Xreferat.com » Рефераты по информатике и программированию » Математическое обеспечение комплекса задач “Автоматизированная система документооборота учереждения

Математическое обеспечение комплекса задач “Автоматизированная система документооборота учереждения

3876 Р или 1 Кл/кг » 3900 Р. Дозе 1Р соответствует поглощение 1 г воздуха 88 эрг энергии (8,8 х 10-3 Дж/кг), а 1 г биологической ткани - 93 эрг (9,3 * 10-3 Дж/кг).

Единица мощности экспозиционной дозы - ампер на килограмм (А/кг), рентген в секунду (Р/с) и рентген в час (Р/ч). Ампер на килограмм равен мощности экспозиционной дозы, при которой за время, равное одной секунде, сухому атмосферному воздуху передается экспозиционная доза кулон на килограмм:

1 Р/с = 2,58 * 10-4 А/кг; 1 А/кг = 3876 Р/с или 1 А/кг = 3900 Р/с = 14 * 106 Р/ч;
1 Р/ч = 7,167 * 10-8 А/кг.

Процесс ионизации атомов нейтронами отличен от процесса ионизации гамма-лучами. Поток нейтронов измеряется числом нейтронов, приходящихся на квадратный метр поверхности, - нейтрон/м2. Плотность потока - нейтрон/(м2 * с).

Степень тяжести лучевого поражения главным образом зависит от поглощенной дозы. Для измерения поглощенной дозы любого вида ионизирующего излучения установлена единица - грэй (Гр); в практике применяется внесистемная единица - рад. Грэй равен поглощенной дозе излучения, соответствующей энергии 1Дж ионизирующего излучения любого вида, переданной облучаемому веществу массой 1 кг. Для типичного ядерного взрыва один рад соответствует потоку нейтронов (с энергией превышающей 200 эВ) порядка 5 * 1014 нейтрон/м2: 1 Гр = 1 Дж/кг = 100 рад = 10000 зрг/г.

Распространяясь в среде, гамма-излучение и нейтроны ионизируют ее атомы и изменяют физическую структуру веществ. При ионизации атома и молекулы клеток живой ткани за счет нарушения химических связей и распада жизненно важных веществ погибают или теряют способность к дальнейшей жизнедеятельности.

Поражение людей и животных проникающей радиацией. При воздействии проникающей радиации у людей и животных может возникнуть лучевая болезнь. Степень поражения зависит от экспозиционной дозы излучения, времени, в течение которого эта доза получена, площади облучения тела, общего состояния организма. Экспозиционная доза до 50-80 Р, полученная за первые четверо суток, не вызывает поражения и потери трудоспособности у людей, за исключением некоторых изменений крови. Экспозиционная доза в 200-300 Р, полученная за короткий промежуток времени ( до четырех суток), может вызвать у людей средние радиационные поражения, но такая же доза, полученная в течение нескольких месяцев, не вызывает заболевания. Здоровый организм человека способен за это время частично вырабатывать новые клетки взамен погибших при облучении.

При установлении допустимых доз излучения учитывают, что облучение может быть однократным или многократным. Однократным считается облучение, полученное за первые четверо суток. Облучение, полученное за время, превышающее четверо суток, является многократным. При однократном облучении организма человека в зависимости от полученной экспозиционной дозы различают четыре степени лучевой болезни.

Лучевая болезнь первой (легкой) степени возникает при общей экспозиционной дозе излучения 100 - 200 Р. Скрытый период может продолжаться две-три недели, после чего появляется недомогание, общая слабость, чувство тяжести в голове, стеснение в груди, повышение потливости, может наблюдаться периодическое повышение температуры. В крови уменьшается содержание лейкоцитов. Лучевая болезнь первой степени излечима.

Лучевая болезнь второй (средней) степени возникает при общей экспозиционной дозе излучения 200 - 400 Р. Скрытый период длится около недели. Лучевая болезнь проявляется в более тяжелом недомогании, расстройстве функций нервной системы, головных болях, головокружениях, вначале часто бывает рвота, понос, возможно повышение температуры тела; количество лейкоцитов в крови, особенно лимфоцитов, уменьшается более чем наполовину. При активном лечении выздоровление наступает через 1,5 - 2 месяца. Возможны смертельные исходы - до 20%.

