IL PROGETTO NAZIONALE DI RICERCA MURST/CNR-ENEA SU "SALVAGUARDIA DELL'UOMO E DELL'AMBIENTE DALLE
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Damiano Musella
Ministero delle Comunicazioni - Istituto Superiore C.T.I.
IL PROGETTO NAZIONALE DI RICERCA MURST/CNR-ENEA SU
“SALVAGUARDIA DELL’UOMO E DELL’AMBIENTE DALLE
EMISSIONI ELETTROMAGNETICHE”
(THE NATIONAL RESEARCH PROJECT MURST/CNR-ENEA ON
“THE PROTECTION OF THE HUMAN BEING AND ENVIRONMENT FROM
ELECTROMAGNETIC POLLUTION”)
Riassunto: i campi elettrici, magnetici Abstract: electric, magnetic and
ed elettromagnetici interagiscono con il cor- electromagnetic fields interact with the human
po umano e con altri sistemi biologici secon- body and other biological systems through a
do alcuni fenomeni fisici. La popolazione è con- number of physical mechanisms. People are
tinuamente esposta a tali campi emessi da una continually exposed to electric and magnetic
moltitudine di sorgenti di diversa natura che fields arising from a wide variety of sources
utilizzano l’energia elettromagnetica in varia that use electrical energy at various
misura e compresa in un largo spettro di fre- frequencies and levels. At the same time, a
quenze. Ne consegue la necessità di studiare i great deal of speculation and research has
possibili rischi per la salute umana e le occurred concerning possible health risks
NOTE
contromisure adottabili. arising from exposure to electric and
L’Italia, soprattutto negli ultimi anni, si è di- magnetic fields and to take the appropriate
mostrata particolarmente sensibile al proble- steps.
ma dell’inquinamento EM. Especially in the latest years, Italy has been
Il Ministero dell’ambiente, con il decreto 381/ very careful in the electromagnetic pollution
98 ha definito i limiti di esposizione e gli obiet- problem.
tivi di qualità dei sistemi di telecomunicazione. The Italian Environment Ministry has enacted
Al Senato è in discussione una nuova legge the decree 381/98 on safety in electromagnetic
quadro nazionale mirante al riordino della fields (exposure limits and quality targets)
materia. related to communication systems.
Sul piano scientifico è recentemente partito un The Italian Senate is discussing about a new
nuovo progetto nazionale di ricerca sulla sal- framework law to reorganize all the subject.
vaguardia dell’uomo e dell’ambiente dalle On the scientific level a new project of
emissioni elettromagnetiche, denominato “Pro- research, called “Project 5%”, on the
getto 5%”. protection of the human being and
Questo lavoro si prefigge l’obiettivo di fare una environment has been planned.
panoramica sul Progetto 5%. This paper offers an overview on Project 5%.
1. Introduzione
Lo sviluppo esplosivo delle telecomunicazio- ·l’inquinamento elettromagnetico (nel segui-
ni (nel seguito tlc) degli ultimi anni, favorito dalla to EM) e quindi l’esigenza (prioritaria!) della pro-
disponibilità di tutta una serie di nuovi servizi e tezione sanitaria dell’uomo e la salvaguardia del-
dal processo di liberalizzazione del settore (col l’ambiente
conseguente ingresso nel mercato di piccoli e gran- ·la necessità, vitale per lo sviluppo stesso
di operatori), ha posto in primo piano due ordini delle tlc (specie per le comunicazioni wireless e
di problemi apparentemente disgiunti ma in realtà mobili), di ricercare tecniche adeguate a superare
intimamente connessi: i limiti imposti dall’ampiezza delle bande di fre-
La Comunicazione - numero unico 2000 11Damiano Musella
quenza disponibili, in quanto i canali di trasmis- (elettrobisturi, ecc.).
sione sono sempre più affollati e i nuovi servizi
richiedono bande di frequenza sempre più larghe. Allorché si parla di inquinamento EM, uno
degli argomenti più discussi riguarda la produ-
In effetti, l’inquinamento EM rappresenta un zione, il trasporto e la distribuzione dell’energia
problema estremamente complesso per una va- elettrica, essendo i campi in bassa frequenza quelli
rietà di motivi, uno dei quali è il fatto che le tec- ritenuti più nocivi per la salute da molti ricercato-
nologie elettromagnetiche trovano applicazione ri; inoltre, le loro infrastrutture spesso deturpano
in svariati campi (industriale, civile, ospedaliero, il paesaggio. Peraltro, il consumo di energia elet-
trasporti, ecc.), oltre che in quello strettamente trica tende ad aumentare con l’introduzione di
legato alle tlc. A ciò si aggiunge il fatto che i nuove e sofisticate apparecchiature elettriche, sia
dispositivi elettronici diventano sempre più co- in campo industriale che domestico: negli ultimi
muni. tempi la società Enel ha offerto alle famiglie l’au-
mento della potenza dai canonici 3 kW a potenze
I processi produttivi industriali fanno largo superiori a prezzi molto vantaggiosi rispetto al
uso di macchine per il riscaldamento, passato.
l’essiccamento e l’incollaggio (soprattutto di car- Una problematica simile è costituita dai tra-
NOTE
ta, legno e tessuti; ma, i primi due processi riguar- sporti ed in particolare dai treni ad alta velocità.
dano anche il trattamento dei cibi precotti, ecc.),
nonché di apparati per la lavorazione (fusione, Agli apparati suddetti si aggiungono le
tempera e saldatura) dei materiali metallici e non, apparecchiature per radio e telecomunicazione
oltre che di forni a induzione e a microonde. che hanno la particolarità di “dovere” inquinare
l’ambiente circostante (sistemi diffusivi) o una sua
In campo civile e soprattutto nell’ambiente parte più o meno circoscritta (sistemi direttivi).
cosiddetto indoor (casa o ambiente di lavoro) gli Infatti, contrariamente a quanto avviene per un
elettrodomestici (lavatrici, lavastoviglie, macchi- trasformatore, una macchina elettrica, un forno,
ne per la pulizia, asciugacapelli, computer, radio che vanno progettati in modo da ridurre al mini-
e TV, cucine e stufe a induzione, forni a mo il flusso disperso, un apparato trasmittente
microonde, sistemi antifurto, ecc.) giocano un viene progettato col preciso scopo di inviare fuo-
ruolo molto importante perché la loro diffusione ri dell’apparecchiatura stessa l’energia EM da essa
è capillare e perché sono in continuo aumento generata. Da qui la necessità di uno studio
(oggi lo spazzolino da denti elettrico sta diven- esaustivo dei problemi connessi alla diffusione
tando comune come il rasoio elettrico). Né vanno ed alle interazioni dei campi elettromagnetici (nel
trascurati i sistemi per la sorveglianza elettronica seguito CEM) in campo aperto e soprattutto nei
(EAS - Electronic Article Surveillance) in uso in grandi centri urbani.
