【关键词】电磁辐射污染;环境评价;监督;管理
跨入21世纪人类在享受电磁技术带来现代化生活的同时,也受到电磁辐射产生威胁和危害。电磁辐射无处不在与我们“形影相随”,当它的能量超过一定限度造成污染,而电磁污染是一种不易被人感知且危害置后的能量流。如何评价和判定电磁污染,进而防范和控制其不良影响和危害,正是本文主要讨论的内容。
1电磁污染的主要危害
在电子电路中任何交变电路都会向其周围空间放射电磁能,形成交变电磁场。交变电磁场中,变化的电磁场与磁场交替地产生,由近及远以一定的速度在空间传播,形成电磁波。在电磁波向外传播的过程中会有电磁能输送出去,这种现象称为电磁辐射[1]。电磁辐射分为天然和人为电磁辐射两类。人类在进化过程中,已适应天然电磁辐射,因此,环境保护所关注的电磁辐射主要是人为的电磁辐射。有指人类活动所产生脉冲放电、工频交变磁场、射频电磁的辐射[2],主要来源无线电广播、电视、微波通信、电力、铁路、民航指挥塔及飞机等各种射频设备发射的电磁波。频率范围宽广,影响区域较大,能危害近场区的人员。
1.1电磁辐射对信号接收的干扰
射频强电磁辐射,可以造成通信信息失误或中断;铁路自控信号失误;飞机飞行误航;甚至造成导弹与人造卫星失控,电磁辐射会对有线通信设备产生干扰。
1.2强电系统对弱电系统的干扰和危险影响
对广播、电视、通信系统构成极大的威胁,使图像、信号失真;使电子仪器、精密仪器不能正常工作。
1.3空间电磁场对人体健康的影响
表现在损害中枢神经系统,头部长期受电磁辐射影响后,轻则引起失眠多梦、头痛头昏、疲劳无力、记忆力减退、易怒、抑郁等神经衰弱症,重则使大脑皮细胞活动能力减弱,并造成脑损伤;非热效应能减少眼部血流量,引发视觉障碍,导致视觉疲劳和不舒适;长期接触低强度微波的人和同龄正常人相比,体液与细胞免疫指标中的免疫球蛋白降低,使体液与细胞免疫能力下降。
2电磁辐射环境评价标准和卫生标准
2.1我国目前已颁布的电磁环境评价的标准
主要有《高压架空送电线、变电站无线电干扰测量方法》GB7349-2002;《电磁辐射防护规定》GB8702-88;《辐射环境保护管理导则》HJ/T10.2-1996;《500kV超高压送变电工程电磁辐射环境影响评价技术规范》HJ/T24-1998。
2.2我国电磁辐射卫生标准及防护规定
2.2.1《环境电磁波卫生标准》(GB9175─88)
以电磁波辐射强度及其频段特性对人体可能引起潜在性不良影响的阈值为界,将环境电磁波容许辐射强度标准分为二级。
一级标准小于5V/m为安全区,在该环境电磁波强度下长期居住、工作、生活的一切人群,不会受到任何有害影响。
二级标准为中间区,在该环境电磁波强度下长期居住、工作和生活的一切人群可能引起潜在性不良反应;在此区内可建造工厂和机关,但不许建造居民住宅、学较、医院和疗养院等,已建造的必须采取适当的防护措施。
超过二级标准(12V/m)地区,对人体可带来有害影响;在此区内可作绿化或种植农作物,但禁止建造居民住宅及人群经常活动的一切公共设施,已有这些建筑应采取措施。
2.2.2《电磁辐射防护规定》
国际非电离协会为了对公众有着良好的保护,比吸收率(SAR)取0.08w/kg剂量值制定国际标准。我国的《电磁辐射防护规定》标准进一步严格,规定在一天24h内,任意连续6min按全身平均的比吸收率(SAR)应小于0.02w/kg,相应于频率30M-3000MHz段电场强度限值为12V/m,为了更进一步加强管理,我国设定了普通项目环境影响评价管理值为5.4V/m,对应卫生标准中的一级标准为5V/m。
3电磁污染源调查与环境监测
3.1调查目的
为了快速开展治理工作,切实保护环境,造福人类,对电磁污染进行调查研究,有利于找准污染源和电磁污染分布规律,为评价和污染防治提供依据。
3.2调查内容及程序
