Методическое пособие 796
.pdf9.Клименко Д. И. Сенсорные системы и датчики для оценки влияния шума // В сборнике: Образование. Наука. Производство Материалы X Международного молодежного форума с международным участием. 2018. С. 1385-1388.
10.Куприянов И. О. Характеристики современных приборов для измерения вибрации // В сборнике: Образование. Наука. Производство Материалы X Международного молодежного форума с международным участием. 2018. С. 1413-1419.
11.Цифровая трансформация промышленной безопасности и охраны труда [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://www.biotexpo.ru/business-program/EY_HSE_Technologies_БиОТ_20181211.pdf / Дата доступа: 23.02.20
12.Цифровизация системы управления охраной труда/ Журнал «Сибирская нефть» / №161 (май 2019) [Электронный ресурс]/ Режим доступа: https://ohranatruda.ru/news/901/582927/ Дата доступа: 23.02.2020
13.Технологии безопасности / Журнал «Сибирская нефть» / №161 (май 2019) [Электронный ресурс]/ Режим доступа: https://www.gazprom-neft.ru/press-center/sibneft-online/archive/2019-may/2989332/ / Дата доступа: 23.02.2020
14.Никулин А. Н., Романов А. Ф., Иконников Д. А., Должиков И. С. Анализ технических средств обеспечения автоматического контроля применения работниками СИЗ // Горный информационноаналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2019. № S7. С. 130-140.
15.Коршунов Г. И., Никулин А. Н., Должиков И.С., Каменский А.А. Исследование возможности применения портативных технических средств контроля работника на производстве // Горный информационноаналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2019. № S7. С. 99-107
16.Дроздова А. О., Чернышов А. В., Семейкин А.Ю., Кочеткова И.А. Современные информационные технологии в менеджменте безопасности труда // В сборнике: Молодежь и научно-технический прогресс. Сборник докладов XI международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. В 4-х томах. Составители В. Н. Рощупкина, В. М. Уваров. 2018. С. 216-220.
17.Климова Е. В., Рыжиков Е. Н.Снижение производственного травматизма путем совершенствования системы управления охраной труда // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2017. № 1. С. 41-51.
18.Рыжиков Е. Н., Климова Е. В., Носатова Е. А., Хлусова В. П. Совершенствование системы управления охраной труда и промышленной безопасностью с учетом анализа и прогнозирования производственного микротравматизма // Горный информационно-аналитический бюллетень (научнотехнический журнал). 2019. № S7. С. 194-205.
19.Семейкин А. Ю., Кочеткова И. А., Дроздова А. О., Чернышов А. В. Моделирование и управление профессиональными рисками на промышленных предприятиях с использованием экспертных информационноаналитических систем поддержки принятия решений // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2019. № S7. С. 164-174.
20.Семейкин А. Ю., Токач Ю. Е., Выродов О. С., Балуев Т. В. Разработка автоматизированных систем мониторинга профессиональных рисков и условийтруда для повышения безопасности предприятий нефтегазового комплекса // В сборнике: Инновационные подходы в решении современных проблем рационального использования природных ресурсов и охраны окружающей среды Сборник докладов Международной научно-технической конференции. 2019. С. 245-247.
21.Semeykin A Yu, Kochetkova I A, Klimova E V, Nosatova E A 2019 Expert Information-Analytical Decision Support System for Professional Risk Management Based on the Database of Real Cases of Industrial InjuriesIOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci. 224 012011
Белгородский государственный технологический университет имени В. Г. Шухова, г. Белгород, Россия
A. Yu. Semeykin, I. A. Kochetkova, E. A. Nosatova, L. V. Volovikova
PROSPECTS FOR THE IMPLEMENTATION OF DIGITAL ASSESSMENT TECHNOLOGIES
OF OCCUPATIONAL RISK IN INDUSTRIAL ENTERPRISES
This article discusses the prospects of introducing modern digital technologies for assessing and managing professional risks in industrial enterprises. It is shown that only the use of digital solutions for HSE safety and labor management systems gives a real opportunity to monitor indicators of production processes, the state of employees and thus assess, predict and manage professional risks. The information on the development of BSTU named after V.G. Shukhov in the field of information and digital solutions for labor safety management
Belgorod State Technological University named after V. G. Shukhov, Belgorod, Russia
131
УДК 691.328.1
Д. И. Клименко, А. А. Моногарова, А. С. Баланцева, Л. В. Воловикова, А. Л. Златова
РАДИАЦИОННО-ЗАЩИТНЫЕ НАНОМОДИФИЦИРОВАННЫЕ КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ
В данной статье рассмотрен вред, наносимый обслуживающему персоналу при работе с радиоактивными объектами, и разобраны преимущества защиты от радиации с использованием наномодифицированных композиционных материалов
Проблема защиты персонала, занимающегося обслуживанием объектов использования атомной энергии, рентгеновской аппаратуры и других источников ионизирующего излучения, является одной из самых приоритетных в настоящее время.