moltissimi negozi (librerie, boutique, ecc.) e grandi
complessi commerciali allo scopo di prevenire il Tuttavia, è bene considerare che i possibili
furto della merce esposta. effetti nocivi sulla salute degli esseri umani (e
degli esseri viventi in generale) possono essere
Alcune apparecchiature elettromedicali ge- conseguenti anche a problemi di compatibilità
neranti intensi campi elettrici, magnetici ed elet- elettromagnetica, oltre che a problemi di impatto
tromagnetici trovano molteplici applicazioni sia ambientale diretto. A tale proposito alcune aree,
di tipo diagnostico, come gli apparati per la rive- come ospedali ed aeroporti, sono particolarmen-
lazione dei tumori (risonanza magnetica nuclea- te a rischio in quanto alcuni strumenti e sistemi
re), che di tipo terapeutico come gli apparati per ivi utilizzati (es. l’elettroencefalografo, in uso negli
la fisioterapia (marconiterapia e radarterapia) o la ospedali per registrare i segnali dovuti all’attività
terapia dei tumori e addirittura in chirurgia elettrica del cervello, i sistemi di controllo a bor-
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“ SALVAGUARDIA DELL’UOMO E DELL’AMBIENTE DALLE EMISSIONI ELETTROMAGNETICHE”
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do degli aerei e le loro comunicazioni con la torre ed ENEA, denominato “Progetto 5%”, presenta-
di controllo) sono particolarmente sensibili ai CEM to nelle sue linee essenziali il 6 giugno 2000 nel-
esterni per cui vanno protetti da possibili accop- la Sala Convegni del CNR di Roma.
piamenti e conseguenti interferenze EM (la com-
patibilità elettromagnetica si occupa proprio della
coesistenza operativa di apparecchiature e siste- 2. Il progetto nazionale di ricerca
mi elettrici ed elettronici nel proprio ambiente MURST /CNR-ENEA “Salvaguardia
EM). dell’uomo e dell’ambiente dalle emissioni
elettromagnetiche”
In questo complesso contesto la comunità
scientifica internazionale, sollecitata anche dalle Il Progetto, partito nell’89 con lo studio di
associazioni ambientaliste, da biologi e perfino prefattibilità, era inizialmente orientato alla com-
dall’OMS (Organizzazione Mondiale della Sani- patibilità elettromagnetica negli apparati e nei si-
tà), si è assunto il compito di investigare sui pos- stemi elettrici ed elettronici e prevedeva un
sibili rischi sanitari conseguenti all’esposizione sottoprogetto sull’inquinamento EM dell’ambien-
della popolazione ai campi elettrici, magnetici ed te, ossia proprio il tema da cui si è sviluppato que-
elettromagnetici, nonché ricercare modi e mezzi sto programma nazionale. Lo sviluppo delle tlc
NOTE
per minimizzare l’esposizione della popolazione dell’ultimo decennio ed il conseguente aumento
(preservando soprattutto gli ambienti ove si sog- dell’interesse per i possibili effetti negativi delle
giorna per molto tempo). A loro volta (anche par- radiazioni non ionizzanti sulla salute dell’uomo
tendo dai risultati conseguiti dai vari centri di ri- ha orientato il progetto verso la nuova direzione.
cerca) gli istituti di normazione preposti, sia tec- Il CNST (Consiglio Nazionale della Scienza e
nici (ICNIRP, IEC, CENELEC, CEI) che ammini- della Tecnologia) nella seduta del 29 ottobre ’97
strativi (organi comunitari e Ministeri nazionali individuò nel tema “Salvaguardia dell’uomo e
competenti), definiscono dei limiti di esposizione dell’ambiente dalle emissioni elettromagnetiche”
e degli obiettivi di qualità (di cui il decreto 381/ un settore avanzato e di rilevante interesse per lo
98 del Ministero dell’ambiente è un esempio). sviluppo del sistema nazionale della ricerca, an-
L’Italia, soprattutto negli ultimi anni, si è di- che in considerazione del fatto che lo studio era
mostrata particolarmente sensibile al problema del- volto ad accrescere le conoscenze tecnologiche
l’inquinamento EM: rappresentanti del (e quindi lo sviluppo produttivo) delle imprese,
Sottocomitato Tecnico CEI 211 B “Esposizione tant’è che prevede la partecipazione congiunta e
umana ai campi elettromagnetici ad alta frequen- bilanciata di imprese, università ed enti di ricerca
za”, partecipano attivamente alle riunioni inter- pubblici e privati.
nazionali in ambito CENELEC e, alla fine del ’99, Il programma viene inizialmente finanziato
sono riusciti a produrre una guida in tempi molto con i fondi previsti dalla legge 95/95 che, oltre a
stretti (“Guida per la misura e per la valutazione fare riferimento a misure straordinarie per la pro-
di campi elettromagnetici nell’intervallo di fre- mozione e lo sviluppo della imprenditorialità gio-
quenza compresa tra 10 kHz e 300 GHz”) avente vanile nel Mezzogiorno (nei territori oggetto de-
lo scopo di aggiornare la vecchia normativa, alli- gli obiettivi 1, 2 e 5b di cui al regolamento CEE
neandola con i nuovi studi condotti in ambito IEC n. 2081/93 relativo alle missioni dei Fondi a fina-
TC 85 - WG 15. E’ noto, inoltre, che al Senato è lità strutturale), all’art. 3 considera la Ricerca ap-
in discussione una legge quadro nazionale mirante plicata. Per il periodo ‘95-’97 il MURST può pro-
al riordino della materia. Tuttavia, l’avvenimento muovere iniziative in comune tra imprese, uni-
più importante dal punto di vista scientifico è sta- versità e centri di ricerca pubblici e privati in set-
to senza dubbio la decisione del MURST di ap- tori di rilevante interesse per lo sviluppo del si-
provare, sul finire del ’99, un articolato program- stema della ricerca nazionale utilizzando il 5% de-
ma di ricerca ad hoc, frutto di un accordo tra CNR gli stanziamenti di bilancio in favore del CNR,
La Comunicazione - numero unico 2000 13Damiano Musella
dell’ENEA, dell’INFN e del Fondo speciale per direttrici:
la ricerca applicata (legge 25/10/68, n.1089, art.4
e legge 17/2/82, n. 46 relativa agli Interventi per i 1) Valutazione dell’impatto ambientale delle
settori dell’economia di rilevanza nazionale). Suc- principali sorgenti di CEM in strutture complesse
cessivamente, il MURST, con decreto del 16 di- e diffuse, come quartieri urbani, siti aeroportuali,
cembre ’97, stabilisce l’ammontare della quota di sistemi di trasporto (sviluppo dell’alta velocità),
intervento finanziario destinata allo svolgimento siti centralizzati di teleradiodiffusione (anche in
del progetto e invita CNR ed ENEA a presentare relazione allo sviluppo dei nuovi sistemi di co-
le proposte. municazione come l’UMTS – Universal Mobile
In definitiva, il programma di ricerca nasce Telecommunication System – la terza generazio-
da un accordo di programma tra CNR, ENEA e ne di telefonia cellulare). Monitoraggio dell’an-
MURST (definito dal Prof. Bernardi come “la ma- damento dei CEM negli ambienti di interesse in
dre di tutti gli accordi” nella presentazione del Pro- conseguenza dell’introduzione di nuovi sistemi
getto), prevede un finanziamento di 9 miliardi (es. quelli della telefonia cellulare). Dare risposta
(50% CNR e 50% ENEA), una durata di 3 anni e a quesiti del tipo: è opportuno utilizzare siti cen-
la partecipazione di ben 59 unità operative ap- tralizzati affiancando i nuovi sistemi a quelli
partenenti ad enti pubblici e poli industriali. Vi preesistenti?
