5 Охрана труда и безопасность в чрезвычайных ситуациях

5.1 Анализ условий труда в научно-исследовательской лаборатории

Разработка магистерской аттестационной работы, которая подразумевает построение регулятора на базе нечеткой логики для мобильного робота 3-Pi, выполнялась в научно-исследовательской лаборатории на 4 этаже пятиэтажного здания. Размеры помещения составляют 9м х 7м х 3м; количество рабочих мест равно 9.

По установленным нормам ДСан ПіН 3.3.2-007-98 «Правила охорони праці під час експлуатації ЕОМ» площадь для одного рабочего места с ПЭВМ должна быть не менее 6 м², а объем – не менее 20 м³. Данное помещение удовлетворяет требованиям ДСан ПіН 3.3.2-007-98: на каждое рабочее место с ПЭВМ приходится 7 м² площади и 21 м³ объема.

Проведем анализ условий труда для рабочих мест инженеров-программистов. На работников действуют факторы, источником которых являются компьютеры, факторы, непосредственно связанные с производственной средой и факторы, обусловленные трудовым процессом. На рисунке 4.1 представлен процесс взаимодействия разработчика с ПЭВМ.

Рисунок 5.1 - Схема взаимодействия разработчика и оборудования.

Выполним анализ условий труда в рассматриваемом помещении. Выделим систему «Человек - Машина - Среда» (ЧМС), ограниченную помещением лаборатории. Система ЧМС включает в себя:

а) «Человек» – коллектив из девяти работников;

б) «Машина» – 9 ПЭВМ;

в) «Среда» – производственная среда в помещении.

Каждый элемент «Человек» можно условно разделить на три функциональные части, обозначив при этом:

Ч1 – это разработчик, управляющий машиной (ПЭВМ);

Ч2 – это человек, рассматриваемый с точки зрения непосредственного влияния на среду вследствие потребления кислорода, выделения тепла и др.;

Ч3 – это человек, рассматриваемый с точки зрения его психофизиологического состояния под влиянием факторов, воздействующих

на него в производственном процессе.

Элемент «машина» подразделяется на три функциональные части:

М1 – ПЭВМ выполняет основную технологическую функцию;

М2 – функции аварийной защиты;

М3 – машина, влияющая на среду и человека, как источник ОВПФ.

В данном случае система содержит 9 элементов «Человек» – 9 разработчиков, работающих в лаборатории; 9 элементов «Машина» – 9 ПЭВМ, размещенных в данном помещении; 1 элемент «Среда» – среда, ограниченная пределами лаборатории; 1 элемент «Предмет труда» – предмет разработки (регулятор для мобильного робота 3-Pi на базе нечеткой логики).

Рисунок 5.2 - Схема системы человек-машина-среда

Таблица 5.1 – Характеристика связей в системе ЧМС

№	Направл.	Описание связи
1	Ч1-Ч2	Увеличение интенсивности работы человека приводит к увеличению количества потребляемого им кислорода.
2	Ч1-ПТ	Разработка человеком проекта в соответствии с поставленной задачей.
3	Ч1-М1	Включение/выключение ПЭВМ. Ввод данных человеком с клавиатуры и т.д.
4	Ч1-Ч3	Интенсивно работая, человек испытывает эмоциональное напряжение, утомляемость.
5	Ч2-С	Выделение человеком тепла и влаги в среду, поглощение кислорода влияют на состояние среды.
6	Ч3-Ч1	Эмоциональное напряжение, утомляемость, могут привести к неверным действиям работника.
7	Ч3-Ч2	Увеличение скорости биологических процессов при эмоциональном подъеме в работе.
8	Ч3-Ч3	Влияние психологической атмосферы в коллективе на эмоциональное состояние работника

Продолжение таблицы 5.1

9	М1-ПТ	Изменение текста программы в соответствии с заданием проекта.
10	М1-М2	Аварийное управляющее воздействие: отключение ПЭВМ при перегреве, сохранение данных при сбоях в работе ПЭВМ и др.
11	М2-М1	Информация о состоянии ПЭВМ выводится на экране дисплея.
12	М3-Ч1	Повышенный уровень шума от ПЭВМ может отвлекать человека от правильного выполнения задания.
13	М3-С	Электромагнитное излучение, тепло, шум изменяют состояние среды в помещении.
14	ПТ-Ч3	Чувство удовлетворения от выполненной работы.
15	С-Ч1	Повышенная температура воздуха среды может привести к ошибочным действиям человека при выполнении работы.
16	С-Ч3	При повышенном уровне шума, тепла в помещении человека испытывает утомление.
17	С-М2	Повышенная температура в помещении может вызвать отключение ПЭВМ при перегреве.
18	- -Ч1	Поступление информ. от внешней системы управления (руководства)

