Сподобаев Михаил Юрьевич. Разработка методов и средств проектирования топологии радиопередающих телекоммуникационных систем по критерию электромагнитной безопасности

Краткое описание

Сподобаев Михаил Юрьевич. Разработка методов и средств проектирования топологии радиопередающих телекоммуникационных систем по критерию электромагнитной безопасности : диссертация ... кандидата технических наук : 05.13.13.- Самара, 2002.- 194 с.: ил. РГБ ОД, 61 03-5/474-6

МИНИСТЕРСТВО РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ПО СВЯЗИ И ИНФОРМАТИЗАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УНИТАРНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ
САМАРСКИЙ ОТРАСЛЕВОЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
ИНСТИТУТ РАДИО
Сподобаев Михаил Юрьевич
РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ И СРЕДСТВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТОПОЛОГИИ
РАДИОПЕРЕДАЮЩИХ ТЕЛЕКОММУТТЙКАЦИОННЬІХ СИСТЕМ ПО
КРИТЕРИЮ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ
Специальность: 05.13.13 - Телекоммуникационные системы и компьютерные сети
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель доктор технических наук, профессор Кораблин Михаил Александрович
Самара - 2002

?
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 5
1. СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ КОМПЛЕКСОВ ИЗЛУЧАЮЩИХ
ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ 17
1.1. Общая характеристика излучающих технических средств
телекоммуникаций 17
1.2. Общая характеристика излучающих комплексов телекоммуникаций 27
1.3. Управляемые параметры электромагнитной безопасности комплексов технических средств при их проектировании 34
1.4. Критерии оценки электромагнитной обстановки комплексов технических средств 42
1.5. Проектирование топологии излучающего объекта как оптимизационная задача 45
1.6. Выводы 53
2. АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ КОМПЛЕКСОВ
ИЗЛУЧАЮЩИХ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ 55
2.1. Программные комплексы электродинамического моделирования и
их сравнение 55
2.2. Разработка алгоритма эвристического проектирования топологии комплексов технических средств 63
2.3. Концепция создания программных средств проектирования комплексов излучающих технических средств телекоммуникаций ... 69
2.4. Общая структура ПК АЭМО 72
2.5. Выводы 76
3. РАЗРАБОТКА ФРАГМЕНТОВ МЕТОДИК РАСЧЕТА
ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ОБСТАНОВКИ ВБЛИЗИ АНТЕНН
РАЗЛИЧНЫХ ДИАПАЗОНОВ 78

з
3.1. Численное моделирование электромагнитных полей антенн ОВЧ и УВЧ диапазонов, расположенных над поверхностью конечных размеров 79
3.2. Область поверхности, существенно влияющая на распределение
тока по антенне 84
3.3. Разработка методики расчета полей в области заднего
полупространства апертурных антенн 90
3.4. Выводы 99
4. РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ
ПРОЕКТИРОВАНИЯ КОМПЛЕКСОВ ИЗЛУЧАЮЩИХ
ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ТЕЛЕКОММУНИКАІДЖЙ 100
4.1. Разработка информационного обеспечения ПК АЭМО 100
4.1.1. Общее описание баз данных 100
4.1.2. Разработка навигационных средств и содержательной части базы данных одиночных антенн 102
4.1.3. Разработка навигационных средств базы данных комплексов технических средств 108
4.2. Разработка структуры сервисной оболочки и автономных режимов . 112
4.2.1. Структура сервисной оболочки (интерфейса пользователя) 112
4.2.2. Автономные режимы ПК АЭМО 113
4.3. Разработка основных режимов анализа электромагнитной
обстановки в ПК АЭМО 117
4.3.1. Описание возможностей основного режима работы ПК АЭМО .... 117
4.3.2. Разработка режимов и оконных форм моделирования комплекса технических средств и доступа к базам данных 119
4.3.3. Разработка режимов расчета и оконных форм доступа к математическому обеспечению ПК АЭМО 123

4
4.3.4. Обеспечение визуализации анализа электромагнитной
обстановки 126
4.4. Реализация ПК АЭМО 129
4.4.1. Общая характеристика применяемых инструментальных средств
и технологий 129
4.4.2. Реализация математического обеспечения ПК АЭМО 137
4.4.3. Разработка информационного обеспечения ПК АЭМО 139
4.4.4. Разработка графической подсистемы „ 142