Впроцессе работы с источниками ионизирующего излучения без достаточного уровня защиты, человек подвергается облучению, которое вызывает появление соматических (лейкозы, опухоли, локальные лучевые поражения) или генетических эффектов (хромосомные аберрации и мутации) [1].
Проявление повреждений, которые были вызваны большими дозами облучения, происходит в течение нескольких часов или дней. Опухоли и лейкозы проявляются, как правило, через одно или два десятилетия после облучения; генетические мутации регистрируются в следующем или последующих поколениях.
Наиболее уязвимыми к воздействию радиации являются красный костный мозг и элементы кроветворной системы; при дозах облучения 0,5-1 Гр они теряют способность к нормальному функционированию. Повышенной чувствительностью к облучению также отличаются органы репродуктивной системы и зрения. Исследования показали, что при дозе облучения 2 Гр и менее на глазных хрусталиках образуются помутневшие участки, представляющие собой погибшие непрозрачные клетки, а при дозах соответствующих значению 5 Гр наблюдается развитие прогрессирующей катаракты. Исходя из результатов исследования влияния профессионального облучения на глаза работающего, становится известно, что дозы в интервале от 0,5 до 2 Гр, которые были получены за период, соответствующий 10-20 годам, вызывают помутнение хрусталика.
Особенно серьезными из всех последствий облучения человека средними и малыми дозами ионизирующей радиации являются раковые заболевания. Так при дозе облучения всего тела 0,1-0,5 Гр у особо чувствительных людей наблюдается развитие лучевой болезни, отдаленным результатом такого облучения являются: увеличение риска возникновения рака, поражение лимфоцитов и нейтрофилов, генетические мутации [2].
Для обеспечения высокого уровня защищенности при работе с радиацией необходимо применение специальных радиационно-защитных материалов, которые должны сохранять свои свойства (механические, электрические и т.д.) при воздействии радиации, обладать высокой химической стойкостью, а также легко перерабатываться после истечения своего срока службы [3].
Внаиболее доступных радиационно-защитных материалах высокая эффективность защиты сочетается с большой массой или толщиной таких изделий, что приводит к ухудшению эксплуатационных характеристик. Решение этой задачи представляется возможным при использовании наноразмерных добавок в качестве наполнителей, что обеспечит повышение показателей эксплуатационных и защитных характеристик [4].
Прочные металлы, которые обладают достаточно высокими механическими свойствами, в процессе их эксплуатации в условиях, создаваемых повышенным уровнем ионизирующего облучения, становятся уязвимы для радиационного разбухания и разрушения, это происходит также вследствие структурных изменений. Эти структурные изменения возможно предотвратить, используя металлы, которые мало предрасположены
132
разбуханию, и модифицируя радиационно-защитный материал различными наноразмерными наполнителями.
Одним из экологически безопасных вариантов радиационно-защитного материала является композит в состав которого входят радиационно-стойкие сплавы алюминия, радиационно-поглощающие ультрадисперсные порошки и материалы с размерами, лежащими в нанометровом диапазоне. Композит такого типа создают путем механической обработки твердых тел, в ходе которой наблюдается измельчение и пластическая деформация исходных веществ (метод механохимического синтеза). В процессе измельчения материалов происходит разрыв химических связей, который обуславливает возможность возникновения новых химических связей. Преимущество данного композита заключается в возможности обеспечения надежной адгезии частиц в металлической матрице, а также минимизации весовых характеристик полученного материала [5].
Для изготовления модифицированных алюминийматричных радиационно-защитных композитов используется сплав алюминия с магнием (магналий) АМг6, отличающийся высокой пластичностью и коррозионной стойкостью, или высокопрочный сплав Al-Zn-Mg- Cu – В95. Для обеспечения защиты от нейтронного воздействия в композит включают высокодисперсные порошки нитрида бора (BN) или карбида бора (B4C), с целью поглощения гамма-излучения используют нанопорошок вольфрама (W n), который произведен при помощи отжига вольфрамовой кислоты (H2WO4) и дальнейшим интенсивным измельчением и восстановлением ее в водороде.
При использовании данного модифицированного композиционного материала, содержащего наноразмерные наполнители, эффективность защиты от гамма- и нейтронного излучений значительно превышает эффективность защиты традиционных композиционных материалов [6].
Для защиты от радиационного излучения также широко применяется тяжелый бетон, содержащий тяжелые химические элементы и гидратный бетон, в состав которого входят легкие элементы. С развитием науки и техники появилась возможность модифицировать данные виды защитных материалов.
Относительно новым видом добавок, которые способны усовершенствовать структуру радиационно-защитного композиционного материала, являются наноразмерные добавки. Эффективность такого вида добавок существенно зависит от их природы и дисперсности, экономические предпосылки использования определяются стоимостью, расходом, расширением перечня областей применения получаемого материала.
При введении специальных добавок на основе наноразмерных частиц, наблюдается улучшение прочностных характеристик и долговечности материала. Срок службы такого наномодифицированного бетона, составляет 500 лет. Преимущества модифицированногобетона, изготовленного с применением базальтовой микрофибры, заключаются в следующем: происходит увеличение прочности на изгиб, сжатие, разрыв, растяжение не зависимо от температуры рабочей среды (диапазон температуры применения нанодобавки от 260°С до +750°С); значительно снижается деформация усадки; повышается устойчивость к воздействию низких и высоких температур и механическим воздействиям; наблюдается улучшение свойств водонепроницаемости и устойчивости к агрессивным средам. Для защиты от радиационного облучения необходимо добавление наполнителей, свинца и камней, содержащих свинец, в размере 30-40 % масс практически без потери прочности бетона.
Модифицированный бетон совместим с различными видами наполнителей (природными, искусственными и наполнителями на основе отходов промышленного производства). Эффективность защиты от ионизирующего излучения таких бетонов значительно возрастает в процессе введения природных и/или техногенных заполнителей (лимонита, гематита, барита, свинца, чугуна, металлической стружка и т.д.).
133
Таким образом, применение заполнителей нанометрового размера позволяет повысить плотность структуры, которая оценивается пористостью. Уменьшение пористостирадиационно-защитного композиционного материала значительно увеличивает его защитные характеристики.
Работа выполнена в рамках Программы развития опорного университета на базе БГТУ им. В.Г. Шухова.
Литература
1.Сахаров В.К. Радиоэкология: учебное пособие /В.К. Сахаров. СПб. : Издательство «Лань»,
2006. 320 с.
2.Усманов С.М. Радиация: справочные материалы /С.М. Усманов. М.: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 2001. 176 с.
3.Очкин А.В. Введение в радиоэкологию: учебное пособие для вузов /А.В. Очкин, Н.С. Бабаев, Э.П. Магомедбеков. М.: Издат, 2003. 200 с.
4.Грачёв Н.Н. Защита человека от опасных излучений /Н.Н. Грачёв, Л.О. Мырова. М.: Бином. Лаборатория знаний, 2005. 317 с.
5.Ташлыков О.Л., Щеклеин С.Е., Хомяков А.П., Русских И.М., Селезнев Е.Н. Экспериментальное исследование защит от гамма-излучения органометаллических композиций // Глобальная ядерная безопасность. 2015. № 2 (15). С. 49-55
6.Артемьев В.А. Об ослаблении рентгеновского излучения ультрадисперсными средами //Письма в ЖТФ. 1997.Т. 23, № 6. С. 5–9.
7.Моногарова А.А. Датчики и сенсорные системы контроля уровня запыленности производственного помещения // В сборнике: Образование. Наука. Производство Материалы X Международного молодежного форума с международным участием. 2018. С. 1438-1441.
8.Баланцева А.А. Автоматизация систем измерений газов на рабочем месте на основе датчиков // В сборнике: Образование. Наука. Производство Материалы X Международного молодежного форума с международным участием. 2018. С. 1314-1318.
9.Златова А.Л. Сенсорные системы и датчики для оценки параметров микроклимата //В сборнике: Образование. Наука. Производство Материалы X Международного молодежного форума с международным участием. 2018. С. 1375-1378.
10.Семейкин А.Ю., Кочеткова И.А., Дроздова А.О., Чернышов А.В. Моделирование и управление профессиональными рисками на промышленных предприятиях с использованием экспертных информационноаналитических систем поддержки принятия решений // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2019. № S7. С. 164-174.
Белгородский государственный технологический университет имени В. Г. Шухова, г. Белгород, Россия
D. I. Klimenko, A. A. Monogarova, A. S. Balantseva, L. V. Volovikova, A. L. Zlatova
RADIATION-PROTECTIVE NANOMODIFIED COMPOSITE MATERIALS
This article discusses the harm caused to service personnel when working with radioactive objects, and examines the advantages of radiation protection using nanomodified composite materials
Belgorod State Technological University named after V. G. Shukhov, Belgorod, Russia
134
УДК 681.5
А. А. Моногарова, Л. В. Воловикова, А. Л. Златова, А. С. Баланцева, Д. И. Клименко
ДАТЧИКИ И СЕНСОРНЫЕ СИСТЕМЫ КОНТРОЛЯ КОНЦЕНТРАЦИИ НАНОАЭРОЗОЛЕЙ В ПРОИЗВОДСТВЕННОМ ПОМЕЩЕНИИ
В данной статье рассмотрен вред воздействия наноаэрозолей на организм человека, а также существующие системы обнаружения наночастиц в воздухе и контроля их концентрации
Современныеметоды оценки опасных производственных факторов на рабочем месте способны достаточно полно проинформировать о существующих вредных воздействиях, значениях их показателей и возможных негативных последствиях для человека. Однако, невозможность проводить контроль ежедневно и на протяжении всей рабочей смены может оставить неучтенными определенные риски. Воздействие некоторых факторов может меняться во времени из-за особенностей технологии производства, а также в связи с непредвиденными отказами или износом отдельных элементов оборудования. Неправильные действия работников могут являться причиной резкого возрастания интенсивности воздействия поражающих факторов. Чтобы избежать травматизма и профессиональных заболеваний необходимо разработать систему постоянного контроляна рабочих местах.
Одним из опасных факторов является образование аэрозолей различных веществ в воздушной среде рабочего пространства. Грубодисперсные аэрозоли достаточно изучены и в современной практике существуют способы защиты от их вредного воздействия. Быстро развивающиеся технологии выявили необходимость контроля аэрозолей с меньшей дисперсностью – наноаэрозолей. Дисперсной фазой наноаэрозоля являются наночастицы, состоящие из 20-30 молекул. Такие частицы обладают высокой поверхностной энергией, что обуславливает ихактивность при вступлении в химические реакции, возможность самовоспламенения частиц. Поступление ультрадисперсных частиц в воздух может происходить на различных производствах, как связанных с нанотехнологями (производство элементов микро и наноэлектроники, нанесения тонких пленок, производство полупроводниковых оксидов металлов для сенсоров и фотокатализа), так и при работе с более масштабными объектами (сварочные работы, обработка и измельчение материалов, плавка металлов). Таким образом, в зоне риска оказывается множество работников, занятых в различных сферах деятельности [1].
Ингаляционное поступление наночастиц в организм – самый частый способ их попадания в организм человека и один из самых опасных.Осаждение наночастиц в дыхательных путях определяется формой и размером частиц или их агломератов, и они откладываются в альвеолярном отделении в большей степени, чем более крупные вдыхаемые частицы. Основываясь на исследованиях на животных, наночастицы могут попадать в кровоток из легких и перемещаться в другие органы, включая мозг. На образование пыли влияют форма частиц, размер, объемная плотность и собственные электростатические силы, а также то, является ли наноматериал сухим порошком или включен в суспензию или жидкую суспензию [2].