На основании приведенных связей выделим действующие и потенциальные, опасные и вредные производственные факторы (ОВПФ), которые в соответствии с ГОСТ 12.0.003-74 имеют или могут иметь место в системе ЧМС. В данном помещении имеют место физические и психофизиологические факторы:

1. физические повышенный уровень шума на рабочем месте; повышенная или пониженная температура воздуха; повышенная или пониженная влажность воздуха рабочей зоны; отсутствие или недостаток естественного света; недостаточная освещенность рабочей зоны; повышенная яркость света.

2. психофизиологические: перенапряжение анализаторов (зрительных и слуховых); монотонность труда; эмоциональные перегрузки; физические перегрузки (статические).

В лаборатории была выполнена оценка факторов производственной среды. Результаты оценки показаны в таблице 4.3.

Таблица 5.2 - Оенка факторов производственной среды

Факторы производственной среды и трудового процесса	Значение фактора (ПДК, ПДУ)		3 класс – опасные и вредные условия, характер труда			Продолжи тельность действия фактора, % за смену
	Норма	Факт	1ст	2ст	3ст
1. Шум, дБ	50	45				81,25
2. Неионизирующие излучения радиочастотного диапазона, ГДР	10 1	<10 <1				81,25
3. Микроклимат: 3.1 Температура воздуха, оС	21-23	22				81,25
3.2 Скорость движения воздуха, м/с	0,1	0,1				81,25
3.3 Относительная влажность, %	60-40	48				81,25
4. Освещение: 4.1 Естественное, КЕО, %	≥1,5	1,3	+			81,25
4.2 Искусственное, лк	300-500	440				81,25
5. Тяжесть трудового процесса 5.1 Мелкие стереотипные движения кисти и пальцев рук, количество за смену	До 40000	20000				75
6. Напряженность трудового процесса 6.1 Внимание 6.1.1 Длительность сосредоточенности (% от длительности смены)	51-75	55				55
6.2 Напряженность анализаторов: 6.2.1 Зрение (категория работ)	Точная	Высокой точности	+			81,25
6.3 Эмоциональная и интеллектуальная напряженность	Работа по установленному графику с возможн. его корректировки	Работа по устан. графику с возможн. коррект.
6.4 Сменность	Двусменная (без ночной смены)	Односменная
Общее количество факторов			2

На основании проведенной оценки факторов производственной среды и трудового процесса доминирующим вредным производственным фактором является недостаточная естественная освещенность лаборатории. С целью приведения данного фактора в норму выполнен расчет естественной освещенности лаборатории

5.2 Промышленная безопасность в научно-исследовательской лаборатории

В лаборатории используется трехфазная четырехпроводная сеть переменного тока с напряжением 380/220 В, с частотой 50 Гц, с глухозаземленной нейтралью.

Согласно НПАОП40.1-1.21-98, научно-исследовательская лаборатория является помещением без повышенной опасности поражения электрическим током, потому что в помещении нет химически активной среды, повышенной влажности и температуры, токопроводящего пола, токопроводящей пыли, невозможно одновременно коснуться заземленных металлоконструкций и металлических поверхностей электроустановок.

С целью снижения опасности поражения электрическим током используют следующие технические меры защиты:

‒ Систематический контроль изоляции, согласно требованиям ПУЭ-2011. Контроль проводится между нулевым и фазным проводником, а также между фазами. Сопротивление изоляции должно быть не менее 500кОм на фазу. Контроль проводится не реже раза в год при отключенном электропитании.

‒ Согласно ГОСТ 12.4.124-83, все металлические конструкции и части оборудования, которых может коснуться человек и которые не имею других видов защиты были занулены. Все корпусы ПЭВМ, соединены с глухозаземленной нейтралью источника питания с помощью нулевого защитного проводника. Зануление превращает замыкание на корпус в однофазное короткое замыкание, в результате чего срабатывает максимальная токовая защита, которая отключает поврежденный участок сети. Автомат защиты выбирается согласно силе тока короткого замыкания, при этом время отключения должно составлять не более 0,2 с. Дополнительно используется повторное заземлениение нулевого проводника с целью снижения потенциала зануленных корпусов и напряжения касания в случае обрыва нулевого провода.

