Автоматизированное рабочее место регистрации и документирования комплекса средств автоматизации

Оператор АРМ регистрации и доку­мен­тирования испытывает значительную нагрузку, как физическую (сидячее положение, нагрузка на глаза), так и умственную, что приводит к снижению его трудоспособности к концу рабочего дня.

1. Характеристика помещения и факторы, действующие на оператора в процессе его труда

Помещение, в котором находится рабочее место оператора, имеет следующие характеристики:

• длина помещения: 6.5 м;

• ширина помещения: 3.7 м;

• высота помещения: 3.5 м;

• число окон: 4;

• число рабочих мест: 2;

• освещение: естественное (через боковые окна) и общее искусствен­ное;

• вид выполняемых работ: непрерывная работа с прикладной програм­мой в диалоговом режиме.

Напряжение зрения:

• освещённость РМ, лк 300;

• размеры объекта, мм 0.3 – 0.5;

• разряд зрительной работы III – IV.

На рабочем месте оператор подвергается воздействию следующих неблагоприят­ных факторов:

• недостаточное освещение;

• шум от работающих машин;

• электромагнитное излучение;

• выделение избытков теплоты.

Поэтому необходимо разработать средства защиты от этих вредных факторов. К данным средствам защиты относятся: вентиляция, искусственное освещение, звукоизо­ляция. Существуют нормативы, определяющие комфортные условия и предельно допус­ти­мые нормы запылённости, температуры воздуха, шума, освещённости. В системе мер, обеспечивающих благоприятные условия труда, большое место отводится эстетическим факторам: оформление производственного интерьера, оборудования, применение функ­циональной музыки и др., которые оказывают определённое воздействие на организм человека. Важную роль играет окраска помещений, которая должна быть светлой. В данном разделе дипломного проекта рассчитывается необходимая освещённость рабочего места и информационная нагрузка оператора.

Развитию утомляемости на производстве способствуют следующие факторы:

• неправильная эргономическая организация рабочего места, нерациональные зоны размещения оборудования по высоте от пола, по фронту от оси симметрии и т.д.;

• характер протекания труда. Трудовой процесс организован таким образом, что оператор вынужден с первых минут рабочего дня решать наиболее сложные и трудоёмкие задачи, в то время как в первые минуты работы функциональная подвижность нервных клеток мозга низка. Важное значение имеет чередование труда и отдыха, смена одних форм работы другими.

2. Расчёт освещения рабочего места оператора

Одним из основных вопросов охраны труда является организация рационального освещения производственных помещений и рабочих мест.

Для освещения помещения, в котором работает оператор, используется смешанное освещение, т.е. сочетание естественного и искусственного освещения.

Естественное освещение – осуществляется через окна в наружных стенах здания.

Искусственное освещение – используется при недостаточном естественном осве­ще­нии и осуществляется с помощью двух систем: общего и местного освещения. Общим называют освещение, светильники которого освещают всю площадь помещения. Мест­ным называют освещение, предназначенное для определённого рабочего места.

Для помещения, где находится рабочее место оператора, используется система общего освещения.

Нормами для данных работ установлена необходимая освещённость рабочего места Е_Н=300 лк (для работ высокой точности, когда наименьший размер объекта различения равен 0.3 – 0.5 мм).

Расчёт системы освещения производится методом коэффициента использования светового потока, который выражается отношением светового потока, падающего на расчёт­ную поверхность, к суммарному потоку всех ламп. Его величина зависит от харак­теристик светильника, размеров помещения, окраски стен и потолка, характеризуемой коэффициентами отражения стен и потолка.

Общий световой поток определяется по формуле:

,

где Е_Н – необходимая освещённость рабочего места по норме (Е_Н=300 лк);

S – площадь помещения, м²;

z₁ – коэффициент запаса, который учитывает износ и загрязнение светильников (z₁=1.5, табл. VII-5, [15]);

z₂ – коэффициент, учитывающий неравномерность освещения (z₂=1.1, стр. 139 [15]);

h - коэффициент использования светового потока выбирается из таблиц в зави­симости от типа светильника, размеров помещения, коэффициентов отражения стен и потолка помещения.

