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Définition d’indicateurs pour la caractérisation de l’exposition radioélectrique

Projet 11-159

Julien Caudeville, Ineris François Gaudaire, CSTB

Projet DICER

APR EST 2011 Durée de 3 ans, entre 2012 et 2014

5 partenaires :

Centre Scientifique et Technique du Bâtiment (CSTB) - coordinateur

l’Institut National de Recherche et de Sécurité (INRS)

Institut National de l’Environnement Industriel et des riSques (Ineris)

Orange labs

Telecom Bretagne

Le contexte

Débats, polémiques, controverses autour des champs électromagnétiques radiofréquences dans l’environnement

De quoi parle-t-on ?

Les sources prépondérantes : o Les émetteurs radio, télédiffusion o Téléphonie mobile : stations de base (macro, micro, pico cellules, etc.) o Téléphonie mobile : terminaux (Smartphones, tablettes, etc.) o Téléphonie sans fil DECT oWifi, o Objets communicants, réseaux sans fils , etc. oMachines industrielles spécifiques

Fréquences : entre 100 kHz et 6 GHz

Des sources multiples et diverses

Les usages des configurations d’exposition multiples et diverses

- Population - lieu de vie / lieu public

- une pièce, intérieur d’un bâtiment

- une personne, ses activités, ses déplacements

- un poste de travail

La physique et la biologie différents paramètres

En champ proche : le débit d’absorption spécifique (DAS)

Localisé, tête, corps entier, valeur maximum, moyenne, etc.

En champ lointain : champ électrique, champ magnétique

Connaitre l’exposition des personnes ?

Deux approches complémentaires :

- Des mesures : DAS, champs E et H / laboratoire ou in situ

- Des modélisations numériques : DAS, champs E et H

Beaucoup de paramètres / équipements / méthodes

large bande / spectrale, valeur moyenne ou maximum, moyennage temporel et

spatial, extrapolation (trafic), budget espace temps, etc.

Beaucoup de données d’exposition disponibles

Mesures et modélisation de DAS : normalisés, projets de recherche (enfant, fœtus,

évolution des usages, etc.)

Mesures des niveaux d’exposition du public : mesures « protocole ANFR »,

exposimétrie individuelle, cartographie

+ Etude Copic (MEDDE – 2009-2013) :

Modélisations numériques de l’exposition dans 17 communes

Campagnes de mesures multiples

L’objectif du projet DICER

Etudier différentes méthodologies permettant de proposer des indicateurs pertinents caractérisant l’exposition des populations aux champs électromagnétiques radiofréquences

Choix d’indicateurs d’exposition représentatifs et reproductibles pour caractériser tous les types d’exposition

Prendre en compte les différentes configurations d’exposition rencontrées

Radiofréquences entre 100 kHz et 6 GHz

Focalisation sur les sources d’exposition prépondérantes public et travailleurs

Méthode Tâche 1 : analyse comparative multi domaines

Tâche 2 : configurations spécifiques en milieu industriel

Tâche 3 : vers une matrice d’exposition multi critères

Tâche 4 : variabilité et configurations d’exposition en champ lointain

Tâche 5 : segmentation en profils d’exposition

Tâche 6 : exposition en champ proche et lien entre DAS et champ électrique

Analyse comparative avec d’autres domaines physiques Acoustique, vibrations en milieu industriel, qualité de l’air et éclairage

Méthodes – indicateurs utilisés - réglementation Pragmatisme dans les approches Segmentation en fonction des configurations d’exposition et des sources Distinction population / personne Niveau moyen, niveau maximum, émergence Normalisation Indicateurs Outil de communication et concertation Evolution des indicateurs avec la R&D

Configurations spécifiques en milieu industriel

Méthode

une réglementation dédiée (directive travailleurs) Spécifique des configurations particulières (poste de travail) des équipements identifiés et localisés (industrie)

Identification des sources industrielles dans le domaine radiofréquences

Réalisation de campagnes de mesures sur des postes de travail

Analyse des résultats, segmentation et définition d’indice d’exposition


Résultats

Trois familles identifiées

Chauffage et soudage par induction

Soudage par pertes diélectrique

Chauffage par micro-ondes

Mesures réalisées sur 400 postes de travail


Résultats

Segmentation et familles et sous familles

Les critères :

La partie du corps exposée (mains, tête et tronc)

La distance poste de travail / source de rayonnement

La puissance de la source, etc.

Mise au point d’un Outil Simple d’Evaluation des RAyonnements (OSERA)

permettre aux entreprises d’estimer sans mesures le risque de dépassement des valeurs réglementaires

d’exposition aux champs électromagnétiques.

Outil téléchargeable sur le site web de l’INRS

Mise au point d’une matrice d’exposition multicritères

Méthode

Pour la mise en place d’une segmentation et d’une métrique particulière :

Définition et mis au point d’une matrice d’exposition multicritères multidimensionnelle

Construire et répertorier différents types de variables

Sur une échelle micro à macroscopique, du caractère global à local de l’exposition

En tenant compte de la disponibilité et de la représentativité des données disponibles

Matrice d’exposition multicritères

Identification des variables d’entrée de l’analyse multicritères de l'exposition radiofréquences

Matrice d’exposition multicritères

Segmentation en profils d’exposition

Objectifs

-Construction d’un outil permettant la caractérisation de l’exposition aux radiofréquences de groupes de population -Définir des profils d’exposition pour différents groupes populationnels d’intérêt. -Proposer des recommandations pour la collecte des données

- Etudier l’impact de variables populationnelles et géographiques dans l’exposition


Définition des profils d’exposition

Distributions de référence de l’exposition associée à l’utilisation a) du téléphone mobile et b) du téléphone fixe.

