leak detection // Sens. Actuators A, Phys. - 2013. - Vol. 202, N 11. -P. 217-225.
4. Li-Ling Hung, Yu-Wei Huang, Chun-Cheng Lin. Temporal coverage mechanism for distinct quality of monitoring in wireless mobile sensor networks // Ad Hoc Networks. — 2014. — October. - Vol. 21. - P. 97-108.
5. Gbenga Owojaiye, Yichuang Sun. Focal design issues affecting the deployment of wireless sensor networks for pipeline
monitoring // Ad Hoc Networks. — 2013. — Vol. 11. — P. 1237—1253.
6. http://book.itep.ru/4/41/zigbee.htm.
7. Somov A., Passerone R., Spirjakin D. et al. Combustible gases and early fire detection: an autonomous system for wireless sensor networks // Proc. of the e-Energy 2010 — 1-st Int'l Conf. on Energy-Efficient Computing and Networking 1st International Conference on Energy-Efficient Computing and Networking, "e-Energy 2010", Passau, April 13—15. — 2010. — P. 85—93.
8. Somov A., Baranov A., Savkin A. et al. Energy-Aware Gas Sensing Using Wireless Sensor Networks // Lecture Notes in Computer Science. — 2012. — Vol. 7158. — P. 245—260.
9. http://www.nemoto.eu/nap-505.html.
10. Самотаев Н. Н, Иванова А. В., Облов К. Ю. и др. Мультисенсорная система с беспроводным каналом связи для мониторинга газового состава среды // Датчики и системы. — 2015. — № 1. — С. 38—42.
УДК 537.811.621.317
ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННЫЕ ВАРИАЦИИ НИЗКОЧАСТОТНОГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ
w 1
НА ПРИМЕРЕ ГОРОДА УЛАН-УДЭ И ЕГО ОКРЕСТНОСТЕЙ1
SPATIAL-TEMPORAL VARIATIONS OF VLF ELECTROMAGNETIC FIELD ON THE EXAMPLE OF THE CITY OF ULAN-UDE AND ITS SURROUNDINGS
1) Куценко Сергей Михайлович
канд. техн. наук, доцент E-mail: s_kucenko@mail.ru
2) Башкуев Юрий Буддич
д-р техн. наук, зав. лабораторией E-mail: buddich@mail.ru
2) Нагуслаева Идам Батомункуевна
канд. физ.-мат. наук, ст. научн. сотрудник E-mail: buddich@mail.ru
1) ФБГОУ ВПО "Иркутский государственный университет путей сообщения", г. Иркутск
2) Институт физического материаловедения СО РАН, г. Улан-Удэ
Аннотация: Приведены экспериментальные данные о регистрации электромагнитного поля в очень низком частотном диапазоне в городе Улан-Удэ и его окрестностях. Полученные результаты позволяют проследить суточную, недельную и месячную динамику изменения уровня техногенных электромагнитных полей в различных точках наблюдений и оценить соотношение техногенной составляющей поля с естественным электромагнитным полем Земли.
Ключевые слова: электромагнитное поле, геофизический регистратор, очень низкий частотный диапазон.
1) Kutsenko Sergey M.
Ph. D. (Tech.), Associate Professor E-mail: s_kucenko@mail.ru
2) Bashkuev Yury B.
D. Sc. (Tech.), Head of Laboratory E-mail: buddich@mail.ru 2)
' Naguslaeva Idam B.
Ph. D. (Phys. Math.), Senior Researcher E-mail: buddich@mail.ru
1) Irkutsk State Transport University, Irkutsk city
2) Institute of Physical Materials Science SB RAS, Ulan-Ude city
Abstract: Experimental data on registration of electromagnetic fields in the very low frequency range in Ulan-Ude and its surroundings. The obtained results allow to track daily, weekly and monthly dynamics of change in the level of man-made electromagnetic fields at different points of the observations and to estimate the ratio of the anthropogenic component of the field with the natural electromagnetic field of the Earth.
Keywords: electromagnetic fields, geophysical logger, very low frequency range.
1 Работа выполнена в рамках гранта РФФИ № 14-38-50016, молнр, "Исследование новейшими методами регистрации электромагнитного излучения от антропогенных и естественных источников на озере Байкал и в крупных городах Сибири ".
46
Sensors & Systems • № 6.2015
ВВЕДЕНИЕ
В течение нескольких десятилетий влияние электромагнитного поля (ЭМП) на человека изучается многими исследователями [1], но до сих пор механизм его воздействия на живые организмы полностью не выяснен. Поэтому знания о природе и источниках возникновения ЭМП антропогенного происхождения весьма актуальны, особенно в связи с постоянным увеличением мощностей систем электроэнергетики. Техногенная деятельность людей оказывает значительное воздействие на природные объекты, но до сих пор влияние электромагнитных полей на живые организмы, в частности, на человека остается малоизученной областью [2]. Подобные исследования проводят в медицинских учреждениях, причем гелиогеофизический и техногенный факторы рассматриваются как один из основных вкладов влияния на больных людей с ишемической болезнью сердца и инфарктом миокарда [3].
С 2008 г. в Институте физического материаловедения СО РАН для круглогодичного радиоволнового мониторинга востока России в очень низком частотном (ОНЧ) диапазоне используются цифровые измерительные комплексы и программно-вычислительная среда для анализа экспериментальных данных приема естественного и техногенного электромагнитного излучения. Комплексы представляют собой многоканальные геофизические регистраторы модификаций МГР-1М и МГР-01 (разработка ИМКЭС
СО РАН, г. Томск). Регистраторы предназначены для измерения пространственно-временных вариаций естественного электромагнитного поля Земли (ЕЭМПЗ) [4].