Определим площадь помещения, если его длина составляет L_д=6.5 м, а ширина L_ш=3.7 м:

=6.5 3.7=24 м²

Выберем из таблицы коэффициент использования светового потока по следующим данным:

• коэффициент отражения побелённого потолка R_п=70%;

• коэффициент отражения от стен, окрашенных в светлую краску R_ст=50%;

=0.7,

где h_П – высота помещения = 3.5 м. Тогда по табл. 7 [16] находим (для люминесцентных ламп i=0.7) h=0.38.

Определяем общий световой поток:

лм

Наиболее приемлемыми для помещения ВЦ являются люминесцентные лампы ЛБ (белого света) или ЛТБ (тёпло-белого света), мощностью 20, 40 или 80 Вт.

Световой поток одной лампы ЛТБ40 составляет F₁=3100 лм, следовательно, для получения светового потока F_общ=31263.2 лм необходимо N ламп, число которых можно определить по формуле

Подставим значения, полученные выше:

ламп.

Таким образом, необходимо установить 10 ламп ЛТБ40.

Электрическая мощность всей осветительной системы вычисляется по формуле:

, Вт,

где P₁ – мощность одной лампы = 40 Вт, N – число ламп = 10.

Вт.

Для исключения засветки экранов дисплеев прямыми световыми потоками светиль­ники общего освещения располагают сбоку от рабочего места, параллельно линии зрения оператора и стене с окнами. Такое размещение светильников позволяет производить их последовательное включение в зависимости от величины естественной освещённости и исключает раздражение глаз чередующимися полосами света и тени, возникающее при поперечном расположении светильников [17].

Расчёт местного светового потока не производится, т.к. в данном случае рекомен­дуется система общего освещения во избежание отражённой блёсткости от поверхности стола и экрана монитора.

Коэффициент пульсации освещённости:

,

где E_max, E_min и E_ср показатели освещённости для газоразрядных ламп при питании их переменным током – соответстсвенно максимальная, минимальная и средняя.

Возьмём по аналогии [16], табл. 4 люминесцентную лампу ЛХБ приблизительно той же мощности. Включением смежных ламп в разные фазы (группы) трёхфазной элек­три­ческой сети возможно добиться уменьшения коэффициента пульсации К_П с 35 до 3 – т.е. почти в 12 раз (рис. 1). На рис. 1 указаны три выключателя (по одному на каждую фазу – группу ламп) – это необходимо для обеспечения возможности независимого управ­ления группами ламп.

Равномерность распределения яркости в поле зрения. Характеризуется отношением (данное отношение считается оптимальным) или . В данном случае , следовательно отношение .

Итак, для обеспечения нормальных условий работы программиста, в соответствии с нормативными требованиями, необходимо использовать данное число светильников указанной мощности для освещения рабочего помещения.

3. Расчёт информационной нагрузки

Расчёт информационной нагрузки оператора необходим для того, чтобы выяснить, будет ли оператор справляться с заданием.

Рассчитаем информационную нагрузку оператора. Воспользуемся табл. 4 [18].

Количество операций, совершаемых оператором за 3 часа (табл.1):

Члены алгоритма	Символ	Количество членов	Частота повторения pi
Афферентные:			1
Наблюдение результатов	F	10	1
Всего:		10
Эфферентные:			1
Выбор наилучшего вари­ан­та из нескольких	C	3	0,04
Исправление ошибок	D	1	0,01
Анализ полученных резу­ль­татов	M	40	0,54
Выполнение механических действий	K	30	0,41
Всего:		74
Итого:		84

Рассчитаем энтропию информации:

Суммарная энтропия:

бит/с.

