Podstawy oceny elektromagnetycznych okoliczności użytkowania nasobnych urządzeń Internetu Rzeczy

• Autorzy: Zradziński Patryk , Gryz Krzysztof

Identyfikatory

DOI

doi.org/10.54215/PiMOSP/1.114.2022

Warianty tytułu

EN

Principles of evaluating electromagnetic aspects of using wearable Internet of Things devices

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Objęcie poruszających się obiektów nadzorem systemu Internetu Rzeczy (IoT, ang. Internet of Things) wymaga zastosowania bezprzewodowej transmisji danych, a często również energii, z wykorzystaniem propagacji energii elektromagnetycznej w powietrzu. Rozwiązania takie są coraz powszechniej wdrażane w wielu gałęziach gospodarki (np. przemyśle wytwórczym, budownictwie, transporcie czy rolnictwie, nauce, służbie zdrowia, a nawet w służbach mundurowych czy działaniach militarnych). Pole elektromagnetyczne (pole-EM) jest w takich systemach emitowane przez moduły radiowe urządzeń wyposażone w anteny nadawcze. Ze względu na elektromagnetyczne okoliczności związane z użytkowaniem urządzeń nasobnych IoT, właściwe jest rozróżnienie ich pod względem rodzaju źródła zasilania modułów radiowych na: (1) autonomiczne urządzenia wyposażone w źródło zasilania modułów radiowych, wykorzystujących różne standardy radiokomunikacji, np. Bluetooth, Wi-Fi, publiczne systemy telefonii komórkowej i podobne oraz (2) urządzenia niezawierające źródła zasilania, zasilane z zewnątrz energią przekazaną bezprzewodowym łączem elektromagnetycznym, np. znaczniki pasywne RFID. Celem publikacji jest scharakteryzowanie okoliczności i skutków oddziaływania w środowisku pracy pola-EM wytwarzanego ze względu na zamierzone właściwości funkcjonalne różnorodnych nasobnych urządzeń wykorzystywanych w systemach IoT. Scharakteryzowano nasobne urządzenia systemów IoT i wykorzystywane w nich różnorodne technologie radiokomunikacyjne, rozpatrywane ze względu na pole-EM emitowane podczas ich użytkowania i skutki jego oddziaływania w środowisku pracy. Omówiono wymagania prawne dotyczące oceny i ograniczania niepożądanych skutków oddziaływania pola-EM na pracujących i materialne środowisko pracy, a także środki ochronne służące ich ograniczaniu, stosowane w ramach wymagań prawa pracy.

EN

Making movable objects a part of the Internet of Things (IoT) system requires the use of wireless transmission of data, and often also energy when harvesting electromagnetic energy in the air. Such solutions are increasingly commonly implemented in many sectors of the economy (e.g. manufacturing industry, construction, transport and agriculture, science, healthcare, and even in the uniformed services or military operations). The electromagnetic field (EMF) in such systems is emitted by radio modules of devices equipped with transmitting antennas. Due to the electromagnetic circumstances related to the use of IoT wearable devices, it is appropriate to distinguish them in terms of the type of power source for radio modules into: (1) autonomous devices equipped with a power source for radio modules, using various radiocommunication standards, e.g. Bluetooth, Wi-Fi, public mobile telecommunication systems, so on; and (2) devices without a power source, powered externally using energy transmitted via a wireless electromagnetic link, e.g. passive RFID tags. The aim of the publication is to characterise the circumstances and effects of EMF exposure in the work environment due to the intended functional properties of various wearable devices used in IoT systems. The wearable IoT systems devices and the various radiocommunication technologies used in them are characterised, considering the EMF emitted during their use, and the effects of this in the work environment. The paper also discusses the legal requirements for assessing and reducing the undesirable effects of EMF exposure on workers and the material objects of work environment, as well as protective measures to limit them, as applied within the requirements of the labour law.

Słowa kluczowe

PL

pole elektromagnetyczne; skutki bezpośrednie narażenia; skutki pośrednie narażenia; współczynnik pochłaniania właściwego energii (SAR); nauki o zdrowiu; inżynieria biomedyczna; inżynieria środowiska

EN

electromagnetic field; direct effects of exposure; indirect effects of exposure; specific energy absorption rate (SAR); health sciences; biomedical engineering; environmental engineering

• Wydawca: Centralny Instytut Ochrony Pracy - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Podstawy i Metody Oceny Środowiska Pracy
• Rocznik: 2022
• Tom: Nr 4 (114)
• Strony: 7--38
• Opis fizyczny: Bibliogr. 36 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Zradziński Patryk

• Centralny Instytut Ochrony Pracy – Państwowy Instytut Badawczy ul. Czerniakowska 16, 00-701 Warszawa POLAND

• https://orcid.org/0000-0001-8094-0761

autor

Gryz Krzysztof

• Centralny Instytut Ochrony Pracy – Państwowy Instytut Badawczy ul. Czerniakowska 16, 00-701 Warszawa POLAND

