CC BY
23
dr inz. Jerzy KOSNIK
Zespol Laboratoriow Sygnalizacji Alarmu Pozaru i Automatyki Pozarniczej CNBOP
EMISJA ZABURZEN ELEKTROMAGNETYCZNYCH
Streszczenie: Wzrasta liczba urz^dzen emituj^cych energi^ elektromagnetyczne Obok znanych juz zrodel emisji, jak np. telefony komorkowe, radiotelefony lub nadajniki telewizyjne, powstaj^ zrodla nowe, np. bezprzewodowe systemy l^cznosci teleinformatycznej. L^cznosc tego rodzaju jest stosowana coraz cz^sciej w sieciach komputerowych, systemach ochrony przeciwpozarowej i innych. Energia elektromagnetyczna promieniowana bywa rowniez w sposob niezamierzony np. przy spawaniu elektrycznym. Skutkiem tych emisji, niezaleznie od ich zrodla, s^ zaburzenia elektromagnetyczne mog^ce zaklocac dzialanie innych urz^dzen. W opisie dzialania zaburzen poz^dane jest szersze wykorzystanie analizy statystycznej.
Summary
Last years the number of devices emitting the electromagnetic energy grows up. Except well-known sources of emission, as for example the cellular telephones, radiotelephones or the television transmitters, arise the new sources, as for example wireless data communication systems. It can be applied very often in computer nets, in the fire - fighting protection systems and many others. Result of these emissions can disorder work of other devices.
1. Wprowadzenie
Dzialalnosci czlowieka towarzyszy emisja energii elektromagnetycznej. W przypadku wykorzystywania telefonow komorkowych, radiotelefonow, nadajnikow telewizyjnych jest to emisja zamierzona i swiadoma. Emisja energii elektromagnetycznej powstaje rowniez podczas dzialania roznych urz^dzen elektrycznych i elektronicznych. Sprawca emisji nie zawsze jest swiadomy jej spowodowania i moze nie zdawac sobie sprawy ze skutkow zaklocaj^cego oddzialywania na srodowisko. Przykladem emisji niezamierzonej i (cz^sto) nieswiadomej jest promieniowanie elektromagnetyczne powstaj^ce podczas spawania elektrycznego, powoduj^cego zaklocenie dzialania pobliskich odbiornikow radiowych i telewizyjnych. Bowiem skutkiem tych emisji, niezaleznie od ich zrodla, s^. zaburzenia
elektromagnetyczne mogece zaklocac dzialanie innych urzedzen znajdujecych si? w niewielkiej odleglosci.
Powstajece zaburzenia elektromagnetyczne moge docierac do obiektow zaklocanych zarowno przewodowo, jak i bezprzewodowo, a najcz?sciej - rownoczesnie wymienionymi wyzej obydwiema drogami. Z doswiadczenia wynika, ze w zakresie cz?stotliwosci powyzej 30 MHz podstawowym sposobem emisji zaburzen elektromagnetycznych jest promieniowanie, zas ponizej tej wartosci - przewodzenie przewodowe. Podana tu wartosc cz?stotliwosci granicznej (30 MHz) jest wartoscie umowne, wynikajece z doswiadczenia oraz praktyki i w rzeczywistosci moze byc inna.
Zaobserwowano, ze liczba obiektow promieniujecych energi? elektromagnetyczne na powierzchni ziemi, w ostatnich latach zacz?la wzrastac wr?cz lawinowo. Znaczecy udzial w tym wzroscie maje rowniez bezprzewodowe systemy lecznosci teleinformatycznej. Zapotrzebowanie na stosowanie lecznosci bezprzewodowej w sieciach komputerowych oraz systemach ochrony przeciw wlamaniowej, przeciwpozarowej i innych zglaszane se coraz cz?sciej przez ich projektantow i uzytkownikow. Przemysl ch?tnie zaspakaja przedstawiane zyczenia i w rezultacie szybko rosnie liczba urzedzen opierajecych swoje dzialanie na emisji energii elektromagnetycznej. Instalatorzy wymienionych urzedzen coraz cz?sciej zast?puje stosowane dotychczas poleczenia przewodowe poleczeniami bezprzewodowymi - radiowymi.