Поток информационной нагрузки равен , где:

N – суммарное число всех членов алгоритма;

t – длительность выполнения всей работы, мин.

.

Вывод: . Следовательно, информационная нагрузка оператора укладывается в норму [19], табл. 13.2.

Выводы

В данном разделе дипломного проекта был произведён расчёт освещённости рабо­чего места (с выбором типа ламп и их количества), а также оценка информационной наг­рузки.

Расчёты показали, что оператор получает информационную нагрузку, равную .

Кроме того, необходимо в течение 8-ми часового рабочего дня предусмотреть один часовой перерыв на обед, 5-ти минутные перерывы каждые полчаса и 15-ти минутные перерывы каждые 1.5 – 2 часа. Работу необходимо организовать таким образом, чтобы наиболее сложные задачи решались с 11:00 до 16:00 – в период наибольшей активности человека, а не в начале дня, когда оператор ещё не достиг максимальной активности, и не в конце дня, когда уже развивается утомление.

Так как работа оператора не связана с решением крупных логических задач и достаточно однообразна, то рекомендуется по-возможности чередовать виды деятель­ности. Пример чередования видов работ и её интенсивности приведён в графике труда и отдыха (табл.2).

Время	Вид работы и её интенсивность
9:00	Начало работы
9:00 – 9:30	Вход в систему, решение общих организационных задач
9:30 – 9:35	5-ти минутный перерыв
9:35 – 10:10	Решение несложных задач, формирование запросов к системе
10:10 – 10:15	5-ти минутный перерыв
10:15 – 10:45	Решение несложных задач, изучение литературы
10:45 – 11:00	15-ти минутный перерыв
11:00 – 11:55	Решение логических, наиболее трудоёмких задач
11:55 – 12:00	5-ти минутный перерыв
12:00 – 13:00	Решение наиболее сложных и трудоёмких задач, требующих максимального умственного напряжения
13:00 – 14:00	Перерыв на обед
14:00 – 14:40	Наблюдение полученных результатов, исправление ошибок
14:40 – 14:45	5-ти минутный перерыв
14:45 – 15:10	Выполнение механических действий, анализ результатов, исправление ошибок
15:10 – 15:30	20-ти минутный перерыв
15:30 – 16:10	Анализ результатов, исправление ошибок
16:10 – 16:15	5-ти минутный перерыв
16:15 – 17:10	Выполнение механических действий, оформление отчётов, подведение результатов
17:10 – 17:15	5-ти минутный перерыв
17:15 – 18:00	Выход из системы, подготовка к следующему рабочему дню (план работ и т.д.)
18:00	Конец работы

Гражданская оборона

Введение

В современных городах из-за высокой плотности застройки административное здание с расположенным в нем вычислительным центром может оказаться вблизи одного из опасных промышленных предприятий, таких как:

• нефтеперерабатывающий завод;

• газоперекачивающая станция;

• ТЭЦ;

• разного рода химические заводы;

• предприятия по работе с радиоактивными материалами.

Все эти объекты являются источниками повышенной опасности для близко расположенных построек. Опасными могут быть следующие факторы:

• утечка СДЯВ;

• утечка радиоактивных веществ;

• опасность взрыва и пожара легко воспламеняющихся веществ.

Рассматривается следующая ситуация: поблизости от административного здания расположено хранилище сжиженного газа большой емкости. В результате нарушения целостности контейнера со сжиженным газом и его утечки происходит взрыв. При этом возможны разрушения здания вследствие поражения его ударной волной и развитие пожарной обстановки.

Данная ситуация может возникнуть в случае стихийных бедствий, техногенных факторов, террористических актов, нарушения правил хранения, а также неосторожности рабочего персонала.

В представленном разделе дипломного проекта производится оценка последствий взрыва и определяются меры защиты оператора и аппаратуры ПЭВМ от воздействия высоких температур в случае развития пожарной обстановки.