Лучевая болезнь третьей (тяжелой) степени возникает при общей экспозиционной дозе 400 - 600 Р. Скрытый период - до нескольких часов. Отмечают тяжелое общее состояние, сильные головные боли, рвоту, понос с кровянистым стулом, иногда потерю сознания или резкое возбуждение, кровоизлияния в слизистые оболочки и кожу, некроз слизистых оболочек в области десен. Количество лейкоцитов, а затем эритроцитов и тромбоцитов резко уменьшается. Ввиду ослабления защитных сил организма появляются различные инфекционные осложнения. Без лечения болезнь в 20 - 70% случаев заканчивается смертью, чаще от инфекционных осложнений или от кровотечений.

При облучении экспозиционной дозой более 600 Р развивается крайне тяжелая четвертая степень лучевой болезни, которая без лечения обычно заканчивается смертью в течение двух недель.

Лучевые болезни у животных развиваются при экспозиционных дозах: 150 - 250 Р — легкой степени, 250 - 400 Р — средней степени, 400 - 600 Р — тяжелой степени.

Радиационные повреждения. При воздушных (приземных) и наземных ядерных взрывах плотности потоков (дозы) проникающей радиации на тех расстояниях, где ударная волна выводит из строя здания, сооружения, оборудование и другие элементы производства, в большинстве случаев для объектов являются безопасными. Но с увеличением высоты взрыва все большее значение в поражении объектов приобретает проникающая радиация. При взрывах на больших высотах и в космосе основным поражающим фактором становится импульс проникающей радиации.

Проникающая радиация может вызывать обратимые и необратимые изменения в материалах, элементах радиотехнической, электротехнической, оптической и другой аппаратуры. В космическом пространстве эти повреждения могут наблюдаться на расстояниях десятков и сотен километров.

Необратимые изменения в материалах вызываются нарушениями структуры кристаллической решетки вещества вследствие возникновения дефектов (в неорганических и полупроводниковых материалах), а также в результате прохождения различных физико-химических процессов. Такими процессами являются: радиационный нагрев, происходящий вследствие преобразования поглощенной энергии проникающей радиации в тепловую; окислительные химические реакции, приводящие к окислению контактов и поверхностей электродов; деструкция и “сшивание” молекул в полимерных материалах, приводящие к изменению физико-механических и электрических параметров; газовыделения и образование пылеобразных продуктов, которые могут вызвать вторичные факторы воздействия (взрывы в замкнутых объемах, запыление отдельных деталей приборов и т.д.). В результате радиационного захвата нейтронов возможно образование примесей радиоактивных веществ. В процессе распада образовавшихся радиоактивных ядер происходит радиационное излучение, которое может оказывать воздействие на электрические параметры элементов и схем, а также затруднять ремонт и эксплуатацию аппаратуры. Наиболее опасны по вторичному излучению изделия, изготовленные из материалов, содержащих бор, марганец, кадмий, индий, серебро и др.

Обратимые изменения, как правило, являются следствием ионизации материалов и окружающей среды. Они проявляются в увеличении концентрации носителей тока, что приводит к возрастанию утечки тока, снижению сопротивления в изоляционных, полупроводниковых, проводящих материалах и газовых промежутках. Обратимые изменения в материалах, элементах и аппаратуре в целом могут возникать при мощностях экспозиционных доз 1000 Р/с. Проводимость воздушных промежутков и диэлектрических материалов начинает существенно увеличиваться при мощностях доз 10 000 Р/с и более.

Проникающая радиация, проходя через различные среды (материалы), ослабляется. Степень ослабления зависит от свойств материалов и толщины защитного слоя. Нейтроны ослабляются в основном за счет столкновения с ядрами атомов. Вероятность процессов взаимодействия нейтронов с ядрами количественно характеризуется эффективным сечением взаимодействия и зависит главным образом от энергии нейтронов и природы ядер мишени.

Энергия гамма-квантов при прохождении их через вещества расходуется в основном на взаимодействие с электронами атомов. Поэтому степень их ослабления практически обратно пропорциональна плотности материала.

