ELEKTROMANYETİK ALANLARIN MONITEM SİSTEMİ İLE SÜREKLİ ÖLÇÜLMESİ VE İZLENMESİ Teoman KARADAĞ, Teymuraz ABBASOV İnönü Üniversitesi Elektronik-Elektronik Mühendisliği Bölümü Malatya teoman@inonu.edu.tr, teymuraz.abbasov@inonu.edu.tr, Özet: Baz istasyonlarının ve diğer elektromanyetik alan kaynaklarının yaydıkları geniş bant frekanslı elektromanyetik alanların sürekli olarak ölçümü, izlenmesi ve değerlendirilmesi için bir sistem oluşturulmuştur. MONITEM adını alan bu sistem elektromanyetik alanların izotropik ölçümünü yaparak üzerindeki GPRS modem vasıtasıyla uluslar arası gözetim ve bilimsel araştırma kurumlarıyla paylaşabilir. Bu sistemden yararlanarak geniş bant ve GSM frekans bantlarındaki elektromanyetik alan değerleri ölçülmüştür. Elde edilen sonuçlar ölçüm periyodunda meteorolojik koşullar ile desteklenmiştir, alınan sonuçların iyi bir uyum içinde olduğu gözlenmiştir. Farklı meteorolojik ve ortamın fiziksel koşullarında MONITEM sisteminin büyük hassasiyetle ölçümler yaptığı saptanmıştır. Ölçümler grafiksel olarak kıyaslanmış, uygun yorumlar ve bu çalışmadan çıkan sonuçlar verilmiştir. Anahtar Kelimeler: Elektromanyetik alan, sürekli ölçüm sistemi, baz istasyonları, frekans değerleri, GSM. GİRİŞ Teknolojinin gelişimi ile elektromanyetik alan ve dalga bazında çalışan düzenek, aygıt ve sistemlerin sayısı, dolayısıyla da bu sistemlerin yaydıkları elektromanyetik alan yoğunluğu da hızlı artış göstermektedir. Son yıllardaki yeni nesil iletişim ve haberleşme sistemleri olan 3G ve 4G sistemlerin baskın olarak kullanılması bu değişimlerin hızla artmasına neden olmuştur. Genelde birkaç Hz frekanstan GHz in katlarına kadar değişen frekans tayfına sahip olan bu alanların canlılara ve bitkilere fiziksel ve biyolojik etkileri sık sık gündeme gelmektedir. [1-3]. Özellikle baz istasyonlarının yaydığı GSM bandındaki RF elektromanyetik alanların halk sağlığı üzerine olası etkileri, insanlar arasında ciddi bir endişe kaynağı haline gelerek hukuk kavgaları düzeyine çıkmıştır. Son yıllarda ise 2,1GHz frekansta çalışan 3G sistemlerin yaygınlaşmasıyla elektromanyetik alanların olası tehlikelerin artması yönünde tartışmalar ciddi boyutlara ulaşmıştır. Yaklaşık olarak bir mikro dalga fırının frekansında (2,45GHz) çalışan 3G sistemlerin sunmuş olduğu hizmet çeşitliliği ile (hızlı data iletişimi) uzun süre kullanım eğilimi ile insanlarda olası kanser etkileri oluşturacağı endişeleri her gün artmaktadır. Dahası yüksek frekanslı elektromanyetik alanların etkisi ile kanser türlerinin oluşması arasındaki doğru orantılı ilişkilerin kurulması yönünde yapılan in Vivo ve in Vito çalışmaların sonuç raporlarının sayısı da hızla artmaktadır [4-6]. Bununla beraber aksi yönde sonuçlara ulaşmış çalışmaların sayısı da azımsanmayacak kadar çoktur [7-10]. İnönü Üniversitesi nde Doktora programı proje bazında 2011 yılından itibaren geniş bant ve GSM bant frekanslarında yayılan elektromanyetik alanların sürekli ölçümü ve denetimini yapabilecek MONITEM sisteminin tasarımı, montajı ve kullanılması yönünde çalışmalar sürdürülmektedir. Kasım 2012 tarihinden itibaren sistem geniş bant RF alanların ölçümlerini sürekli olarak yapmaktadır. Ocak 2013 itibari ile sisteme dâhil olan yeni istasyon, bu sistemle paralel çalıştırılarak incelenen bölgelerde GSM bandındaki