1. Теоретическая часть

Источником взрыва является хранилище сжиженного пропана. При нарушении емкости со сжиженным пропаном, хранящимся под высоким давлением, происходит его вскипание с быстрым испарением, выброс в атмосферу и образование облака газопаровоздушной смеси. Когда объемная концентрация пропана превышает 7-9%, может произойти взрыв.

Для определения последствий взрыва газопаровоздушной смеси (ГПВС) необходимо оценить физическую устойчивость объекта к поражающим факторам взрыва ГПВС. В рассматриваемой ситуации поражающими факторами являются ударная волна и возможность развития пожарной обстановки на объекте.

1.1. Оценка воздействия ударной волны на объект

1.1.1. Характеристики ударной волны

Ударная волна – это область резкого сжатия среды, которая в виде сферического слоя распространяется от места взрыва во все стороны со сверхзвуковой скоростью.

Основным параметром ударной волны, характеризующим ее разрушающее и поражающее воздействие, является избыточное давление во фронте ударной волны. Избыточное давление во фронте ударной волны – это разность между максимальным давлением во фронте ударной волны и нормальным атмосферным давлением .

Зону очага взрыва ГПВС можно представить в виде 3-х концентрических окружностей с центром в точке взрыва, которые имеют радиусы , и (рис.1), где:

• - радиус зоны детонационной волны;

• - радиус зоны поражения продуктами взрыва;

• - зона действия воздушной ударной волны.

Для каждой из этих зон считают избыточное давление, по которому определяют последствия взрыва.

, м, где - количество сжиженного газа, т.

В пределах действует =1700кПа.

, м, в пределах изменяется от 1650 до 300кПа.

, кПа, где - расстояние от центра взрыва до места расположения объекта.

В третьей зоне определя­ется в зависимости от величины :

при ,

при

1.1.2. Поражающие факторы ударной волны

Поражение ударной волной возникает в результате воздействия избыточного давления и скоростного напора воздуха и приводит к разрушению зданий и поражениям людей (непосредственным, если человек находится на открытом пространстве, или косвенным, в результате ударов обломками разрушенных зданий и сооружений).

Применительно к гражданским и промышленным зданиям степени разрушения характеризуются следующим состоянием конструкции:

• Cлабое разрушение: разрушаются оконные и дверные заполнения, легкие перегородки, частично кровля, возможны трещины в стенах верхних этажей. Здание может эксплуатироваться после проведения текущего ремонта.

• Среднее разрушение: разрушение крыш, внутренних перегородок, окон, обрушение отдельных участков чердачных перекрытий. Для восстановления здания необходим капитальный ремонт.

• Сильное разрушение: характеризуется разрушением несущих конструкций и перекрытий верхних этажей, образованием трещин в стенах и деформацией перекрытий нижних этажей. Использование помещений становится невозможным, а ремонт нецелесообразным.

• Полное разрушение: разрушаются все основные элементы здания, включая несущие конструкции. Использовать здания невозможно.

Степень разрушения зданий зависит от устойчивости конструкции зданий к воздействию избыточного давления во фронте ударной волны.

1.2. Оценка пожарной обстановки

В зависимости от мощности взрыва и вызванных им разрушений в административном здании может развиться пожарная обстановка. Вероятность возникновения и распространения пожаров зависит от:

• степени огнестойкости зданий и сооружений;

• категории пожароопасности производства;

• расстояния между зданиями и сооружениями;

• погодных условий.

1.2.1. Влияние степени огнестойкости зданий и сооружений на развитие пожарной обстановки

Степень огнестойкости зданий и сооружений зависит от сопротивляемости материалов зданий к огню. По огнестойкости здания и сооружения делятся на пять категорий. I - основные элементы выполнены из несгораемых материалов, а несущие конструкции обладают повышенной сопротивляемостью к воздействию огня; II - основные элементы выполнены из несгораемых материалов; III - с каменными стенами и деревянными оштукатуренными перегородками и перекрытиями; IV - оштукатуренные деревянные здания; V – деревянные неоштукатуренные строения. Ориентировочное время развития пожара до полного охвата здания огнем: для зданий и сооружений I и II степени – не более 2ч, зданий и сооружений III степени – не более 1.5ч, для зданий и сооружений IV и V степеней – не более 1ч.