Защитные свойства материалов характеризуются слоем половинного ослабления, при прохождении которого интенсивность гамма-лучей или нейтронов уменьшается в два раза.

Если защитная преграда состоит из нескольких слоев разлмчных материалов, например грунта, бетона и дерева, то подсчитывают степень ослабления для каждого слоя в отдельности и результаты перемножают:


К = 2 h/dпол; Косл = К1 * К2 * ... * Кn


где К - коэффициент ослабления одного защитного слоя преграды (материала); Косл - общий коэффициент защиты преграды, состоящей из n-го количества слоев различных материалов; h - толщина слоя материала; dпол - толщина слоя материала, ослабляющего излучение в два раза, см.

Толщина слоя половинного ослабления для нейтронного излучения определяется по справочным данным, для гамма-излучения может быть вычислена по плотности материала:


dпол = 23 / r


где r - плотность материала, г/см3; 23 см - слой воды (плотность 1 г/см3), ослабляющей гамма-излучения в два раза.

Защитные сооружения ГО надежно обеспечивают защиту людей от проникающей радиации. Расчет защитных свойств этих сооружений производится по гамма-излучению, так как доза гамма-излучения значительно выше дозы нейтронного излучения, а слои половинного ослабления для строительных материалов приблизительно одинаковы.

На объектах, оснащенных электронной, электротехнической и оптической аппаратурой, следует предусматривать меры по защите этой аппаратуры от воздействия проникающей радиации. Повышение радиационной стойкости аппаратуры может быть достигнуто путем:

  • применения радиационностойких материалов и элементов;

  • создания схем малокритичных к изменениям электрических параметров элементов, компенсирующих и отводящих дополнительные токи, выключающих отдельные блоки и элементы на период воздействия ионизирующих излучений;

  • увеличения расстояния между элементами, находящимися под электрической нагрузкой, снижения рабочих напряжений на них;

  • регулирования тепловых, электрических и других нагрузок;

  • применения различного рода заливок, не проводящих ток при облучении;

  • размещения на объектах специальных защитных экранов или использования элементов конструкций объекта для ослабления действия ионизирующих излучений на менее радиационностойкие детали.

Определение режимов защиты. Под режимом защиты понимается порядок применения средств и способов защиты людей, предусматривающий максимальное уменьшение возможных экспозиционных доз излучения и наиболее целесообразные их действия в зоне радиоактивного заражения.

Режимы защиты для различных уровней радиации и условий производственной деятельности, пользуясь расчетными формулами, определяют заранее, т.е. до радиоактивного заражения территории.

Определение допустимой продолжительности пребывания людей на зараженной местности:


5Pвхtвх - 5Pвыхtвых

D = ————————— Ј Dзад ;

Косл


Рвых = Рвх (tвых/tвх)-1,2 ; tвых = tвх + T ,


получаем зависимость:


Dзад * Kосл

T = f (——————; tвх)

Pвх


где Dзад - заданная экспозиционная доза излучения; Pвх - уровень радиации к моменту входа на зараженный участок; tвх и tвых - время, прошедшее после взрыва до момента входа и выхода соответственно; T - продолжительность облучения. На основании этой зависимости составляют различного рода таблицы.

Например, для рабочих и служащих, использующих для защиты убежища с коэффициентом ослабления Косл і 1000 при уровне радиации через 1 ч после взрыва 240 Р/ч соответствует режим защиты, согласно которому работы на объектах прекращаются и люди находятся в убежищах 6 ч. По истечении 6 ч работа восстанавливается и продолжается посменно.

Для облегчения решения задач по оценке радиационной обстановки для уровней радиации от десятков до тысяч рентген в час разрабатываются возможные режимы проведения работ для каждого объекта, которые оформляют в виде таблиц и графиков и используют их для принятия решений в условиях заражения.

3.2. Автоматизированная система по курсу «Экология и охрана труда»

3.2.1. Постановка задачи и ее спецификации

В процессе труда человек подвергается воздействию большого числа факторов, различных по своей природе и характеру воздействия, которые влияют на его здоровье и работоспособность. Обязательным условием для сохранения здоровья работающих и обеспечения высокой производительности труда является соответствие трудовой деятельности свойствам и возможностям человека, исключение воздействия опасных и вредных производственных факторов. Это достигается при помощи систем законодательных актов, социально - экономических, организационных, технических и профилактических мероприятий и средств охраны труда (ОТ).