Также с целью защиты персонала проводятся инструктажи по технике безопасности, согласно НПАОП 0.00-4.12-05:

‒ вступительный инструктаж — проводится инженером по охране труда со всеми работниками, неезависимо от образвания и стажа работы. Данный инструктаж содержит в себе ознакомления с правилами работы и отдыха данного предприятия, а также с правилами пожарной и промышленной безопасности;

‒ первичный инструктаж на рабочем месте — проводится в начале производственной деятельности руководителем структурного подразделения. Включает в себя ознакомление с ОВПФ, которые могут возникать на данном рабочем месте, с индивидуальными средствами защиты, использующимися на рабочем месте, с безопасными приемами работы;

‒ повторный инструктаж — проводится раз в пол года со всеми работниками согласно программы первичного инструктажа;

‒ внеплановый инструктаж — проводится при замене и модернизировании оборудования, при смене технологического процесса, при введении в действие новых стандартов и правил по охране труда. Включает в себя ознакомление с новым оборудованием и повторением правил промышленной безопасности, если произошел несчастный случай на производстве;

‒ целевой инструктаж — проводится при исполнении разовых работ, не связанных с основным видом деятельности, при ликвидации аварий, чрезвычайных ситуаций, катастроф.

5.3 Производственная санитария в научно-исследовательской лаборатории

Согласно ДСН 3.3.6.042-99 работа инженера-программиста относится к категории Iа – легкие физические работы (работы, выполняемые сидя, не требующие систематического физического напряжения и перемещения тяжестей). ДСН 3.3.6-042-99 устанавливает оптимальные нормы температуры, влажности и скорости движения воздуха для данной категории работ, которые приведены в таблице 4.2. Для обеспечения установленных норм микроклиматических параметров применяется централизованное отопление в холодный период года и кондиционирование воздуха в теплый период в соответствии со СНиП 2.04.05-91.

Зрительная работа разработчиков, использующих в работе ПЭВМ, является работой высокой точности, наименьший размер объекта различения 0.3-0.5 мм, поэтому в соответствии с ДБН В.2.5-28-2006 разряд зрительной работы пользователей ПЭВМ – III. Величина коэффициента естественной освещенности (КЕО) должна быть не менее 1,5%. Однако согласно таблице 4.2 величина КЕО составляет всего 1.3%. Чтобы обеспечить оптимальные значения микроклиматических параметров необходимо выполнить расчет естественного освещения.

Расчет природного освещения состоит в определении площади световых проемов по формуле

.

Таблица 5.3 - Описние переменных при расчете освещенности.

Пере-менная	Описание	Значение
	Требуемая площадь окон,	Требуется вычислить

Продолжение таблицы 5.3

	Нормированное значение КПО, еН = еm	Требуется вычислить
	Значение КПО, (для работ с наименьшим объектом распознавания 0.5-1 мм)	1.5
	Коэффициент светового климата (окна выходят на север)	0.9
	Площадь пола,	63
	Коэффициент затенения окон другими зданиями, берется в пределах [1;1.5]	1
	Коэффициент запаса, берется в пределах [1.5 ; 2]	1.6
	Коэффициент светопропускания материала (стеклопакет, двойное стекло)	0.8
	Коэффициент учитывает потери света в оконной раме (стеклопакет)	0.8
	Коэффициент, учитывающий потери света в несущих конструкциях (при боковом освещении =1)	1
	Коэффициент, учитывающий потери света в солнцезащитных устройствах (полностью регулируемые жалюзи)	1
	Коэффициент, учитывающий потери света в защитных сетках (равен 0.9 если таковые имеются)	1
	Коэффициент, учитывающий повышение КПО при боковом освещении за счет отражения	1.6
	Средний коэффициент отражения.	Требуется вычислить
	Коэффициент отражения потолка (свежевыбеленный)	75%
	Коэффициент отражения стен (обклеены светлыми обоями)	25%
	Коэффициент отражения пола (темный деревянный)	25%
	Площадь стен,	69
	Площадь потолка,	63
	Площадь пола,	63
	Световая характеристика окна	13

Вычислим нормированное значение КПО :

Вычислим коэффициент :

Вычислим средний коэффициент отражения :

Вычислим необходимую площадь световых проемов :

.

Реальная площадь окон лаборатории составляет 9(Три окна размером 1.5 х 2 метра). Эта величина меньше расчетной почти в два раза. Поэтому необходимой мерой является использование искуственного освещения, способного обеспечить освещенность рабочей зоны стола на уровне 300-500 лк.

Допустимые уровни звукового давления и уровни шума на рабочем месте должны соответствовать ДСН 3.3.6-037-99. Эквивалентный уровень звука не превышает 50 дБА для работ, связанных с разработкой программ.

