素等有关，因此，移动通信基站安全距离的计算一直是个复杂的问题。下面根据国家环保局的H J/T10.2-1996中关于微波远场轴向功率密度计算公式进行理论分析，这个计算公式的表达式为：

（1）

式中，Pd（μw/cm2）为离基站天线水平距离为d处的电磁波功率密度，d（m）为离基站天线的水平距离，P（w）为机顶发射功率，G（倍数）为天线最大辐射方向的增益。

下面分析计算方法。图4所示的一种基站天馈线系统，基站设备上每一块载频插板连接一根载频输出线，每根载频输出线含有两个频点，每个频点有其固有的发射功率。载频输出馈线在需要耦合器时存在，耦合器的作用是将多个频点的电磁波信号合到一根天线馈线上发送，具有一定的功率损耗。天线馈线一般比较长，也有一定的功率损耗，还需考虑避雷针和馈线接头等带来的损耗。天线向空间发射电磁波，天线的增益越大，发射电磁波的功率越强。

如前所述，每根载频输出线含有两个频点，A点处的信号功率为每个频点固有功率的2倍，两根载频馈线的信号耦合到B点，耦合后的功率大小需考虑耦合器的损耗，两个耦合器输出的总信号经过天线馈线后将再次损耗。也即，载频输出信号在C点的总功率应考虑到耦合器与天线馈线的两次损耗，式（1）中机顶发射功率P应为损耗后的功率。

根据H J/T10.2-1996中电磁辐射环境影响评价方法与标准，对单个项目的影响必须限制在《电磁辐射防护规定》（GB8702-88）公众照射导出限值的若干分之一。在评价时，对于由国家环境保护局负责审批的大型项目可取GB8702-88中功率密度限值的1/2；其他项目则取功率密度限制值的1/5作为评价标准，即移动通讯基站的功率密度限值应是8μw/cm2，即式（1）中Pd＝8μw/cm2，这样就可根据式（1）计算基站最大辐射方向上的安全距离了。

应该指出，假如偏离最大辐射方向，天线增益将急剧下降，保护距离随之急剧减小。假如有建筑物阻隔，电磁波穿过一般砖墙要衰减6dB左右（为原来功率的1/4），而穿过带钢筋的墙要衰减20dB（为原来功率的1/100）；城市市区建筑物密集，安全距离应比理论计算值小很多。此外，由于基站设备容量足够，加上GSM系统有功率控制和非连续发射功能，天线全方位全功率发射电磁波的可能性几乎是没有的，也即实际的天线辐射功率要小很多，实际的安全距离远小于理论计算值，公众不必对基站产生恐惧。

6 结束语

一方面，政府、企业和公众应该对电磁辐射产生的环境影响引起足够的重视；另一方面，媒体应该积极做好宣传教育工作，消除公众对电磁辐射的恐惧心理，使公众合理科学地面对移动通信基站的电磁辐射；此外，专业技术人员应加快新技术研发，设计出更高标准的天线发射系统，最大限度降低电磁辐射污染。

为了消除公众的不安，创建和谐城市生活环境，上海的做法值得借鉴，改“事后配套”为“事前介入”，基站选址遵循“政府大楼、企事业单位办公大楼、公建配套设施、住宅建筑”的先后顺序，将移动通信基站建设纳入城市基础设施建设和住宅建设的总体规划中。

参考文献

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[3[马文华. 电磁辐射标准跟踪研究[J]. 电信工程技术与标准化,2007(1): 30-31.

[4]胡冀,鲁怡杨,张华成,等. 移动通信基站周围居民生活环境微波辐射水平的影响[J]. 卫生研究,2009,38(6): 712-716.

[5]赵志勇,陈英民,张静. 移动通信基站近距离区域电磁辐射分布特征研究[J]. 中国辐射卫生,2010,19(1): 21-23.

