Система моніторингу електромагнітного забруднення

У 1996 році Всесвітня організація охорони здоров’я вперше ввела поняття «електромагнітне забруднення навколишнього середовища». Цей фактор можна сміливо вважати характерним для ери інформаційного суспільства, чи ери передачі інформації. Варто зазначити, що матеріали Програми ООН із захисту навколишнього середовища (UNEP) та проекту ВОЗ «EMF International Project» підкреслюють, що електромагнітне поле є біологічно активним, а в певних випадках – біотропним фактором, здатним викликати патологічні зміни в організмі людини і порушити його повноцінне функціонування.
Із появою мобільного радіозв’язку, а саме стільникового зв’язку, різко змінилися умови впливу електромагнітних полів радіочастотного діапазону (ЕМП РЧ) на переважну більшість населення, включаючи дітей. За рахунок роботи базових станцій змінився загальний фон електромагнітного забруднення навколишнього середовища. Усе населення наражається на цілодобове опромінення ЕМП РЧ низької інтенсивності, сигналом що має складну просторово-часову організацію і модуляцію. Мова йде про використання абонентських терміналів мобільного зв’язку – мобільних телефонів – вперше за весь період еволюції людини, головний мозок піддається щоденному багаторічному опроміненню ЕМП РЧ. Враховуючи це, головний мозок було визнано критичним органом. Міжнародне агентство з дослідження раку Всесвітньої організації охорони здоров’я (IARC) у травні 2011 року класифікувало електромагнітне поле мобільних телефонів як можливий канцерогенний фактор для населення, присвоївши групу канцерогенної небезпеки 2В. Це рішення було основане на підвищеному ризику виникнення  раку мозку гліоми, раку мозку високої злоякісності. Варто зазначити, що в прийнятті рішення приймали участь 31 вчений із 14 держав.
Серед безлічі електромагнітних явищ особливої уваги заслуговують мікрохвильове випромінювання (МХВ), причому найбільш істотний внесок у мікрохвильове забруднення навколишнього середовища вносять радіолокаційні та радіорелейні станції та інші об’єкти, робота яких основана на генерації ЕМВ НВЧ-діапазону.
За величиною дози і характером опромінення виділяють гостре і хронічне ураження мікрохвильовими випромінюваннями. До гострих уражень відносять порушення, що виникають в результаті короткочасного впливу мікрохвиль із щільністю потоку енергії, що викликає термогенний ефект. Хронічне ураження – результат тривалого впливу мікрохвильового випромінювання субтеплової щільності потоку енергії.
Біологічними дослідженнями було встановлено, що найбільш чутливими до впливу електромагнітного випромінювання є: центральна нервова система, очі, гонади [1]. При цьому можуть відбуватися порушення діяльності серцево-судинної, нейроендокринної, кровотворної, імунної систем та процесів обміну речовин. Значну роль відіграє локалізація ЕМ-енергії на певних органах людського організму (при експлуатації стільникових мобільних станцій критичним органом є головний мозок). Відзначається явна залежність біоефектів від інтенсивності поля, поляризації і напрямку розповсюдження хвиль, співвідношення розмірів організму із довжиною хвилі електромагнітного випромінювання. Складність полягає в тому, що слід враховувати все розмаїття факторів, що визначають кількість поглиненої енергії зовнішнього ЕМП, діелектричні властивості тканин, геометрію, масу, орієнтацію біооб’єкта, поляризацію ЕМП, конфігурацію та характеристики джерела, експозицію, інтенсивність і частоту випромінювання, всі особливості генерації та поширення електромагнітного випромінювання надвисоких частот. Комплекс негативних ЕМП є безпосередньою причиною багатьох захворювань. Людський організм чутливо реагує на хвилеве навантаження спочатку зниженням працездатності, ослабленням уваги, емоційною нестійкістю, а згодом захворюваннями нервової, серцево-судинної систем, більшості внутрішніх органів і особливо нирок та печінки [2].
Як видно, існує багато досліджень і публікацій із визначення впливу електромагнітного випромінювання на організм людини. Дослідженнями багатьма зарубіжних (Adey W.P., 1977; Hiatanen M., 2000; Michaelson S., 1991) та вітчизняних вчених (Думанський Ю.Д., 1975; Сердюк А.М., 1977; Темурьянець Н.А., 2001; Біткін С.В., 2007; Мартинюк В.С., 2008) переконливо доведено , що електромагнітне випромінювання істотно впливає на стан здоров’я людини. Проте, уніфікованої методики визначення екологічно небезпечних зон, уражених внаслідок електромагнітного випромінювання, розроблено поки що не було.

Тому було прийнято рішення, вдосконалити детектор еквівалентного шкідливого електромагнітного випромінювання [3]. Конструктивно детектор шкідливого електромагнітного випромінювання містить антенний пристрій, попередній підсилювач потужності, смугові фільтри Ф1-Фn, підсилювачі потужності  зі змінними коефіцієнтами підсилення К1-Кn, інтегратори І1-Іn, суматор та дисплей.


Рис.1. Вдосконалена труктурна схема детектора еквівалентного шкідливого
 електромагнітного випромінювання

Детектор шкідливого електромагнітного випромінювання працює наступним чином. Шкідливе електромагнітне випромінювання детектується антеною приймача, з якої надходить на селективний приймач. Приймач працює у вибраному діапазоні частот, а саме у діапазонах частот, що виділені для стільникового зв’язку. Таке рішення було прийнято для зменшення елементної бази пристрою та більш компактної реалізації.