ОТ - это система законных актов, мероприятий и средств, обеспечивающих безопасность, сохранение здоровья и работоспособности человека в процессе труда.

Основная задача обучения в высших учебных заведениях по курсу ОТ - дать студентам теоретическую основу для осуществления мероприятий ОТ на объектах народного хозяйства. Компьютеризация всех сфер народного хозяйства предоставляет широкие возможности по использованию средств вычислительной техники в сфере обучения и, в частности, на кафедре "Охрана труда". Возникает потребность в разработке АРС (Автоматизированной расчетной системы), одним из возможных применений которой является использование ее студентами при выполнении лабораторных работ по курсу "Охрана труда". Предполагается, что студент предварительно знакомиться со справочной информацией по работе, получая необходимые сведения о цели работы, составе входных и выходных параметров, а также о методике расчета. После этого студент производит необходимые измерения и вводит данные в систему, которая выдает рассчитанные значения параметров.

Другим важным применением АРС является ее использование сотрудниками отделов ОТ предприятий, которые получают возможность делать необходимые расчеты по предложенным методикам, с которыми они могут ознакомиться, используя справочную информацию, предлагаемую АРС. Выполняемые ранее человеком сложные расчеты, часто включающие в себя вычисление интегралов, логарифмов, использование метода наименьших квадратов, берет на себя АРС. Это не только облегчает работу сотрудников отделов ОТ, но и предотвращает возможное появление ошибок. Кроме того, при расчетах часто используется информация, получаемая из справочных таблиц, АРС содержит многие из них внутри себя, что устраняет необходимость искать необходимые данные в многотомных справочниках. При разработке такой АРС важное значение приобретает тот факт, что система ориентирована на пользователей, имеющих в большинстве своем чрезвычайно небольшой опыт обращения с ЭВМ. Это приводит к необходимости создания развернутой системы помощи, которая в каждый момент времени давала бы пользователю необходимые сведения о возможных действиях. Кроме того, должна быть обеспечена проверка введенных пользователем данных, чтобы не возникло сбоев системы. Вообще, система должна корректно реагировать на любое действие пользователя, например, выполнять требуемое действие или выдавать сообщение об ошибке, в противном случае пользователь перестанет понимать, что он должен делать, что в конечном итоге приведет к отказу от использования системы.

Состав и содержание расчетов, составляющих АРС "Охрана труда", определялись в соответствии с консультациями, получаемыми на кафедре "Охрана труда". Состав работ выбирался, исходя из анализа проблем, стоящих перед некоторым промышленным предприятием, и сравнительной сложности расчетов.

АОС представляет собой комплекс однотипных программ для ЭВМ IBM PC AT 286. Каждая программа обеспечивает расчет и моделирование зависимостей выходных параметров соответствующего оборудования от входных.

Работа с системой предполагает выполнение студентами ряда лабораторных работ с использованием этих программ (темы работ соответствуют названиям программ). Для каждой лабораторной работы членами группы написаны методические указания.

3.2.1.1. Постановка задачи оценки степени загрязнения атмосферы выбросами из низких источников

При проектировании промышленных предприятий требуется в соответствии с санитарными нормами проводить расчет возможного загрязнения атмосферного воздуха вентиляционными и технологическими выбросами. Расчет проводят с целью проверки эффективности предусмотренных проектом мероприятий по обеспечению чистоты атмосферного воздуха населенных пунктов, а также воздуха на площадках предприятий у приемных отверстий систем вентиляции и кондиционирования воздуха и у аэрационных приточных проемов. Полученные расчетом концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе населенных пунктов не должны превышать максимальных разовых концентраций, а в воздухе, поступающем внутрь зданий и сооружений через приемные отверстия систем вентиляции и кондиционирования воздуха и через аэрационные проемы, - 30% предельно допустимых концентраций (Спдк) этих веществ в рабочей зоне производственных помещений. При превышении этих пределов следует разработать дополнительные мероприятия по снижению уровня загрязнения, например предусмотреть повышение эффективности очистных устройств, сооружение новых газоочистных установок, совершенствование отдельных технологических узлов и установок, увеличение высоты труб, уменьшение выбросов соседних предприятий. Степень загрязнения наружного воздуха, определенная расчетным путем, будет соответствовать действительному состоянию воздуха только в том случае, если при расчете использованы достоверные данные, учитывающие весь комплекс одновременно действующих источников выделения вредных веществ, а также существующий фон загрязнения.