[6]金亮. 移动通讯基站的电磁辐射环境影响[J]. 科技资讯,

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[7]卢满常. 基站电磁辐射限值的确定[J]. 内蒙古科技与经济,2010(2): 101-102.

[8]张挺,李祈,马云杰,等. 移动通信基站电磁辐射环境监测与评价[J]. 实用预防医学,2009,16(1): 144-145.

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经纱:T/C 50/50 45S;

纬纱:T/C 50/50 45S与JC 60S/2 + 68 D 不锈钢金属丝按 2∶1 比例排列;

经密:570 根/10 cm;

纬密:410 根/10 cm;

织物地组织:与组成的条纹组织。

2织造工艺

2.1工艺流程

经纱:络筒 ― 整经 ― 浆纱 ― 穿经

织造。

纬纱:络筒 ― 热湿定捻

2.2工艺要求

2.2.1络筒

选用Savio自动络筒机,Uster电子清纱器。

主要参数:槽筒转速 1 200 r/min;卷绕密度 0.42 g/cm3;电清参数 +200%×1.5 cm、+20%×15 cm、-15%×30 cm;后上蜡 1%。

2.2.2整经

严格按照“张力、排列、卷绕”三均匀的原则来控制和掌握。一是通过适当加重张力片重量,并按前中后、上中下分区分段来配置,同时为保证边纱张力,适当增加边纱根数,且加重边纱张力,确保边部卷绕良好;二是要求整经刹车灵敏有效,但不能刹车过急,以防紧急刹车后退绕惯性使纱线互相纠缠扭结。

2.2.3浆纱

由于T/C 50/50 45S纱支细,在织造时受机械摩擦易磨断,防止织造断头增加,因而最好采取上浆措施。上浆过程以被覆上浆为主,工艺路线侧重“中温、重被覆、重耐磨、求浸透、除静电”,根据相似相容原则,主要采用以PVA为主的混合浆配方,以求达到被覆毛羽、增加耐磨性的目的。

(1)浆料选用原则

用成膜性与被覆性好的PVA 1799,同时混用低聚合度的PVA 205MB或CMC,以降低分纱阻力,减少再生毛羽,并提高混溶性。

(2)上浆工艺

所制订的工艺措施为:中温、重被覆、重耐磨、求浸透、除静电。将浆液温度控制 80 ～ 90 ℃左右,烘房温度控制在 120 ～ 130 ℃左右,浆纱回潮率掌握在 4.5% ～ 5.0% 左右。

具体措施如下:

① 采用高压上浆、先轻后重的上浆方案,有利于毛羽的贴伏;

② 采HRA 80°以上高硬度光面压浆辊,以减少压浆后二次分配;

③ 湿分绞:预烘时加装湿分绞棒将有利于初步形成浆膜,贴伏毛羽;

④ 先分层预烘再合并烘干的烘燥方式,使得在初步形成浆膜的预烘阶段纱线间有足够的间隙;

⑤ 后上蜡 0.3%。

2.2.4织造

采用GA 747 剑杆织布机进行织造,具体工艺如下。

(1)采取早开口

① 开口清晰,有利于剑头运动;

② 利于打紧纬纱,防止纬纱反拨;

③ 增加纬纱在织口的张力,有利于布面丰满。

(2)选择中型开口

由于筘的高度固定,因此改变开口动程时,上层经纱位置随之改变,而下层经纱位置不变。为了利于剑杆运动,减少经纱在织造过程中的张力波动,避免造成经断和纬向一直条经缩疵点,故选择中型开口。

3产品性能分析

面料中的棉、涤纶、不锈钢金属丝分别占 67%、30% 和3%,这样将 3 者的优良性能有机地结合在一起,使之具有良好的服用性能,穿着舒适、耐磨,形态记忆性能良好。