Promieniowanie elektromagnetyczne wprowadzanych systemow bezprzewodowych moze dzialac zaklocajeco na dzialanie roznych eksploatowanych juz urzedzen i systemow, a wi?c moze byc szkodliwe [5]. Zlikwidowac nowych zrodel promieniowania jednak nie mozna, np. zakazujec generalnie ich uzytkowania. Nowe urzedzenia se cz?sto udane i potrzebne, jak np. bezprzewodowe lokalne sieci komputerowe WLAN (Wireless Local Area Network) [3]. W powstalej obecnie sytuacji liczba sieci bezprzewodowych szybko rosnie i srodowisko elektromagnetyczne jest coraz bardziej zasmiecane zaburzeniami za posrednictwem pola elektromagnetycznego.
2. Pole elektromagnetyczne
W przestrzeni otaczajecej Ziemi? i na jej powierzchni stwierdza si? istnienie pola elektromagnetycznego o mierzalnej wartosci nat?zenia. Promieniowanie elektromagnetyczne wytwarzajece to pole moze byc naturalne, gdy pochodzi ze zrodel stworzonych przez przyrod? i moze byc sztuczne, gdy powstaje w zrodlach wyprodukowanych przez czlowieka [9]. Do naturalnych zrodel promieniowania elektromagnetycznego niezaleznych od woli
czlowieka naleze: slonce (najpot?zniejsze zrodlo naturalne), burze magnetyczne, meteoryty, zmiany w jonosferze, promieniowanie kosmiczne, wyladowania burzowe, opady atmosferyczne. W wyniku dzialalnosci czlowieka powstaly miliardy sztucznych zrodel promieniowania elektromagnetycznego wytwarzajecych promieniowanie selektywne i impulsowe, do ktorych naleze: bomba atomowa (najpot?zniejsze zrodlo sztuczne), nadajniki radiowe, nadajniki telewizyjne, radary, radiotelefony, telefony komorkowe (GSM), bezprzewodowe lokalne sieci komputerowe (WLAN), telefony bezprzewodowe (DECT), spawarki, tyrystory, lampy fluorescencyjne, kuchnie mikrofalowe, silniki predu stalego, aparaty zaplonowe w samochodach i wiele innych.
Niezaleznie od pochodzenia, kazde zrodlo zaburzen elektromagnetycznych powoduje powstawanie w otaczajecej przestrzeni fali elektromagnetycznej o okreslonej wartosci nat?zenia pola i polaryzacji oraz o widmie skladajecym si? z wielu cz?stotliwosci. Sztucznymi zrodlami promieniowania elektromagnetycznego moge byc rowniez urzedzenie nalezece do Systemow Automatyki Pozarniczej. Przykladem moze byc system sygnalizacji pozaru, wykorzystujecy bezprzewodowe (radiowe) lecznosc pomi?dzy czujkami i ich centrale stosowany, gdy nie mozna poprowadzic przewodowej linii dozorowej (np. w obiektach zabytkowych, muzeach, kosciolach). System pracuje z modulacje impulsowe w wyznaczonym do powyzszych celow pasmie cz?stotliwosci 868^870 MHz i emituje niewielke moc nadawania wykorzystujec wlasne bateryjne zrodlo zasilania [5].
Promieniowanie elektromagnetyczne, jezeli jest wystarczajeco intensywne, niezaleznie od zrodla w ktorym powstaje, wytwarza zaburzenia elektromagnetyczne mogece pogarszac dzialanie (zaklocac prac?) roznych urzedzen elektronicznych lub elektrycznych. Pod wplywem tych zaburzen powstaje np. slyszalne trzaski w odbiornikach radiowych oraz wyst?puje niestabilnosc odbieranych obrazow telewizyjnych. Jezeli w miejscu narazonym na wyst?powanie zaburzen elektromagnetycznych o znaczecej wartosci nat?zenia pola znajdzie si? czujka pozarowa zawierajeca elementy elektroniczne i nie posiadajeca odpowiedniej odpornosci, to jej dzialanie moze rowniez zostac w jakis sposob zaklocone [5]. Promieniowanie elektromagnetyczne jest okreslane przez jego cz?stotliwosc oraz wielkosc nat?zenia pola docierajecego do miejsca zainstalowania urzedzen. Intensywnosc docierajecego promieniowania zalezy od odleglosci od jego zrodla.