3.2.2. Обоснование проектных решений

Как отмечено в постановке задачи, АРС по ОТ рассчитана на непрофессионального пользователя, поэтому особенностью системы является простота использования АРС. Ввод данных, получение результатов и получение справочной информации осуществляется в диалоговом режиме с использованием системы меню.

При входе в систему пользователь получает возможность выбирать из главного меню одну из следующих альтернатив:

  • получить меню для выбора одной из работ для выполнения;

  • закончить работу в АРС.

  • ввести исходные данные

  • провести расчет

  • посмотреть сгенерированный расчет

Таким образом, основным эффектом разработанной АРС является освобождение пользователя от трудоемких расчетов.

Для обеспечения работы программы необходимы следующие программные и технические средства:

- IBM PC AT 286 или совместимая ПЭВМ;

- объем оперативной памяти не менее 640 К;

- требуется наличие свободного места на жестком диске не менее 3Мб;

- операционная среда MS-DOS 5.0 и выше.

Тексты программы приведены в Приложении 5.

3.2.2.1. Математическая модель определения степени загрязнения атмосферы

3.2.2.1.1. Обозначения используемые при построении математической модели

С, Сх, Су концентрация вредных веществ в наружном воздухе, мг/м3;

М - количество вредных веществ, выбрасываемых источником в атмосферу, мг/с;

k - безразмерный коэффициент, учитывающий влияние возвышения устья источника на уровень загрязнения ;

v - расчетная скорость ветра, принимаемая по рекомендации Главного санитарно-эпидемиологического управления равной 1м/с;

Нзд - высота здания от поверхности земли до его крыши при плоской кровле, до конька крыши при двускатной кровле, до верха карниза фонаря при продольных фонарях, расположенных ближе 3 м от наветренной стены здания, м;

1 - длина здания (размер, перпендикулярный направлению ветра), м;

b - ширина здания (размер вдоль направления ветра), м;

х - расстояние от заветренной стены здания до точки, в которой определяется концентрация, м;

S, S1, S2, S3, S4 - вспомогательная безразмерная величина, позволяющая определять концентрации вредных веществ на расстоянии у, м, по перпендикуляру от оси факела выброса из точечных источников;

b1 - расстояние в пределах крыши широкого здания от его наветренной стороны до точки, в которой определяется концентрация, м;

b2 - расстояние в пределах крыши широкого здания от источника до точки, в которой определяется концентрация, м;

L - количество газовоздушной смеси, выбрасываемой из источника м3/с;

m - безразмерный коэффициент, показывающий какое количество выделяемых источником примесей участвует в загрязнении циркуляционных зон;

b3 - расстояние в пределах крыши широкого здания от источника до заветренной стены здания, м; - относительная высота здания, равная

(Н-1,8Нзд)/(Нгр-1,8Нзд)

при расположении устья источника вне единой или межкорпусной зоны узкого здания и над наветренной зоной широкого здания и равная

(Н-Нзд)/(Нгрзд)

при расположении устья источника вне наветренной, над заветренной или над межкорпусной зоной широкого здания;

Нгр - предельная высота низких источников, м;

X1 - расстояние между зданиями.