参照标准:EN 1149 1 ― 1995 《防护服 静电性能 第1部分表面电阻检验方法和要求》,利用LFY 406A 织物表面比电阻测试仪,分别对面料经、纬向进行测试,其经、纬向平均表面比电阻为 2 700 Ω/sq和 22 Ω/sq,而普通面料的表面比电阻在 1010 Ω/sq以上。因此,此种面料具有很好的导电及防静电能力。

参照标准:HJ/T10.2 ― 1996《辐射环境管理导则电磁辐射监测仪器和方法》,利用电磁波辐射测试仪QX 5对所生产面料进行抗电磁辐射性能测试,测试织物在不同电磁波范围内的电磁屏蔽效能,分别对普通手机和电脑进行电磁辐射测试,测试结果分别为:120 μW/cm2和 2 400 μW/cm2,当用所生产面料对手机和电脑进行屏蔽测试,测试结果分别为:2 μW/cm2和 5 μW/cm2,可以看出此面料具有很好的防电磁辐射性能。

4结语

具有形态记忆功能的导电防辐射面料是利用不锈钢金属丝的防辐射性能与其良好的导电性能,在一定的工艺加工条件下制成的,具有一定的服用性能,耐磨、保形性好,同时又能有效地防辐射干扰,迅速安全地疏导静电,满足了当代人们的健康要求。

为实现这些性能,在研制开发过程中主要考虑到以下几个方面。

(1)面料的经纬纱线原料和织物组织的选择

经纬纱线原料的选择主要考虑其对面料最终性能的影响,更要关注面料的防辐射和导电性能与织物的服用性能相辅相成,不产生矛盾,经向采用T/C 50/50 45S,纬向采用T/C 50/50 45S与JC 60S/2 + 68 D不锈钢金属丝并捻线按2∶1 比例排列,使各方面的性能有效结合在一起。织物组织采用正反两面都相同的五上一下左斜纹和一上五下右斜纹组成的联合组织,这样使两面的性能完全一致,以达到稳定的效果。

(2)纬纱的纺制与准备

由于纬纱要采用JC 60S和 68 D不锈钢金属丝的并捻线,在纺制纬纱的时候,先将JC 60S合股,再将合股后的纱线与 68 D不锈钢金属丝进一步并捻。在捻度设计方面,由于不锈钢金属丝的弯曲强度高,而且不易加捻,适当减小复捻股线的捻度,设计捻系数初捻为 580,复捻为 480,同时要对纬纱进行热湿定捻。

(3)经纱的浆纱和织造工艺设计

尽管T/C 50/50 45S纱的性能较好,但要注意以下几个 方面:

①加工中不应破坏纱线本身的优越性能;

②浆纱中应保证配制的浆液环保,达到应有的增强减摩要求,同时所形成浆膜包覆性优良;

③织造工艺设计中浆膜不被破坏,不增加毛羽量,极大发挥浆纱品质好的优点。

(4)织造过程中要用剑杆引纬,加强对纬纱的控制力,对于JC 60S和 68 D不锈钢金属丝的并捻线要适当加大纬纱的张力,保证纱线处于完全伸直状态。

参考文献

[1] 甘雪萍,胡文彬,等. 电磁波屏蔽织物的发展现状[J]. 表面技术,2006 (6):48 50.

[2] 张荣华,瞿才新,等. 纺织实用技术[M]. 北京:中国纺织出版社,2009.

篇13

前言

保护环境是我国的基本国策。从我国制定的《国家环境保护“十二五”规划》可以看出，目前我国核与辐射安全风险增加，人民群众环境诉求不断提高，突发环境事件的数量居高不下，环境问题已成为威胁人体健康、公共安全和社会稳定的重要因素之一[1]。电磁环境管理是核与辐射环境管理中的一项重要任务，也是当前群众环境诉求最为集中的领域之一，电磁环境监测则是电磁环境管理的重要组成部分和技术支持。随着高压直流输电工程项目的增加，有必要对直流电磁环境监测技术进行研究，切实提高监测水平和监管能力。文章对高压直流输变电项目电磁环境监测因子、方法和仪器等方面进行了分析和探讨，以为环境监测机构建立直流电磁环境监测技术框架提供借鉴。

