N O R M A
I T A L I A N A
Progetto
Data Scadenza Inchiesta Inchiesta
C. 941
15-02-2006
C E I
a c i l b b u P a t s e i h c n I n i o t t e g o r P Data Pubblicazione Pubblicazione
2006-…
Classificazione
211-7; V1 Titolo
Centraline di monitoraggio dei campi elettromagnetici radiofrequenza: procedure e finalità di utilizzo
Title
ELETTROTECNICA ELETTROTECNICA GENERALE E MATERIALI PER USO ELETTRICO
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CEI COMITATO ELETTROTECNICO ITALIANO
AEIT FEDERAZIONE ITALIANA DI ELETTROTECNICA, ELETTRONICA, AUTOMAZIONE, INFORMATICA E TELECOMUNICAZIONI CNR CONSIGLIO NAZIONALE DELLE RICERCHE
a
O T T E G O R P
Si attira l’attenzione sul fatto che il presente testo non è definitivo poiché attualmente sottoposto ad inchiesta pubblica e come tale può subire modifiche, anche sostanziali
APPENDICE A della CEI 211-7 Centraline di monitoraggio dei campi elettromagnetici a radiofrequenza: procedure e finalità di utilizzo.
a c i l b b u P a t s e i h c n I n i o t t e g o r P Introduzione
L’Articolo 13.5.2 della Guida 211-7 fornisce raccomandazioni sull’opportunità di eseguire indagini approfondite per ottenere il maggior numero di informazioni sull’andamento temporale dei campi elettromagnetici, ma non specifica i requisiti di eventuali sistemi strumentali di monitoraggio continuo utilizzabili allo scopo. All’atto della stesura della Guida l’utilizzazione di tali sistemi di registrazione non era particolarmente diffusa.
In questi ultimi anni, allo scopo di verificare le variazioni temporali dei campi elettromagnetici a radiofrequenza prodotti da impianti di telecomunicazione in continua e rapida evoluzione, in particolare dalle stazioni radio base per la telefonia cellulare, si è sentita la necessità di utilizzare tali sistemi di monitoraggio in modo estensivo e capillare, allo scopo di tenere sotto osservazione l’intero territorio nazionale e di individuare eventuali situazioni di criticità.
Le attività di sviluppo di una rete nazionale di monitoraggio in continuo sono tra l’altro supportate dal DPCM 28 marzo 2002 e dalla Legge Finanziaria 2003. La realizzazione di tale rete è affidata alla Fondazione Ugo Bordoni, la quale si avvale, per gli aspetti puntuali e di gestione sul territorio, delle sistema delle agenzie ARPA e di un Comitato Strategico rappresentativo delle Regioni e delle Autonomie Locali per la definizione progettuale dell’intera rete per il monitoraggio dei livelli di campo elettromagnetico (DM 17-10-2003). Alle ARP A è anc he aff idato il compito della val idazione dei dat i, pri ma della loro dif fus ione attraverso il Centro di Raccolta Nazionale del Ministero delle Comunicazioni.
1
Caratteristiche generali
Le centraline sono stazioni di misura che consentono di monitorare, in continuo e in remoto, i livelli di campo elettromagnetico presenti nel punto in cui sono posizionate. I dati acquisiti e preeleborati vengono poi trasmessi a una centrale di controllo per successive elaborazioni ed analisi. Le centraline si compongono essenzialmente di: •
uno o più sensori a banda larga,
•
un'unità locale di controllo del funzionamento di tutta la stazione,
•
un'unita di telecomunicazione per colloquiare con la centrale di controllo,
•
un'unità di alimentazi one per fornire le alimentazio ni necessarie ai vari componenti.
Tutti questi componenti sono collegati da linee di interconnessione che consentono lo scambio di informazioni tra i componenti stessi. Eventuali sviluppi tecnologici, attualmente allo studio, potranno prevedere stazioni di monitoraggio analoghe a quelle a banda larga ma con sistemi di rivelazione selettivi in frequenza.