3.2.2.1.2 Область применения расчетных формул

При расчете степени загрязнения, решении различных вопросов по сокращению выбросов и выборе мест расположения приемных отверстий систем вентиляции и кондиционирования воздуха необходимо учитывать возникновение вблизи зданий при обтекании их воздушным потоком циркуляционных (замкнутых плохо проветриваемых) зон. При обтекании воздушным потоком узкого здания над и за ним возникает единая циркуляционная зона, распространяющаяся от заветренной стены здания на расстояние шесть его высот (6 Нзд). Высота этой зоны в среднем составляет 1,8 Нзд. При обтекании воздушным потоком широкого здания над ним возникает наветренная циркуляционная зона длиной 2,5 Нзд и высотой 0,8 Нзд, а за ним - заветренная циркуляционная зона длиной 4 Нзд и высотой около Нзд. При обтекании воздушным потоком группы зданий между двумя смежными зданиями возникает межкорпусная циркуляционная зона длиной до 10 Нзд, если первое по потоку здание узкое и до 8 Нзд, если первое по потоку здание широкое. При больших межкорпусных расстояниях здания можно рассматривать как отдельно стоящие.

Источники вредных веществ, загрязняющие циркуляционные зоны зданий, следует относить к низким.

Граничное положение устья источника, до которого он действует как низкий, находят по формулам:

для узкого отдельно стоящего здания

Нгр = 0.36b3+2.5Нзд , (3.1)

для широкого отдельно стоящего здания

Нгр = 0.36b3+1.7Нзд , (3.2)

для группы зданий

Нгр = 0.36(bз+x1)+Нзд , (3.3)

где bз - расстояние от источника, расположенного в пределах крыши, до заветренной стены здания.

Источники, выбрасывающие вредные вещества на высоте, превышающей Нгр и не загрязняющие циркуляционные зоны над и за зданием, следует относить к высоким.

Загрязнение, создаваемое низкими источниками, рассчитывают в соответствии с "Руководством по расчету загрязнения воздуха на промышленных площадках", разработанным ЦНИИПромзданий и ВЦНИИОТ в 1975 г.

3.2.2.1.3. Расчетные формулы для выбросов из низких источников

Формулы для расчета концентраций вредных веществ в наружном воздухе при загрязнении его выбросами из низких источников выбирают в зависимости от вида здания (узкое или широкое отдельно стоящее, группа зданий), вида источника (точечный или линейный), места расположения устья источника и места определения концентраций.

Узкое отдельно стоящее

В единой циркуляционной зоне или над ней.

В единой циркуляционной зоне при 0<х<6Нэд


;

; (3.4 a)

;


Вне циркуляционной зоны за зданием при х>6Нзд


;

; (3.4 б)

.


Широкое отдельно стоящее

На крыше в наветренной циркуляционной зоне при b1Ј2,5Hзд


; (3.5 a)

;


На крыше вне наветренной циркуляционной зоны при b1і2,5Hзд


;

; (3.5 б)

.


В заветренной циркуляционной зоне при 0<хЈзд


;

; (3.5 в)

;


Вне заветренной циркуляционной зоны за зданием при x>4Нзд


;

; (3.5 г)

Вне наваренной циркуляционной зоны над крышей при <0,3.

На крыше вне наветренной циркуляционной зоны при b1>2,5H~


;

; (3.6 а)

;

В заветренной циркуляционной зоне при 0<х<4Нзд


;

; (3.6 б)

;

Вне заветренной циркуляционной зоны за зданием при х>4Нзд


;

; (3.6 в)

;

Вне наветренной циркуляционной зоны над крышей при >0,3

На крыше вне наветренной циркуляционной зоны при b1і2,8(Н-Нзд)

и у<(Н-Hзд)

;

; (3.7 а)


В заветренной циркуляционной зоне при 0<х<4Нэд


;

; (3.7 б)

;


Вне заветренной циркуляционной зоны за зданием при х>4Нзд


;

; (3.7 в)

;


В заветренной циркуляционной зоне или над ней.


В заветренной циркуляционной зоне при 0<хЈзд


;

; (3.8 а)

;


Вне заверенной циркуляционной зоны за зданием при х>4Нзд


;

; (3.8 б)

;

Группа зданий


В наветренной циркуляционной зоне первого по потоку широкого здания

В межкорпусной циркуляционной зоне при Нзд1Јзд

;

; (3.9 а)

;

В межкорпусной циркуляционной зоне при 4Нзд1Јзд

;

; (3.9 б)

;

Вне наветренной циркуляционной зоны первого по потоку широкого здания на крыше при <0,3

В межкорпусной циркуляционной зоне при Нзд1Јзд

;


;

Похожие рефераты: