鉴于移动通信基站选址的环评标准典型应用

王旭（江苏省邮电规划设计院有限责任公司，南京 210019）



鉴于移动通信基站选址的环评标准典型应用

王旭
（江苏省邮电规划设计院有限责任公司，南京 210019）

摘 要随着居民对环境保护及电磁辐射意识逐步增强，移动通信基站选址及建设工作难度越来越大。文中重点分析基站天线的水平保护距离与垂直保护距离，根据不同塔型的天线布置要点在基站建设初期选址阶段就充分考虑环评因素，从而大幅度提高基站建设成功率。

关键词基站选址；电磁辐射；水平保护距离；垂直保护距离

1 电磁辐射基础知识

不是所有的电磁辐射都造成电磁污染，电磁辐射成为电磁污染主要取决于两个因素：一是电磁辐射频率高低，二是电磁辐射功率大小。只有当这两个因素超过一定允许限值时，才造成电磁污染。通过对基站电磁辐射现状值的调查及监测，评价基站所覆盖区域的电磁辐射环境质量是否符合《电磁环境控制限值》（GB8702-2014）中公众暴露控制限值的要求。在一天24 h内，环境电磁辐射场的场量参数在任意连续6 min内的平均值应满足表1要求。对（30～3 000）MHz频率范围的功率密度限值取0.4 W/m2。

单个基站环境管理目标值选取《电磁辐射环境标准》中功率密度的1/5 作为评价标准，即以0.08 W/m2作为公众照射导出限值。因此，当移动通信基站产生的功率密度高于0.08 W/m2才会形成电磁污染并对人体带来负面影响，形成电磁污染。如功率密度低于0.08 W/m2，则表明移动通信基站对公众的健康无不利影响。

和其他国家的标准相比，我国的标准是比较严格的，欧洲大部分国家现在都是2 W/m2，美国1982年颁布的标准是30 W/m2，足以证明我国政府在有关电磁辐射环境保护方面是极其负责的，而且移动通信运营部门的整套设备以及技术参数也是按照国家标准严格控制的。

2 基站选址的困扰及居民对电磁辐射的恐慌

表1 公众照射导出限值

基站选址一直是通信网络建设中的难题，而随着人们对环境意识和权益保护意识的日益增强，目前铁塔公司在基站选址上的成本和难度更是大幅攀升。很多情况下群众对基站建设进行阻挠的主要原因是对电磁辐射的不了解而产生对基站铁塔、天线恐慌。如何破解移动基站建设难题，破除大家对移动基站覆盖的误区，本文从环评角度出发，在基站选址期间就充分考虑电磁辐射因素，同时对群众加强电磁辐射等相关知识正面宣传与引导，使公众消除疑虑，使移动事业得到公众的支持和理解。

3 环评关键指标及电磁辐射主要参数

3.1 基站天线口功率

根据“辐射环境保护管理导则——电磁辐射监测仪器和方法”中远场轴向功率密度的计算公式，基站运行期间产生的功率密度主要与基站的实际发射功率、天线增益、馈线损耗及到天线的轴向距离有关。根据移动通信基站设备技术参数分析，按天馈系统最低损耗考虑，基站在经过馈线最后到天线口的功率P的计算公式为：

其中，P-基站天线口发射功率，单位为W；Pout-基站设备输出功率，单位为W；TL-从发射机到天线口的总损耗，单位为dB。

由公式可以看出，对于不同的天线输入功率和衰减量，最后经天线向环境发射的功率会有不同。目前最常用的基站功放最大控制输出功率有2×10 W和2×15 W两种，其中2×10 W的基站主要用于服务的用户数量多、覆盖半径小的区域；2×15 W的基站主要用于服务的用户数量少、覆盖半径较大的区域。

3.2 功率密度

远场区轴向功率密度S（W/m2）计算公式如下：

其中：S是功率密度，单位为W/m2；P是基站天线口功率，单位为W；G是天线增益（倍数），G=10 （dBi/10），dBi是相对于点源的天线增益，单位为dBi；d是离天线轴向距离，单位为m。

根据选定的基站输出功率可进行电磁环境影响预测计算。

3.3 水平和垂直保护距离

根据远场区轴向功率密度S预测公式，计算基站建成运行后在天线主瓣方向满足单个基站功率密度贡献管理限值要求（0.08 W/m2）时的轴向距离d。

根据公式（2）计算出水平保护距离dp护距离，dp级差为1m。

式中：dp是天线水平保护距离，单位为m；d是离天线轴向距离，单位为m；α是天线俯/仰角，单位为°。

根据目前基站天线基本为定向天线，且天线的俯仰角基本都小于等于5°，根据天线不同俯仰角计算的水平保护距离dp详见表2。

垂直保护距离h为基站天线在垂直方向上满足单个基站贡献管理限值的距离要求，h级差为0.5 m。

由公式（4）计算出水平保护距离下天线俯仰角的垂直距离h1；另根据预测模式算出半功率角度的保护距离d′(如图1所示），再由公式（5）计算出d′下考虑天线俯仰角和垂直半功率张角的垂直距离h2，比较h1和h2，取较大值为基站的垂直保护距离h。

式中：h是垂直保护距离，单位为m；dp是水平保护距离，单位为m；α是天线俯仰角，单位为°；θ是垂直半功率张角，单位为°。

表2 水平保护距离dp计算结果

图1 基站水平及垂直距离计算示意图

根据技术参数进行预测，计算出在不同技术参数条件下基站的保护距离如表3所示。

通过以上分析得出：

（1）功放最大控制输出功率为2×10 W的基站，增益15 dBi的主瓣方向水平保护距离为22 m，垂直保护距离为1.5～2.5 m。

（2）功放最大控制输出功率为2×10 W的基站，增益18 dBi的主瓣方向水平保护距离为31 m，垂直保护距离为2.0 ～3.5 m。

（3）功放最大控制输出功率为2×15 W的基站，增益15 dBi的主瓣方向水平保护距离为27 m，垂直保护距离为1.5～3.0 m。

（4）功放最大控制输出功率为2×15 W的基站，增益18 dBi的主瓣方向水平保护距离为38 m，垂直保护距离为2.0～4.0 m。

由预测结果可知基站电磁辐射保护区外，由基站引起的电磁辐射将小于0.08 W/m2，完全能够满足环境保护的要求。经现场调查，典型基站周围公众活动区域都能满足水平保护距离或垂直保护距离的要求。

4 常用基站建设方式选择

按照基站的架设类型，落地塔、楼顶集束天线和楼顶景观塔等几个扇区都架设在基站同一处的，由于副瓣的辐射影响存在叠加情况，因此该类基站360°都应满足天线主瓣方向的水平保护距离或垂直保护距离；对于楼顶美化天线和楼顶抱杆天线，天线架设较分散，根据基站的类比监测结果，基站所在楼天台的天线侧向和后方的辐射影响较小，能满足环保要求，因此该类天线主瓣应满足主瓣方向的水平保护距离或垂直保护距离（如图2所示）。

结合以上分析得知，在基站选址时候要注意满足电磁辐射防护区内无人活动，要保证人员活动的区域要大于水平或垂直保护距离。通过塔型及覆盖场景，可分为以下几种情况。

（1）常用的落地塔（三管塔、角钢塔、单管塔等），其一般适用场景为农村、乡镇、工业园区等，覆盖距离要求较大，周围无密集和高大的建筑物分布，通常情况下均满足垂直保护距离，在不满足垂直保护距离的特殊情况下确保要满足水平保护距离。

（2）常用的落地塔（景观塔、灯杆、仿生树等），其一般适用场景为城区、景区等，塔体要求与环境协调，覆盖距离要求相对较小，通常情况下周围有人群及高大建筑物分布，此种环境条件下优先考虑满足水平保护距离，在不满足水平保护距离的特殊情况下确保满足垂直保护距离。

表3 本工程主瓣方向保护距离计算结果

（3）楼面塔（拉线、集束、抱杆、美化方柱等），其主要适用场景为县城、市区、密集市区等城区，依赖建筑物的高度进行架设。具体塔型要根据周围环境、建筑物高度及覆盖目标共同确定，因楼面条件相对复杂，选址的时候需同时考虑水平和垂直保护距离，无法同时满足的情况下，通过调整杆体的类型或位置来满足其中的水平或垂直保护距离。

根据模式计算结果可以得出在基站水平保护距离或垂直保护距离之外，由基站引起的电磁辐射水平将小于0.08 W/m2，而现状调查结果表明本项目基站周围电磁辐射水平最大值为1.8×10-3W/m2，将其与0.08 W/m2叠加后为0.0818 W/m2，满足《电磁环境控制限值》（GB8702-2014）中公众暴露控制限值（0.4 W/m2）要求。

图2 楼顶美化天线和抱杆天线电磁辐射防护区示意图

5 结论及建议

通过对现运行的移动通信基站进行现场实测和分析，对照国际标准限值要求，只要基站进行合理选址建设，基站的电磁环境影响很小，均满足相关标准限值要求，防止公众进入安全防护距离内活动。环保部门应该对移动基站建设项目实施后可能造成的环境影响进行分析、预测和评估，提出预防或者减轻不良环境影响的对策和措施，进行跟踪监测的方法与制度。日常要加强电磁辐射相关知识的宣传，让公众充分、客观的认识电磁辐射，同时广大的公众要积极参与电磁项目对环境影响的评价，使我国的通信事业建设、电磁环境保护水平提高到新的水平。

参考文献

[1] 黄恒等. 中波广播电台的电磁辐射环境影响分析[J]. 环境科学与管理, 2011(4).

[2] 王东, 黄恒等. 深圳市电磁辐射环境现状及对策研究[J]. 环境科学与管理, 2012(6).

[3] 张起虹, 季成富. 电磁辐射的环境管理[J]. 电子工程师, 2001(1).

[4] 金侃, 张亮. 湖南省GSM移动通信基站电磁辐射环境影响分析[J]. 环境保护, 2005(8).

[5] 戚风等. GSM数字移动通信基站电磁辐射测量与分析[J]. 中国环境监测, 2001(2).

[6] 王毅等. 移动通信网基站电磁辐射调研及居民环境超标原因分析[J]. 中国环境监测, 2002(3).

In view of the typical application of the mobile communication base station location of the EIA

WANG Xu
(Jiangsu Posts & Telecommunications Planning And Designing Institute Co., Ltd., Nanjing 210019, China)

AbstractWith the gradual increase in the awareness of environmental protection and electromagnetic radiation, mobile communication base station site selection and construction work is more and more diffi cult. In this paper, it analyzes the base station antenna’s horizontal and vertical protection distance. According to the main points of the antenna layout of different tower types in the base station construction, we should consider the environmental impact factors, so as to improve the success rate of base station construction.

Keywordsbase station positioning; electromagnetic radiation; horizontal protective distance; vertical protective distance

中图分类号TN929.5

文献标识码A

文章编号1008-5599（2016）04-0026-04

收稿日期：2015-11-01