• https://orcid.org/0000-0001-5655-2187

Bibliografia

• 1. Aerts S., Verloock L., Van den Bossche M. i in. (2019). Emissions from smart meters and other residential radiofrequency sources. Health Phys. 116(6), 776–788.
• 2. Calderon C., Addison D., Chopra N. i in. (2019). Exposure to electromagnetic fields from smart utility meters in GB; Part III) On-site measurements in homes. Bioelectromagnetics 40(6), 434–440.
• 3. Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2013/35/UE z dnia 26 czerwca 2013 r. w sprawie minimalnych wymagań w zakresie ochrony zdrowia i bezpieczeństwa dotyczących narażenia pracowników na zagrożenia spowodowane czynnikami fizycznymi (polami elektromagnetycznymi) (dwudziesta dyrektywa szczegółowa w rozumieniu art. 16 ust. 1 dyrektywy 89/391/EWG) i uchylająca dyrektywę 2004/40/WE, Dz. Urz. UE L 179/1. [European Union legal act].
• 4. Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2014/30/UE z dnia 26 lutego 2014 r. w sprawie harmonizacji ustawodawstw państw członkowskich odnoszących się do kompatybilności elektromagnetycznej (wersja przekształcona). Tekst mający znaczenie dla EOG, Dz. Urz. UE L 96/79. [European Union legal act].
• 5. Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2014/35/UE z dnia 26 lutego 2014 r. w sprawie harmonizacji ustawodawstw państw członkowskich odnoszących się do udostępniania na rynku sprzętu elektrycznego przewidzianego do stosowania w określonych granicach napięcia (wersja przekształcona). Tekst mający znaczenie dla EOG, Dz. Urz. UE L 96/357. [European Union legal act].
• 6. Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2014/53/UE z dnia 16 kwietnia 2014 r. w sprawie harmonizacji ustawodawstw państw członkowskich dotyczących udostępniania na rynku urządzeń radiowych i uchylająca dyrektywę 1999/5/WE. Tekst mający znaczenie dla EOG, Dz. Urz. UE L 153/62. [European Union legal act].
• 7. ETSI TR 103 182 V1.1.1 (2016-09). Integrated broadband cable telecommunication networks (CABLE); Characteristics of Evolving Electromagnetic Environment with ECN800 parameters and Cable Network Equipment.
• 8. ETSI TS 125 101 V11.14.0 (2018-04). Universal Mobile Telecommunications System (UMTS); User Equipment (UE) radio transmission and reception (FDD) (3GPP TS 25.101 version 11.14.0 Release 11).
• 9. ETSI TS 136101 V15.9.0 (2020-02). LTE; Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); User Equipment (UE) radio transmission and reception (3GPP TS 36.101 version 15.9.0 Release 15).
• 10. ETSI EN 302 208 V3.3.1 (2020-08). Radio Frequency Identification Equipment operating in the band 865 MHz to 868 MHz with power levels up to 2 W and in the band 915 MHz to 921 MHz with power levels up to 4 W; Harmonised Standard for access to radio spectrum.
• 11. IARC, International Agency for Research on Cancer (2013). IARC Monographs on the evaluation of carcinogenic risks to humans. Non-ionizing radiation, Part 2: Radiofrequency electromagnetic fields. IARC Press, Lyon, France, Vol. 102.
• 12. ISO/IEC 15693-1:2018. Cards and security devices for personal identification – Contactless vicinity objects - Part 1: Physical characteristics.
• 13. ISO/IEC 14443-2:2020. Cards and security devices for personal identification – Contactless proximity objects - Part 2: Radio frequency power and signal interface.
• 14. Morzyński L. (2019). Idea wykorzystania bezprzewodowej sieci sensorowej i Internetu rzeczy do monitorowania środowiska pracy i ostrzegania pracowników przed zagrożeniami. Bezp. Pr. 1(568), 24–27 [in Polish].
• 15. Morzyński L., Szczepański G. (2020). Ocena położenia urządzenia nasobnego na podstawie mocy sygnału radiowego w sieci sensorowej do monitorowania zagrożenia w środowisku pracy Bezp. Pr. 2(581), 21–24 [in Polish].
• 16. Nikitin P.V., Rao K.V.S., Martinez R. i in. (2009). Sensitivity and impedance measurements of UHF RFID chips. IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques 57(5), 1297–1302.
• 17. Pääkkönen R., Korpinen L. (2018). New technologies of the smart cities and public exposure of extremely low frequency electromagnetic fields. Abstract Collection. The Joint Annual Meeting of The Bioelectromagnetics Society and the European BioElectromagnetics Association, BioEM 2018, June 25-29, Piran, Portoroz, Slovenia, 775–776.
• 18. Peyman A., Addison D., Mee T. i in. (2017). Exposure to electromagnetic fields from smart utility meters in GB; part I) laboratory measurements. Bioelectromagnetics 38(4), 280–294.