1 我国电磁环境监测现状

当前，我国电磁环境的环保监测任务、尤其是验收监测主要由各地辐射环境监督（监测）站承担。国家环境保护部（原国家环境保护总局）为指导和规范全国各级辐射环境监测与监察机构能力建设，曾于2002年和2007年，并完善了全国辐射环境监测与监察机构建设标准，体现出辐射环境监测在我国环境保护管理中的重要性。经过近三十年的发展，各地辐射监测机构和技术人员都已掌握了较为丰富的电磁环境监测方法，尤其是针对高压交流输变电项目的电磁环境监测，已形成一套非常成熟的监测技术体系和方案。

直流输电技术发展起于1882年，1987年我国首个全部采用国内技术的舟山直流输电工程投入运行[2]。自2005年开始，随着我国国内对高压直流输变电技术研究的不断深入，直流输电项目立项和建设也开始进入了高峰期。2009年，世界上第一个800kv直流输变电工程在我国实现。高压直流输变电工程在我国建设起步较晚，目前对其合成场强、直流磁场等的环境影响研究尚不充分[3]，相关的环境监测和管理标准尚未完全建立，因此各地电磁环境监测机构、包括辐射环境监督（监测）站普遍缺乏相应的监测经验，监测技术体系尚未形成。

2 高压直流输变电项目电磁环境影响因子

高压直流输变电项目一般由换流站、输电线路（文章研究主要针对架空线路）和接地极三部分组成，三者均会带来一定的电磁环境影响。

2.1 换流站

在直流输电系统中，完成交、直流电相互变换功能的站体统称为换流站。其中，将直流电变换为交流电的换流站称为逆变站，将交流电变换为直流电的换流站称为整流站。

换流站电磁环境因子包括：直流合成电场、离子流密度、直流磁场、工频电场、工频磁场和无线电干扰。

直流母线是换流站直流电磁环境影响的主要污染源，污染因子包括合成电场、离子流密度和直流磁场；另外，换流站内其他带电导体发生电晕后也会对合成电场和离子流密度产生一定的贡献。各类交流设备是换流站交流电磁环境影响的污染源，污染因子包括工频电磁和工频磁场。换流阀和交直流电气设备则是直流换流站内造成无线电干扰的主要污染源。

2.2 输电线路

高压直流输变电项目的输电线路用于将直流电自送端换流站输送至受端换流站，除不含直流输电线路的背靠背直流输电系统外，一般情况可根据输电线路的形式将直流输电系统分为单极和双极两种类型。

单极系统运行的可靠性和灵活性不如双极系统好，因此直流输电项目普遍采用双极系统的接线方式，我国三峡至常州、广东、上海的直流输电线路均采用该种接线方式[4]。

与换流站中直流母线类似的，直流输电线路对其周围环境的主要污染因此包括合成电场、离子流密度和直流磁场；在输电过程中，由于电晕的存在，直流线路同样会对周围环境产生无线电干扰。

2.3 接地极

接地极（包括引线）是直流输电系统中一个特殊的线路部分。当直流输电系统以双极模式运行时，接地极起钳制换流器中性点电位的作用，无电流通过；当直流输电系统以单极大地回线或是双极不对称运行时，接地极不但过着钳制换流器中性点电位的作用，而且还为直流电流提供通路[5]。

接地极中有直流电流通过时，一方面其引线相当于一回直流输电线路，会对周围产生合成电场、离子流密度、直流磁场以及无线电干扰等电磁环境影响；另一方面，接地极将直流电流注入大地的特殊作用，会在极址周围形成一个稳定直流场，使得大地电位提高，对环境的直流磁场影响最为明显，同时出现跨步电压和接触电动势可能会影响人畜安全。