partecipano università (Roma 1, Roma 2, Roma
3, Firenze, Bologna, Ancona, l’Aquila, Trieste, il 2) Sviluppo della strumentazione e delle tec-
Politecnico di Torino e Istituto Universitario Na- niche di misura per il controllo e il monitoraggio
vale di Napoli), l’ICEMB (Centro dell’impatto ambientale e collegamento in rete per
NOTE
interuniversitario sull’interazione tra CEM e siste- la gestione dati. La raccolta dati è importante per
mi biologici) di Roma, Bologna e Genova, orga- consentire una corretta pianificazione territoriale
nismi del CNR (IROE, IRECE, IMS, ITBA, a coloro che ad essa sono preposti (chi rilascia le
CESPA, CSITE, CSIB, GNRETE, l’Ufficio Sicu- autorizzazioni per i nuovi siti).
rezza e Prevenzione), alcuni dipartimenti del-
l’ENEA (Ambiente, Innovazione e il Progetto 3) Approfondimento delle conoscenze degli
interdipartimentale HPCN), l’IENGF di Torino, effetti biologici dei CEM. Questa linea di ricerca
l’ISS (il Laboratorio Ultrastrutture e l’Ospedale tratta il tema più delicato e controverso per cui si
Regina Elena di Roma), alcune ARPA (Piemonte propone: a) di eseguire esperimenti impostati e
e Toscana), l’IRST di Trento e almeno otto orga- condotti in modo da essere riproducibili e b) di
nismi privati (Fondazioni Bordoni e Guglielmo essere in stretto collegamento con quanto viene
Marconi, CSELT, TESEO di Torino, PMM di Mi- sviluppato dall’OMS.
lano, Centro Ricerche FIAT, IDS di Pisa, SORIN,
ALCATEL CAVI). 4) Sviluppo di tecniche di protezione realiz-
zate con l’impiego di dispositivi attivi e passivi,
nuovi materiali a bassa emissione e soprattutto
3. Obiettivi della ricerca criteri di progettazione e tecniche costruttive
innovative che tengano conto dell’esigenza di un
Per raggiungere il massimo risultato possi- basso impatto ambientale (es. le antenne intelli-
bile nella lotta all’inquinamento EM e quindi alla genti per i sistemi di comunicazione mobile).
salvaguardia dell’uomo e dell’ambiente il Pro- Risanamento dei vecchi impianti tecnologici.
gramma di ricerca tratta tutti gli aspetti della
problematica inerente i CEM (ossia l’impatto am-
bientale in bassa e alta frequenza, il monitoraggio 4. Articolazione della ricerca
dei livelli di campo nelle zone di interesse,
l’interazione dei CEM con il corpo umano, le pos- La ricerca è organizzata per linee e temi; ogni
sibili misure protezionistiche ed il risanamento) tema è poi costituito da più sottotemi, ciascuno
con parità di trattamento dei vari argomenti, for- dei quali tratta uno specifico aspetto del proble-
nendo una visione generale unitaria. Pertanto, si ma da risolvere e a cui partecipano una o più uni-
è pensato di procedere sulla falsariga di quattro tà operative.
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Essenzialmente vi sono quattro linee di ri- ni piuttosto ampi e complessi (spazi urbani, siti
cerca, che corrispondono alle quattro direttrici aeroportuali, mezzi di trasporto a trazione elettri-
suddette, più una linea di coordinamento. ca, siti centralizzati di impianti di
teleradiodiffusione) e dall’altro di calcolare i li-
Linea di ricerca 1 velli di CEM risultanti nei suddetti ambienti alle
Caratterizzazione e modellistica dei campi frequenze di interesse emessi dalle suddette sor-
elettromagnetici e delle sorgenti di campo genti.
Si tratta, quindi, di rappresentare l’impatto
Temi: ambientale dei CEM prodotti da apparati e siste-
1.1 Realizzazione dell’architettura generale mi mediante modelli analitici e numerici, che poi
del codice integrato di simulazione della propa- potranno essere utilizzati per prevedere i livelli di
gazione di onde elettromagnetiche campo che verranno prodotti dai sistemi in via di
1.2 Modulo solutore FDTD, Ray-Tracing 3D sviluppo o per predire i livelli di campo prodotti
e tecniche ibride. Caratterizzazione di sorgenti all’atto dell’installazione dei nuovi apparati in
canoniche ad alta frequenza volumi di spazio anche complessi. Ciò allo sco-
1.3 Realizzazione di librerie di mappe po di progettare e realizzare impianti tecnologici
tematiche dei livelli di CEM in aree urbane di elevata qualità (secondo i criteri esposti nel De-
1.4 Caratterizzazione elettromagnetica del- creto del Ministero dell’ambiente 381/98), nonchè
l’ambiente in presenza di sorgenti complesse e di- scegliere siti sicuri per la popolazione
stribuite minimizzandone l’esposizione.
La modellazione dei vari tipi di antenne (o
NOTE
Questa linea di ricerca ha lo scopo principa- altre sorgenti di CEM) e dei fenomeni di propa-
le di sviluppare un sistema informatico capace di gazione e di interazione richiede l’utilizzo di de-
realizzare dei modelli atti a simulare le varie terminati codici di calcolo, già esistenti o da rea-
tipologie di problemi EM nel modo più vicino lizzare ad hoc per il particolare diffusore o am-
possibile a quanto avviene nella realtà. Si tratta, biente. In effetti, oltre alla necessità di disporre di
quindi, da un lato di riprodurre al calcolatore i codici di calcolo per la previsione dei livelli di
vari tipi di sorgenti di CEM (antenne, ecc.) e i fe- CEM in ambienti complessi si avverte la necessi-
nomeni di propagazione e di interazione in domi- tà di avere a disposizione uno strumento che con-
PROBLEMA
• Individuazione dei fattori essenziali (variabili primarie) del problema
• Definizione delle relazioni tra le variabili primarie e delle loro interazioni con l’ambiente esterno
• Costruzione di un idoneo
MODELLO
Determinazione di un metodo di risoluzione e costruzione di un efficiente
ALGORITMO
Codifica dell’algoritmo in un adeguato linguaggio di programmazione
PROGRAMMA DI CALCOLO
Schema a blocchi per lo studio di un generico problema con l’aiuto del computer.
La Comunicazione - numero unico 2000 15Damiano Musella
AEROFOTOGRAMMETRIA MAPPE CATASTALI
DATI DA SATELLITE
MODULO DI ACQUISIZIONE ED
ELABORAZIONE DI DATI
IN INGRESSO
CAD ARCHITETTONICO (PRE-PROCESSING)
ED ELETTRONICO DATI NMR
MODULO DI GESTIONE DELLE
ARCHITETTURE DI CALCOLO
FOTO MoM
MODULO DI GESTIONE DEI INTERFACCE
RAY-TRACING SOLUTORI DELLE EQUAZIONI STANDARD
DI MAXWELL
FEM
TECNICHE IBRIDE
MODULO DI ELABORAZIONE E
VISUALIZZAZIONE DI DATI
IN USCITA ANIMAZIONE
(POST-PROCESSING)
PS GIF CAD
NOTE
Schema a blocchi del codice integrato (tratto dal Programma di ricerca “Salvaguardia dell’uomo e dell’ambiente dalle emissioni
elettromagnetiche” CNR-ENEA)
senta di gestire con facilità i numerosi codici di ossia la descrizione di quale può essere l’impatto
calcolo esistenti. Pertanto, l’obiettivo più genera- ambientale prodotto dai vari tipi di diffusori nei
le non è quello di realizzare un semplice codice vari tipi di ambienti.
di calcolo, bensì di sviluppare un codice integra- Il framework sarà quindi costituito da: a) un
to, ossia uno strumento informatico (detto modulo di acquisizione e di elaborazione dei dati
framework) avente una struttura modulare aperta in ingresso (pre-processing) provenienti da sva-
in modo da permettere a coloro che ne riate tipologie di sorgenti (mappe catastali,
usufruiranno di potervi integrare (oltre che aggior- aerofotogrammi, dati da satellite, dati di misure,
nare e modificare) tutte le metodologie di CAD (Computer Aided Design), dati NMR
modellazione e simulazione dei CEM che vengo- (Nuclear Magnetic Resonance) per la simulazio-
no ritenute interessanti e soprattutto per modella- ne dei sistemi biologici; b) un modulo di gestione
re fenomeni di propagazione e di interazione in delle architetture di calcolo che permetta all’utente
domini ampi e complessi (es. città, aeroporti, ecc.) (una volta impostato il problema ed elaborato il
o piccoli e di grande complessità (es. la testa uma- codice che intende utilizzare per avere i risultati
na). In definitiva, lo scopo principale di questa finali) di scegliere su quale tipo di macchina
linea di ricerca è quello di avere uno strumento (sequenziale classica, architetture parallele distri-
che consenta all’utente finale (tipicamente il ri- buite - dette cluster di calcolatori - o massivamente
cercatore) di gestire tutto il processo di parallela) dovrà partire il suddetto codice; c) un
modellazione, dalla preelaborazione modulo di gestione dei solutori delle equazioni di
(preprocessing) dei dati al calcolo vero e proprio Maxwell in grado di trattare diversi codici di riso-
(soluzione delle equazioni di Maxwell) fino al post luzione delle suddette equazioni, vale a dire i
processing, cioè all’elaborazione e presentazione metodi FDTD (Finite Difference Time Domain),
in forma grafica e animata, dei risultati ottenuti, Ray-tracing 3D (tecnica di tracciamento dei raggi
16 La Comunicazione - numero unico 2000IL PROGETTO NAZIONALE DI RICERCA MURST/CNR-ENEA SU
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in tre dimensioni), MoM (Method of Moments), scalare φ e un potenziale vettore A (ossia quattro
FEM (Finite Element Method) o anche metodi ibri- funzioni potenziali: φ, Ax, Ay , Az). Date le densità
di che integrano uno o più di questi metodi; d) un della carica ρ(x,y,z,t) e della corrente J(x,y,z,t)
modulo di elaborazione e visualizzazione dei dati possiamo risolvere le equazioni di Maxwell in
in uscita (post-processing). qualsivoglia circostanza determinando prima i
In effetti, il codice vero e proprio di questo potenziali φ e A con gli integrali (c) e (d) e poi
formidabile strumento di ricerca e di risalire ai campi E e B espressi dalle equazioni (a)
sperimentazione è già disponibile in quanto è sta- e (b) derivando i potenziali.
to sviluppato, per altri scopi, da una delle società In effetti, per risolvere le equazioni di
(IDS di Pisa) partecipanti al Progetto 5%. Pertan- Maxwell in forma differenziale o integrale (es. per
to, l’obiettivo è quello di ritagliare il framework stimare la densità di potenza nei vari ambienti o
esistente sulle esigenze di questa nuova linea di la corrente che attraversa il corpo di un uomo, a
ricerca in modo da potervi integrare i lavori svi- contatto col terreno, esposto a CEM) si utilizzano
luppati dai vari gruppi partecipanti relativi ai co- delle tecniche numeriche o asintotiche in quanto
dici di calcolo dedicati alla simulazione, le tecniche analitiche possono essere utilizzate
modellazione e all’analisi della propagazione in solo in pochi casi contemplanti configurazioni
volumi estesi e complessi, alla stesura delle relati- molto semplici e/o schematizzate.
ve mappe tematiche di livello nelle aree urbane, Le tecniche numeriche possono svilupparsi
alle librerie di antenne e delle situazioni canoniche nel dominio del tempo o nel dominio della fre-
in ambiente urbano, alle sorgenti complesse e di- quenza e sono caratterizzate dal fatto di suddivi-
stribuite (sistema di trazione ferroviaria e siti dere lo spazio in cui si intende valutare il campo
NOTE
aeroportuali). in tante celle elementari, di forma definita, aventi
dimensioni molto minori della più piccola lun-
È noto che per risolvere i problemi legati alla ghezza d’onda della radiazione EM, avente le ca-
determinazione dei CEM generati da una data di- ratteristiche elettromagnetiche del mezzo rappre-
stribuzione di sorgenti (cariche elettriche e cor- sentato in quello specifico punto e all’interno del
renti) si utilizza il sistema costituito dalle quattro quale il campo è ritenuto essere costante. Queste
equazioni di Maxwell e che i campi E e B posso- tecniche sono utilissime per calcolare la distribu-
no essere espressi anche mediante un potenziale zione del CEM nello spazio e in particolare per
Equazioni di Maxwell
in forma di equazioni Risoluzione delle equazioni di Maxwell
differenziali
ρ 1 ∂ 2φ ρ ∂ 2φ ∂ 2φ ∂ 2φ 1 ∂ 2φ ρ
I. ∇·E = ∇ φ − 2 2 =−
2
+ + − =−
ε c ∂t ε ∂ x 2 ∂ y 2 ∂z 2 c 2 ∂t 2 ε
∂B ∂A
II. ∇ × E = − E = −∇φ − (a)
∂t ∂t
III. ∇⋅B = 0 B=∇× A (b)
J ∂E ∂ A ∂ A ∂2 A 1 ∂ 2 A
2 2
1 ∂2A J + 2 + 2 − 2 =−
J
IV. c ⋅ ∇ × B =
2
+ ∇ A− 2
2
=− 2 ∂x 2
∂y ∂z c ∂t 2
ε c2
ε ∂t c ∂t 2
εc
r r
ρ ( P1 ,t − ) J ( P1 ,t − )
φ ( P2 ,t ) = ∫ c dV (c) A( P2 ,t ) = ∫ c dV (d)
4πε 4πεc r
P1 2 P1
La Comunicazione - numero unico 2000 17Damiano Musella
stimare con buona accuratezza il SAR (Specific metriche incontrate lungo il cammino, al campo
Absorption Rate) prodotto all’interno di strutture di frequenza, alle condizioni di esposizione (cam-
non omogenee (es. la testa umana), soprattutto se po vicino o campo lontano), al fatto di dover con-
questo è generato da una sorgente complessa come siderare campi esterni o interni alle strutture fisi-
un telefono cellulare. In questo caso, infatti, è ne- che (ambiente indoor) o biologiche (corpo uma-
cessario avere un modello EM della testa umana no), all’accuratezza richiesta e al massimo tempo
(in genere la modellazione di un corpo biologico di calcolo disponibile.
viene eseguito con l’aiuto della NMR che, for- Il metodo alle differenze finite è uno dei pro-
nendo l’immagine numerica dei vari tessuti fa- cedimenti più importanti e conosciuti per il cal-
centi parte del mezzo indagato, permette di asse- colo approssimato delle soluzioni di equazioni alle
gnare alle celle elementari in cui è suddiviso i re- derivate parziali e permette di risolvere anche le
lativi valori delle grandezze EM necessarie al cal- equazioni differenziali di Maxwell espresse nel
colo del CEM e del SAR, in genere: permittività dominio del tempo. Esso prevede la
dielettrica, conducibilità, densità), un modello del discretizzazione sia del tempo che dello spazio
terminale mobile (rappresentato da una sorgente (comprendente sia l’oggetto in analisi che la re-
emittente una determinata potenza ed avente una gione circostante necessaria per simulare le con-
determinata geometria), un software che permet- dizioni di propagazione) e, approssimando le de-
ta di esaminare tutte le possibili posizioni relative rivate spaziali e temporali coi corrispondenti rap-
che possono assumere i due modelli, un idoneo porti incrementali, trasforma le equazioni diffe-
metodo di calcolo (per analizzare strutture non renziali in sistemi di equazioni algebriche, che
omogenee è necessario utilizzare metodi di riso- tenendo conto delle condizioni al contorno con-
NOTE
luzione delle equazioni di Maxwell atte a fornire ducono alla soluzione. Lo spazio viene diviso in
espressioni che siano funzione delle caratteristi- celle elementari aventi forma dipendente dal si-
che EM del punto considerato). stema di riferimento utilizzato (nel caso di un si-
In generale, l’accuratezza dei risultati dipen- stema Cartesiano hanno forma parallelepipeda) e
de molto dalla precisione con cui è stato modella- la memoria richiesta al computer è proporzionale
to il radiatore, ma anche dalla modellazione degli al numero delle celle medesime. Questo metodo
oggetti posti nelle vicinanze del radiatore e tra il è molto flessibile in quanto si presta a essere uti-
radiatore e il punto di predizione. Tuttavia le tec- lizzato sia per il calcolo dei CEM esterni che in-
niche numeriche, pur richiedendo computer mol- terni alle strutture (come la distribuzione del SAR
to potenti, non presentano particolari problemi nel nei corpi biologici), sia per determinare l’esposi-
modellare e simulare un radiatore o un terminale zione in campo lontano che in campo vicino.
mobile per cui la principale difficoltà risiede spes- Il metodo dei momenti è il metodo più utiliz-
so nel rappresentare tali oggetti nello spazio zato nel dominio della frequenza e permette di
discretizzato. Il problema può essere risolto con trasformare le equazioni integrali in sistemi di
la tecnica Reverse Engineering che acquisisce la equazioni algebriche lineari attraverso una
geometria di un oggetto mediante l’uso di: a) due discretizzazione del volume in cui è suddiviso il
telecamere, b) tecniche di triangolazione che per- corpo in opportune celle elementari. Questa tec-
mettono di fissazione le coordinate dei punti ac- nica è utilizzata anche per calcolare il SAR nei
quisiti, c) un programma di elaborazione delle im- corpi biologici a partire dalla valutazione del cam-
magini con cui costruire una rete di celle rico- po elettrico mediante la funzione di Green solu-
prenti la superficie del modello. zione delle equazioni integrali di Maxwell. La
I metodi numerici più comuni per la risolu- memoria richiesta al computer cresce con il qua-
zione delle equazioni di Maxwell comprendono drato del numero di celle utilizzate e comporta
il metodo alle differenze finite (FDTD), il metodo tempi di elaborazione proporzionali al cubo dello
dei momenti (MoM), il metodo degli elementi fi- stesso numero; pertanto, dal punto di vista del-
niti (FEM). l’occupazione di memoria e dei tempi di calcolo,
Per stabilire quale di questi metodi sia il più è preferibile il metodo FDTD.
appropriato per risolvere un particolare problema
si fa riferimento alle dimensioni (rispetto alla lun- Le tecniche asintotiche risultano particolar-
ghezza d’onda) e alla forma delle strutture geo- mente utili per valutare il CEM in spazi molto este-
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si. In questo caso infatti i metodi numerici, do- cie cilindrica metallica avente raggio di curvatura
vendo considerare un grandissimo numero di cel- variabile), si utilizzano le tecniche che fanno uso
le, richiedono computer di elevate prestazioni e della Geometrical Theory of Diffraction (GTD) la
grandi quantità di memoria. Queste tecniche fan- quale, oltre a considerare i raggi diretti e riflessi,
no uso dei principi dell’ottica geometrica (che si introduce i raggi diffrattivi estendendo la teoria
applicano laddove si devono considerare fenome- ottica della riflessione.
ni di riflessione in quanto tale branca si basa sul L’uso di tecniche tridimensionali di
principio della propagazione rettilinea della luce tracciamento dei raggi (Ray-Tracing 3D), utiliz-
e sull’indipendenza dei raggi luminosi, ossia si zata spesso in combinazione con la teoria geome-
assume che essi non interagiscono) e dell’ottica trica della diffrazione (GTD), risulta molto utile
fisica (che sposando il carattere ondulatorio della per l’analisi della propagazione in ambiente indoor
radiazione si applica ai fenomeni di interferenza, e in ambiente urbano, ove bisogna considerare
diffrazione e polarizzazione) e sono valide allorché gli effetti dei raggi diretti, riflessi e diffratti di or-
la lunghezza d’onda del CEM è molto più piccola dine 1, 2, 3, . . , n (ossia riflessi e diffratti n volte),
degli oggetti con cui interagisce. A tale riguardo con n estremamente grande, sulle pareti orizzon-
fanno scuola due notissimi problemi canonici: 1) tali, verticali e relativi angoli delle costruzioni, oltre
onda piana incidente su un piano metallico inde- che sui mobili e oggetti interni. È tuttavia eviden-
finito e 2) diffrazione di un semipiano metallico te che i tempi di calcolo degli algoritmi utilizzati
infinitamente sottile e perfettamente conduttore. sono fortemente sensibili al numero di interazioni
Nei casi in cui il fenomeno della riflessione considerate e quindi al numero di oggetti adope-
gioca un ruolo chiave viene applicato il cosiddet- rati per descrivere l’ambiente in cui avviene la
NOTE
to principio locale della riflessione secondo cui, propagazione. Per ridurre in modo significativo i
allorché la lunghezza d’onda tende asintoticamente tempi di calcolo è quindi necessario sviluppare
a zero, la riflessione è determinata solo dalle ca- dei criteri che permettano di limitare la descrizio-
ratteristiche del riflettore nell’intorno del punto ne ambientale agli elementi strettamente indispen-
d’incidenza. Le antenne a riflettore rappresenta- sabili per ottenere l’approssimazione desiderata.