Emisja energii elektromagnetycznej w wolnej przestrzeni np. w warunkach przestrzeni kosmicznej, jest zjawiskiem fizycznym w zasadzie calkowicie zdeterminowanym, ktore moze byc opisane scislymi zaleznosciami matematycznymi. Dla powyzszych warunkow mozna w prosty sposob obliczyc wartosc nat?zenia pola wytwarzanego w okreslone odleglosci przez
nadajnik emitujecy okreslone energi? elektromagnetyczne. Natomiast gdy energia elektromagnetyczna rozchodzi si? w osrodkach materialnych na powierzchni ziemi, glownie w atmosferze ziemskiej, propagacja ma charakter niezdeterminowany - ze wzgl?du na niejednorodnosc i niestacjonarnosc osrodka, ktorego wlasnosci zaleze zarowno od miejsca jak i od czasu. Poniewaz analiza wplywu osrodka na propagacj? energii elektromagnetycznej jest skomplikowana, miejsce rozwazan teoretycznych zajmuje przewaznie badania doswiadczalne.
Pomiar wartosci nat?zenia pola elektromagnetycznego emitowanego przez dane urzedzenie, jezeli ma byc wykonany zgodnie z wymaganiami norm, powinien byc przeprowadzony na otwartym poligonie pomiarowym. Normy stawiaje szereg wymagan odnosnie poligonu. Poligon powinien byc zlokalizowany w miejscu osloni?tym przed promieniowaniem sygnalow obcych (np. niezabudowana kotlina w terenie podgorskim) i byc oddalony od terenow zurbanizowanych. Podloze nalezy przygotowac przez rozlozenie i zakopanie siatki miedzianej o okreslonych wymiarach oczek. Niedopuszczalna jest rowniez obecnosc w poblizu napowietrznych linii energetycznych. Wymagane jest zachowanie odleglosci pomiarowej 10 lub 30 m mi?dzy urzedzeniem i antene miernika. Ortodoksyjne przestrzeganie zasad wymaganych przez normy czyni pomiary kosztowne, trudne, dlugotrwale, narazone na oddzialywanie zmiennych warunkow atmosferycznych i w wielu przypadkach niemozliwe do praktycznej realizacji
Uginanie i odbijanie si? fal od przeszkod znajdujecych si? na powierzchni ziemi powoduje, ze nat?zenie pola w punkcie odbioru jest sume wektorowe pewnej liczby sygnalow
o roznej wielkosci i fazie. Niektore z wektorow skladowych moge pochodzic od przeszkod ruchomych jak np. pojazdy, ludzie i nie mozna przewidziec dokladnej wartosci takiego sygnalu w przyszlosci. Se to sygnaly losowe i nie moge byc opisane scislymi rownaniami. Stosowane w tym celu se usrednione charakterystyki statystyczne obliczane na podstawie wykonanych w badanym terenie pomiarow nat?zenia pola elektromagnetycznego.
3. Pomiar nat £z enia pola elektromagnetycznego
Podczas pomiarow pola elektromagnetycznego mierzona jest wartosc pola elektrycznego K, lub pola magnetycznego H, lub g?stosci mocy S. Pole elektryczne pochodzi od ladunkow elektrycznych lub jest wywolane przez indukcj? zmiennym polem magnetycznym i wyrazane w woltach na metr [V/m]. Pole magnetyczne wytwarzane jest przez przemieszczajece si? ladunki elektryczne i wyrazane w amperach na metr [A/m]. G?stosc mocy (lub g?stosc strumienia mocy promieniowania elektromagnetycznego) S jest
iloczynem amplitud pola elektrycznego K i pola magnetycznego H, wyrazana jest w watach na jednostk? powierzchni [W/m2] (lub [mW/cm2], lub [^W/cm2]).
S[W/m2] = K[V/m] x H[A/m] (1)
Mierzona na powierzchni ziemi, w okreslonym miejscu, wartosc pola moze ulegac zmianom w sposob losowy. Wyniki pomiarow propagacyjnych nat?zenia pola elektromagnetycznego przedstawiane se zwykle za pomoce usrednionych charakterystyk statystycznych, nie tylko zwiezanych z odlegloscie, ale i z czasem. Wyniki pomiarow okreslaje prawdopodobienstwo z jakim nalezy si? liczyc, iz sygnal w okreslonej odleglosci b?dzie mial wartosc nat?zenia pola podane lub wi?ksze przez okreslony procent czasu i w okreslonym procencie miejsc.