3 直流相关电磁环境监测标准

目前，国内直接适用直流输变电工程电磁环境监测相关的标准方法主要有：

（1）《直流换流站与线路合成场强、离子流密度测量方法》（DL/T 1089-2008）

该方法适用于800kv及以下、正常运行条件下的换流站和直流输电线路的合成场强、离子流密度的测量。

（2）《高压架空输电线、变电站无线电干扰测量方法》（GB/T 7349-2002）

该方法适用于电压等级为500kv及以下正常运行的高压架空送电线、变电站、频率范围为0.15～30MHz的无线电干扰测量。

针对换流站中的交流部分，则可将以下两项标准作为监测参考方法：

（1）《高压交流架空送电线路、变电站工频电场和磁场测量方法》（DL/T 988-2005）

该方法适用于所有电压等级的交流高压架空送电线路和变电站。

（2）《交流输变电工程电磁环境监测方法（试行）》 （HJ 681-2013）

该方法适用于110kv及以上电压等级的交流输变电工程，其他电压等级的交流输变电工程电磁环境监测可参照执行。

上述监测方法中除HJ 681-2013外，其他三项监测方法是由国家电力公司/国家电网公司或中国电力企业联合会提出、武汉高压研究所起草制定的。而从当前国家环境保护主管部门标准制定规划来看，短期内最有可能出台的电磁环境保护相关标准是《电磁环境公众曝露控制限值》，该标准是针对现有标准《电磁辐射防护规定》（GB 8702-88）的修订，但却不包括针对直流电磁环境管理的限值。其修订说明在“修订原则”部分明确提出采取了“回避原则”，即“回避了直流输变电等法规及研究尚无定论或争论较多之处”[6]。因此，可以预计近阶段不会有进一步的直流输变电工程电磁环境监测标准方法出台。

4 直流相关电磁环境监测因子确定

接地极极址在事故状态、单极大地回线或双极不对称运行等特殊情况下，会造成跨步电压、接触电压和转移电压，并由此可能对电信系统、交流电力系统和埋地金属管道造成的影响[2]。该部分影响应由项目建设单位根据《高压直流输电大地返回运行系统设计技术规范》（DL/T 5224-2005）的规定严格设计，保留充分的余地，确保安全。投运后定期检查，加强在线监测，及时掌握接地极工作状态。在这种情况下，认为接地极部分可以不列入直流输变电项目的电磁环境监测对象范围内。

结合前文对高压直流输变电项目电磁环境影响因子综合分析可以总结认为，该类项目正常运行期间，项目整体对周围环境造成的电磁影响主要包括合成电场、离子流密度、直流磁场、工频电场、工频磁场和无线电干扰六个方面。

经分析并结合工作实践认为，将合成电场、工频电场、工频磁场这三项作为高压直流输变电项目的电磁环境监测因子最为适当，离子流密度、直流磁场和无线电干扰这三项则仅作为技术指标研究和控制，不列入电磁环境的监测范围。原因如下：

（1）人在直流输电线路下会同时受到离子流和电场的作用。当人在直流输电线路下截获离子流后，被截获的离子流会通过人体入地。有研究表明，要得到同样的感受，流过人体的直流电流要比交流电流大5倍以上；而人在直流输电线路下截获的电流又比能感觉的临界值小两个数量级。因此，人在直流输电线路下截获离子流一般不会有感觉。有学者试验后认为离子流带来的空间电荷不会在人或动物身体表面产生聚集，不会影响人或动物健康[7]。但整体而言，目前对离子流可能造成的生物效应尚无定论[8]。另外离子流场与直流导线本身产生的静电场（标称电场）叠加形成合成电场，表明离子流场的环境影响在合成电场中已有所体现，且两者基本呈现相同的变化规律，因此离子流密度可不单独作为一项电磁环境影响因子开展监测。