• 19. PN-EN 60601-1-2:2015. Medyczne urządzenia elektryczne – Część 1-2: Wymagania ogólne dotyczące bezpieczeństwa podstawowego oraz funkcjonowania zasadniczego – Norma uzupełniająca: Zakłócenia elektromagnetyczne – Wymagania i badania [Polish standard].
• 20. PN-EN 61000-4-8:2010. Kompatybilność elektromagnetyczna (EMC) – Część 4-8: Metody badań i pomiarów – Badanie odporności na pole magnetyczne o częstotliwości sieci elektroenergetycznej [Polish standard].
• 21. PN-EN 61000-4-3:2021-06. Kompatybilność elektro-magnetyczna (EMC) – Część 4-3: Metody badań i pomiarów – Badanie odporności na promieniowane pole elektromagnetyczne o częstotliwości radiowej [Polish standard].
• 22. PN-EN 61000-4-39:2017-07. Kompatybilność elektromagnetyczna (EMC) – Część 4-39: Metody badań i pomiarów - Pola radiowe w bliskiej odległości - Badanie odporności [Polish standard].
• 23. PN-ETSI EN 300 328 V2.2.2:2020-03. Szerokopasmowe systemy transmisyjne – Urządzenia transmisji danych pracujące w paśmie 2,4 GHz - Zharmonizowana norma dotycząca dostępu do widma radiowego [Polish standard].
• 24. PN-ETSI EN 301 893 V2.1.1:2017-11. RLAN pracujące w paśmie 5 GHz – Zharmonizowana norma zapewniająca spełnienie zasadniczych wymagań zgodnie z artykułem 3.2 dyrektywy 2014/53/UE [Polish standard].
• 25. Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2017/745 z dnia 5 kwietnia 2017 r. w sprawie wyrobów medycznych, zmiany dyrektywy 2001/83/WE, rozporządzenia (WE) nr 178/2002 i rozporządzenia (WE) nr 1223/2009 oraz uchylenia dyrektyw Rady 90/385/EWG i 93/42/EWG (Tekst mający znaczenie dla EOG), Dz. Urz. UE L 117/1. [European Union legal act].
• 26. Rozporządzenie Ministra Rodziny, Pracy i Polityki Społecznej z dnia 12 czerwca 2018 r. w sprawie najwyższych dopuszczalnych stężeń i natężeń czynników szkodliwych dla zdrowia w środowisku pracy. Załącznik 2. Część E „Pole elektromagnetyczne”. DzU 2018, poz. 1286 [Polish legal act].
• 27. Rozporządzenie Ministra Rodziny, Pracy i Polityki Społecznej z dnia 29 czerwca 2016 r. w sprawie bezpieczeństwa i higieny pracy przy pracach związanych z narażeniem na pole elektromagnetyczne. DzU 2018, poz. 331 (t.j.) [Polish legal act].
• 28. Zradziński P., Karpowicz J., Gryz K. i in. (2018). Evaluation of the safety of users of active implantable medical devices (AIMD) in the working environment in terms of exposure to electromagnetic fields: practical approach to the requirements of European Directive 2013/35/EU. Int. J. Occup. Med. Environ. Health 31(6), 795–808.
• 29. Zradziński P., Karpowicz J., Gryz K. (2019). Electromagnetic energy absorption in a head approaching a radiofrequency identification (RFID) reader operating at 13.56 MHz in users of hearing implants versus non-users. Sensors 19(17), 3724.
• 30. Zradziński P., Karpowicz J., Gryz K. i in. (2020a). Modelling the influence of electromagnetic field on the user of a wearable IoT device used in a WSN for monitoring and reducing hazards in the work environment. Sensors 20(24), 7131.
• 31. Zradziński P., Karpowicz J., Gryz K. i in. (2020b). An evaluation of electromagnetic exposure while using ultra-high frequency radiofrequency identification (UHF RFID) guns. Sensors 20(1), 202.
• 32. Zradziński P., Karpowicz J., Gryz K. i in. (2020c). Environmental safety aspects of using UHF RFID systems in hospitals. Inż. Fiz. Med. 9(2), 133–140.
• 33. Zradziński P., Karpowicz J., Gryz K. i in. (2021a). Modelling and evaluation of the absorption of the 866 MHz electromagnetic field in humans exposed near to fixed I-RFID readers used in medical RTLS or to monitor PPE. Sensors 21(12), 4251.
• 34. Zradziński P., Karpowicz J., Gryz K. i in. (2021b). Internet Rzeczy w przemyśle i życiu codziennym. [W:] Aktualny stan prawny ochrony przed promieniowaniem jonizującym i polami elektromagnetycznymi 0-300 GHz w Polsce. [Red.] M. Zmyślony, E.M. Nowosielska. WAT, Warszawa, 103–116 [in Polish].
• 35. Zradziński P., Karpowicz J., Gryz K. (2021c). Charakterystyka emisji elektromagnetycznych związanych z użytkowaniem nasobnych urządzeń działających w technologii Internetu Rzeczy. Bezp. Pr. 5(596), 17–21 [in Polish].
• 36. Zradziński P. (2022). Modelling and evaluating electromagnetic field exposure in the multiple-source scenario of using IoT HF RFID readers. Int. J. Environ. Res. Public Health 19(6), 3274.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).