Организация рабочих мест разработчиков обеспечивает соответствие всех элементов рабочего места и их расположение эргономическим требованиям ГОСТ 12.2.032-78, а также характеру и особенностям их трудовой деятельности. Рабочие места расположены относительно световых проемов так, чтобы естественный свет падал сбоку. При этом выдержаны следующие расстояния: от стен со световыми проемами до рабочего места – не менее 1 м; между боковыми поверхностями видеотерминалов – не менее 1м; между тыльной поверхностью одного видеотерминала и экраном другого – не менее 2 м. Расстояние от тыльной стороны монитора до стены более 2 метров. В помещении используются столы высотой – 780 мм, шириной – 1000 мм, глубиной – 800 мм. Кресла на колесиках, разворачивающиеся на 360 градусов ,с регулируемой спинкой и высотой сиденья, имеют подлокотники. Размеры кресел 40 х 60 см.

Рекомендуется соблюдать расстояние от глаз до экрана – 700-800мм при размере экрана 17 дюймов. Схема размещения рабочих мест представлена на рисунке 4.3.

Рисунок 4.3 - Схема размещения рабочих мест и план эвакуации при пожаре

Режим труда и отдыха для разработчиков: 8-ми часовой рабочий день (по 4 часа с перерывом на обед – 1 час). Для уменьшения умственного перенапряжения и эмоциональных перегрузок установлены дополнительные, технологические перерывы для разработчиков, работа которых может быть отнесена к 3 категории работ группы В (программирование, проектирование). Рекомендуется выполнять перерывы в работе общей продолжительностью 60 минут. Перерывы проводить ежечасно в течение 10 мин.

4.5 Безопасность в чрезвычайных ситуациях

Самой вероятной причиной чрезвычайной ситуации в НИЛ является пожар. Согласно ДБН В.1.1.7-2002 здание имеет I степень огнестойкости, так как помещение НИЛ расположено в здании, выполненном из кирпича и железобетонных конструкций. Причиной пожара в помещении могут быть неисправность электрооборудования, нагревание проводников, курение в непредназначенных для этого местах, нарушение правил пожарной безопасности.

В системе предотвращения пожаров по ГОСТ 12.1.004-91 предусмотрено: максимально возможное применением негорючих и трудногорючих веществ и материалов; применение электрооборудования, соответствующего пожароопасной зоне. Применение в конструкции электрооборудования быстродействующих средств защитного отключения возможных источников зажигания; устройство молниезащиты здания.

Согласно НАПБ Б.03.001-2004 в лаборатории размещены - три углекислотных огнетушителя ВВК-3.5, из расчета 1 огнетушитель на 3 ПК, но не меньше 1 на помещение. Их использование обусловлено необходимостью тушения электроустановок, которые находятся под напряжением не более 1000В, расположенных в помещении. Также в лаборатории, в соответствии с ДБН В.2.5-56:2010, необходимы дымовые пожарные извещатели ИП 212-3СУ в количестве 3 штук (из расчета 1 извещатель на каждые 20 м² площади помещения, но не менее 2 в помещении с ПЭВМ ДБН.

Организационные мероприятия: назначен ответственный за пожарную безопасность; проводятся инструктажи по пожарной безопасности согласно НАПБ 02.005-2003; ежегодно проводится контроль сопротивления изоляции. При возникновении пожара осуществляется эвакуация людей, находящихся в помещении, в соответствии с планом эвакуации, расположенном на видном месте у выхода из помещения (рис 4.3)

ВЫВОДЫ

В данной дипломной работе была затронута проблема поиска метода, который позволит мобильному роботу удерживать траекторию движения при максимальной скорости перемещения.

В ходе исследования было установлено, что существует несколько способов реализации задачи удерживания мобильным роботом траектории при максимальной скорости движения. Можно использовать классические регуляторы, такие как П, ПД, ПИД, или остановиться на более новых подходах, таких как нейронные сети, генетические алгоритмы либо методы нечеткой логики.

Каждый из методов имеет как достоинства, так и недостатки. Некоторые методы плохо подходят для систем реального времени, так как имеют низкое быстродействие. Иные методы имеют низкую точность управления, либо сложны в реализации. Кроме того, некоторые методы сложны для понимания человеком.

В качестве регулятора, управляющего мобильным роботом предложено использовать регулятор на базе нечеткой логики. Такой подход имеет преимущества:

- нетребовательность к вычислительным ресурсам;

- взаимодействие с роботом происходит с помощью субъективных, понятных оператору, терминов: далеко ‒ близко, медленно ‒ быстро и т.д.;

- происходит удешевление систем управления благодаря их относительной простоте.