На развитие пожара в здании влияет также степень разрушения здания ударной волной. Отдельные и сплошные пожары возможны только на тех предприятиях, которые получили в основном слабые и средние разрушения, при сильных и полных разрушениях возможны только тления и горения в завалах.

1.2.2. Влияние категорий пожароопасности производства на развитие пожарной обстановки

По пожарной опасности объекты в соответствии с характером технологического процесса подразделяют на пять категорий: А, Б, В, Г, Д. Объекты категорий А - Г связаны с нефтеперерабатывающим, химическим, столярным, текстильным и подобного рода производством. Объекты категории Д связаны с хранением и переработкой негорючих материалов. Наиболее пожароопасны первые две категории.

1.2.3. Влияние расстояний между зданиями на распространение пожаров

Распространение пожаров определяется плотностью застройки территории. Для зданий I и II степеней огнестойкости плотность застройки должна быть более 30%, для зданий III степени – более 20%, для зданий IV и V степеней – более 10%.

1.2.4. Влияние погодных условий на распространение пожаров

Скорость ветра также влияет на скорость распространения пожара. При указанных в п.2.2.3. сочетаниях скорость распространения огня при скорости ветра 3-5 м/с будет составлять: при застройке II и III степени огнестойкости 60-120 м/ч, IV и V степени – 120-300 м/ч.

1.2.5. Оценка воздействия теплового импульса огненного шара на пожарную обстановку

Величина теплового потока от огненного шара характеризуется: радиусом огненного шара: , м, и временем его существования , сек, где - половина массы сжиженного топлива, т.

Поток излучения кВт/м² от огненного шара, падающий на элемент объекта, определяется по формуле: , кВт/м2, где =270кВт/м2 – мощность поверхностной эмиссии огненного шара, - коэффициент, учитывающий фактор угла падения, - проводимость воздуха. Коэффициент и проводимость определяются по формулам:

, ,

где .

Импульс теплового потока излучения определяется по формуле:

, кДж/м².

Воспламенение различного рода материалов зависит от величины теплового импульса, а предельная величина импульса теплового потока для кожи человека составляет 42 кДж/м².

Предельно безопасный радиус (радиус эвакуации) для человека составляет , м.

1.2.6. Оценка воздействия вторичных поражающих факторов на пожарную обстановку

При возникновении пожара необходимо учитывать вторичные поражающие факторы, такие как разрушения газопроводов, пробои и прорывы электропроводки, кабелей и т.п.

1.2.7. Воздействие пожара на людей и элементы объекта

Во время пожара элементы объекта и люди подвергаются тепловому излучению. Возможность возникновения очагов воспламенения и горения устанавливается по данным возгораемости материалов. Ожоги, полученные человеком во время пожара, подразделяются на четыре степени по тяжести поражения организма и вызываются тепловыми импульсами определенной величины. Так, ожоги первой степени могут быть вызваны тепловым импульсом 80-160кДж, второй степени – 160-400кДж, третьей – 400-600кДж, четвертой – 600кДж и выше. Степень полученных ожогов определяется и характером одежды человека и степенью ее возгораемости.

1.3. Оценка устойчивости элементов объекта

На основании расчетов необходимо определить степень повреждения объекта и выявить необходимые меры по повышению устойчивости работы объекта.

В данной работе принимается допущение, что при массе газа 100 и более тонн последствия взрыва и горения сравнимы с последствиями применения ядерного оружия.

2. Расчетная часть

2.1. Исходные данные

Рабочее место оператора располагается в многоэтажном административном здании с большой площадью остекления, степень огнестойкости здания I – II, расстояние от здания до хранилища, где находится емкость с газом м, масса пропана – т, скорость ветра у земли м/с, расстояния между зданиями – м.