Современные исследования, проводившиеся на животных выявили, что легочные воспаления и легочный фиброз могут быть вызваны попаданием в дыхательные пути углеродных нанорубок или нановолокон, и иметь более тяжелый характер, чем воспаления вызванные асбестом или ультрадисперсной сажей. Некоторые исследования на клетках или животных показали генотоксические или канцерогенные эффекты или системные сердечнососудистые эффекты от легочного воздействия. Хотя степень, в которой данные о животных могут предсказать клинически значимые легочные эффекты у рабочих, неизвестна, токсичность, наблюдаемая в краткосрочных исследованиях на животных, указывает на
135
необходимость защитных действий для работников, подвергающихся воздействию наноаэрозолей.
Токсикологические исследования показали, что токсичность веществ увеличивается с уменьшением массы и с увеличениемплощади поверхности частицы ис увеличением концентрации этих частиц в объеме. Линейные размеры частицы оказывают меньшее влияние на токсичность, в отличие от площади поверхности. Особой вредностью обладают частицы вытянутой формы, например, нанотрубки [3].
Изученными примерами могут служить: негативное влияние дыма из политетрафторэтилена (ПТФЭ), который при дозе менее 60 мкг / м3 вызывал геморрагический отек легких и смерть у крыс; возникновение воспалительного процесса у крыс вследствие влияния наночастиц TiO2малого размера, особую роль здесь играла суммарная активная площадь частиц; влияние нерастворимых наноразмерных частиц Ir на крыс при вдыхании, приводящее к накоплению Ir в печени. Также выявлена острая токсичность при ингаляционном поступлении в виде аэрозоля оксида марганца, CL50 для крыс составляет 120 мг/м3 [4].
Также опасность представляют радиоактивные наночастицы. Это аэрозоли, несущие атомы следующих радионуклидов: 218Po, 214Pb, 214Biи 214Po. Они повсеместно присутствуют в окружающем воздухе в виде продуктов распада радона (RnDP) и представляют большую проблему, поскольку они вносят свой вклад в виде более половины дозы облучения, которую получает население в целом от всей естественной радиоактивности, и являются основной причиной рака легких [5].
Результаты токсикологических исследований показывают, что аэрозольные частицы могут осаждаться в различных частях органов дыхания человека в зависимости от размеров частиц. Частицы с размерами менее 10 мкм могут попадать в носовую полость, частицы размером менее 7 мкм могут попадать в горло, а если менее 2,5 мкм, они попадают в легкие.
Измерения размера и концентрации аэрозольных наночастиц в основном включают два вида методов, основанных на оптических и электрических механизмах. Оптические измерения требуют датчика или детектора частиц в зоне обнаружения; Тремя наиболее широко используемыми датчиками являются оптический счетчик частиц (OPC), лазерный счетчик частиц (LPC) и счетчик частиц конденсации (CPC) [6]. Однако обнаружение размера частиц с помощью рассеяния света теряет чувствительность, когда размер меньше длины волны используемого света или лазера, поэтому OPC или LPC могут обнаруживать только частицы размером более 0,1 мкм. СРС могут обнаруживать частицы размером менее 0,1 мкм, но на сегодняшний день ограничения их компактности, портативности и стоимости не позволяют применять их для персонального мониторинга.
Частицы с размерами от 1 до 300 нм могут быть обнаружены с помощью электрических измерений. Существует две группы электрических измерений в соответствии с их способом измерения измерения. Один из примеров, представленный методами сканирующего электрического подвижного спектрометра (SEMS) или дифференциального анализатора подвижности (DMA), основан на том факте, что электрическая подвижность заряженных частиц обратно пропорциональна размеру частиц. Однако эти инструменты сложно использоватьиз-за их большого объема и веса. Другие методы измерения основаны на диффузионном заряде, при котором средний заряд на частицах примерно соответствует их диаметру в определенном диапазоне размеров. Частицы аэрозоля заряжаются ионами газа, которые ионизируются в специальном зарядном устройстве, а затем удаляются избыточные ионы газа, не связанные с частицами аэрозоля, чтобы не влиять на последующее измерение тока, и, наконец, можно рассчитать концентрацию числа и размер частиц. в соответствии с зарядами, измеренными на частицах.
Сообщалось о некоторых портативных приборах, основанных на принципе зарядки,
таких как устройства Nanomonitor, NanoCheck (модель 1.320, GSI) и Discmini. Наномонитор может измерять числовые концентрации 106 / см3 и усредненные размеры частиц между 10–
136
300 нм, его конфигурация в основном представлена тремя элементами, отвечающих за зарядку, осаждение и измерение. Он измеряет зарядный ток, используя блочное напряжение, которое изменяется между низким и высоким напряжением. При низком напряжении избыточные ионы удаляются, а при высоком напряжении часть заряженных частиц также удаляется. Измеритель тока, который подключен через клетку Фарадея, регистрирует два разных тока при низком и высоком напряжении. Параметры частиц числовой концентрации и размера могут быть вычислены из обнаруженных токов. NanoCheck использует переменное напряжение ионной ловушки для получения параметров частиц, которые могут измерять частицы в диапазоне размеров 25–300 нм и концентрациях 500–5 × 105 / см3 на основе того же принципа работы, что и в наномониторе. Discminiможет измерять средние размеры частиц от 15 до 400 нм и числовые концентрации от 700 до 8,4 × 105 / см3. Частицы аэрозоля электрически заряжены в коронном разряде и обнаружены в две стадии. Мелкие частицы осаждаются на стадии диффузии с помощью набора экранов из нержавеющей стали, а более крупные частицы проходят через стадию диффузии и обнаруживаются на стадии фильтрации, которая содержит специальный фильтр. Nanomonitor, NanoCheck и Discmini используют клетки Фарадея, ионные ловушки и / или стопку экранов из нержавеющей стали для обнаружения зарядных токов, имеющих сложные структуры, препятствующие дальнейшей миниатюризации [7].
Таким образом, можно определить, что основной проблемой внедрения подобных датчиков на сегодняшний день является сложность их конструкции и большие габариты. Для их решения разрабатываются более совершенные модели, в которых, например, ионные ловушки и клетки Фарадея заменены на микросхемы, состоящие из плоских электродов.
Возможность контролировать концентрацию наночастиц в воздухе рабочей зоны позволило бы сократить риски появления профессиональных респираторных заболеваний. Таким образом, было бы возможно регулировать необходимую кратность воздухообмена, лучше понимать эффективность различных мероприятий по обеспечению безопасности. Были бы выявлены особенно опасные этапы технологического процесса.
Работа выполнена в рамках Программы развития опорного университета на базе БГТУ им. В. Г. Шухова.
Литература
1.Юшин В. В. Техника и технология защиты воздушной среды: учеб. пособие / В. В. Юшин, В. М. Попов, П. П. Кукин. Москва : Высшее образование, 2005. 390 с.
2.ГОСТ Р 54597-2011 Воздух рабочей зоны. Ультрадисперсные аэрозоли, аэрозоли наночастиц и наноструктурированных частиц. Определение характеристик и оценка воздействия при вдыхании/ISO/TR 27628:2007
3.Гусев, А. И. Наноматериалы, наноструктуры, нанотехнологии/ А. И. Гусев. Москва: Физматлит,
2005. 410 с.
4.Зайцева Н. в., Землянова М. А. Исследование острой токсичности нанодисперсного аэрозоля оксида марганца для прогнозирования опасности для здоровья работников и населения при ингаляционном воздействии. Анализ риска здоровью, 2018, № 1, С. 89-9 7. DOI: 10.21668 / здоровье. риск/2018.1.10. анг
5.Унгер Ф.Г., Наносистемы, дисперсные системы, квантовая механика, спиновая химия. М.: Томск: ТМЛ-Пресс, 2010. 264 с.
6.Любов В. К. Исследование запыленности воздушной среды на производстве. Определение эффективности работы пыле и золоулавливающих установок: Методические указания к выполнению лабораторных работ №7, 8./ Любов В. К. Архангельск: Изд-во АГТУ, 2005. 35 с.
7.Marra, J.; Voetz, M.; Kiesling, H.J. Monitor for detecting and assessing exposure to airborne nanoparticles. J. Nanopart. Res. 2010, 12, 21–37.