4.5. Назначение и возможности ПК АЭМО 146
4.6. Выводы 148
5. ПРИМЕРЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
ИССЛЕДОВАНИЙ 149
5.1. Пример использования ПК АЭМО для анализа электромагнитной
обстановки проектируемого объекта телекоммуникаций 149
5.2. Внедрение результатов исследований в региональные
телекоммуникационные системы и компьютерные сети 154
5.3. Выводы 161
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 162
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 166
Приложение 1. Исходные тексты управляющих программ ПК АЭМО .... 178
Приложение 2. Состав технических средств ОРТГЩ 187
Приложение 3. Разрешение на использование программного продукта в системе государственной санитарно-эпидемиологической службы
Российской Федерации №14 от 27 апреля 2001 года 191
Приложение 4. Акты внедрения диссертационных материалов 192

5 ВВЕДЕНИЕ
Динамичное развитие телекоммуникационной отрасли сопровождается появлением ряда новых проблем, имеющих не только технологический, эко¬номический, информационный, но также и экологический характер. Понятие «Экологическая безопасность отрасли «Связь» включает в себя комплекс пра¬вовых, санитарно-гигиенических и технических актов и мероприятий, обеспе¬чивающих благоприятные условия жизни и безопасные условия труда при нормальном функционировании предприятий отрасли с перспективой разви¬тия современных телекоммуникационных технологий.
В последние десятилетия бурное развитие получили различные техно¬логии, прямо или косвенно связанные с излучением электромагнитной энер¬гии в окружающую среду. Многочисленными исследованиями доказано, что электромагнитные поля могут оказывать неблагоприятное воздействие на биологические организмы, в том числе на человека. Несовершенство некото¬рых используемых технологий в экологическом отношении, невозможность изъятия из телекоммуникационных технологий процесса создания электро¬магнитных полей поставили специфичные для отрасли «Связь» проблемы электромагнитной экологии. Суть этих проблем - защита окружающей сре¬ды и человека от электромагнитных полей различных частотных диапазо¬нов. Иногда эти проблемы трактуются как проблемы электромагнитной со¬вместимости телекоммуникационных систем и человека. Обеспечение элек¬тромагнитной безопасности стало одной из острых экологических проблем [19] и фактором, определяющим дальнейшее развитие телекоммуникацион¬ных систем [1].
Основными источниками техногенных электромагнитных полей явля¬ются многие технические средства, используемые и эксплуатируемые в от¬расли «Связь». Бурное освоение частотных диапазонов, развитие ЧМ радио-

6
вещания, увеличение каналов телевизионного, развитие систем подвижной и спутниковой связи резко обострило проблемы электромагнитной экологии.
Существует устойчивая тенденция наращивания количества излучаю¬щих технических средств, увеличения их энергетических потенциалов и тер¬риториальной концентрации. Образовывались комплексы технических средств различных частотных диапазонов, различного назначения и различ¬ной принадлежности. Такие «горячие» точки - скопления излучающих техни¬ческих средств - повсеместно возникали в городах.
Дальнейшее неконтролируемое и непрогнозируемое развитие телеком¬муникационных систем привело к необходимости рассмотрения ряда новых проблем в теории и практике проектирования и размещения излучающих тех¬нических средств и, в частности, антенн. Решение этих проблем в некоторых случаях вышло за пределы техники и приобрело экологический характер. Возникла необходимость оптимизации топологии комплексов технических средств, то есть размещение технических средств на какой-то территории или башне по экологическим или санитарно-гигиеническим критериям.
Обеспечение безопасной с точки зрения электромагнитной экологии то¬пологии излучающих технических средств как на отдельной площадке, мачте или башне, так и в пределах города - это актуальная и важная народнохозяй¬ственная проблема. От правильных подходов к этой проблеме зачастую зави¬сят решения ответственных хозяйственных, финансовых, инвестиционных и коммерческих задач отрасли. При этом экологическая безопасность должна обеспечиваться при безусловном внедрении новых технологий, связанных, во-первых, с общим развитием телекоммуникационных технических систем и появлением принципиально новых технологий, и, во-вторых, со значитель¬ным расширением предоставляемых услуг.
Разработка методов оптимального размещения технических средств на определенной территории связана, во-первых, с решением соответствующих оптимизационных задач, во-вторых, с методами расчета или прогнозирования