（2）直流磁场属于静磁场。从全球地磁场的分布情况来看，大部分地区的地磁场水平范围为20～70μT，我国为40～60μT。研究表明，即使对于电压等级为±800kv的高压直流输电线路而言，在极导线距地高度取18m的情况下，其线下地面最大磁感应强度也小于45T；另外，磁感应强度随距离增加迅速衰减，换流站边界外水平更低。对于接近或小于地磁场水平的静磁场，人类早已习惯，不会影响人的健康；否则，人类在地球上生存都成问题[2、9]。因此，认为直流磁场可不作为高压直流输变电项目必要的电磁环境监测因子。

（3）是否应将无线电干扰监测列入输变电项目电磁环境监测因子的争论由来已久。持支持意见方主要考虑高压直流输变电项目造成的无线电干扰会对附近的通信、广播节目等造成影响，认为实施监测是必需的。但从开展高压交流输变电项目无线电干扰监测实践经验来看，建议不将其作为高压直流输变电项目的电磁环境监测因子：

首先，无线电干扰测量地点选择困境。无线电干扰的影响作用主要是对各类电子设备而非对人。GB/T 7349-2002中规定了无线电干扰的测量地点应选在“地势较平坦，远离建筑物和树木，没有其他电力线和通信、广播线的地方”。符合条件的监测地点在城市或近郊几乎不存在，而城市或近郊正是公众对项目环境监测最为关注的区域；反之，符合上述监测条件的区域一般远离公众生活区，在该类区域内开展无线电干扰监测意义不大。

其次，从无线电干扰的影响对象和影响程度来看，近年来，中、短波频段的无线电广播收听已不再是居民广泛关注的问题，收听率大幅降低，输变电项目无线电干扰对公众生活的影响程度和范围均已很小。1994年10月22日，国家无线电管理委员会办公室了《无线电监测和干扰处理程序（试行）》（国无办监[1994]181号），规定了“监测各种干扰，对其进行分析，提出处理意见”是各级无线电监测站常规监测的一项任务。因此，当直流输变电项目产生的不确定性较大的无线电干扰对广播、电视、通信等造成影响时，可由当地无线电监测站监测分析，由无线电管理部门依法进行处理，不会因该项目未被列入环保部门的电磁环境监测范围而形成管理缺失，造成严重环境污染和干扰。

再次，无线电干扰测量结果受环境背景水平影响较大。由于影响的相互性，广播信号以及其他通讯设施、电子设备都会对无线电干扰测量带来影响，进而对这一电磁环境监测项目的结果评定造成干扰。

最后，无线电干扰主要是因换流阀和直流导线等电晕放电造成的，与其同因产生的还有一项非文章讨论范围内的污染因子--可听噪声，二者机理、规律均有相似之处。鉴于环境噪声监测技术和方法已非常成熟可靠，可以将可听噪声作为项目必需的监测因子和重点管理目标，通过对噪声现象的抑制和改善，同样有助于降低输电线路的无线电干扰水平。

2013年1月6日，环境保护部曾发办公厅函（环办函[2013]12号），向各省、自治区、直辖市环境保护厅（局），环境保护部核与辐射安全中心，环境保护部辐射环境监测技术中心，国家电力监管委员会，国家电网公司，中国南方电网有限责任公司征求对《环境影响评价技术导则 输变电工程（第二次征求意见稿）》和《建设项目竣工环境保护验收技术规范 输变电工程（第二次征求意见稿）》的意见。从上述两项技术规范制定中的情况来看，直流磁场、离子流密度和无线电干扰在第二次征求意见稿中未被列入直流输变电工程电磁环境评价和验收范围内。

综上分析认为，高压直流输变电项目必要的电磁环境监测因子为合成电场、工频电场、工频磁场三项，其监测方法最为成熟完整，污染源项易于判定，监测结果易于评价，且基本覆盖直流输变电工程的主要电磁环境污染因子，已能够较为充分满足该类项目电磁环境影响的管理需要。