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1.1
Sensore
Le centraline per misure RF possono essere dotate di un unico sensore isotropo a banda larga, del tipo di quello descritto all’ Articolo 10.3.1.6 della Guida CEI 211-7.
a c i l b b u P a t s e i h c n I n i o t t e g o r P In alternativa, le centraline possono essere dotate di più sensori, che rispondono in diversi intervalli di frequenze, per poter discriminare i contributi al campo elettromagnetico globale dovuti a particolari tipologie di sorgenti. Un esempio di configurazione utilizzata consiste in un sensore a banda larga (100 kHz - 3 GHz) per determinare il valore del campo totale ed un sensore relativo a una sottobanda del precedente intervallo per determinare il contributo dei soli segnali emessi da trasmettitori per telefonia mobile (860 MHz - 3 GHz). Il valore di campo elettrico viene solitamente misurato dal sensore a intervalli di tempo regolari. Tali valori di campo possono essere memorizzati e trasmessi all'unità di controllo locale. 1.2
Unità di controllo locale
L'unità di controllo svolge le seguenti funzioni: •
•
•
•
gestisc e il sensore di misura (accensione e spegnimento, programmazione operativa, diagnostica) raccoglie dal sensore i risultati delle misure e li memorizza localmente
trasmette i comandi operativi (impartiti dall'operatore o ricevuti dalla centrale di controllo) alle altre unità della centrale gestisce il sistema degli allarmi
Parte fondamentale di questa unità è la memoria che deve essere di dimensioni tali da permettere la raccolta di una quantità sufficiente di dati. La quantità di dati memorizzabili dipende dall'intervallo di tempo utilizzato per acquisirli (risoluzione nel dominio del tempo) e dal numero di campioni memorizzati per intervallo di tempo, dal numero di bande/sensori considerati nonché dagli algoritmi di trattamento del segnale e memorizzazione adottati. Possono essere acquisiti dati per periodi prolungati che, nelle applicazioni usuali (risoluzione di 6 minuti), arrivano a 1-2 mesi. La memoria può comunque essere letta ad ogni trasferimento dati all'unità centrale ad ore prefissate o su comando remoto. Affinché siano sempre memorizzati i dati dell'ultimo periodo disponibile, le centraline sono generalmente dotate di una memoria ciclica, per cui al riempimento della stessa i nuovi dati vengono sovrascritti su quelli più vecchi. 1.3
Unità di telecomunicazione
La trasmissione dei dati e la programmazione delle centraline possono essere eseguite in remoto, verso e da un centro di controllo, o direttamente da un operatore, ad esempio collegando la centralina a PC via cavo seriale.
Per la trasmissione dei dati in remoto la centralina è tipicamente fornita di un modem che utilizza la rete di telefonia mobile, munito di SIM Card personalizzata, che permette la trasmissione e la ricezione di chiamate dati. Alcune centraline possono anche disporre di un modem per rete fissa, da utilizzarsi per applicazioni interne, dove è disponibile una linea telefonica, oppure in zone non coperte dalla rete cellulare, ovvero di sistemi di collegamento ad una rete satellitare per la trasmissione di dati. Il colloquio con il modem può avvenire tramite PC o telefono cellulare per mezzo di messaggi SMS. L'accensione del modem può essere programmata dall'utente oppure essere spontanea. Il primo caso viene utilizzato per la trasmissione dei dati in remoto, attraverso l'impostazione di un orario di accensione in cui la
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centralina chiama il modem collegato al PC e scarica i dati. Il secondo viene utilizzato per la comunicazione di allarmi, tra i quali, vengono citati, a titolo di esempio, superamento di una soglia, rientro nelle condizione normali, tensione di batteria troppo bassa, sonda difettosa, superamento dei limiti della temperatura interna della centralina, approssimarsi al riempimento della memoria dati, apertura del contenitore esterno. La notifica degli allarmi impostati può avvenire, oltre che con un messaggio tramite modem al PC, anche via SMS ad un telefono cellulare.
a c i l b b u P a t s e i h c n I n i o t t e g o r P Per la trasmissione dei dati via cavo, le centraline sono dotate di apposita linea di comunicazione. 1.4
Unità di alimentazione
L'unità di alimentazione deve essere in grado di fornire l'alimentazione necessaria a tutte le altre parti della stazioni di misura.
Le centraline sono generalmente provviste di un sistema di alimentazione autonomo, consistente in batterie, solitamente ricaricabili, associate nella maggior parte dei casi a pannelli solari. In caso di batterie ricaricabili queste vengono ricaricate automaticamente per mezzo delle celle solari ove presenti, e garantiscono l'alimentazione della centralina in assenza di luce solare. Il controllo del suo stato di carica viene eseguito in remoto. Questo sistema di alimentazione congiunta, in condizioni di normale luce solare, offre un'autonomia pressoché illimitata (le batterie tampone hanno infatti una durata minima di parecchi giorni). Le centraline possono poi generalmente essere connesse alla rete elettrica o alimentate da batterie supplementari, per applicazioni interne. 1.5
Struttura di sostegno
Oltre alle unità descritte, le centraline sono munite di un apposito palo con basamento su cui vengono installate. Nel caso in cui la centralina debba essere installata all'esterno, dove gli agenti atmosferici, forte vento in particolare, possono comprometterne la stabilità, è necessario disporre di un sistema di fissaggio della centralina. Tra i sistemi più utilizzati vi è quello di porre sul basamento delle apposite borse di zavorra riempite di acqua o sabbia.
Alc une centra line sono inf ine dot ate di ult eri ori unità opz ionali , quali pos sibil ità di inseri mento di sistema GPS per la localizzazione della centralina o ulteriori porte logiche per future espansioni.
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Taratura
Per quanto riguarda i metodi e le procedure di taratura si può fare riferimento a quelli descritti negli Articoli 11.2 e 11.3 della Guida CEI 211-7 .
Nel caso delle centraline di monitoraggio occorre tenere presente che alcune caratteristiche costruttive, quali la presenza del pacco batterie in prossimità del sensore o di cavi che collegano il pannello solare all’alimentazione, possono influenzare in modo significativo la risposta dello strumento. Da prove effettuate in camera anecoica [1] è emerso, ad esempio, che diverse disposizioni del cavo di collegamento tra il pannello solare e la batteria possono dare luogo a differenze nella risposta della centralina fino a 6 dB.
Si sono inoltre rilevate significative variazioni di risposta posizionando la centralina con il suo asse lungo una direzione parallela o perpendicolare alla direzione di polarizzazione del campo elettrico incidente. Risulta pertanto necessario predisporre la centralina nel sito di taratura nella configurazione di installazione descritta nel manuale. Progetto C. 941:2006-01 - Scad. 15-02-2006
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La presenza di elementi costruttivi che perturbano significativamente il campo elettromagnetico può rendere non adeguata la taratura del solo sensore per la determinazione di un coefficiente di taratura della centralina.
a c i l b b u P a t s e i h c n I n i o t t e g o r P Eventuali cavi di collegamento tra il pannello solare e l’alimentazione o le diverse unità della centralina devono essere disposti in modo da minimizzare effetti di risonanza a frequenze comprese nell’intervallo di risposta della centralina che, se presenti, rendono non realizzabile la taratura.
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Incertezze e risposte spurie
A seguito di particol ari caratteristic he costruttive alc uni modelli di cen tralin e possono produrre le risposte spurie qui descritte: •
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il posizionamento in luoghi dove è possibile il raggiungimento di temperature molto basse, al di sotto di 0°C, o molto elevate (al di sopra di 40°C), può dare luogo a significativi errori sistematici a causa della dipendenza dalla temperatura del circuito di rilevazione del segnale. Questo problema può essere gestito predisponendo opportuni segnali di allarme che consentano di scartare i dati corrispondenti a certe temperature in sede di validazione (vedi Articolo successivo); la scarica o il danneggiamento della batteria tampone, evento che si può verificare, ad esempio, nel caso in cui una stazione dotata di celle solari venga adoperata in un locale chiuso per un lungo periodo, senza la possibilità di un'esposizione solare diretta, può causare risposte non corrette a causa della dipendenza della risposta della centralina dallo stato di tensione delle batterie. Anche in questo caso la predisposizione di segnali di allarme, attivabili in corrispondenza a livelli di tensione della batteria al di sotto di determinate soglie, consente di gestire questo tipo di risposte spurie scartando i dati in sede di validazione (vedi Articolo successivo);
la connessione alla rete elettrica può causare risposte non corrette, in particolare a bassi livelli di campo elettromagnetico, che si manifestano con un innalzamento della soglia di risposta della centralina. Tale effetto è dovuto all’introduzione di rumore conseguente il collegamento del cavo di alimentazione alla rete elettrica;
l’accoppiame nto tra il cavo di collegament o del pannello solare con la batteria ed il campo elettromagnetico incidente può causare risposte spurie in termini di effetti di risonanza;
nel caso di centraline multibanda costituite da un sensore che risponde sull’intera gamma di frequenze (ad esempio 100 kHz – 3 GHz) e da un secondo sensore o più sensori che risponde in una sottobanda relativa a determinati segnali (es. segnali per telefonia mobile nella sottobanda 860 MHz – 3 GHz), può risultare non corretta la determinazione, per differenza, del campo elettrico nella restante sottobanda (nell’esempio 100 kHz – 860 MHz). Operazioni di questo tipo sui campi elettrici non sono corrette; analoghe operazioni sulle potenze che non tengano conto della differenza nei fattori di taratura dei due sensori e dell’incertezza associabile alla risposta del sensore “virtuale” possono portare alla produzione di dati non significativi. –
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Validazione dei dati
I dati rilevati dalle centraline di monitoraggio e trasmessi ai centri di controllo richiedono un adeguato processo di validazione [GdL FUB], nel quale possono essere identificate tre fasi distinte:
1 - Validazione della campagna di misure nel suo complesso, basata su informazioni generali riguardanti le caratteristiche della centralina, le modalità di allestimento e posizionamento, la tipologia del sito, o altro che possa influenzare la totalità dei dati. 2 - Validazione di singoli dati , individualmente o per gruppi, basata su condizioni operative attribuibili direttamente all’intervallo di tempo in cui la misura viene effettuata, come ad esempio le attività di trasmissione dati da parte della centralina. Progetto C. 941:2006-01 - Scad. 15-02-2006
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3 - Validazione di insiemi di dati , basata sulla analisi degli andamenti temporali del campo elettromagnetico, ad esempio mediante comparazione tra giornate successive, che evidenzino la presenza di fenomeni, eventualmente noti, che possono alterare i risultati della misura.
a c i l b b u P a t s e i h c n I n i o t t e g o r P 4.1
Validazione della campagna di misure
La fase di verifica della corretta acquisizione dell' intero insieme dei dati della campagna di misura dovrà essere rivolta preliminarmente alla validazione dei singoli dati. In particolare si deve verificare che l'allestimento, il posizionamento e la configurazione della centralina siano avvenuti in maniera corretta. Si deve cioè essere certi che non vi siano cause di perturbazioni sistematiche dei risultati della campagna. Le cause note di errore ricadono nelle seguenti tipologie: •
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perturbazioni intrinseche dello strumento, a causa di allestimento non corretto;
perturbazioni reciproche tra centraline, nel caso di posizionament o simultaneo nello stesso sito; perturbazion i causate da accoppiament i indesiderati del campo elettromagnet ico con parti della centralina o cavi di collegamento; perturbazion i causate da accoppiament i indesiderati del campo elettromagnet ico con parti metalliche presenti in prossimità della centralina; perturbazioni causate da apparecchiat ure elettronic he (ad esempio un personal computer) nelle vicinanze della centralina;
perturbazioni causate direttamente da disturbi sulla rete elettrica, qualora questa sia utilizzata per l'alimentazione della centralina; errori dovuti a una configurazione non corretta della centralina.
4.2
Validazione dei singoli dati
La validazione dei singoli dati va effettuata sulla base delle condizioni operative riscontrabili nell’intervallo di tempo in cui la misura viene effettuata; esempi di condizioni operative che invalidano la misura sono le attività di trasmissione da parte del modem della centralina e alcuni stati di allarme. 4.2.1
Attività del modem
I dati acquisiti dalla centralina durante i periodi in cui il modem wireless svolge un’attività di trasmissione devono essere ritenuti non validi, in quanto perturbati dal campo irradiato dall’antenna, che si trova nelle immediate vicinanze della sonda di campo elettrico.
Inoltre, devono essere considerati non validi tutti i dati influenzati da tali comunicazioni, cioè quelli per i quali il periodo di media contiene, anche solo in parte, gli intervalli di attività del modem.
Anc he nel cas o in cui le comuni caz ioni avv engano via cavo, si potrebbero verifica re perturbazioni dei dati acquisiti durante il periodo di trasmissione. In tali periodi occorrerà quindi valutare con attenzione la validazione dei dati. 4.2.2
Stati di allarme
Fra gli allarmi relativi allo stato della centralina, ve ne possono essere alcuni tali da inficiare la correttezza del dato misurato. A titolo di esempio si possono citare gli allarmi relativi alla sonda, che potrebbero indicare un guasto, o quello relativo all’apertura del contenitore.
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Si attira l’attenzione sul fatto che il presente testo non è definitivo poiché attualmente sottoposto ad inchiesta pubblica e come tale può subire modifiche, anche sostanziali Alt re tipologie di all arme possono segnalare una situazione anomala in cui può ess ere opportuno verificare in fase di validazione il corretto funzionamento della sonda. Ad esempio gli allarmi relativi alla tensione della batteria e alla temperatura (qualora siano previsti).
a c i l b b u P a t s e i h c n I n i o t t e g o r P 4.3
Validazione di insiemi di dati
La terza fase del processo di validazione consiste nella osservazione di insiemi di dati relativi a intervalli temporali nei quali potranno essere riconosciute delle anomalie temporanee rispetto ai dati attesi.
Tra le cause che possono provocare apparenti anomalie nei dati occorre distinguere le sorgenti fisse da quelle mobili. Tipico caso di sorgente fissa che può provocare anomalie che non sono facilmente riconoscibili, principalmente per la saltuarietà della trasmissione, è l’emissione di tipo radioamatoriale. Come per tutte le sorgenti fisse, tali anomalie non dovranno dare luogo alla invalidazione dei dati. Nel caso di sorgenti mobili, come telefoni cellulari, telecomandi e simili, l’emissione sarà da considerare una perturbazione locale del campo elettromagnetico generato dalle sorgenti fisse, che sono oggetto del monitoraggio. Qualora la natura di tale anomalia sia accertata, i dati saranno da considerare non validi. Qualora non venga riconosciuta l’origine della anomalia il dato non dovrà essere invalidato, anche in presenza di superamento dei limiti.
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Vantaggi, svantaggi e finalità di utilizzo
Le centraline per il monitoraggio in continuo dei campi elettromagnetici sono sistemi di misura a banda larga che presentano, in relazione anche a quanto descritto sopra, sia vantaggi che svantaggi per le attività di monitoraggio finalizzate alla determinazione della esposizione della popolazione ai campi elettromagnetici a radiofrequenza. Un importante vantaggio offerto da questi sistemi di misura consiste nella possibilità di acquisire i livelli di campo elettrico misurati nel punto di installazione per lunghi periodi di tempo, in modo tale da: •
•
•
analizzare la variabilità temporale delle emissioni provenienti dagli impianti oggetto del controllo, determinando anche eventuali situazioni di attivazione/disattivazione degli stessi;
conoscere i livelli di campo elettromagnetico presenti, nello stesso periodo di tempo, in più punti di un’area di indagine tramite una rete di centraline installate nei punti di interesse. In questo modo è possibile stabilire correlazioni tra i livelli di campo elettrico presenti in punti diversi al fine di ottimizzare le indagini laddove alcuni di questi punti (es. aree private) comportano limitazioni nell’accesso. razionalizz are le risorse impegnate nel monitoraggio grazie alla trasmissi one a distanza dei dati che consente, da remoto e senza sopralluoghi da parte di personale tecnico, di controllare l‘andamento del campo elettromagnetico in un certo numero di punti del territorio.
Ai sud det ti vantaggi occ orre però aggiungere gli svant aggi deriva nti dai limit i che, com e descritto nei paragrafi precedenti, questi sistemi di misura possono avere e che richiedono una grande attenzione nell’interpretazione dei dati prodotti.
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In particolare, al fine della valutazione del rispetto dei limiti per la popolazione prescritti dalla normativa si rileva che:
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le centraline tipicamente presentano incertezze strumentali più elevate di quelle dei comuni misuratori portatili di campo a banda larga, anche se prodotti di recente tecnologia possono avere prestazioni comparabili a quelle dei misuratori portatili;
la normativa nazionale definisce i limiti come la media del campo elettrico “su un’area equivalente alla sezione verticale del corpo umano” (DPCM 8-7-2003, art. 3 comma 3). Tale valutazione richiede la misura del campo elettrico, e quindi il posizionamento del misuratore, a tre altezze dal suolo. Questa operazione non è usualmente praticabile con le centraline di monitoraggio di più larga diffusione; l’accertamento di violazioni normative e l’avvio di procedimenti di riduzione a conformità o di risanamento risulta particolarmente critico in caso di misure non assistite, dove possono essere intervenute cause imponderabili che hanno influenzato la rilevazione del dato e che non possono essere escluse dal processo di validazione.
Si può quindi dire che i sistemi di monitoraggio in continuo non possono essere utilizzati per accertare il superamento di un limite di esposizione o per dirimere problemi di conformità in casi critici, ma piuttosto per individuare tali casi, che devono essere indagati e approfonditi con misure e valutazioni adeguate secondo le prescrizioni della Guida 211.7, spesso con il ricorso a misure in banda stretta.
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RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI
a c i l b b u P a t s e i h c n I n i o t t e g o r P [1] “Criteri per la progettazione di reti nazionali di monitoraggio in continuo dei campi elettromagnetici”, Rapporto Tecnico ANPA - RTI_AGF 1/2002.
[2] S. Trinchero, S. Adda, M. Alviano, M. Mantovan, L. Anglesio e G. d’Amore: “Caratterizzazione di centraline per il monitoraggio in continua di campi elettromagnetici: influenza delle condizioni di installazione sulla risposta”, Atti del Convegno “Dal monitoraggio degli agenti fisici sul territorio alla valutazione dell’esposizione ambientale”, Torino, 29-31 ottobre 2003, pp. 113-116. [3] “Rete di monitoraggio del campo elettromagnetico: linee guida per la validazione dei dati”. Rapporto Interno - Fondazione Ugo Bordoni – maggio 2005
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La presente Norma è stata compilata dal Comitato Elettrotecnico Italiano e beneficia del riconoscimento di cui alla legge 1° Marzo 1968, n. 186. Editore CEI, Comitato Elettrotecnico Italiano, Milano – Stampa in proprio Autorizzazione del Tribunale di Milano N. 4093 del 24 Luglio 1956
Responsabile: Ing. A. Alberici
a c i l b b u P a t s e i h c n I n i o t t e g o r P Comitato Tecnico Elaboratore CT – 106 – Esposizione umana ai campi elettromagnetici (ex CT 211) Altre norme di possibile interesse sull’argomento
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