ПРИНЦИП РАБОТЫ ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО КОМПЛЕКСА
Работа регистратора основана на технике счета импульсов, превышающих заданный порог. Регистратор модификации МГР-01 включает в себя датчики регистрации магнитной Н и электрической Е компонент ЕИЭМПЗ на частоте 14,5 кГц, двух измерительных каналов Н-компоненты и одного измерительного канала
Е-компоненты, блока сбора и предварительной обработки аналоговых сигналов с микроконтроллерным устройством и источника питания. Каждый измерительный канал имеет собственный микроконтроллер, что повышает надежность аналоговой части схемы (рис. 1). Блок сбора и предварительной обработки сигналов подключен к управляющему компьютеру.
В разное время комплексы размещались как в относительно "электромагнитно чистых" районах республики Бурятии (на берегу озера Байкал в поселках Горячинск и Энхалук), в Тункинской долине, так и местах с повышенным электромагнитным излучением, возни-
Рис. 1. Структурная схема блока сбора и предварительной обработки сигналов многоканального геофизического регистратора МГР-01
5000000
к 4000000
3000000
а 1-1 2000000
«
ГЦ 1000000
0
я
й
оооооооооооооооооооооооооооооо
^ч^ч^ч^ч^ч^ч ^ч^ч '—I-—(N<N<N<N<N<N<N<N<N<NC")
Дата
5000000
Е 4000000
* 3000000 Я
^ 2000000 1000000 ^ 0
Л
1 1 1 А, 1 К 1
V. г ч \ Л к ¡\ 1
(Л А. А Л \ Я 1 п
г-
Г— Г— Г— Г—- Г— Г— С— С- Г-
ооооооо оо
с- с- с- с- го о о о о с^ го чо
ооооооооооооо ооочо^чс^т^-^п^^ооочо ^ч^чс^с^с^с^с^с^с^с^с^с^го
Дата
5000000 Ей 4000000 и 3000000
1-4
* 2000000
2 1000000
^ 0
Й
г- г-
Г- г-
^г ^г ^г ^г ^г о о о о о
г- г-
Дата
Рис. 2. Результаты регистрации магнитной составляющей ОНЧ импульсного потока на частотах 2; 7 и 14,5 кГц в пункте наблюдения "лабораторная комната ИФМ СО РАН" в июле 2014 г.
кающим в результате работы различных электроустановок, (пункты наблюдений были оборудованы в лабораторных комнатах Института физического материаловедения СО РАН). Приведенные результаты получены на комплексах, установленных в Октябрьском районе г. Улан- Удэ и научном стационаре "Верхняя Березовка" в окрестности города.
Анализ данных показал, что наряду с регистрацией ЕИЭМПЗ комплексы регистрируют высокий уровень техногенных полей. К числу наиболее мощных источников техногенных электро-
магнитных полей относятся: линии электропередач с частотой 50 Гц и их высшие гармоники; электрифицированные железные дороги с напряжением в контактной сети 27,5 кВ (диапазон изменений 21...29 кВ) переменного тока с частотой 50 Гц и их высшими гармониками; трамвайные электрические цепи; промышленные предприятия и мощные энергетические установки; системы сотовой связи; радиотелевизионные передающие центры; компьютерные сети; другое технологическое оборудование, потребляющее электрическую энергию.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
На рис. 2 приведены результаты мониторинга магнитной составляющей аддитивной смеси естественных и техногенных полей в г. Улан-Удэ в июле 2014 г. на частотах 2; 7 и 14,5 кГц. Характеристики импульсного магнитного поля получены с помощью магнитной рамочной антенны, которая ориентирована плоскостью рамки по направлению "север-юг".
При анализе результатов измерений магнитной компоненты было замечено, что в выход-
48
Эепвогв & Эувгетв • № 6.2015
Рис. 3. Результаты регистрации магнитной составляющей ОНЧ импульсного потока в направлении север—юг (в) и запад—восток (б). Пункт наблюдения "Верхняя Березовка". Даты измерений: 20, 23, 27 и 30 июля 2014 года. По оси абсцисс приведено всемирное время. Разница между всемирным и местным временем +9 ч.
ные дни число зарегистрированных импульсов существенно меньше, чем в будние дни. Назовем эти результаты измерений "воскресным эффектом" или "эффектом выходного дня".
Рассмотрим более подробно регистрации суточной вариации поля. На рис. 3 приведены результаты измерений магнитной компоненты по двум взаимно-ортогональным направлениям приема "север—юг" и "запад— восток".
Результаты измерений двух воскресных дней (20 и 27 июля 2014 г.) и двух будних дней (23 и 30 июля 2014 г.) приведены в качестве примера. Как видно из графиков, результаты измерений совпадают преимущественно лишь в ночное время. В оставшееся время суток среднее число зарегистрированных импульсов в рабочие дни намного превышает число импульсов, зарегистрированных в выходные дни. Увеличение числа импульсов в дневное время суток связано с работой большого числа электроустановок в крупном промышленном городе Сибири с населением около 500 тысяч человек. "Эффект выходного дня" особенно четко прослеживается при регистрации магнитного поля антенной, расположенной в направлении запад-восток. Результаты, приведенные на рис. 3, позволяют оценить динамику возникновения электромагнитных импульсов в течение суток.
На рис. 4 приведены результаты одновременной месячной регистра
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.