电磁辐射对生物体作用与场强、频率、作用时间与作用周期、与辐射源的间距、振荡性质、作业现场环境温度和湿度等因素有关。电磁场的生物效应随频率的加大而递增,危害程度微波>超短波>短波>长波;脉冲波>连续波[3]。所以首先调查主要射频设备的分布使用情况、发射频率范围和额定功率,周围现场环境、人口分布等情况;再进行布点与监测,电磁污染源产生的场可分为近场和远场,衡量场的大小用电场强度E和磁场强度H。在近场区(与源的距离小于波长的约1/6),E与H之间无固定关系,必须分别加以考虑;当与源的距离大于波长的约1/6的远场区域,E与H的比值波阻抗为定值,测量了电场,就可以得到磁场数据,每个测量部位应有五次读数可求出平均场强值;根据各操作位置的电场强度、磁场强度和功率密度按《电磁辐射防护规定》标准进行比较、评价,并绘制辐射图;进行综合分析后得出结论。
3.3电磁辐射环境监测的主要任务是:
(1)对环境中电磁辐射水平进行监测;
(2)对污染源进行监督性监测;
(3)为征收排污费或处理电磁辐射污染环境案件提供监测数据;
(4)为编制电磁辐射环境影响报告书(表)和编写环境质量报告书提供有关监测资料,进行有关电磁辐射环境保护的监测;
(5)对环境保护设施竣工验收的各环境保护设施进行监测。
3.4电磁污染源监测方法
监测方法:根据不同目的,为调查辐射源周围环境电磁波辐射强度,及其分布规律,常以辐射源为中心,在不同方位取点的方式进行测量,简称点测;为全面调查某地区环境电磁波的背景值及按人口调查居民人群所受辐射强度的测量简称面测。还有近区场强的测量和远区场强的测量。
测量仪器:可使用各向同性响应或有方向性电场探头或磁场探头的宽带辐射测量仪。近区场强仪、超高频近区场强测量仪、远场仪与干扰仪、微波漏能测试仪。
测量位置:辐射体附近的固定哨位值班位置及各辅助设施(计算机房、供电室等)作业人员经常操作的位置,测量部位距地面0.5m、1.0m、1.7m三个部位。
测量时间:在电磁污染源正常工作时间内进行测量,每个测点连续测5次,每次测量时间不应小于15s,并读取稳定状态的最大值。若测量读数起伏较大时,应适当延长测量时间等。
环境条件:应符合行业标准和仪器标准中规定的使用条件。测量记录表应注明环境温度、相对湿度。
4环境电磁污染的监督管理
任何单位和个人在从事电磁辐射的活动时,严格执行《中华人民共和国环境保护法》、《电磁辐射环境保护管理办法》、《电磁辐射防护规定》等相关的法规,电磁发射设备必须严格按照国家无线电管理委员会批准的频率范围和额定功率运行;设备和屏蔽体的结构的合理设计,元件与布线要合理;实行电磁屏蔽、接地等技术衰减源辐射或泄漏;制定防护措施,认真做好预测和测量并根据相关标准的限值确定电磁辐射危害区域,实行防护墙的设置距离应使墙外的电磁辐射被衰减到安全值;在可能产生危害的地方,应确保辐射危险警告标志的设置和使用;不仅需要设置永久性标志,而且在雷达辐射时还应该在某些区域,设置临时性禁止通行的标志;接受环境保护部门对其电磁辐射环境保护工作的监督管理和检查,做好各项电磁辐射活动污染环境的防治工作。
除加强对现有电磁辐射污染源的管理外,对新建、扩建的电磁设备严格按环境管理程序进行申报、登记、环境评价和验收。从事电磁辐射活动的单位和个人,必须对电磁辐射活动可能造成的环境影响进行评价,编制环境影响报告书(表),并按规定的程序报相应环境保护行政主管部门审批[4]。电磁辐射建设项目和设备环境影响报告书(表)确定需要配套建设的防治电磁辐射污染环境的保护设施,必须严格执行环境保护设施“三同时”制度。
5结论和建议
管理部门加强电磁兼容性设计审查与管理,认真做好危害预测与分析;对本地区的新建电磁辐射设施的选址应合理规划、科学布局;对产生电磁辐射设备尽量避开人口稠密的区域;对于那些不得不安装在城区的设备,应当采取有效的防护措施避免电磁辐射污染的产生。
加强立法和执法监督,建立和健全电磁辐射建设项目的环境影响评价和审批制度。重点抓好城市市区和市郊的卫星地面站、移动通信、集群专业网通信、发射台站的审批验收工作和监督工作。
加强电磁辐射污染的环境监测工作。地市级辐射监测站对城市居住区进行重点监测和污染源普查,为电磁辐射污染的防治处理工作提供方向。
广泛开展宣传教育,大力普及电磁辐射对环境污染及危害的知识,让社会参与监督,调动各相关部门的积极性,控制和减少环境电磁辐射污染和突发事件产生。
【参考文献】
[1]李雅轩,袁秀英,刘南平.电磁辐射对人体的危害及预防[J].工业安全与环保,2003,29(9):22-24.