W przypadku dysponowania wynikami pomiarow propagacyjnych w postaci trzech przestrzennych skladowych Kx Ky i Kz lub Hx Hy i Hz, wypadkowym wektorem nat?zenia pola elektrycznego K lub pola magnetycznego H, jest suma geometryczna wektorow skladowych (pierwiastek z sumy kwadratow)
K = J Kl + K; + K] H Hx + H; + H) (2)
Z punktu widzenia teorii procesow losowych, zjawisko fizyczne mozna opisac w dowolnej chwili obliczajec wartosci srednie w zbiorze funkcji losowych reprezentujecych dany proces. Ma to rowniez miejsce przy badaniach propagacyjnych nat?zenia pola elektromagnetycznego. Wykorzystywane se w tym celu wartosci stosowane do oceny intensywnosci sygnalow losowych [1], jak np. wartosc sredniokwadratowa, czyli wartosc srednia kwadratu danego sygnalu. Wartosc sredniokwadratowe Yx2 danego sygnalu x(t) okresla si? nast?puj eco
1 T
Yx2 = Ti_ni — j x2(t)dt (3)
T 0
wartosc ta na przyklad okresla srednie moc wydzielone przez sygnal na oporze jednostkowym. Pierwiastek ze sredniokwadratowej
Yx=JYx
(4)
nosi nazw? wartosci skutecznej sygnalu.
W przypadku przedstawienia pola elektromagnetycznego zaburzen, dogodniej jest rozpatrywac badany sygnal w postaci sumy 2 oddzielnych elementow: skladowej statycznej i sktadowej dynamicznej. Skladowe statyczne mozna opisac przez wartosc sredniq /ix
1 T
ix = T J x(t)dt
¥ T 0
Skladowe dynamiczne mozna opisac przez wariancji sygnalu sx2
1 T
sX = Tim¥ T J[x(t)-ix]2dt (6)
T®¥ T *
0
Wartosc bezwzgl^dna pierwiastka kwadratowego z wariancji nazywa si? odchyleniem standardowym cx
Sx (7)
Otwierajec nawiasy w funkcji podcalkowej (6) mozna stwierdzic, ze wariancja rowna jest roznicy mi?dzy wartoscie sredniokwadratowe i kwadratem wartosci sredniej
s2 = Y2 -m2 (8)
W cyfrowej analizie sygnalow mozna dokonac estymacji (szacowania) wartosci sredniej z proby u zbioru {un} z rownania
1 N
u = N L ■. (9)
^ n=1
gdzie N jest licznoscie probek sygnalu, a un jest kolejne wartoscie probki sygnalu. Estymatory wariancji z proby s2 i odchylenie standardowego z proby s moge byc wyznaczone z rownan:
s2 = (10)
7=i N -1 ' '
(11)
gdzie xn jest kolejne wartoscie sygnalu centralizowane, przeksztalcone zgodnie z zaleznoscie (12) w taki sposob, ze wartosc srednia x powstalego zbioru (xn) jest rowna zeru
zas U jest estymatorem wartosci sredniej z proby okreslonym w (9), a un jest kolejne wartoscie probki sygnalu.
Dla niewielkich odleglosci pomi?dzy zrodlem zaburzen i obiektem zaklocanym, fluktuacje czasowe sygnalu nat?zenia pola pasma megahercowego lub gigahercowego se niewielkie, mieszcze si? w granicach bl?du pomiaru i cz?sto si? rezygnuje z ich uwzgl?dniania. W tym przypadku wynik koncowy pomiaru propagacyjnego uwzgl?dnia tylko zaleznosc nat?zenia pola elektromagnetycznego od odleglosci.
W przypadku analizy rozkladow niesymetrycznych zawierajecych duze liczb? probek
o duzej rozpi?tosci wartosci krancowych rozkladu, a takie rozklady wyst?puje bardzo cz?sto w pomiarach propagacyjnych nat?zenia pola zaburzen, istotne walory poznawcze ma wartosc sredniej pozycyjnej czyli mediany M(u). Mediana definiowana jest jako wartosc u w rozkladzie empirycznym uporzedkowanych wariantow spelniajeca nierownosc
gdzie Pr oznacza prawdopodobienstwo, ze (. . .).