RF dalgaların da sürekli ölçümleri de yapılmaktadır. Elde edilen sonuçlar internet üzerinden geniş kullanıcı kitlelerine ulaştırılabilir şeklide tasarlanmıştır. Ayrıca sürekli olarak ölçülen RF elektromanyetik alanların değişimleri, minimal, ortalama ve tepe değerleri de uluslar arası iletişim ağı vasıtasıyla benzer ölçüm istasyonlarının verileri ile kıyaslanabilir. MONITEM sisteminin yaptığı sürekli ölçüm sonuçları anlık olarak yerel yönetimlerin, belediye, halk sağlığı müdürlükleri veya diğer kamu kurum ve kuruluşlarının da web sitelerinde de yer alabilir. Böylece bulundukları ortamın, elektromanyetik kirliliğinin gerçek değerleri, mevcut standartlar ile kıyaslanması ve gereken duyuruların yapılmasıyla geniş halk kitlelerini tedirgin eden birçok sorunlar giderilebilir. Bu çalışmada RF elektromanyetik alanların geniş bir referans aralığında 100kHz-8GHz ve GSM bantlarında sürekli ölçümlerini yapabilen MONITEM sisteminin çalışma performansı incelenmiştir. Geniş bant elektromanyetik alanların genel olarak ölçümleri yapılmıştır, anlık değerler incelenmiştir. MONITEM sisteminin çalışmasına dış meteorolojik koşulların ve fiziksel ortamların etkileri incelenmiştir. Elde edilen sonuçlar grafiksel olarak kıyaslanmıştır ve bu sonuçların iyi uyum sağladıkları saptanmıştır. MONITEM sisteminin sürekli olarak
elektromanyetik alan ölçüm hassasiyetinin geçerli olduğu tespit edilmiş ve sistemin ölçümlere devam etmesi uygun görülmüştür. MATERYALLER ve YÖNTEM Sürekli elektromanyetik alanları izleme istasyonu 100kHz den 8GHz e kadar 24h/365 ölçüm almaktadır. İstasyonun genel yapısı ve iç düzenek kısmı Şekil-1 de gösterilmiştir. Cihazımız sürekli elektromanyetik alan kuvvetini ölçen dâhili isotropik ve RMS alan ölçüm probu X-Y-Z koordinatlarında anlık ölçümler almaktadır. Ayrıca istasyon, probu değiştirilerek GSM GSM 1800 UMTS, geniş bant ve düşük frekanslarda ölçüm yapabilmektedir. Uluslar arası standartlara uygun olarak alınan ölçümlerin hesaplamaları yapılmakta olup ölçüm metodu olarak Sliding Windows Average metodu ile kayıpsız data hesaplaması yapmaktadır. İçersindeki GPRS modem aracılığıyla almış olduğu ölçümleri İspanya daki merkeze yarımşar saatlik periyotlar ile göndermektedir. İstasyonumuz dört mevsim ölçüm yapabilecek şekilde tasarlanmıştır, Enviromental Protection IP65 standardınca yağış (yağmur, kar), toz ve neme karşı korumalı olup her türlü hava koşulunda çalışabilmektedir. Montaj aşamasında kullanılan sabitleme ayağı non manyetik fiberglas malzemeden yapılmıştır. İstasyon elektromanyetik alan seviyesi, batarya ömrü, uyku modu, koruyucu dış panelinin açılması, ölçümleme hatası ve iletişim ile ilgili alarmları çevrimiçi merkeze anlık iletmektedir. Yönetim paneline, kullanıcıya özel verilmiş olan kullanıcı adı ve şifresi ile erişildikten sonra istasyon ile ilgili tanımsal bilgilere ulaşılabilmektedir. İstenilen tarih periyodu ve bu periyotta ki başlangıç ve bitiş saatleri seçilerek belirtilmiş olan periyottaki yarımşar saatlik değerler ve bu değerlere ait grafiğe çevrim içi ulaşılabilmektedir. İstenildiği takdirde bu raporlamalar antetli olarak.pdf formatında rapor edilebilmektedir. a) b) Şekil-1 Sürekli Elektromanyetik Alan Ölçüm İstasyonun görünüşü: a) İstasyonun ölçüm bölgesindeki montajı; b) İstasyonun İç düzeneği. 100kHz 8 GHz frekans aralığında ölçüm yapan istasyon 3 Kasım 2012 tarihinde Malatya şehir merkezine kurulmuş ve ölçüm almaya başlamıştır. Alınan ölçümlerin değerlendirilmesinde mevsimsel değişimler yağmur ve kar yağışlı günler, sıcaklık değişimleri 0 ın altında ve üstünde alınmış değerler, etrafında bulunan baz istasyonlarına bağlanan kullanıcı sayısı gibi değişkenler göz önüne alınmıştır. Çalışmanın daha da spesifik ölçümler altında yapılması için 900MHz-1800MHz ve 2100MHz de ölçümler alabilen yeni bir istasyon mevcut istasyon ile aynı bölgeye birbirlerinin ölçümlerini etkilemeyecek mesafe ve açıda yerleştirilmiştir. İstasyonlarımızın, aynı bölgede ve eş zamanlı olarak çalışmalarının analiz edildiği 02 20 Ocak periyodundaki sonuçlar incelendiğinde. Alınmış olan ölçüm sonuçlarına göre; geniş bant istasyonu ve GSM istasyonundan alınan verilere göre oluşan en yüksek fark 1,87V/m olduğu görülmüştür. Bu fark ortamda bulunan diğer kaynaklardan gelen istasyon ölçüm frekans aralığındaki sinyallerden kaynaklanmaktadır. Aynı saat diliminde bölgedeki sıcaklık -1,6C olarak ölçülmüştür, ortamdaki nem ise %76,9 olarak ölçülmüştür. GSM bandında ölçüm yapan istasyonun bu periyottaki almış olduğu en yüksek değer 3,31V/m, en düşük değer 1,89V/m olarak ölçülmüştür. Geniş bantta ölçüm yapan istasyonun bu periyottaki ölçmüş olduğu en yüksek değer 4,22V/m en düşük değer 2,36V/m olarak ölçülmüştür. SONUÇLAR ve TARTIŞMA Elektromanyetik alanları sürekli ölçüm istasyonunun farklı koşullarda ve zamanlarda yaptığı ölçümlerin gerçekliğini test edebilmek için birçok ölçümler yapılmıştır. Bu ölçümlerde MONITEM (Monitoring Electromagnetic) sisteminin genel olarak geniş bantta ölçümleri, geniş bant ile paralel olarak GSM frekans bantlarında ölçümleri, istasyonun farklı hava koşullarındaki analizleri ve baz istasyonlarının çıkış güçlerinin değişimlerine bağlı olarak elektromanyetik alanların değerlendirmeleri yapılmıştır. MONITEM istasyonunun Malatya merkez bölgesindeki geniş frekans bandında yaptığı ölçümler incelenmiştir. Genel olarak sistemin
montajı, test ölçümleri ve istasyonun irtibatta olduğu serverlara bağlantısından sonra 09 Kasım 2012 başlangıç kabul edilerek bu tarihten itibaren düzenli ölçümler alınmaya başlanmıştır. Bu nedenle 09 Kasım 2012 20 Ocak 2013 tarihleri arasında geniş bant ölçümlerinde elektromanyetik alan seviyesinin dalgalanmaları gözlenmiştir. Bu dalgalanmaların esas nedenleri günün başlangıç, mesai saatleri, öğle arası, ortamın meteorolojik koşullarının değişimi sisteme bağlanan abonelerin, ek aygıt ve sistemlerin olmasıdır. Sistemin ve istasyonun bu tür değişikliklere karşı hassasiyetini değerlendirebilmek için istasyonun ölçebileceği farklı frekanslara uygun elektromanyetik alan genliklerinin ölçümleri yapılmıştır. Bu amaçla söz konusu olan MONITEM Wavecontrol ün geniş bant ölçüm istasyonu ile paralel olarak GSM bandında ölçüm yapan ikinci bir MONITEM Wavecontrol ün istasyonu 2 Ocak 2013 itibari ile aynı bölgeye monte edilmiştir. Bu ölçümlerden elde edilen sonuçlar Şekil-2 de gösterilmiştir. Şekil-2 02-20 Ocak periyodunda geniş bant ve GSM bantlarında saatlik olarak alınmış elektrik alan değerlerinin karşılaştırmalı grafiği Bu sonuçları daha açık değerlendirmek için bu periyotta ki yarımşar saatlik periyotlarla alınan elektromanyetik alan değerlerinin ortalama değerleri de Şekil-2 de ele alınmıştır. Şekilden görüldüğü gibi söz konu zaman zarfında geniş bant ölçüm değerleri ile GSM bandındaki ölçüm değerleri birbirine net bir paralellik ve karakteristik benzerlik göstermektedir. Dolayısıyla elektromanyetik alan değerlerinin değişimi esasen GSM sinyallerinden kaynaklanmaktadır. Bu eğriler arasındaki oluşan fark ise diğer düzenek veya sistemlerden (Radyo, TV vs) kaynaklanmaktadır. Böylece oluşturulan elektromanyetik alan ölçüm istasyonu hem genel olarak elektromanyetik alan kirliliğini hem de GSM baz istasyonlarından oluşan elektromanyetik alanların sürekli olarak ölçülmesine ve takip edilmesine imkan vermektedir. Bu durumda GSM baz istasyonlarının ve diğer linklerin oluşturabileceği elektromanyetik alan değişimleri ve bu değişimlerin ortamın meteorolojik koşullarına ve diğer fiziksel değişimlerine bağımlı olarak etkilerinin değerlendirilmesi büyük önem arz etmektedir. İstasyonun farklı meteorolojik koşullarda ölçüm sonuçlarını değerlendirmek için söz konusu olan zaman zarfında saat başı alınan değerler ile meteorolojik değişimler de ele alınarak bu ölçümlere karşılık gelen elektromanyetik alan değerleri kıyaslanmıştır. Bu periyotta ortalama sıcaklık değer 0,8C, ortalama nem değeri %72,1 olarak alınmıştır. Bu grafikler kıyaslandığında ortamın nem, yağış ve sıcaklık artışlarına uygun zamanlarında elektromanyetik alan değerlerinin de beklenen değişimlere sahip olduğu görülmüştür. a) b) Şekil-3 Malatya şehir merkezi ölçüm bölgesinde Ocak 2013 e ait elektrik alan ve meteorolojik değerler a) 100kHz-8GHz aralığında ölçüm alan istasyona ait değerler. (İstasyon 12MT0026, Periyodun ortalama elektrik alan değeri: 3.25 V/m, periyotta ölçülmüş en yüksek elektrik alan değeri: 4.22 V/m.) b) GSM bantlarında ölçüm alan istasyona ait değerler.(istasyon 12MT0082, GSM Periyodun ortalama elektrik alan değeri: 2.51 V/m, Periyotta ölçülmüş en yüksek elektrik alan değeri: 3.31 V/m.)
Şekil-3-a dan ortamın sıcaklığına ait değişimi, Şekil-3-b den de ortamın nem oranının değişimi görülmektedir, Nem oranının artmasıyla, E alanının genliğinin azalması beklenen bir sonuçtur. Sıcaklığın artmasıyla alan değerlerinin yükselmesi de elektromanyetik dalgaların ortamlardaki yayılım özelliklerine uyum sağlamaktadır. Bu verilerin daha detaylı incelenmesinde aşağıdaki önemli bir sonuç da ortaya çıkmaktadır. Böyle ki nem oranının artmasıyla elektromanyetik alan genliğinin zayıflaması, bulunduğu bölgelerde bazı durumlarda bu değişimin daha hızlı şekilde olduğu gözlenmiştir. Meteorolojik verileri daha dikkatli incelendiğimizde bu olayların havanın nispeten nem oranının artması ve belli bir andan sonra yağmur damlalarının oluşmasıdır. Bu durumda ortamın iletkenliği daha fazla artar ve elektromanyetik alan genliğinin azalması hızlanmış olur. SONUÇ: Sürekli elektromanyetik alan ölçüm istasyonunun ilk test incelemelerinde aşağıdaki sonuçlar elde edilir. 1. MONITEM ölçüm istasyonu geniş bir frekans bandında farklı kaynaklardan yayılan elektromanyetik alanların sürekli olarak ölçümünün, ortalama min ve max değerlerini belirlemeye imkân veren bir sistemdir. 2. MONITEM ölçüm istasyonu gerek geniş bantta yayılan elektromanyetik alan seviyelerini gerekse de belirli bir bantta yayılan elektromanyetik alan seviyelerini değerlendirmeye imkân verir bu amaçla istasyonun esas ölçüm ünitesi diğer frekanslardaki elektromanyetik alan seviyelerini ölçebilen aygıt veya sistemlerle donatılabilir. 3. MONITEM ölçüm istasyonunun en büyük avantajlarından biri de bu sistemin hem sürekli hem de periyodik olarak farklı bölgelerde montajını yapmakla ölçümleri elde etmek mümkündür. Dahası bu sistem dış meteorolji ve mekaniksel etkilerden korunmalı olup büyük hassasiyetle ölçümler yapabilir. 4. Şebeke elektriğinden bağımsız bir şekilde güneş paneli vasıtası ile beslendiğinden sürekli ölçüm alabilir. Düşük enerji masrafına sahiptir. 5. Sistem içerisinde bulunan GPRS vericisi ile yapmış olduğu bütün ölçümleri uluslar arası gözetim veya bilimsel kurum ve kuruluşlar ile paylaşabilir ve internet ortamından geniş kitlelere ulaştırılabilir. 6. Farklı referans bölgelerde monte edilen bu tür istasyonlar yerel veya merkezi yönetimler tarafından kolaylıkla uygulanabilir ve elde edilen bilgiler bu kurumların web sitelerinden sürekli ulaşıma açık tutulabilir. Mevcut ulusal ve uluslararası standart değerler ile kıyaslanabilir, görsel biçimde verilen bu bilgiler günlük hayattaki bazı tedirginlik oluşturan soruların giderilmesine olanak sağlar. KAYNAKLAR: [1]Elektromanyetik Alanlar ve Etkileri Sempozyumu. Paneller ve Bildiriler. TMMOB Elektrik Mühendisleri Odası İstanbul Şubesi, İstanbul, 7-8 Elim 2011. [2]Şeker S., Çerezci O., Radyasyon kuşatması: Elektriğin ve Nükleer Enerjinin Sağlığımıza etkileri.boğaziçi Üniversitesi Yayınevi. İstanbul. 2000 [3]Önal E, Abbasov T. Elektromanyetik Alanların (EMA) canlı Biyomekanizmasına Etkisinin Değerlendirilmesi. International Advanced Technologies Symposium. Konya/Turkey, September 28-30. [4]Croft R.Y., Leung S., McKenzle R.Y., Loughran S.P., Iskra S., HAmblin D.L., Cooper N.R., Effects of 2G and 3G Mobile Phones on Human Alpha Rhytms: Resting EEG in Adolescents, Young Adults, and the Elderly Bioelectromagnetics 31. S.434-444., 2010. [5]Repacholi Michael H., et. al., Systematic Review of Wireless Phone Use and Brain Cancer and other Head Tumors. Bioelectromagnetics 33. s.187-206., 2012 [6]Hardell L., CArlberg M., Söderguist F., Mild K.H., Morgan L.L., Longterm use of celluar phones and brain tumors: Increased risk associated with use for 10 years. Occupational and Enviromental Medicine s.64(9) 626-632., 2007 [7]Franke et al Electromagnetic fields (GSM 1800) do not alter blood brain barrier permeability to sucrouse in models in vitro with high barrier tightness. Bioelectromagnetics 26 (7) s.529-535., 2005 [8]Kuribayashi at al., Lack of effects 0f 1439 MHz electromagnetics near field exposure on the blood- brain barrier in immature and young rats. Bioelectromagnetics. 26(7) s.578-588., 2005. [9]Schüz J., Böhler E., Berg G., Schletrofer B., Hettinger I., Schlacfer K., Wahrendorf J., Kunna Grass K. At al. celluar phones, cardless phones and the risks of clioma and meningioma (Interphone Study Group, Germany), American Journal of Epidemiology 163(6) s.512-520., 2006
[10]O Connor RP, Madison SD., Leveque P., Roderik HL, Bootman MD. Exposure to GSM RF fields does not effect calsium homeostasis in8 human endothelial cells, rat pheocromocytoma cells or rat hippocampal neurous. PLoS Oner 5. s.118, 2010.