5 监测方法和仪器

合成场强的测量方法和对测量仪器的基本要求在DL/T 1089-2008中已明确，其中值得注意的几点是：

（1）测量的是地面合成场强，测量仪器应直接放置在地面上，探头与地面间的距离应小于200mm，接地板应良好接地。

（2）风速对高压直流输电线路下方合成场强的影响极大。因正负离子在电场作用下的迁移速度和风速相比，属同一数量级，即使是很小的风，带电离子运动的随机性也很大，将会使合成电场分布发生畸变[10-12]，因此方法规定了测量必须在风速小于2m/s条件下进行。

（3）合成场强测量受自然环境影响较大，使得测量数据的分散性也较大，因此方法规定了每个测点每次测量数据不少于100个，且应用累计概率法进行数据处理。

据了解，目前国内仅有武汉高压研究所和北京森馥科技有限公司等极少数单位进行了高压直流地面合成场强监测设备的研发工作。2013年，我单位根据需要购入了北京森馥科技有限公司开发的HDEM-1直流合成场强检测系统。HDEM-1直流合成场强检测系统采用引进自加拿大博泰公司的测量探头，并由北京森馥科技有限公司根据DL/T 1089-2008进行了数据采集、传输、分析处理系统的二次开发和集成，能够充分满足测量方法对合成场强检测仪器的要求。

我单位在引进HDEM-1直流合成场强检测系统前，曾赴昆明特高压直流试验基地对系统的监测性能进行了验证实验，实测数据与理论估算值具有较好的一致性，基本能够满足环境监测的需要，为电磁环境管理提供数据支持。

对于工频电场和磁场的监测，仅涉及换流站周围。监测仪器方面，国内使用最为广泛的是意大利PMM公司提供的工频仪。目前，其已与德国NARDA公司合并同属于美国L-3 Communications，最新推出的工频电场、磁场监测仪器是EHP-50D（探头），可配套NBM-550主机或通过配套EHP-TS软件连接PC开展监测。

鉴于各电磁环境监测机构对交流输变电项目电磁环境监测已有丰富的实践经验，文章不再进行深入讨论。建议以HJ 681-2013作为监测的主要依据，在换流站交流侧围墙外适当增加测点、并设置监测断面。在测量和仪器选择方面，应重点注意以下两点：

（1）工频电场监测结果受环境湿度影响较大，因此监测时环境温度应在80%以下，工频电场监测仪器探头支架应用不易受潮的非导电材质。

（2）监测结果应选用仪器的方均根值读数。

6 结束语

伴随着经济发展和技术水平的提高，我国已经进入环境风险高发期。环境监测工作是环境保护工作的重要基础和支持力量，环境监测水平直接关系到环境管理的科学化程度。高压直流输变电项目是一种新兴的输变电方式，针对其开展电磁环境监测有助于及时、准确掌握项目运行过程中环境污染的实际情况，为保护公众利益提供科学依据。高压直流输变电项目的电磁环境监测，对保护环境、促进电力项目可持续发展具有重要意义。我国有必要通过研究建立一套包括环境评价、预测、监测和管理等，较为全面且具针对性的环境标准体系；对全国各地的环境监测机构而言，根据高压直流输变电项目特点形成完善的监测体系和熟练掌握监测技术方法则是当前工作的重中之重。

参考文献

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[3]环境保护部.关于征求《电磁环境公众曝露控制限值（征求意见）》意见的函.附件2，环办函[2012]386号.

[4]国家电网公司.中国三峡输变电工程.直流工程与设备国产化卷[M].北京：中国电力出版社，2008.

[5]刘振亚.特高压直流输电理论[M].北京：中国电力出版社，2009.

[6]《电磁环境公众曝露控制限值（征求意见）》的编制说明，2012（3）.

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[10]孙竹森，王勤，万保权，等.500kv三沪直流输电线路电磁环境测试分析[J].高电压技术，2007，33（5），65-68.