Jest to wi?c wartosc srodkowa ze zbioru (un), powyzej oraz ponizej ktorej znajduje si? polowa jednostek zbioru. Zalete mediany jest to, ze wielkosc M(u) nie zalezy od wartosci krancowych rozkladu, ktore moge miec wplyw na statystycznie zbyt wysokie lub zbyt niskie oszacowanie sredniej arytmetycznej U wyznaczonej z rownania (9).
Zaleznosci statystyczne: wartosc srednia /ix (5) i (9) odchylenie standardowe ax (7) i (11) oraz srednia pozycyjna czyli mediana M(u) (13) moge byc wykorzystane przy opisie i porownywaniu skutkow dzialania pola elektromagnetycznego zaburzen.
Xn(t) = un(t) - u,
n = 1, 2,......................., N
(12)
Pr(U < u) > 1/2 ,
Pr(U > u) > 1/2
(13)
4. Skutki dzialania pola elektromagnetycznego zaburze n
Badania doswiadczalne potwierdzaje zasadnosc obaw o negatywnym dzialaniu pola elektromagnetycznego na prac? urzedzen ochrony przeciwpozarowej. Stwierdzono, ze niebezpieczne dla niektorych typow czujek pozarowych jest pole elektromagnetyczne
0 wartosci nat?zenia pola wi?kszej od 10 V/m, gdy jest wytwarzane w zakresie cz?stotliwosci od kilkunastu MHz do kilkuset MHz oraz o wartosci nat?zenia pola wi?kszej od 30 V/m, gdy jest wytwarzane w zakresie cz?stotliwosci od kilkuset MHz do kilku GHz. Skutkiem dzialania na czujk? pozarowe takiego pola moze byc falszywy alarm pozarowy [7].
Zagrozenie powstawania falszywych alarmow pozarowych w zainstalowanych
1 aktywnych systemach automatyki pozarniczej (SAP) staje si? realne, poniewaz wprowadzane obecnie do eksploatacji coraz liczniejsze urzedzenia radiokomunikacyjne i teleinformatyczne wytwarzaj e pole elektromagnetyczne o parametrach zblizonych do wyzej podanych. Powszechne staje si? wykorzystywanie cz?stotliwosci coraz wi?kszych, znajdujecych si? w pasmach powyzej 1 GHz. Natomiast odpornosc na pole elektromagnetyczne starszych typow czujek pozarowych znajdujecych si? nadal w eksploatacji byla sprawdzana wg obowiezujecych wczesniej norm, tylko przy cz?stotliwosciach mniejszych od 1 GHz. Bez przeprowadzenia dodatkowych badan nie mozna zatem stwierdzic czy czujki te se w stanie oprzec si? powstajecym obecnie zagrozeniom przy cz?stotliwosciach wi?kszych od 1 GHz.
Glowny udzial w wytwarzaniu pola elektromagnetycznego mogecego zaklocac prac? urzedzen ochrony przeciwpozarowej maje nast?pujece sieci:
• w pasmie 900 MHz i 1,8 GHz sieci telefonow komorkowych standardu GSM;
• w pasmie 1,9 GHz sieci telefonow bezprzewodowych systemu DECT;
• w pasmie 2,4 GHz lokalne bezprzewodowe sieci komputerowe Wi-Fi;
• w pasmie 3,6 GHz sieci szerokopasmowego dost?pu do Internetu WiMAX;
• w pasmie 5,4^5,7 GHz lokalne bezprzewodowe sieci komputerowe o duzej przeplywnosci HIPERLAN.
Poczetkowo powyzsze sieci nie kolidowaly z dzialaniem systemow automatyki pozarniczej, poniewaz byly nieliczne. Obecnie jednak mozliwosc takiej kolizja staje si? coraz bardziej prawdopodobna, poniewaz liczba sieci gwaltownie wzrosla i nadal rosnie. Do lecznosci w sieciach wykorzystywane se cz?sto anteny kierunkowe o duzym zysku, a niektore grupy uzytkownikow samowolnie zwi?kszaje moc urzedzen nadawczych [4].