no un caso pratico di applicazione delle tecniche È facile prevedere che questo tipo di tecni-
dell’ottica geometrica: i raggi incidenti vengono che troveranno grande applicazione nella previ-
riflessi e quindi il CEM incidente viene reirradiato sione dei campi EM in ambiente microcellulare e
nello spazio. Il riflettore di tali antenne, oltre ad picocellulare.
avere dimensioni molto grandi rispetto alla lun-
ghezza d’onda utilizzata, si trova sufficientemen- Le tecniche ibride consentono anch’esse di
te lontano dall’illuminatore in modo da essere in- superare le limitazioni intrinseche delle tecniche
vestito da un campo localmente piano (l’elemen- numeriche su esposte. Infatti, allorché il dominio
to di superficie riflettente deve avere un raggio di dell’ambiente da modellare in dettaglio abbraccia
curvatura R>λ). estesi volumi di spazio può essere conveniente
In genere nell’interazione del CEM con un utilizzare il solutore ibrido FDTD-Integrale di
ostacolo si tiene conto solo del campo incidente e Kirchhoff in luogo del solutore classico FDTD,
di quello riflesso, trascurando l’effetto dei suoi che richiede un passo di griglia molto minore del-
spigoli che pure danno luogo a un cono di raggi la lunghezza d’onda in gioco e quindi computer
diffratti, ciascuno dei quali forma un angolo con molto potenti.
lo spigolo stesso (nel caso del radiatore ciò si tra-
duce nella fuoriuscita di parte della radiazione dal In definitiva:
tubo di flusso avente l’asse nella direzione di Il Tema 1.1 si occupa della realizzazione
massimo irraggiamento). In pratica, ogni punto dell’architettura generale del codice a partire dal-
del bordo può essere considerato come sede di lo strumento già sviluppato dalla società IDS allo
un’onda diffratta per cui il campo totale viene ad scopo di integrarlo con gli altri solutori e codici di
essere costituito dalla somma dei tre campi. Per calcolo sviluppati dai vari gruppi di ricerca che si
valutare il campo diffratto dagli spigoli, che pos- riferiscono alla Linea 1. Il lavoro, quindi, parte
sono essere rettilinei o curvi (si considera spesso dalle specifiche tecniche dell’architettura di codi-
il caso di un’onda piana incidente su una superfi- ce e si concluderà con la sua validazione su di-
La Comunicazione - numero unico 2000 19Damiano Musella
mostratori. ma di radiazione) e i livelli di campo presenti in
prossimità dell’antenna. Inoltre, devono essere
Il Tema 1.2 si occupa della caratterizzazio- definiti i livelli di CEM nelle fasce di interesse
ne delle sorgenti canoniche, della realizzazione e dello spettro radio, il loro grado di accuratezza e
integrazione dei moduli solutori nonché della loro la risoluzione da cui dipendono gli intervalli tra
validazione su dimostratori. le linee che devono essere rappresentate sulle
In effetti, le sorgenti di CEM (antenne) han- mappe tematiche (la risoluzione necessaria dovrà
no le tipologie più disparate per cui viene consi- essere molto elevata in prossimità delle sorgenti,
derata la possibilità di individuarne le caratteristi- mentre potrà essere sempre più bassa mano a
che comuni in modo da ridurle a pochi esemplari mano che ci si allontana dalle sorgenti).
canonici e nel contempo fornirne una Un altro importante passo è quello di defini-
modellazione realistica. La caratterizzazione del- re un approccio metodologico che consenta di sce-
le sorgenti canoniche risultanti porterà alla crea- gliere e sviluppare i modelli di cui sopra integran-
zione di librerie (sia delle sorgenti che dei model- doli con le basi dati territoriali disponibili (anche
li) che andranno a integrare il framework. in termini di risoluzione). In effetti, in un conte-
L’altra attività del tema si prefigge di svilup- sto urbano non è possibile descrivere perfettamen-
pare due moduli solutori, uno alle differenze fini- te tutto l’ambiente in cui si vanno a definire le
te e uno Ray-Tracing tridimensionale ed almeno mappe.
un propagatore ibrido FDTD-Kirchhoff che con-
senta la propagazione delle onde EM nello spa- Il Tema 1.3 è costituito da tre sottotemi:
zio libero a grande distanza. A ciò si aggiunge la
NOTE
creazione di moduli solutori per il calcolo del cam- a) sorgenti di campo in area urbana e relati-
po vicino, creato dalle antenne degli impianti di va individuazione di modelli per la loro caratte-
comunicazione mobile, del tipo FDTD, basato su rizzazione e descrizione, studio e verifica della
tecniche asintotiche e loro ibridizzazione (FDTD validità dei modelli di previsione di campo adatti
più ray-optics). per la generazione delle mappe tematiche,
individuazione di criteri di analisi delle mappe
Il Tema 1.3 fondamentalmente si occupa tematiche che consentano di definire un livello di
della creazione delle mappe tematiche (per ogni qualità dell’installazione in relazione allo stato di
tipologia di installazione) in ambiente urbano rap- inquinamento ambientale generato.
presentanti i livelli dei CEM prodotti dalle varie b) codici di calcolo del CEM e
sorgenti ivi presenti. individuazione delle informazioni ambientali ne-
L’obiettivo primario è quello di rendere di- cessarie e delle relative basi dati territoriali, svi-
sponibile uno strumento EM che permetta di va- luppo dei moduli sw per il calcolo del CEM e ge-
lutare i livelli di campo in zone estese. L’idea è nerazione delle mappe tematiche, determinazio-
quella di identificare un algoritmo di previsione ne della qualità dei siti urbani sulla base dei crite-
dei livelli di campo che generi modelli a com- ri di analisi delle mappe tematiche individuati.
plessità decrescente mano a mano che ci si allon- c) classificazione delle diverse tipologie di
tana dalla sorgente e che possono essere utilizzati antenna, modellazione delle diverse sorgenti di
uno dopo l’altro, in successione, sia che ci si al- CEM, eventuale aggiornamento delle tipologie di
lontana o che ci si avvicina alla sorgente. Ogni antenna e dei modelli di diagrammi di radiazione
modello richiede una determinata precisione nel- e supporto tecnico alle altre attività del tema.
la descrizione dell’ambiente circostante il radia-
tore: molto spinta in prossimità dell’antenna e sem- Il Tema 1.4 in generale si occupa della ca-
pre meno dettagliata mano a mano che ci si allon- ratterizzazione EM dell’ambiente in presenza di
tana dalla sorgente. sorgenti complesse e distribuite. In particolare si
Una volta definito l’algoritmo di calcolo del occupa di modellare l’ambiente ferroviario (so-
CEM si tratta di identificare le possibili tipologie prattutto con riferimento ai nuovi treni ad alta ve-
di sorgenti di campo, determinare i loro parame- locità, che saranno alimentati in corrente alterna-
tri caratteristici (esempio: di un certo tipo di SRB, ta) e l’ambiente aeroportuale.