Таблиця 1


Стандарт

Частотний діапазон, МГц

GSM-900, GSM-1800

890-960, 1710-1880

3G

1900-2200

Wi-Fi (IEEE 802.11b/g/n)

2412-2484

Після цього сигнал надходить на смугові фільтри Ф1-Фn, які виконують розподіл первинного прийнятого випромінювання на ряд спектральних піддіапазонів. Піддіапазони доцільно вибирати, користуючись гранично допустимими нормами на рівні електромагнітного випромінювання для різних діапазонів частот. Надалі сигнал надходить на підсилювачі К1-Кn, які мають відповідні коефіцієнти підсилення для різних діапазонів частот.
Наступним є інтегрування сигналу за допомогою інтеграторів І1-Іn. Потім здійснюється підсумовування сигналів в суматорі. Після цього відбувається вивід значення рівня шкідливого електромагнітного випромінювання в умовних одиницях на дисплей. Визначення одиниць вимірювання є задачею для екологів, законодавчих органів та міжнародної спільноти.
Особливу увагу варто звернути на використання USB-інтерфейсу для підключення детектору до ПК, що забезпечую можливість подальшої передачі та статистичної обробки даних про вимірювання електромагнітного забруднення навколишнього середовища.
Важливою частиною дослідження є розробка автоматизованої системи інформування населення про рівень електромагнітного випромінювання на певній території. Принцип роботи системи ілюстровано на рисунку 2.
Де ключові компоненти: 1 – базова станція, 1’ – зона покриття БС, 2 – детектор електромагнітного поля, 3 – мобільна станція (користувач), 4 – Cloud сервер. Перевагою запропонованої технології є перенесення обчислювального навантаження та зосередження обчислювальних ресурсів у Сloud системах.
Таким чином, за рахунок використання найкоротших маршрутів передачі даних у колі «БС – МС – Cloud» можна суттєво зменшити та оптимізувати час прийняття рішення та інформування користувача про небезпеку. Варто зазначити, що система функціонує за допомогою json або xml запитів, що також зменшує вимоги до апаратних ресурсів.
Принцип роботи системи сигналізації (оповіщення) користувача про шкідливий рівень ЕВМ наступний: Користувач (власник мобільної станції) наближається до потенційно небезпечної зони неподалік від потужного джерела ЕМВ.
Враховуючи той факт, що МС реєструється в зоні дії БС, не складає великих зусиль визначити її точне місцезнаходження, сформувати службовий файл і відправити його до Cloud-серверу (користувач повинен мати активне підключення до мережі Internet із мінімальною швидкістю, оскільки файл що передається матиме розмір лише в декілька байт і вміщатиме в собі лише ID користувача, інформацію про координати та час їх отримання).
При надходженні файлу до Сloud-серверу, виконується аналіз координат місцезнаходження абонента, порівняння їх із списком потенційно небезпечних зон, і в разу збігу координат сервер відправляє користувачеві повідомлення із текстом попередження про наближення до небезпечної зони. Через певний проміжок часу процедура аналізу місцезнаходження абонента повторюється і сервер знову відправляє повідомлення із текстом попередження або підтвердженням безпечності території.


Рис. 2. Модель системи інформування населення про рівень ЕМВ

Зв’язок між МС абонента та Cloud-сервером планується реалізовувати двома шляхами: через мережу Internet, безпосередньо МС – Cloud, а також через базову станцію Cloud – БС – МС, останній варіант прийнятний для користувачів що не мають вільного доступу до мережі Internet.Варто відзначити що дуже гостро постає питання анонімності використання і безпеки приватної інформації про переміщення користувача даного сервісу. Його планується врегулювати шляхом надання права користувачу самостійно вирішувати, чи надавати дані про свої переміщення, шляхом підтвердження згоди на збір інформації такого роду, також користувачам буде надано право контролювати збереження інформації на віддаленому сервері.
Реалізація цього сервісу планується у формі додатку для сучасних пристроїв під керуванням iOS чи Android. Важливим є факт того, що розробка такого запровадження такого сервісу може використовуватися не лише для інформування користувачів про рівень шкідливого електромагнітного випромінювання, а і для інших систем оповіщення.
Список літератури

  1. Wilson B.W., Stevens R.G., Anderson L.E. Extremely Low Frequency Electromagnetic Fields: The Question of Cancer. – Columbus: Battelle Press, 1990.
  2. Кучма В.Р., Барбищева-Пушкина Н.Д. Работоспособность и функциональное состояние организма лиц, работающих с автоматическими и обучающими системами на ПЭВМ// Медицина труда и промышленая экология. – 1995. – №4. – С. 17.
  3. Патент України № 63174, МПК G01R 29/08. Детектор шкідливого електромагнітного випромінювання / Конахович Г.Ф., Конахович А.С., Одарченко Р.С.; заявник і патентовласник Національний авіаційний університет. – № u201105000; заявл. 20.04.11; опубл. 26.09.11. Бюл. № 18. С.5-11.

Система моніторингу електромагнітного забруднення [Електронний ресурс]  / Марченко О.В., Конахович А.С.  // Режим доступу: http://eco.com.ua/content/systema-monitoryngu-elektromagnitnogo-zabrudne...

Оцінка: 
0
No votes yet