Zaklocanie prawidlowego dzialania SAP moze powodowac system telefonii komorkowej standardu GSM [5]. Zaklocanie moge pochodzic zarowno od stacji bazowych jak i terminali uzytkownikow. Kierunkowe anteny stacji bazowych, posiadaje weske pionowe charakterystyk? w ksztalcie splaszczonego parasola i wytwarzaje w wiezce glownej stosunkowo znaczne nat?zenie pola, przekraczajece wielokrotnie dopuszczalne dla czujek pozarowych wartosci 10 V/m. Poniewaz anteny se instalowane na wysokosci okolo 30 metrow nad ziemie, niebezpieczna wartosc nat?zenia pola istnieje tylko na wysokosci zainstalowanej anteny, w odleglosci prostopadlej do masztu nie przekraczajecej kilkudziesi?ciu metrow i potem szybko maleje. W rezultacie mozliwosc zaklocenia dzialania SAP przez promieniowanie anteny stacji bazowej GSM jest malo prawdopodobna i dotychczas takich przypadkow nie zanotowano.
Wi?ksze zagrozenia dla dzialania SAP stwarzaje terminale uzytkownikow, ze wzgl?du na wielke liczb? eksploatowanych telefonow GSM (w roku 2009 w Polsce jest ich okolo 38 milionow). Telefony wykorzystywane se w kazdych warunkach topograficznych
i srodowiskowych zas promieniowanie jest izotropowe - maksymalne we wszystkich kierunkach. Zagrozenia dla prawidlowego dzialania urzedzen ochrony przeciwpozarowej moge powstawac w przypadku duzej koncentracji uzytkownikow telefonow komorkowych w bezposrednim sesiedztwie urzedzen SAP.
Zagrozenia dla SAP o trudnych jeszcze do oszacowania konsekwencjach moge spowodowac rowniez bezprzewodowe lokalne sieci komputerowe WLAN (Wireless Local Area Network). Se to systemy wewnetrz obiektowe, wykorzystujece kanaly radiowe z zakresu mikrofalowego, prowadzece wymian? danych z przeplywnoscie do kilkudziesi?ciu Mbit/s [б].
Technologia bezprzewodowych lokalnych sieci komputerowych WLAN umozliwia latwy dost?p do sieci teleinformatycznej, korporacyjnej czy Internetu bez koniecznosci fizycznego leczenia si? przez tradycyjny kabel lub modem telefoniczny. Technologia ta jest oparta glownie na standardzie IEEE 802.11. Jego wersja IEEE 802.11b o nazwie handlowej Wi-Fi™ pracujeca w pasmie 2,4 GHz przezywa od kilku lat bardzo dynamiczny okres rozwoju. Urzedzenia wykorzystywane do budowy sieci bezprzewodowej se latwo dost?pne, a skala produkcji pozwolila na obnizenie cen przez dostawcow sprz?tu do poziomu konkurencyjnego w stosunku do rozwiezan przewodowych. Obecnie, wi?kszosc laptopow
i palmtopow jest fabrycznie wyposazana w karty Wi-Fi.
Powyzsze przyczyny sprawiaje, ze mozna si? spodziewac coraz wi?kszego poziomu pola elektromagnetycznego pochodzecego z przypadkowo polozonych lub mobilnych zrodel promieniowania zwiezanych z technologie WLAN, ktore trudno skontrolowac pod ketem poprawnosci dzialania i zgodnosci z przepisami. Przykladem sygnalizujecym mozliwosc powstania trudnych do skontrolowania zagrozen se np. zastosowania wojskowe sieci WLAN. Uzytkownicy tych sieci przewiduje wyposazanie toru nadawczego w dodatkowy wzmacniacz
o maksymalnej mocy wyjsciowej rownej 10 W [8].
Rozwoj sieci WLAN z formalnego punktu widzenia jest mozliwy od chwili uwolnienia odpowiednich zakresow cz?stotliwosci radiowej przez poszczegolne administrate rzedowe. W kraju, Minister Infrastruktury wydal 24 pazdziernika 2005 r. rozporzedzenie „w sprawie urzedzen radiowych nadawczych lub nadawczo-odbiorczych, ktore moge byc uzywane bez pozwolenia” [б]. Rozporzedzenie to wymienia kilka zakresow cz?stotliwosci, m.in. pasma 2,4 i 5 GHz, w ktorych moge pracowac urzedzenia WLAN. Dopuszczone rozporzedzeniem moce promieniowania se stosunkowo male, odpowiednio dla wymienionych pasm: do 100 i do 1000 mW eirp (ekwiwalentnej izotropowej mocy promieniowania), jednak se one cz?sto przekraczane przez stosowanie, szczegolnie przez radioamatorow, dodatkowych anten kierunkowych o bardzo duzym zysku. Typowe zasi?gi wykorzystywanych w standardowy sposob kart Wi-Fi wynosze kilkaset metrow i mialy ograniczac si? do wn?trza jednego budynku. Poprzez stosowanie anten kierunkowych praktycznie uzyskiwane se zasi?gi dwudziestu kilometrow i wi?ksze.