rilevare l’altezza, la potenza emessa e il diagram- La caratterizzazione dell’ambiente, anche a
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fini di simulazioni, consiste nel determinare le elettrica verso l’esterno e alla sua valutazione al-
caratteristiche delle SRB (posizionamento, poten- l’interno delle carrozze, alle variazioni dei CEM
za trasmessa, numero di antenne, direzione di dovute alla presenza di più locomotori sulla li-
puntamento), le caratteristiche del territorio nea, alle situazioni di guasto, ecc. La Fiat, nel-
(orografia, vegetazione, urbanizzazione), i dati di l’ambito del trasporto ferroviario e in particolare
propagazione (le intensità di campo EM rilevate dello sviluppo del nuovo materiale rotabile dei
in ogni punto del territorio interessato emesse dalle treni ad alta velocità, si propone di determinare i
singole SRB). livelli di CEM (con codici di calcolo sviluppati ad
Il tema delle sorgenti distribuite è attualmente hoc) a cui sono sottoposti i passeggeri ed il perso-
molto dibattuto per una serie di motivi essenzial- nale viaggiante nei nuovi convogli a c.a., oltre che
mente legati alle interferenze EM da essi provo- suggerire soluzioni a basso impatto EM da inclu-
cate che possono dare luogo a seri inconvenienti. dere negli obiettivi di progetto.
Molti studi e ricerche vengono condotti sulle pro-
cedure automatiche per il calcolo delle interferenze Tra le sorgenti distribuite (e complesse) i si-
EM fra sistemi e strutture distribuite di diversa stemi di comunicazione personale ricoprono un
natura, in particolare tra le linee di trazione elet- ruolo predominante. È facile prevedere, infatti, che
trificate in corrente alternata (come la linea ferro- i nuovi sistemi saranno sempre più distribuiti e
viaria ad alta velocità, che comporta notevoli pro- portatili. In un recente convegno, per dare un’idea
blemi di impatto ambientale) e le strutture metal- della distribuzione, nonché delle dimensioni estre-
liche filari (anche interrate) circostanti (linee di mamente ristrette degli ambienti da considerare,
tlc, metanodotti e tubazioni in genere), parallele e è stato detto che in futuro le stazioni radio base
NOTE
non. Una linea di tlc potrebbe essere rappresenta- (SRB) scompariranno dalla sommità degli edifici
ta come un lungo oggetto metallico e quindi com- in quanto saranno portatili e personali, nel senso
portarsi come un’antenna che raccoglie il CEM che ogni persona trasporterà la propria SRB che
generato dalla linea inducente trasformandolo in gli permetterà di colloquiare con altre persone e
tensioni e correnti e reirradiandolo. gestire macchine e sistemi.
La nuova linea ferroviaria ad alta velocità
(AV) sarà alimentata da una tensione monofase di Il Tema 1.4 è costituito da tre sottotemi:
25 kV - 50 Hz, mentre la quasi totalità delle linee
elettrificate ferroviarie italiane utilizza la corrente a) individuazione e caratterizzazione delle
continua alla tensione nominale di 3 kV. Tuttavia, principali sorgenti di inquinamento EM a frequen-
allo scopo di evitare interferenze con gli attuali za industriale all’interno di materiale rotabile, svi-
sistemi, nei punti critici (ovvero in corrisponden- luppo di modelli e metodi di predizione del cam-
za di interconnessioni, nodi urbani, tratti in cui po magnetico, loro applicazione e confronto con
l’AV è affiancata alla linea esistente, ecc.) la ten- risultati sperimentali
sione di alimentazione rimane a 3 kV. Il nuovo
sistema di alimentazione a 25 kV viene ad essere b) simulazione del sistema elettrico di alimen-
costituito da tratte a c.a. alimentate da sottostazioni tazione delle linee di trazione ferroviaria, caratte-
collegate fra di loro in una configurazione ad anello rizzazione dell’emissione EM relativa, verifiche
(la prima e l’ultima è connessa ad una centrale sperimentali dei codici sviluppati
Enel). La rete potrebbe poi essere allacciata tra-
mite trasformatori alla rete elettrica Enel a 380 kV c) individuazione e caratterizzazione EM di
(cioè alla dorsale principale del sistema elettrico zone tipiche dell’ambiente aeroportuale ottenute
nazionale) invece che alla rete a 132 kV (che ap- integrando le informazioni disponibili con oppor-
provvigiona i centri abitati) in modo da non arre- tune misure in loco, definizione di idonee
care disturbi alla distribuzione urbana di energia metodologie di misura, sviluppo di programmi
elettrica a causa di inevitabili squilibri di carico. specifici di valutazione del CEM basati su tecni-
Visto il valore delle tensioni in gioco, il tema che MoM, UTD (Uniform Theory of Diffraction -
riguardante l’ambiente ferroviario si presenta ric- Teoria uniforme della diffrazione) ed ibride,
co di spunti, soprattutto in relazione al calcolo del individuazione di metodologie di misura finaliz-
campo magnetico emesso dalla linea di trazione zate alla quantificazione dell’esposizione dell’uo-
La Comunicazione - numero unico 2000 21Damiano Musella
mo ai CEM manutenzione e soprattutto di basso costo.
Per abbassare i costi delle apparecchiature
Linea di ricerca 2 di misura si devono realizzare strumenti modulari,
Misura dei livelli di campo elettromagneti- ciascun modulo è sensibile ad una delle bande di
co nell’ambiente frequenza suddetta. Pensare di coprire tutto lo
spettro (e quindi rifornirsi di tutti i moduli) è inu-
Temi: tile e costoso in quanto le frequenze con cui la
2.1 Sviluppo di misuratori dei livelli di cam- popolazione può interagire sono suddivise in ban-
po elettromagnetico de tipiche (es. in bassa frequenza interessa la riga
2.2 Tecniche, strumentazione e procedure a 50 Hz e le sue armoniche). Inoltre, poiché il
di misura dei campi elettromagnetici sistema di misura è costituito da apparati mobili
2.3 Tecniche e procedure per l’analisi ed il riallocabili nell’ambito del territorio, può non es-
monitoraggio della distribuzione del campo EM sere necessario comprare un grande numero di
sul territorio strumenti e lasciarli sul campo per un tempo in-
definito. In pratica, la modularità presenta il van-
Lo scopo ultimo di questa linea di ricerca è taggio di potere assemblare la strumentazione in
quello di studiare, progettare e realizzare i proto- funzione delle effettive necessità (e quindi pos-
tipi dimostrativi di un sistema mobile di misura sono essere acquistati solo i moduli relativi alle
automatico in grado di rilevare, controllare e bande di frequenza di interesse), la mobilità per-
monitorare i livelli di CEM in tutte le zone del mette di limitare il numero di strumenti a quelli
territorio sotto osservazione (limitatamente agli strettamente necessari, al limite uno solo (sempre
NOTE
ambienti accessibili alla popolazione) e per tutto lo stesso) che verrebbe spostato di volta in volta
il tempo desiderato. Ciò presuppone la realizza- da una postazione all’altra.