7
электромагнитной обстановки вблизи технических средств телекоммуника-ций, в-третьих, с критериями оценки окружающей среды по электромагнит¬ному фактору. Поэтому состояние обсуждаемых проблем целесообразно рас¬смотреть по этим направлениям.
Проблемы планирования размещения, проектирования излучаю¬щих объектов и решение соответствующих оптимизационных задач. За¬дача проектирования излучающих объектов - определение структуры, топо¬логии и параметров комплекса технических средств, реализующих свои тех¬нологические функции в соответствии с тактико-техническими требованиями и стандартами [90-94,106]. Одним из основных требований, предъявляемых к комплексам излучающих технических средств, является электромагнитная безопасность, которая характеризуется размером и формой санитарных зон, превышением предельно допустимых уровней поля, направленностью излу¬чения, излучаемой мощностью, эффективностью антенн и т. д. В теории и практике проектирования телекоммуникационных систем сформировалось новое направление - обеспечение электромагнитной безопасности [12,19,106].
Определяющим методом обеспечения электромагнитной безопасности длительное время являлся метод анализа электромагнитной обстановки - рас¬сматривали то, что получалось в результате размещения излучающих техни¬ческих средств. До последнего времени в арсенале проектировщика метод анализа электромагнитной обстановки излучающих объектов был единствен¬ным методом, с помощью которого решались проблемы электромагнитной безопасности.
Можно выделить основные части объекта:
- отдельные излучающие элементы (передающие антенны);
- топология комплекса;
- окружающая обстановка;
- особенности распространения радиоволн данного диапазона волн.

8
Впервые задачи учета фактора электромагнитной безопасности при проектировании излучающих объектов были поставлены и частично решены для антенн ОВЧ и УВЧ диапазонов в работах Бузова А.Л. [10].
При проектировании излучающих объектов необходима математическая формализация проектирования каждой составной части. Математическая по¬становка задачи проектирования излучающих объектов по существу является задачей синтеза (структурного и параметрического) параметров электромаг¬нитной безопасности отдельных технических средств и объекта в целом.
Методы решения подобных задач синтеза в полном объеме в настоящее время не разработаны. Поэтому этап структурного синтеза излучающих объ¬ектов, как правило, носит эвристический характер [97,98]. Параметрический синтез (обеспечение наименьших уровней электромагнитного поля, оптими¬зация санитарных зон) можно полностью автоматизировать или осуществлять в интерактивном режиме (диалог «пользователь - компьютер»).
Основу параметрического синтеза составляют методы оптимизации [2,3,5,8,9], а также прямые методы анализа соответствующих электродинами¬ческих задач. В настоящее время предложен ряд эффективных численных ме¬тодов - метод интегральных уравнений, прямые проекционные методы, ко¬нечно-разностные методы и т.д. [4,11].
Прогнозирование электромагнитной обстановки вблизи техниче-ских средств телекоммуникаций. Устойчивый интерес к электромагнитной безопасности человека, находящегося вблизи излучающих объектов, возник в начале 70-х годов. Сначала эти проблемы решались исключительно приме¬нением инструментальных методов, то есть основой электромагнитной экс¬пертизы были измерения электромагнитных полей в окружающей среде. Од¬нако, возникшие проблемы в связи с резким увеличением энергетических по¬тенциалов излучающих технических средств и появлением новых телекомму-никационных технологий привели к необходимости расчетного прогнозиро¬вания электромагнитной обстановки на этапах планирования размещения,

9
проектирования, модернизации и строительства излучающих технических средств.
Первые попытки оценить электромагнитную обстановку вблизи излу¬чающих объектов простейшими инженерными методами были сделаны веду¬щими гигиенистами страны электромагнитобиологического направления М.Г. Шандалой, Б.М. Савиным, Ю.Д. Думанским. Вскоре стало ясно, что про¬стейшие методики расчета, основанные на расчетных соотношениях дальней зоны, не обеспечивают желаемой точности прогноза. В работах Б.А. Минина [13] была сделана попытка перехода на строгие методы расчета электромаг¬нитной обстановки вблизи антенн СВЧ диапазона - для целей санитарно-гигиенической экспертизы были использованы диаграммы направленности круглой и квадратной апертуры в ближней зоне на различных расстояниях. Эти материалы имели частный характер (по законам амплитудно-фазовых распределений, учету затенений, влиянию облучателя и т. д.) и их применение было ограниченно сравнительно небольшими размерами апертур - до 5... 10 длин волн. Обобщение результатов и проведение расчетов для больших зна¬чений апертур были невозможны из-за отсутствия в то время производитель¬ной вычислительной техники.
В работе В.А. Крылова и Т.В. Юченковой [14] реализован комплексный подход к проблеме электромагнитной безопасности в СВЧ диапазоне. Наряду с элементами расчета в ней рассмотрены вопросы инструментального контро¬ля и защиты от электромагнитных полей. Довольно подробно вопросы воз¬действия и защиты электромагнитных излучений на организм человека рас¬сматриваются в [107].
Впервые целевая методика и алгоритм прогнозирования электромаг-нитной обстановки для технических средств телевидения и ОВЧ ЧМ вещания был разработан Е.Ю. Шередько и Ю.М. Сподобаевым [26]. С этого времени практически все разрабатываемые методики расчетного прогнозирования бы¬ли ориентированы на широкое использование вычислительной техники и соз-