Однако главное достоинство нечеткой логики следующее: информация с датчиков зачастую может быть “нечеткой” и даже протеворечивой, вследствии плохой прорисовки линии, по которой движется робот, либо различных помех. Нечеткая логика как нельзя лучше подходит для обработки такой информации.

В работе рассмотрена структура fuzzy-регулятора для управления мобильным роботом 3pi и его моделирование в среде MATLAB. В качестве функций принадлежности были применены треугольные функции, реализация которых не требует значительных вычислительных ресурсов микроконтроллера. Моделирование показало, что регулятор на базе нечеткой логики способен решить возложенные на него задачи.

Дальнейшие исследования могут быть связаны с анализом качества управления роботом при использовании более сложных функций принадлежности.

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК

1. Алтунин А.Е., Семухин М.В.Модели и алгоритмы принятия решений в нечетких условиях. Тюмень: Изд-во Тюменского государственного университета, 2000. ‒ 352 с.

2. Архангельский В.И., Богаенко И.Н., Грабовский Г.Г., Рюмшин Н.А.Системы фуцци-управления. – К.: Тэхника, 1997. – 208 с.

3. Беллман Р., Заде Л.Принятие решений в расплывчатых условиях.- В кн.: Вопросы анализа и процедуры принятия решений.- М.:Мир, 1976. ‒ С. 172-215.

4. Борисов А.Н., Алексеев А.В., Крумберг О.А. и др.Модели принятия решений на основе лингвистической переменной. ‒ Рига: Зинатне, 1982. ‒ 256 с.

5. Борисов А.Н., Алексеев А.В., Меркурьева Г.В. и др.Обработка нечеткой информации в системах принятия решений.- М: Радио и связь. 1989. ‒ 304 с.

6. Борисов А.Н., Крумберг О.А., Федоров И.П.Принятие решений на основе нечетких моделей. Примеры использования.- Рига:Зинатне, 1990.- 184 с.

7. Бочарников В.П.Fuzzy-Технология: математические основы практика моделирования в экономике. Санкт-Петербург, 2001, 328 с.

8. Заде Л.А.Основы нового подхода к анализу сложных систем и процессов принятия решений.- В кн.: Математика сегодня.- М.: Знание, 1974, с. 5-49.

9. Методичні вказівки до виконання розділу «Безпека життя і діяльності людини» у дипломних проектах (роботах) для студентів усіх форм навчання напрямку інституту «Комп’ютерних інформаційних технологій» / Упоряд.: В. А. Айвазов, Н. Л. Березуцька, Б. В. Дзюндзюк, А. В. Мамонтов, Т. Є. Стиценко – Харків : ХНУРЕ, 2003. – 56 с.

10. ДСанПин 3.3.2-007-98

11. НПАОП 0.00-1.28-10

12. ГОСТ 12.0.003-74

13. НПАОП 40.1-1.21-98 Правила безопасной эксплуатации электроустановок потребителей

14. НПАОП 40.1-1.32.01 Правила устройства электроустановок. Электрооборудование специальных установок

15. НПАОП 0.00-4.12-05 Типовые положения про обучение, инструктаж и проверку знаний работников по вопросам охраны труда

16. ДСН 3.3.6.042-99 Санитарные нормы микроклимата производственных помещений

17. ДБН В.2.5-28-2006 Естественное и искусственное освещение

18. ДСН 3.3.6.037-99

19. ГОСТ 12.2.032-78

20. НАПБ Б.03.002-2007 [25]

21. НПАОП 40.1-1.01-97

22. ДБН В.1.1.7-2002 Защита от пожара. Пожарная безопасность объектов строительства

23. НАПБ Б.03.001-2004

Приложение А

Схема робота "Pololu 3pi"

Позначення					Найменування					Дод. відомості
					Текстові документи
1. ГЮІК.ХХХХХХ.ХХХ ПЗ					Пояснювальна записка					__с.
					Графічні документи
2. ГЮІК.ХХХХХХ.ХХХ Д0					Демонстраційні матеріали					__ арк. ф.A4
					Інші документи
3.					Документи на компакт-диску					1 CD
						ГЮІК.ХХХХХХ.ХХХ ВД
Змін.	Арк.	Номер докум.	Підп.	Дата
Розроб.		Іванов І.І.				Тема дипломного проекту Відомість дипломного проекту	Літ			Аркуш	Аркушів
Перевір.		Петров П.П.					У
Н.контр.							ХНУРЕ кафедра ЕОМ
Затв.		Руденко О.Г.