zione di tre elementi base: una adeguata Gli apparati mobili (detti centraline) conten-
strumentazione dislocata sul territorio, un centro gono al loro interno gli elementi per raccogliere i
di controllo e raccolta dati remoto ed una rete di dati e quantificare le esposizioni delle persone per
connessione con relativo sistema di trasmissione poi inviarle alla postazione centrale di controllo
dati. remoto. In pratica, i sensori catturano la compo-
Procedendo secondo un’analisi di tipo top- nente del CEM (E o H) che interessa rilevare e la
down, si dovranno sviluppare: a) nuove tecniche inviano ai rispettivi ricevitori (eventualmente po-
sperimentali per la identificazione delle sorgenti sti sullo stesso rack) che a loro volta trattano i dati
e per il monitoraggio dei livelli di CEM e b) nuo- raccolti in modo da estrarre le informazioni di in-
va strumentazione di monitoraggio e sorveglian- teresse (tipicamente i livelli e le corrispondenti
za da installare nelle zone ad alta densità di siste- frequenze), demodulati e spediti alla stazione di
mi radianti e/o in presenza di elevate intensità di controllo remoto ove vengono memorizzati, ela-
campo elettrico, magnetico o EM. borati e presentati in forma analitica o grafica.
Gli strumenti di misura devono essere in gra- In commercio si trovano misuratori di livel-
do di coprire lo spettro di frequenze compreso lo di CEM a larga banda (o a rivelazione diretta,
tra le ELF (Extremely Low Frequency) e le in cui la rivelazione viene fatta direttamente sul-
microonde, in modo da poter tenere sotto con- l’antenna per cui si perde l’informazione di fre-
trollo gli elettrodotti (50 Hz), i trasmettitori radio quenza), di piccole dimensioni, compatti, portati-
(AM e FM, soprattutto gli impianti a OL, OM e li, pratici ed economici con cui è molto facile lo-
OC che richiedono una fascia di rispetto piutto- calizzare i punti in cui il campo risulta più eleva-
sto estesa, dipendente dalla potenza emessa) e to; solo se, in qualche punto, i valori misurati si
quelli televisivi (VHF e UHF), gli impianti di te- avvicinano alle soglie ritenute pericolose può es-
lefonia mobile e cellulare (le SRB), i sistemi ra- sere utile ripetere le misurazioni con gli ingom-
dar, ecc. Per poter assolvere al compito cui sono branti, pesanti e costosi, ma più accurati, strumenti
destinati, gli strumenti devono essere trasportabili selettivi (tipicamente gli analizzatori di spettro
e flessibili, in grado di fornire i livelli misurati e comprensivi di set di antenne calibrate). Nel no-
le corrispondenti frequenze, registrare i dati per stro caso abbiamo bisogno di strumenti innovati-
tempi sufficientemente lunghi, richiedere poca vi che impieghino sensori di tipo isotropo a larga
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banda ma che, nel contempo, conservino l’infor- a) Analisi dell’inquinamento EM nell’am-
mazione di frequenza (che insieme al corrispon- biente
dente livello di CEM è un dato essenziale in quanto b) Analisi delle tecniche e definizione delle
i limiti dell’esposizione sono riferiti alle frequen- procedure per la misura dell’inquinamento EM
ze in gioco). Pertanto il sistema di sensori deve c) Software di base per la raccolta dei dati
limitarsi a trasportare il segnale informativo com- dai ricevitori e per la loro archiviazione locale in
pleto al sistema di ricevitori (ciascuno per le fre- formato appropriato
quenze di interesse). All’uscita del ricevitore (a d) Progetto e realizzazione di unità modulari
livello della centralina) vengono estratte le gran- per l’analisi e la misura di segnali EM
dezze e i parametri di interesse (E, H, S o densità e) Progetto e realizzazione di centralina in-
di potenza) con le corrispondenti frequenze che, tegrata per la valutazione dell’esposizione ai cam-
raccolti e codificati, vengono trasmessi (anche via pi EM
wireless, possibilmente senza aumentare il livello
di inquinamento) e inviati alla centrale di control- Il tema 2.3 è costituito da due sottotemi:
lo remoto. Questo centro ha la funzione di racco- a) Definizione e sviluppo dell’architettura di
gliere, memorizzare ed elaborare i dati ricevuti sistema per l’analisi dei dati di campo EM sul ter-
dagli strumenti di misura e renderli disponibili agli ritorio
interessati; a tale scopo impiega un database e la b) Realizzazione di un sistema di trasmis-
rete Internet. sione dei dati di esposizione ad un centro di con-
La capacità di registrazione dei dati con ade- trollo remoto
guata copertura temporale è una caratteristica im-
NOTE
portante in quanto, per una rete di distribuzione Linea di ricerca 3
elettrica, il carico subisce variazioni giornaliere e Interazione tra sorgenti e soggetti esposti
stagionali e il livello di campo magnetico dipen-
de dall’assorbimento della corrente; così come Temi:
nella telefonia cellulare i valori di CEM dipendo- 3.1 Misure sperimentali di accoppiamento
no dal numero di utenti in comunicazione. tra sorgenti e soggetti esposti
3.2 Modelli di calcolo del campo elettroma-
Il Tema 2.1 tratta i sensori di campo (per il gnetico assorbito in soggetti esposti ai sistemi di
campo elettrico e magnetico a 50 Hz e a frequen- comunicazione mobile
ze più basse, per il campo elettrico nelle gamme 3.3 Individuazione dei meccanismi di
più elevate), i loro requisiti (isotropia, manteni- interazione del campo elettromagnetico con i
mento dell’informazione su frequenza e potenza biosistemi
del segnale di ogni singola sorgente), i sistemi per 3.4 Effetti biologici in vitro ed in vivo dei
la misura di correnti indotte nel corpo umano e campi elettromagnetici
scaricate a terra, i sensori per la misura di transi-
tori. Dovendosi occupare di argomenti di rilevan- Questa linea di ricerca tratta gli studi relativi
te interesse (anche commerciali) è costituito da all’interazione tra le sorgenti ed i soggetti espo-
ben sei sottotemi (e relativi gruppi di lavoro): sti, prevede studi ed esperimenti in vivo ed in vitro
a) Sensori e sistemi per misure di corrente per investigare sui possibili effetti biologici ed
tra corpo umano e terra e per correnti impulsive eventualmente determinare i meccanismi di azio-
b) Elettronica dei sensori a larga banda ne che sono alla base di questi effetti ai vari livel-
c) Definizione delle specifiche dei sensori; li della scala biologica, dal molecolare al cellulare.
studio di sensori isotropici a larga banda In effetti, la principale difficoltà di questi sudi
d) Progettazione e caratterizzazione di è quella di stabilire le relazioni che intercorrono
circuiteria a RF tra le caratteristiche fisiche dei campi e le loro
e) Metrologia e taratura dei sensori conseguenze sui tessuti biologici. Il primo passo
f) Sviluppo, realizzazione e fornitura dei è quello di sviluppare le conoscenze relative al
sensori campo assorbito dal soggetto esposto a vari tipi
di sorgenti (linee elettriche, varchi magnetici, sta-
Il tema 2.2 è costituito da cinque sottotemi: zioni radio base, telefoni cellulari, comunicazio-
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