W najblizszej przyszlosci mozna oczekiwac dalszego dynamicznego rozwoju sieci radiokomunikacyjnych i teleinformatycznych w gigahercowych pasmach cz?stotliwosci. Rozwoj obejmie nast?pujece glowne dziedziny:
• systemy lecznosci i sygnalizacji (Bezprzewodowa Sygnalizacja Alarmu Pozaru, GSM, DECT, Wi-Fi; WiMAX, HIPERLAN);
• pasma cz?stotliwosci (0,8; 0,9; 1,9; 2,2; 2,4; 3,б; 5,4; 5,7 GHz);
• liczba uzytkownikow (zwi?kszanie lawinowe);
• geograficzny obszar dzialania (rozszerzanie nieograniczone).
Rozwoj radiokomunikacyjnych i teleinformatycznych sieci, w tym bezprzewodowych sieci sygnalizacji pozaru, moze zatem spowodowac w niedalekiej przyszlosci wystepienie zaburzen elektromagnetycznych w wymienionych wyzej pasmach cz?stotliwosci. Straz Pozarna powinna byc przygotowana na mozliwosc powstania nowych zaklocen w pracy urzedzen ochrony przeciwpozarowej i ewentualny dalszy wzrost liczby falszywych alarmow
pozarowych. Szczegolnej uwagi wymaga mozliwosc zaklocania pracy systemow ochrony przeciwpozarowej przez bezprzewodowe sieci sygnalizacji pozaru [2]. Moze to nastepic w przypadku gdy urzedzenia nalezece do systemow ochrony i sieci sygnalizacji zostane zainstalowane w bezposrednie bliskosci, a nawet w tych samych pomieszczeniach. Prawdopodobienstwo wystepienia zaklocenia ich pracy moze byc znaczne, zwlaszcza w okresie wzmozonej aktywnosci jaka wyst?puje w czasie poprzedzajecym zasygnalizowanie alarmu pozaru.
Wykrycie przyczyn zaobserwowanego w latach 2005-2007 wyraznego wzrostu liczby falszywych alarmow pozarowych, bylo i jest przedmiotem badan prowadzonych w Centrum Naukowo-Badawczym Ochrony Przeciwpozarowej w Jozefowie. Problem pozostaje nadal aktualny i wymaga bacznej obserwacji pomimo stwierdzonego w roku 2008 zmniejszenia przyrostu liczby falszywych alarmow pozarowych wywolywanych z instalacji wykrywczych (tablica 1).
Tablica 1.
Falszywe alarmy pozarowe na obszarze kraju wywolane z instalacji wykrywczych (dane statystyczne Komendy Glownej PSP).
Rok 2002 2003 2004 2005 200б 2007 2008
Liczba falszywych alarmow w danym roku 1б53 1722 187б 211б 3283 3975 4025
Roczny przyrost liczby falszywych alarmow [%] 1,4 4,2 8,9 12,8 55,2 21,1 1,3
Wszystkie urzedzenia wykorzystywane do ochrony przeciwpozarowej podlegaje badaniom sprawdzajecym ich zdolnosc do odpowiednio wczesnego wykrywania pozaru i nie sygnalizowania pozaru bez przyczyny. Jednak przypadki falszywych alarmow pozarowych, powstajecych bez widocznego powodu w instalacjach wykrywczych systemow automatyki pozarniczej zdarzaje si? i o jakosci danego systemu ochrony przeciwpozarowej swiadczy m. in. cz?stosc ich wyst?powania. Wykrycie przyczyny powstania alarmu pozarowego wymaga drobiazgowej analizy, co jednak nie zawsze wystarcza do uzyskania pomyslnego rezultatu. Przyczyne jest okolicznosc, ze informacje dotyczece powstawania danego alarmu, jezeli w ogole istnieje, se z reguly bardzo skepe poniewaz falszywe alarmy pozarowe wyst?puje z reguly pojedynczo i w znacznych odst?pach czasu.