10
дание автоматизированных систем, основные элементы которой впервые опи¬саны в [25,30].
В конечном счете, работами А.Л. Бузова, В.П. Кубанова, В.А. Романова и Ю.М. Сподобаева в России бала создана методическая база электромагнит¬ного мониторинга, ориентированная на строгие решения соответствующих электродинамических задач и широкое использование современной вычисли¬тельной техники [21-24]. С 1997 года в этих работах активно принимает уча¬стие автор настоящей работы.
Отечественные исследования в области электромагнитного мониторин¬га (расчетных методов) соответствуют мировым тенденциям в этой области. За рубежом электромагнитное прогнозирование вблизи излучающих объектов для целей санитарно-гигиенической экспертизы проводят с помощью пакетов электродинамического анализа и синтеза излучающих систем: Numeric Elec¬tromagnetic Code (NEC), ANSYS, High-Frequency Structure Simulation (HFSS). Математическое обеспечение этих программных продуктов основано либо на решения интегро-дифференциальных уравнений для излучающих систем (NEC), либо на методе конечно-разностных элементов (ANSIS, HFSS). Отме¬тим, что не выявлено целевых зарубежных программных продуктов, позво-ляющих решать весь комплекс проблем, связанных с санитарно-гигиенической экспертизой излучающих объектов.
Критерии оценки окружающей среды по электромагнитному фак¬тору. В проблемах обеспечения электромагнитной безопасности излучающих объектов следует различать, во-первых, оценку качества окружающей среды по электромагнитному фактору. Естественно, что за критерий оценки состоя¬ния окружающей среды по электромагнитному фактору принимается пара¬метр, связанный с интенсивностью электромагнитного поля. В зависимости от характера воздействия электромагнитных полей в качестве такого критерия может выступать либо предельно допустимый уровень (ПДУ) электромагнит¬ного поля (для изолированного и сочетанного характера воздействий), либо

11
суммарная величина нормированных к ПДУ уровней воздействий (для сме¬шанного характера воздействия), которую в санитарно-гигиенической прак¬тике обычно называют критерием безопасности [20]. Такой подход, в принци¬пе, является временным, так как одновременное воздействие электромагнит¬ных полей различных диапазонов частот и видов модуляций в общем случае может не характеризоваться простым суммированием действия: одни могут отличаться усилением (потенцированием) действия, другие ослаблением (ан¬тагонизмом). Однако, при кратковременном фрагментарном смешанном ха¬рактере воздействия электромагнитных полей эффект простого суммирования возникает и он обоснован суммарным энергетическим действием. При дли¬тельном смешанном воздействии на организм электромагнитных полей, даже малых уровней, степень такого совокупного воздействия пока не исследована. Анализ многочисленных исследований воздействий электромагнитных полей на биологические объекты показывает, что в большинстве случаев нельзя считать обоснованным мнение об установлении эффекта суммирования (ад¬дитивности) при смешанном воздействии электромагнитных полей [16,17,18]. Универсальный критерий и метод оценки суммарного загрязнения ок¬ружающей среды электромагнитными полями должен удовлетворять сле¬дующим требованиям:
- наличие единого безразмерного показателя для сравнения источников и уровней загрязнения в пространстве и времени;
- независимость этого показателя от количества взаимодействующих источников;
- учет интенсивности электромагнитных полей каждого источника;
- количественная оценка степени опасности для здоровья и окружаю¬щей среды;
- учет возможного потенцирования отдельных участков частотного диапазона.
Разработка единых подходов к нормированию электромагнитных полей