8.Моногарова А. А. Датчики и сенсорные системы контроля уровня запыленности производственного помещения // В сборнике: Образование. Наука. Производство Материалы X Международного молодежного форума с международным участием. 2018. С. 1438-1441.
9.Баланцева А. А. Автоматизация систем измерений газов на рабочем месте на основе датчиков // В сборнике: Образование. Наука. Производство Материалы X Международного молодежного форума с международным участием. 2018. С. 1314-1318.
137
10.Златова А. Л. Сенсорные системы и датчики для оценки параметров микроклимата // В сборнике: Образование. Наука. Производство Материалы X Международного молодежного форума с международным участием. 2018. С. 1375-1378.
11.Семейкин А. Ю., Кочеткова И. А., Дроздова А. О., Чернышов А. В. Моделирование и управление профессиональными рисками на промышленных предприятиях с использованием экспертных информационноаналитических систем поддержки принятия решений // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2019. № S7. С. 164-174
Белгородский государственный технологический университет имени В. Г. Шухова, г. Белгород, Россия
A. A. Monogarova, L. V. Volovikova, A. L. Zlatova, A. S. Balantseva, D. I. Klimenko
DETECTORS AND SENSORSYSTEMS OF CONCENTRATION CONTROL
OF NANOAEROSOLS IN THE INDUSTRIAL ROOM
This article discusses the harmful effects of nanoaerosols on the human body, systems for detecting nanoparticles in air and controlling their concentration
Belgorod State Technological University named after V. G. Shukhov, Belgorod, Russia
УДК 351.861
А. А. Назаров1, Н. В. Мартинович1, А. В. Калач2
ПРИМЕНЕНИЕ ФУНКЦИИ ЖЕЛАТЕЛЬНОСТИ ПРИ ОПРЕДЕЛЕНИИ ПОКАЗАТЕЛЯ СОСТОЯНИЯ ИСТОЧНИКОВТЕХНОГЕННЫХ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЙ НАТЕРРИТОРИИ ЗАКРЫТОГО АДМИНИСТРАТИВНО-ТЕРРИТОРИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
В статье предложен возможный подход мониторинга системы комплексной безопасности территории закрытого административно-территориальное образования, с учетом специфики его функционирования. Подход основан на методах теории нечетких множеств в целях получения логической функции, значение которой будет описывать состояние объекта на основе перевода значений параметров мониторинга оборудования и объекта в соответствующие шкалы с выведением обобщенного показателя
Обеспечение комплексной безопасности среды обитания в условиях сохранения высокого уровня рисков техногенного и природного характера и продолжающейся тенденции урбанизации, является одним из важных элементов создания устойчивого социально-экономического развития и роста инвестиционной привлекательности городов Российской Федерации.
Возросшие требования к функциональному наполнению систем безопасности обуславливают необходимость формирования единого системного подхода к построению и развитию комплексной многоуровневой системы управления безопасностью среды обитания в том числе от аварий и чрезвычайных ситуаций техногенного характера.
Исходя из принятых в Российской Федерации нормативными документами [1, 2] терминов «техногенная чрезвычайная ситуация (ЧС)» и «защита населения в ЧС», возможно выделить основные элементы системы защиты населения от чрезвычайных ситуаций техногенного характера, параметры и состояния которых могут являться показателем состояние защищенности жизни и здоровья людей, их имущества и среды обитания человека от опасностей при ЧС техногенного характера согласно определению приведённому в [2] (рис. 1).
138
Рис. 1. Основные элементы системы защиты населения от ЧС техногенного характера
Основными элементами системы защиты населения от ЧС техногенного характера будут являться:
–Предотвращение ЧС;
–Предельное снижение потерь при ЧС.
Состояния каждого элемента системы возможно описать параметрами непосредственно влияющего на них. Для элемента системы «Предотвращение ЧС», основным показателем, по нашему мнению, является состояние источников техногенной ЧС (объектов).
Основным показателем элемента «Предельное снижение потерь при ЧС», будут являться своевременность, время прибытия и достаточность сил и средств, необходимых непосредственно для ограничения развития и ликвидации ЧС.