5. Podsumowanie
1. Prowadzone w CNBOP poszukiwania przyczyn wzrostu w latach 2005-2007 liczby falszywych alarmow pozarowych wywolywanych z sieci wykrywczych spowodowaly zwi?kszenie zainteresowania problemem i powstanie szeregu publikacji, nie doprowadzily jednak do uzyskaniu uzytecznych wnioskow. Problem jest nadal otwarty. Narzuca si? potrzeba modyfikacji dotychczasowego sposobu poszukiwan
i przyj?cia kryteriow oceny rezultatow poszukiwan opartego na analizie statystycznej (rozdzial 3) .
2. W ogolnym bilansie istniejecego obecnie w srodowisku poziomu zaburzen elektromagnetycznych maje swoj znaczecy udzial rowniez urzedzenia nalezece do Systemow Automatyki Pozarniczej SAP. Promieniowanie elektromagnetyczne emitowane przez poszczegolne urzedzenia pracujece w SAP moze oddzialywac szkodliwie na prac? wszystkich innych urzedzen stosowanych w przemysle, telekomunikacji, energetyce, a zatem moze szkodzic rowniez innym urzedzeniom SAP. Pozedane jest wst?pne zbadanie ilosciowe i jakosciowe emisji promieniowania elektromagnetycznego przez poszczegolne typy urzedzen SAP. Pozwoli to wyznaczyc typy urzedzen do badan pelnych i umozliwi podj?cie srodkow zaradczych w celu zmniejszenia emisji.
3. Nalezy przeanalizowac okolicznosci powstawania poszczegolnych przypadkow falszywych alarmow pozarowych na obszarze calego kraju oraz przeprowadzic wywiady z uzytkownikami i serwisem na probce skladajecej si? z wybranych losowo przypadkow. Badania nalezy prowadzic z udzialem doswiadczonych strazakow, zapewniajec jednoczesnie warunki wykluczajece jakiekolwiek sugestie, tendencje
i niestarannosci.
Literatura
1. Bendat J., Piersol A.; Metody analizy i pomiaru sygnalow losowych; PWN,
Warszawa 200б.
2. Bienkowski T., Kosnik J.; Falszywe alarmy pozarowe wywolywane z instalacji wykrywczych; Krajowa Konferencja Radiokomunikacji, Radiofonii i Telewizji 2007; Zeszyty Naukowe Wydzialu Elektroniki, Telekomunikacji i Informatyki Politechniki Gdanskiej nr 1/2007.
3. . Bienkowski T, Kosnik J.; Oddzialywanie promieniowania elektromagnetycznego lokalnych bezprzewodowych sieci komputerowych (WLAN) na urzedzenia ochrony przeciwpozarowej; XI Krajowe Sympozjum Nauk Radiowych; materialy konferencyjne URSI ’2005 str. 439; Poznan 2005.
4. Ciszewski J.,. Kosnik J; Autozaklocanie?; Przegled Pozarniczy; Miesi?cznik nr 5/200б.
5. Kosnik J.; Oddzialywanie promieniowania elektromagnetycznego na czujki pozarowe; Krajowe Sympozjum Telekomunikacji 2003; materialy konferencyjne KST ’2003 tom B-OE.08 str. 299; Bydgoszcz 2003.
6. Kosnik J.; Podatnosc urzedzen ochrony przeciwpozarowej na pole
elektromagnetyczne; Krajowa Konferencja Radiokomunikacji, Radiofonii i Telewizji 2004; materialy konferencyjne KKRRiT ’2004 str. 532; Warszawa 2004.
7. Kosnik J.; Przyczyny powstawania falszywych alarmow pozarowych; Elektronika; Miesi?cznik nr 7-8/2008.
8. Krawczyk R., Lopatka J.; Model kart WLAN do zastosowan wojskowych; Krajowa Konferencja Radiokomunikacji, Radiofonii i Telewizji 2004; materialy konferencyjne KKRRiT ’2004 str. 518; Warszawa 2004.
9. . Wi?ckowski T. W; Badania kompatybilnosci elektromagnetycznej urzedzen elektrycznych i elektronicznych; Oficyna Wydawnicza Politechniki Wroclawskiej; Wroclaw 2001.