0 15 30 45 0 15 30 45 0 15 30 45 0 15 30 45 0 15 30 45 0 15 30 45 0 15 30 45 0 15 30 45 0 15 30 45

15

int. 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 # 15 15 15 # 15 15 15ext.int. 15 15 15 15 15 15ext.int.ext.

portable 5 5fixe sans fil 15 15 15 15

415 15

8

6 h 7 h

MarcheMoto ou vélo

Voiture ou taxi

18 h 19 h 20 h 21 h 22 h

Domicile

Travail

Autre

Hors

dép

lacem

ent

Dépl

acem

ent

24 h - 6 h23 h

Comportement

Date :

Scenario

Bus ou tramwayMétro ou train

Ordinateur avec réseau WIFIAutres sources

Activ

ités

Type d'urbanisation Age

Remarques et précisions localisation ou activités

Conversation avec téléphone

Four à micro-ondes

Loca

lisat

ions

Couplage des résultats des exposimètres aux descriptions des budget espace-temps (activités/localisation )


Couplage avec la dimension spatiale

Couches géographiques des données

populationnelles et topographiques

Estimation du modèle de prédiction des

expositions fonction des variables géographiques

Extraction et géoréférencement des expositions ambiantes aux

localisations Analyse des relations des expositions ambiantes

et des variables géographiques

Indicateur socio-économique FDep08

Indicateur Bâtiment Indicateur Topographique

Scénarisation des temps de localisation par groupe

populationnel/zone

a) b) Contribution sur le percentile 95 a) des différentes activités et localisations et b) des activités seules (scénario agglomération réalisé sur le département de la Marne).

Simulation probabiliste pour permettre l’intégration de l’exposition de différents types et de la dimension

temporelle


Mise en place de la modélisation et analyse des déterminants

Estimation de la médiane de l’exposition ambiante estimée sur les communes du

département de la Marne (en V/m).

Caractérisation des distributions pour construire les descripteurs

Variabilité et configurations d’exposition

Méthode

Analyses paramétriques et statistiques de l’exposition

- Configuration d’exposition de la population aux émetteurs fixes –

Variabilité spatiale locale du niveau de champ électrique

Variabilité globale à échelle urbaine de l’exposition

Les critères : répartition des émetteurs, caractéristiques topographiques, densité de bâti,

relief, etc.

Objectifs: caractériser rapidement l’exposition à l’échelle d’une ville en fonction de sa

typologie (urbain dense, centre-ville ancien, …) et de simulations numériques ou

mesures réduites sur quelques zones


Méthode Travail réalisé à partir des données disponibles :

Résultats de modélisation et de mesures sur 17 villes dans le cadre de l’étude Copic ,

Données d’exposition publiques (Cost,…) ou issus de projet de recherche (ANR, …)

Analyse de corrélation (indice de Moran) sur ces résultats complétées

+ Modélisations numériques et campagnes de mesures complémentaires


Résultats

Définition de « zones de visibilité » autour d’un émetteur en milieu urbain

Zone 1

Zone 2 Zone 3

Application sur un exemple (Saint Mandé, 94) à partir de la position des antennes de téléphonie mobile


Résultats

Caractérisation de la dépendance spatiale

Pour chaque zone de visibilité

En fonction des bandes de fréquences

(FM, TV, GSM, UMTS,…)

Identification d de lois de distribution du niveau d’exposition

- loi GEV (valeurs extrêmes généralisées) en zones 1 et 2

- loi normale en zone 3

Validation sur les résultats des 17 villes modélisées et mesurées dans l’étude Copic

Lien entre DAS et champ électrique – champ proche / champ lointain

Méthode

Caractériser le lien entre le débit d’absorption spécifique (DAS) et le champ électrique

Développer un indicateur commun d’exposition

en combinant l'exposition induite par les terminaux mobiles et celle induite par les stations de base

Modèles numériques de corps humains, différentes positions

Méthodes des différences finie dans le domaine temporel (FDTD),

Calculs de DAS induits par un mobile et des stations de base

Comparaison des expositions associées


Résultats

DAS moyen sur 10g – mobile > 4 000 pour un usage “voix” DAS induit par la station de base

Volumes moyens en Ko de données échangées Par utilisateur et par jour Pour différentes zones géographiques Pour un réseau 3G


Résultats

Définition d’un indicateur global d’exposition (IGE) Combine uplink et downlink

En lien avec la matrice d’exposition multicritères

Prend en compte le temps d’exposition

volume de données échangées, débit, durée de communication « voix »

durée d’utilisation du mobile en mode « data » WBSAR : DAS corps entier T11 : temps de communication sur une période T T12 : temps d’exposition pour une utilisation du mobile en mode « data » sur la période T

Conclusions

Développements d’outils d’analyse pour la définition d’indicateurs d’exposition

Milieu industriel : Outil simple d’évaluation des rayonnements

Matrice d’exposition multi critères (cadre du travail)

Segmentation en profils d’exposition (spatial, individuel)

Outil d’analyse intégré de résultats (Julien ?)

Définition d’un indicateur global d’exposition

… des travaux qui se poursuivent chez les partenaires (R&D, projets européens, Anses, ANR)

Merci de votre attention

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