2.2. Расчет

2.2.1. Оценка воздействия воздушной ударной волны на элементы объекта

м,

т.к. следовательно, считаем :

м

, следовательно, предполагаем, что здание попадает в зону воздушной ударной волны и считаем избыточное давление для этой зоны. Определим величину

; так как , то

кПа.

Выводы:

• здание попадает в зону сильных и полных разрушений. При избыточном давлении кПа здание получит сильные и полные разрушения, т.е. нарушение несущих конструкций и перекрытий верхних этажей, с образованием трещин в стенах и деформацией перекрытий нижних этажей. Использование помещений становится невозможным, а ремонт нецелесообразным.

• Большая вероятность того, что здание будет полностью разрушено и единственным фактором, смягчающим действие воздушной ударной волны, являются большие оконные проемы. Здания с большим количеством и большой площадью проемов более устойчивы, так как в первую очередь разрушаются заполнения премов, а несущие конструкции при этом испытывают меньшую нагрузку, следовательно при взрыве ГПВС будут выбиты стекла. При этом возможны поражения оператора и техники как разрушенными перекрытиями, так и осколками стекла.

• Так как плотность застройки невелика (меньше 50%), то экранирующее действие близлежащих зданий незначительно и давление ударной волны на здания не уменьшается.

2.2.2. Оценка пожарной обстановки

Радиус огненного шара: м, время его существования сек. Поток излучения от огненного шара: , =270кВт/м²,

,

,

кВт/м².

Импульс теплового потока излучения равен: , кДж/м².

Выводы:

• так как расчетная величина импульса теплового потока равна 470кДж/м², а предельная величина импульса теплового потока для кожи человека составляет 42кДж/м2 [Л2], то человек получит ожоги третьей степени. Одежда на человеке должна быть плотная и преимущественно из натуральных материалов, т.к. синтетические ткани вспыхивают гораздо быстрее. Предельно безопасный радиус (радиус эвакуации) для человека составляет м, так что можно сделать вывод, что здание находится в недопустимой близости от хранилища сжиженных углеводородов. Техника, размещенная в здании, также получит повреждения, оплавятся пластмассовые части. Кроме того, возможно возникновение пожаров из-за вторичных поражающих факторов: пробоев и нарушения электропроводки. Так как при этом здание имеет I - II степень огнестойкости и по категориям пожароопасности производство относится к категории Д, то возможны не сплошные пожары, а тление и горение в завалах, с учетом того, что здание получит сильные и полные разрушения.

• Так как среднее расстояние между зданиями 40-50м, а при I и II степенях огнестойкости зданий для возникновения сплошных пожаров расстояние между зданиями должно быть не больше 10-15м, то вероятность возникновения сплошных пожаров мала. Скорость ветра также будет мало влиять на распространение пожара, т.к. она невелика, а сплошных пожаров, как было сказано выше, не возникнет.

3. Предложения по защите

3.1. Отнесение хранилища на безопасное расстояние от здания

Найдем расстояние удаления, при котором здание получит слабые разрушения. Примем кПа.

После преобразований, полагая кПа, следует:

, отсюда , т.к. , следовательно

м. – расстояние, на которое необходимо переместить склад со сжиженными углеводородами от административного здания, чтобы оно получило слабые повреждения.

Защита оператора:

• комнату, в которой располагается рабочее место оператора, не рекомендуется располагать в части здания, обращенной к хранилищу, чтобы избежать повреждения оборудования и ранений оператора осколками стекол и обломками оборудования. Возможно также возведение защитной стены либо вокруг хранилища, либо перед административным зданием.

Найдем минимальное расстояние удаления, при котором здание не получит разрушений. Примем кПа.

После преобразований, полагая кПа, следует:

, отсюда , т.к. , следовательно