[2]王剑,陈强,杨起俊.电磁辐射污染及防治[J].山东环境,2000(1):42.
关键字:电磁泄漏、TEMPEST、屏蔽技术、低辐射技术、电磁干扰器、加密技术
中图分类号:TP333文献标识码:A
ElectromagneticLeakageProtectionTechnology
Abstract:Thispaperexpoundstheimportanceoftheelectromagneticsafetyinmodernizedwarandthedailywork,andintroducestheharmofelectromagneticleakageandwaysofelectromagneticleakage.Itputsemphasisontheresearchofelectromagneticleakageprotectiontechnologyandgivesusadetaileddescriptionofthementionedmeasuresandsummarizesthosemeasures.
Keyword:electromagneticleakage,TEMPEST,shieldingtechnology,lowemissivitytechnology,EMIdevice,encryptiontechnology
0引言
在以夺取电磁权为核心的新军事时代,战争形势由争夺时空优势逐渐向争夺信息优势、电磁优势转变,战争形态也由机械化向电磁化演变。电磁能量纵横交错、密级重叠的战场上,高新电磁能或定向能武器是保证取得战争胜利的必要条件,但保障国家信息安全和电磁是军事行动的首要前提,只有提高电磁安全保障能力和反信息侦查技术,才能为战争的胜利创造有利条件。
作为电磁安全的核心技术年代开始被少数发达国家列入军事技术研究项目。众所周知,海湾战争是美国成功运用TEMPEST技术取得战争胜利的典型范例。美国通过对敌方的电子设备所发射的电磁辐射进行有效截获并破译机密信息,成功获取伊拉克及海湾地区政治、军事、经济等多方面情报,电磁制胜权贯穿战争始末。
1、电磁泄漏危害
电磁安全问题不单单存在于硝烟弥漫的战场上,更体现在日常工作中。现在政府机关、科研机构、金融行业等重要部门的日常工作都是在计算机或计算机网络上处理完成的,还有常用的辅助工具例如打印机、扫描仪、传真机等等,这些基于计算机网络的信息处理平台的安全保密问题很可能成为电磁安全的最大隐患。
电磁泄漏的直接危害是将绝密、机密、秘密信息外泄,使敌方或竞争方掌握重要情报,同时电磁泄漏还存在着间接危害,当敌方或竞争方掌握我们信息动态后可通过电磁对抗设备对我方进行攻击或在信息传送线路中植入误信号,使我方的命令码翻转,扰乱信息网络。
2、电磁泄漏途径
电磁泄漏的表现形式多种多样,但其本质可以归属于电磁泄漏辐射发射和电磁泄漏传导发射。计算机系统是典型的辐射发射源,也是电磁安全问题最大隐患。计算机在信息输入、数据处理、结果输出等过程中,都可能产生无意识的电磁发射。例如计算机显示器,显示接口输入信号给显示器,如果是串行数据,敌方可以轻易的获得红信息(时钟信息、视频信息、命令数据等有用信息)。再如,计算机相关的连接线在发射和传送数据时会产生电磁泄漏传导发射,有资料可证传导辐射强度与设备工作频率和连接线上传送的信号形式有关,同时电磁泄漏传导发射受距离影响小,在终端连接线处利用电流卡钳感应电流变化从而获取传导泄漏的信号信息。传导发射可分为差模传导和共模传导,前者是信号线与回线之间的电流环状流动,辐射特性可比拟环状天线或方形天线,辐射电磁强度与线路传导的电流大小、工作频率和回路面积等参数有关;后者是因设计不当而使传输线与地线间形成回路,电场强度与工作频率、传输线长度、共模电流大小有关。