Информацию как о состоянии источников, так и о силах и средствах РСЧС для ликвидации, а так же возможном времени реагирования возможно получить от различных систем мониторинга и контроля создаваемых в настоящий момент и являющихся частью реализуемой концепции АПК «Безопасный город» и его базового элемента, комплекса средств автоматизации «Единый центр оперативного реагирования» (КСА ЕЦОР). В настоящей момент сбор, хранение информации, общая архитектура и концепция развития АПК «Безопасный город» определены и регламентированы [3], при этом необходимо отметить, что во-первых, вопросы детерминистического нормирования и определения степени защищенности защиты населения от чрезвычайных ситуаций техногенного характера мало отражены в данной концепции развития, во-вторых реализованные и применяемые в настоящий момент подходы и системы мониторинга в основном унифицированы для применения на территории Российской Федерации общего применения, и как правило не учитывают функционирования закрытых административнотерриториальных образований (ЗАТО). Данный факт, обуславливает необходимость разработки комплексного показателя защищенности населения от чрезвычайных ситуаций техногенного характера, а также методики обоснования рациональных параметров системы защиты населения на территории ЗАТО учитывающего специфические источники техногенных ЧС.
В общем виде показатель защищенности населения от чрезвычайных ситуаций техногенного характера исходя из вышеприведенных терминов, возможно представить в виде суммы показателей элементов входящих в систему:
139
Пз = Со + Вр + Кл,
(1)
где Пз - Показатель защищенности населения от чрезвычайных ситуаций техногенного характера; Со – Показатель состояния источников техногенной ЧС; Вр- Показатель учитывающий время реагирования при возникновении ЧС; Кл – Показатель учитывающий достаточность сил и средств для предотвращения развития и ликвидации возможной техногенной ЧС.
Для определения показателя защищенности населения от ЧС техногенного характера необходимо в первую очередь проведения анализа источников угроз характерных для исследуемой территории и решение следующих задач (рис. 2):
−Определить виды и источники техногенных ЧС характерных для территории ЗАТО Железногорск;
−Определить минимальные показатели источников техногенных ЧС, значения которых будет характеризовать его состояния;
−Разработать унифицированный алгоритм и единый подход к оценки
показателей.
Главным отличием ЗАТО от территории общего применения является наличие специального предприятия, объекта в границах территориального образования, в большинстве случаев являющимся опасным производственным объектом (ОПО) и связанным с общей инфраструктурой территории, на которой он размещен. Как следствие, показатель комплексной безопасности, защищённости и безопасного функционирования территории ЗАТО, в первую очередь обусловлен безопасностью функционирования градообразующих ОПО расположенных на территории.
Так для ЗАТО Железногорск такими основными предприятиями являются ФГУП «Горно-химический комбинат» и АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнёва расположенные на территории административнотерриториального образования [4].
Определение показателя состояния источников угроз техногенной ЧС (Со), предполагается на основе данных уже развернутых или проектируемых в настоящий момент систем мониторинга технических параметров объекта.
Так, для ОПО при анализе его как источника промышленной аварии и катастрофы связанной с выходом радиации определены такими системами будут система контроля радиационной опасности (ЕГАСКРО); контроль систем физической защиты объекта; система мониторинга инженерных конструкций объекта (СМИК); система мониторинга инженерных систем объекта (СМИС). Немаловажными будут показания системы автоматической пожарной сигнализации (АПС), поскольку возникновения пожароопасной ситуации на данном объекте с высокой долей вероятности может привести к выбросу. При этом, учитывая особенность функционирования автоматической системы обнаружения пожара, данные получаемые от этой системы могут принимать три значения Штатное функционирование; Неисправность; Пожар.
Номенклатура применяемого технологического оборудования и технических средств мониторинга (ТСМ) особенно на опасных производственных объектах, характерных для ЗАТО очень велико, поэтому необходим комплексный мониторинг нормального функционирования всех ключевых параметров для своевременного выявления потенциально опасных состояний. Процесс анализа и обработки данных комплексного мониторинга осложняется тем, что различное оборудование, в частности датчики, обеспечивающие показания работы отдельных узлов объекта мониторинга, имеют разные единицы измерения, параметры и точность. Это затрудняет своевременное выявление предаварийных ситуаций
[5].
Так, только система контроля радиационной опасности (ЕГАСКРО) проводит измерения по следующим показателям, имеющие свои единицы измерения и минимальные
140