12
весьма актуальная задача, что подчеркивается организацией Всемирной орга¬низацией здравоохранения (ВОЗ) научно-исследовательских работ по норми¬рованию и гармонизации нормативов в рамках Международного проекта по изучению электромагнитных полей (International EMF Project) [6,7].
Нормативная база представляет собой комплекс нормативных докумен¬тов, в которых в основном осуществляется регламентация каких-то парамет¬ров электромагнитного поля - устанавливаются их предельно допустимые уровни. Такие документы разрабатываются специалистами санитарно-гигиенического профиля и утверждаются центральным органом Госсанэпид¬надзора Минздрава России [20,27,61 ].
Во-вторых, в качестве критерия оптимальности размещения излучаю¬щих технических средств должны выступать параметры, характеризующие интегральную оценку приемлемости выбранного размещения технических средств. Это может быть, например, размеры санитарных зон, их конфигура¬ция или площадь.
Санитарная зона излучающего объекта или технического средства - об¬ласть пространства, в которой превышаются предельно допустимые уровни электромагнитного поля при изолированном и сочетанном характере воздей¬ствия или критерий безопасности окружающей среды при смешанном и ком¬бинированном характере воздействия. Различные сечения санитарной зоны называют либо санитарно-защитной зоной (на высоте 2 метра над землей), либо зоной ограничения застройки (на произвольной высоте) [12,15].
Техника построения санитарных зон связана с картографированием ли¬ний постоянного значения напряженности поля или критерия оценки элек¬тромагнитной обстановки [28,29,49].
В Самарском отраслевом НИМ радио (СОНИИР) с 1979 года проводятся комплексные теоретические и экспериментальные исследования фундамен¬тальных научно-технических проблем электромагнитной безопасности. Ряд работ проводился совместно с Поволжской государственной академией теле-

13
коммуникаций и информатики (ПГАТИ). Некоторые исследования стали ос¬новой настоящей диссертационной работы, автор которой с 1997 года работал над этими проблемами в Поволжской академии телекоммуникаций и инфор¬матики, а с 1999 года - в СОНИИР.
Целью настоящей работы является разработка методов и программных средств проектирования топологии комплексов технических средств теле¬коммуникаций, обеспечивающих решение задач электромагнитной безопас¬ности.
Объектом исследований является топология комплекса излучающих технических средств телекоммуникаций.
В работе решаются следующие задачи:
1. Разрабатываются методы и алгоритмы анализа электромагнитной об¬становки излучающих объектов телекоммуникаций.
2. Разрабатываются структуры хранения и интерпретации топологии излу¬чающих объектов.
3. Разрабатываются эвристические модели управления процессом поиска эффективных вариантов топологии излучающих объектов.
4. Разрабатывается информационная компьютерная среда для анализа и проектирования топологии излучающих объектов.
5. Разрабатываются графические модели интерпретации суперпозиции по¬лей излучающих объектов.
6. Осуществляется апробация разработанных методов и средств путем ре¬шения практических задач.
В первом разделе диссертации проводится систематизация источников электромагнитных полей по критерию управляемости электромагнитной об¬становкой и выявляются основные характеристики, которые могут варьиро¬ваться в процессе проектирования телекоммуникационных систем. Там же анализируется топология комплексов излучающих объектов, проводится их классификация по различным признакам и определяются базовые виды топо-

14
логии и качественные характеристики пространственно-временной устойчи¬вости картины поля и степени электромагнитной опасности.
Второй раздел диссертации посвящен разработке концепции и принци¬пов построения проблемно ориентированных программных продуктов, обес¬печивающих анализ и проектирование излучающих технических комплексов телекоммуникаций. В рамках этих проблем проводится анализ и сравнение современных программных комплексов электродинамического моделирова¬ния, разрабатывается алгоритм эвристического проектирования топологии комплексов технических средств и формируется общая структура разрабаты¬ваемого программного комплекса.
Материалы третьего раздела связаны с разработкой частных методик и алгоритмов, входящих в методическую базу электромагнитной безопасно¬сти и математическое обеспечение системы автоматизированного проектиро¬вания комплексов излучающих технических средств телекоммуникаций. В приближении геометрической оптики разработан алгоритм определения по¬ложения точки наблюдения относительно плоской поверхности (например, крыши). Для определения границ зоны подстилающей поверхности, сущест¬венно влияющей на распределение тока по линейному симметричному вибра¬тору с заданной погрешностью, разработана методика, основанная решении соответствующей электродинамической задачи в тонкопроволочном прибли¬жении. Разработана методика расчета полей в области заднего полупростран¬ства апертурных антенн.
В четвертом разделе приведены результаты разработки программного обеспечения для проектирования комплексов излучающих технических средств телекоммуникаций.
В пятом разделе приводятся примеры использования разработанных методов и средств проектирования для конкретных телекоммуникационных систем и анализируется внедрение результатов исследований.
Научная новизна исследований заключается в следующем:

15
-разработаны модели и алгоритмы прогнозирования электромагнитной обстановки для излучающих комплексов телекоммуникационных систем;
-разработаны структуры хранения моделей излучающих технических средств и алгоритмы интерпретации этих структур;
- разработаны алгоритмы управления поиском эффективных вариантов то¬пологии излучающих объектов;
-разработано методическое обеспечение процесса проектирования топо¬логии излучающих объектов;
-разработана информационная технология учета электромагнитной безо¬пасности при проектировании топологии излучающих комплексов телеком¬муникационных систем.
На защиту выносятся:
1. Методическое и алгоритмическое обеспечение процесса проектирова¬ния топологии излучающих объектов.
2. Организация информационных структур хранения и интерпретации то¬пологических объектов.
3. Алгоритмы управления процессом поиска эффективных вариантов то¬пологии излучающих объектов.
4. Информационная технология проектирования топологии излучающих комплексов телекоммуникационных систем по критерию электромагнитной безопасности.
Совокупность научных результатов диссертации выносится на защиту в качестве научно обоснованного решения важной задачи проектирования то¬пологии излучающих телекоммуникационных систем, обеспечивающей элек¬тромагнитную безопасность.
Значение работы определяется тем, что материалы исследований ис-пользовались при создании уникального программного комплекса анализа электромагнитной обстановки (ПК АЭМО), который практически полностью решает проблемы анализа электромагнитной обстановки вблизи излучающих

16
объектов телекоммуникаций и проблемы оптимизации размещения техниче¬ских средств в составе комплексов по критериям электромагнитной безопас¬ности. ПК АЭМО рекомендован к использованию в системе государственной санитарно-эпидемиологической службы Российской Федерации (Разрешение Совета по экспертизе программных продуктов Департамента Госсанэпиднад¬зора Минздрава РФ №14 от 27.04.2001 года). В настоящее время более 170 организаций Российской Федерации и ближнего зарубежья различных ве¬домств и форм собственности используют ПК АЭМО при проведении про¬ектных работ.

Список литературы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Планом диссертационной работы предусматривалась разработка ин-формационных технологий обеспечения электромагнитной безопасности тех¬нических средств телекоммуникаций, технологические процессы которых включают излучение электромагнитной энергии, на этапах планирования размещения и проектирования комплексов технических средств путем разра¬ботки эффективных методик, алгоритмов и программных средств.
Цель работы достигнута на основе комплексного подхода, при кото-ром решению задач электромагнитной безопасности предшествовала класси¬фикация излучающих объектов, разработка фрагментов методик и алгорит¬мов расчета электромагнитных полей, анализ процесса управляемости проек¬тирования и оптимизации топологии объектов.
Основные научные результаты работы следующие:
1. Проведен системный анализ и классификация по различным призна¬кам комплексов излучающие технических средств телекоммуникаций, что позволило в дальнейшем определить структуру математического и про¬граммного обеспечения разрабатываемых вычислительных комплексов.
2. В рамках новой информационной технологии разработаны принци¬пы построения, структура и программное обеспечение проблемно-ориентированной системы проектирования излучающих комплексов техни¬ческих средств телекоммуникаций и анализа электромагнитных полей в ок¬ружающей среде; разработан алгоритм эвристического проектирования то¬пологии комплексов технических средств.
3. Разработаны методика, алгоритм и программное обеспечение:

- учета в расчетах электромагнитных полей вблизи технических средств радиовещания и телевидения в диапазонах ОВЧ и УВЧ подстилаю¬щей поверхности в виде ограниченной идеально проводящей поверхности;
- ограничения области поверхности подстилающей поверхности, су¬щественно влияющей на распределение тока по антенне, что весьма важно

163
для экономии вычислительных ресурсов при расчетах и проектировании из¬лучающих объектов;
- расчета полей в задней полусфере апертурных антенн.
4. Разработан алгоритм эвристического проектирования топологии из¬лучающих комплексов телекоммуникационных систем.
5. Разработаны принципы построения, структура и программное обес¬печение информационной системы ПК АЭМО, включающей набор баз дан¬ных различного назначения.
6. На примере реального излучающего комплекса телекоммуникаций продемонстрировано использование ПК АЭМО для анализа электромагнит¬ной обстановки и оптимизации топологии проектируемого объекта.
7. На примере реального излучающего комплекса телекоммуникаций продемонстрировано использование ПК АЭМО для анализа электромагнит¬ной обстановки и оптимизации топологии проектируемого объекта.
Теоретическую основу диссертационных исследований составляют, во-первых, разработанные методики и алгоритмы анализа в окружающей среде электромагнитных полей различных излучателей. Эти методики и алгоритмы входят в состав методического обеспечения ПК АЭМО. Во-вторых, это структура, принципы построения и реализация программного комплекса. Проблемная ориентация разрабатываемого комплекса предопределила выбор основополагающих идей и методов, реализованных в программном комплек¬се.
Материалы диссертационных исследований явились научной основой информационной технологии обеспечения электромагнитной безопасности при проектировании излучающих объектов телекоммуникаций и создания программного комплекса анализа электромагнитной обстановки.
Материалы диссертации по разработке фрагментов методик расчета по¬лей вблизи антенн различных диапазонов, изложенные в работе, были ис¬пользованы и вошли составной частью в Государственные межведомствен-

164
ные методические документы, изданные и подготовленные к изданию. Так разработанная методика учета влияния подстилающей поверхности (крыши) для антенн ОВЧ и УВЧ диапазонов и методика расчета электромагнитных полей в задней полусфере апертурных антенн вошли составной частью в про¬ект методических указаний «Определение плотности потока излучения элек¬тромагнитного поля в местах размещения радиосредств, работающих в диа¬пазоне частот 700Мгц - ЗООГгц», находящихся на согласовании в Госсан¬эпиднадзоре России.
Разработанный при непосредственном участии автора ПК АЭМО, как средство анализа и проектирования излучающих технических средств теле¬коммуникационных систем, Советом по экспертизе программных продуктов департамента государственного санитарно-эпидемиологического надзора Министерства здравоохранения Российской Федерации рекомендован к ис¬пользованию в системе государственной санитарно-эпидемиологической службы Российской Федерации (Разрешение № 14 от 27 апреля 2001 года -Приложение 3). Он принят в эксплуатацию более чем в 170 организациях различных ведомств России.
Основные результаты исследований автора в области создания методик, алгоритмов и программных средств анализа и проектирования излучающих объектов с учетом электромагнитной безопасности нашли отражение в 28 пе¬чатных работах, в числе которых соавторство в монографии, три раздела в другой монографии, статьи в центральных (4) и региональных (3) журналах, тезисы на Международных (4) и республиканских конференциях (12), а также компьютерная программа, зарегистрированная в РОСПАТЕНТЕ.
В Самарском региональном телекоммуникационном треннинг-центре при Поволжской государственной академии телекоммуникаций и информа¬тики и учебном центре Самарского отраслевого НИИ радио в учебном про¬цессе введена специальная дисциплина обучения специалистов работе с ПК

165
АЭМО с применением электронных средств обучения, в разработке которых принимал участие и автор [51].
Акты внедрения диссертационных материалов по основным направле¬ниям исследований представлены в Приложении 4.
Основные результаты диссертационной работы докладывались, обсу¬ждались и были одобрены на 9-ой Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» (КрыМиКо'99, Сева¬стополь, Крым, Украина, 1999 г.), на Международном конгрессе HAT «Про¬гресс технологий телерадиовещания» (Москва, 2000 г.), на четвертой Между¬народной экологической конференции студентов и молодых ученых «Роль науки и образования на пороге третьего тысячелетия» (Москва, МГТУ, 2000 г.), на 55 Научной сессии, посвященной Дню радио «Радиотехника, электро¬ника и связь на рубеже тысячелетия» (Москва, 2000 г.), на научно-практических семинарах «Новое в телерадиовещании и радиосвязи» (Великие Луки, 2000 и Пушкинские Горы, 2001), на Всероссийской научно-практической конференции «Экологическая безопасность городов: проблемы и решения на муниципальном уровне» (Самара, 2000 г), на 1-ой научно-технической конференции «Проблемы электромагнитной экологии и охрана окружающей среды» (Ульяновск, 1997), на V, VI, VII, VIIIIX Российских на¬учных конференциях профессорско-преподавательского состава ПГАТИ (Са¬мара, 1998-2002 гг.).
В заключении автор считает своим долгом выразить благодарность на¬учному руководителю д.т.н., профессору Кораблину М.А., сыгравшему большую роль в формировании взглядов автора на сущность проблемы и методы её решения, а также д.т.н., профессору Бузову А.Л., оказавшему большую помощь своими консультациями и организацией работ в области создания информационных средств электромагнитной безопасности.

166 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ источников
1. Федеральный справочник «Связь и информатизация в Российской Феде¬рации». -М.: «Родина-Про». 2001.
2. Хедли. Нелинейное и динамическое программирование: Пер. с англ. -М.: Мир, 1967.
3. Зуховицкий СИ., Авдеева Л.И. Линейное и выпуклое программирование. -М.: Наука, 1967.
4. Вычислительные методы в электродинамике/ Под ред. Р. Миттры. -М.: Мир, 1977.
5. Батищев Д.И. Поисковые методы оптимального проектирования. -М.: Сов. Радио, 1975.
6. Материалы Международного совещания «Электромагнитные поля. Био¬логическое действие и гигиеническое нормирование». Москва, Россия, 18-22 мая 1998 г. Geneva, 1999. -541 с.
7. Материалы второй Международной конференции «Проблемы электро¬магнитной безопасности человека. Фундаментальные и прикладные ис¬следования. Нормирование ЭМП: философия, критерии и гармонизация». Москва, 20-24 сентября 1999.
8. Таха. X. Введение в исследование операций: В 2-х книгах. Пер. с англ. -М.;Мир, 1985.-479с.
9. Лорьер Ж.-Л. Системы искусегвенного интеллекта: Пер. с франц. -М.: Мир, 1991.-568с.
10. Бузов А.Л. УКВ антенны для радиосвязи с подвижными объектами, ра¬диовещания и телевидения. -М.: Радио и связь, 1997. -293с.
11. Электродинамические методы анализа проволочных антенн/ Под ред. В.В. Юдина. -М.: Радио и связь, 2000. -153с.
12. Сподобаев Ю.М., Кубанов В.П. Основы электромагнитной экологии. -М.: Радио и связь, 2000. - 240с.

167
13. Минин Б.А. СВЧ и безопасность человека. М., "Сов. радио", 1974, 352с.
14. Крылов В.А., Юченкова Т.В. Защита от электромагнитных излучений. -М.: Советское радио, 1972. -216с.
15. Бузов А.Л., Сподобаев Ю.М. Электромагнитная экология. Основные по¬нятия и нормативная база. - М.: Радио и связь, 1999. - 78с.
16. Handbook of biological effects of electromagnetic fields/edited by Charles Polk, Elliot Postow. - 2nd ed. Boca Raton, New York, London, Tokyo: CRC Press, 1996. 618 p.
17. Biological effects of electric and magnetic fields/edited by David O. Carpen¬ter, Sinerik Ayrapetyan. - Academic Press, 1994. V.l-369 p. V.2-357 p.
18. Radiofrequency Radiation Standards. Biological Effects, Dosimetry, Epide¬miology, and Public Health Policy/ edited by B.J. Klauenberg, Martino Gran-dolfo, David N. Erwin. NATO ASI Series, Plenum Press. New York and Lon¬don, 1995.455 р.
19. Электромагнитная безопасность и функционирование отрасли «Связь». СЕ. Антипова, Бузов А.Л, Бузова О.В., Зернов И.П., Кольчугин Ю.И., Крапивина Е.Н., Минкин М.А., Мишенков С.Л., Панкратов Ю.В., Романов В.А., Сподобаев Ю.М., Сподобаев М.Ю., Супаков Н.А., Юдин В.В./ Под ред. А.Л. Бузова. - М.: Радио и связь, 2000. - 77 с.
20. Электромагнитные излучения радиочастотного диапазона (ЭМИ РЧ). Са¬нитарные нормы и правила. СанПиН 2.2.4/2.1.8.0-96. -М.: Госкомсанэпид-надзор России, 1996.
21. Определение уровней электромагнитного поля, границ санитарно-защитной зоны и зон ограничения застройки в местах размещения пере¬дающих средств радиовещания и радиосвязи кило-, гекто- и декаметрово¬го диапазонов. МУК 4.3.044.-96 -М.: Госкомсанэпиднадзор России, 1996. 33с.

168
22. Определение уровней электромагнитного поля в местах размещения средств телевидения и ЧМ-вещания. МУК 4.3.045-96. -М.: Госкомсан-эпиднадзор России, 1996.15с.
23. Определение уровней электромагнитного поля в местах размещения пе-редающих средств и объектов сухопутной подвижной радиосвязи ОВЧ и УВЧ диапазонов. МУК 4.3.046-96. -М.: Госкомсанэпиднадзор России, 1996. 7с.
24. Определение плотности потока излучения электромагнитного поля в местах размещения радиосредств, работающих в диапазоне частот 700Мщ - ЗООГгц: Методические указания МУК 4.3.680-97.- М.: «Интерсэн» 1998. -40с.
25. Сподобаев Ю.М. Проблемы электромагнитной экологии. Электросвязь, 1992,№З.С8-9.
26. Сподобаев Ю.М., Шередько Е.Ю. Плотность потока мощности поля тех-нических средств телевизионного и УКВ ЧМ вещания. Труды НИИР, 1983, №4. С45-51.
27. Временные допустимые уровни (ВДУ) воздействия электромагнитных излучений, создаваемых системами сотовой связи. Гигиенические норма-тивы. ГН 2.1.8./2.2.4.019-94. -М.: Госкомсанэпиднадзор России, 1994.
28. Сподобаев Ю.М. Санитарно-защитные зоны и зоны ограничений за-стройки типовых антенн СГД. Деп. в ЦНТИ «Информсвязь», 29.11.84, №536. -32с.