在电磁泄漏危害中提到的打印机、电话、复印机、传真机等由于主要处理串行数据,所泄漏的信息易于接收和还原。例如,电话机系统中的某些芯片具有很强的辐射性,所传送的语音信息相对于其他加密信息而言更利于敌军或竞争者截获或还原,同时电话线具有很强的耦合特性,因此在科研单位的保密规定中,强调了禁止在电话中谈及具体型号设计方面的事宜。
在《TEMPEST――军事信息安全保密的新领域》一文中提到了密码设备的电磁泄漏,这种处于红黑界面上的特殊设备如果系统互连设计不当,不但没有起到保护红信息的作用,反而很可能导致黑设备成为传播红信号的途径和载体。同时该文还提到了“TEMPEST病毒”,利用事先植入的病毒攻击程序,窃取硬盘中的数据,以隐蔽的方式通过信息设备产生的电磁波发射出去,然后利用接收机还原设备接收隐蔽的数据。
3、电磁泄漏防护措施
TEMPEST技术是电磁兼容的延展技术,有着相同的技术基础,也存在较大差异。例如,TEMPEST技术的目标是防止机密信息外泄,采取低辐射发射方式或利用伪噪声覆盖有效信息方式等减少机密信息被截获的可能性,设备间相互干扰或无用电磁能的泄漏等不是其关心的主要问题;TEMPEST技术所考虑的频率范围较广,在甚低频段范围内一些机密设备仍存在较强的电磁泄漏等等。但是在电磁安全防护方面,很多措施都可从电磁兼容角度出发。另外,防护措施不仅可以通过硬件措施解决,还可以从软件角度在源头下功夫。下面介绍几种常见的防护措施:
3.1屏蔽技术
屏蔽技术是电磁泄漏防护措施中常用的技术。由于TEMPEST设备价格昂贵,短期内使用率不能达到要求,只能在普通设备的基础上进行改造使其达到TEMPEST技术要求,例如计算机主机箱进行优化设计,使其孔、缝等电磁泄露处进行仿真、合理布局,同时利用屏蔽技术对主机、显示器等进行屏蔽使电磁泄漏减少到最小。
3.2低辐射技术
低辐射技术是黑红隔离技术、屏蔽技术和滤波等防辐射措施的综合运用从而达到减少电磁泄漏的目的。首先,在系统设计初期,考虑红黑分离技术,将可能产生有用信息的辐射源与无用信息(杂散、谐波等)辐射源分离开,分别叫做红设备和黑设备。相对应的通常把被截获后可以破译出有效信息的信号,叫做红信号,否则叫做黑信号。其次,为防止黑设备成为红设备的传播载体,黑红设备不可双向通信进行信息交换,只允许黑设备到红设备的单向信息传输,同时防止连接线等产生耦合作用采用屏蔽等措施。目前低辐射计算机已经在党、政、军等保密要害部门有所应用,这种计算机的主要特点是:显示器前盖内安装屏蔽玻璃,屏蔽玻璃后安装液晶屏。显示器后盖安装有屏蔽板,屏蔽板位于液晶屏和后盖盖体之间。同时在计算机前、后盖内及前后盖配合处分别采取屏蔽滤波措施,以实现低辐射的目的。
3.3电磁噪声干扰器
电磁噪声干扰器是通过增加电磁泄漏辐射发射信道噪声强度和复杂度来达到掩盖电磁泄漏发射有用信息的目的。采用低辐射发射产品,仍有无意识电磁信号泄漏出去,为干扰敌方或竞争方截获信息,干扰器采用宽频率范围和高幅度两方面同时掩盖信息。例如计算机视频信息干扰器是专门为解决计算机辐射泄密问题而研制的一种信息安全保密防护产品。采用空间乱数加密技术、相关干扰和噪声混淆覆盖多种干扰方式同时对被保护计算机辐射的信息进行多重保护,使敌方或竞争方窃取信息更加困难。其中空间乱数加密技术是指计算机的电磁辐射信号被扰乱,即使敌方或竞争方接收到电磁辐射信号也很难解调出信号真正携带的有效信息。相关干扰技术是指干扰器发出的干扰信号与计算机辐射信息实时跟踪,具有良好的相关性,克服单一白噪声作为干扰信息易被解调的弱点。目前电磁干扰器技术相对成熟、抗还原能力强、使用方便,但防护程度较低,主要用于防护密级较低的信息。
3.4加密技术
除了硬件防护技术,还可以采用低成本、效果较好的软件防护技术,通过对视频信息和图像信息进行加密措施从信息源头解决电磁泄漏问题。例如,视频信息加密处理通常是将常规计算机显示器的行扫描方式转化成伪随机扫描方式加载到电路中去,通过特殊密码机制来控制。这种伪随机视频加密技术,可以扰乱敌方或竞争方对截取信息的破译,只要行扫描顺序规律没有被敌方或竞争方掌握,收到信息很难还原出来或把有用信息当成噪声处理掉,降低敌方或竞争方捕获效率。
3.5安全距离保证
电磁泄漏防护技术中最简单直接的方法就是安全距离保障。由于电磁波在空间传播过程随着距离的增加,辐射强度衰减,可以将红设备安放在安全距离范围内,使敌方或竞争方采集的辐射场中,泄漏的有用信号场远小于噪声场,从而减小敌方或竞争方破译有用信息的概率。
4.结束语
电磁安全问题关系重大,尤其是军事部门更应该有所重视,但目前TEMPEST设备昂贵,普遍应用可能性小,只有在现有条件的基础上做好相应的防护措施,从节省开支和做好防护工作两方面出发,提高我军的TEMPEST的防护能力,确保国家的信息安全。
参考文献
[1]胡绍华,袁化伦,曾庆海.TEMPEST――军事信息安全保密的新领域.2004.2
[2]李敏,孙德刚,杜虹,TEMPEST威胁与检测技术,信息安全与通信保密.2003.1
[3]卢硕,钟政良,万连城,计算机系统的EMC及TEMPEST,电子科技2005年12期(总第195期)
我们整天面对着的显示器有TCO认证,大家对这个也很重视,通过TCO’99或者TCO’03的显示器才放心购买,可是机箱没有这方面的认证,选择起来也只好在价格的基础上凭感觉。有不少用户因为价格的关系,机箱有时候竟然是作为附属品来选择,只要能有架构就可以,而不注意其他方面的设计,殊不知这就为电磁任意泄漏创造了机会。
要最大程度降低PC电磁辐射的危害,首先就要在电脑机箱上下足功夫。机箱除了装载电脑配件外,另外一个重要的用途就是保护用户远离电磁辐射。目前市场上的机箱产品种类繁多,用户在选择的时候也难以全面判断一款机箱的做工设计优劣,只好以价格和外观作为衡量机箱的尺度,再加上购机的时候还有很多配件需要选择、需要判断,也有可能晕了不知所措,机箱只好凭借商家主观推荐。实际上,和其他配件比起来,机箱的透明度很高,拆卸开来也没有多少东西,都是大家眼睛能看到的,在选择的时候只要稍稍留心注意,也并不需要多少的功夫。关于机箱电磁兼容设计和处理方式的识别也是如此。
什么样的机箱才有能力保护我们的身体健康?相信有不少玩家对Tt(thermaltake)的海啸机箱印象深刻。除了极具个性的酷炫外观和出色的散热静音性能,这款机箱还拥有良好的超强防辐射性能。
机箱的防辐射功能是否优秀,首先要看它所采用的板材。目前市场上大部分的机箱都采用镀锌钢板,起到一定防腐的作用和防辐射作用,而全铝质的板材在防辐射能力上更加优秀。Tt海啸机箱采用纯铝板材,而且板材厚度达到0.8mm,在牢固性和防辐射能力上,比普通采用0.5mm、0.6mm镀锌钢板的机箱要胜出许多。
仅有优质的板材还不足以全面抵御电磁辐射的侵害,配合优秀的工艺设计才是人体健康的最大保证。Tt海啸机箱作为一款面向中高端玩家的产品,在设计上不仅充分考虑到玩家的MOD改造动手能力,免工具拆装易用性以及良好的通风散热系统,同时也格外照顾到防辐射性能。
海啸机箱采用全金属前板,所有的驱动器面板都有防辐射档板保护。机箱前部的金属前板可以有效地防治电磁辐射的外泄,而市场中一些机箱偷工减料,省去了前部的金属前板,使得机箱的防辐射能力成为摆设。此外,前面板底部的风扇处安装了蜂窝状金属网,使其具有良好透气性的同时,还能有效阻挡辐射。