Обоснование необходимости разработки системы многомасштабного анализа дискретных сигналов

 

Система многомасштабного анализа дискретных сигналов реализует вейвлет-анализ и структурную индексацию дискретных сигналов. Анализ позволяет выделить структурные особенности сигналов и отобразить их в наглядном для восприятия человека виде. Посредством многомасштабного анализа удается значительно понизить количество шумов и искажений в исходном сигнале. Также появляется возможность для существенного сжатия исходных данных.

Разрабатываемая система носит исследовательский характер и предназначена для поиска и отладки наиболее эффективных алгоритмов многомасштабного анализа. Реализация системы позволит в значительной степени облегчить труд программиста-исследователя посредством автоматизации процесса многомасштабного анализа дискретных сигналов.

Реализация системы МАДС позволит интегрировать в едином интерфейсе все этапы обработки входных сигналов:

1) вейвлет-преобразование исходных сигналов. Сохранение результатов преобразования для дальнейшего использования;

2) структурная индексация исходных сигналов. Сохранение результатов индексации для дальнейшего использования;

3) конвертация данных структурной индексации для получения исходного сигнала;

4) визуализация данных вейвлет-анализа и структурной индексации для наглядного отображения их результатов.

3.2. Расчет затрат на разработку системы многомасштабного анализа дискретных сигналов

 

Для определения величины расходов на создание подсистемы, используем прямой метод калькуляции /22/.

Расчет сметы затрат осуществляется по следующим статьям:

1) расходы на материалы;

2) расходы на оплату труда исполнителей;

3) отчисления на социальные налоги;

4) расходы на содержание и амортизацию вычислительной техники;

5) накладные расходы;

6) прочие расходы.

К статье «Расходы на материалы» относятся покупные изделия, необходимые для выполнения работы, перечисленные в табл. 3.1.

Таблица 3.1

Расходы на основные и вспомогательные материалы

Наименование материала	Количество	Стоимость, р.
Диск CD-RW	4 шт.	120
Бумага писчая 80 г.	250 листов	80
Тонер для принтера	1 шт.	200
Прочие канцелярские товары		25
Итого		425

 

Оклад инженера-программиста в период разработки составлял 5000 р. в месяц. Продолжительность разработки 3 месяца.

                                    З_П = ЗП_М*П_М ,                                                               (3.1)

где З_П – оклад за период разработки;

ЗП_М – оклад инженера-программиста;

П_М – период разработки.

З_П = 5000 * 3 = 15000 руб.

 

Работникам начисляется премия. Процент премиальных составил 15% в месяц.

                                    З_П,% = З_П*1.15 ,                                   (3.2)

где З_П,% – зарплата с учетом премии;

З_П – оклад за период разработки.

З_П,% = 15000 * 1.15 = 17250 руб.

Плановые накопления в фонд резерва отпусков рассчитывается в размере 10% от тарифной платы:

                                  ЗП_Д = З_П * 0.10 ,                                   (3.3)

где ЗП_Д – плановые накопления в фонд резерва отпусков;

З_П – оклад за период разработки.

ЗП_Д = 17250 * 0.10 = 1725 руб.

 

В расходы на оплату труда необходимо включить уральский коэффициент (15%). Районный коэффициент рассчитывается от оклада вместе с премиальными и дополнительной заработной платой.

К_УР = 17250 * 0.15 = 2587.5 руб.

Следовательно, расходы на оплату труда с учетом зонального коэффициента составят:

                             ЗП_ОСН = З_П,% + ЗП_Д + К_УР ,                                           (3.4)

где ЗП_ОСН – расходы на оплату труда;

З_П,% – зарплата с учетом премии;

ЗП_Д – плановые накопления в фонд резерва отпусков;

К_УР – районный коэффициент.

ЗП_ОСН = 17250 + 1725 + 2587.5 = 21562.5 руб.

Статья «Расходы на социальные налоги» включает в себя отчисления в пенсионный фонд (20%), на медицинское (3.1%) и социальное страхование (2.9%), отчисления в фонд страхования от несчастных случаев (0.2%), что составляет 26.2% /23/. Отчисления производятся от общих расходов на оплату труда и сумма отчислений составляет:

                             С_ОТЧ = ЗП_ОСН * 0.262 ,                               (3.5)

где С_ОТЧ – расходы на социальные налоги;

ЗП_ОСН – расходы на оплату труда.

С_ОТЧ = 21562.5 * 0.262 = 5649.37 руб.

Статья «Расходы на содержание и амортизацию вычислительной техники» включает расходы, связанные с эксплуатацией вычислительной техники. Стоимость одного машинного часа рассчитывается по формуле:

                               А_Ч = С_ИСП / (Ч_М * К_Ч),                             (3.6)

где А_Ч – аренда за час использования;

С_ИСП – общая стоимость использования ЭВМ (рассчитывается по формуле (3.7));

Ч_М – число месяцев в году;

К_Ч – количество рабочих часов в месяце.

              С_ИСП = А_КОМП + ЗП_ОБСЛ + С_ЗЧ + С_ЭЛ + А_ПО,             (3.7)

где А_КОМП – амортизация компьютера за год эксплуатации;

ЗП_ОБСЛ – расходы на оплату труда обслуживающего персонала за год эксплуатации.

ЗП_ОБСЛ = 2000 руб/мес.

С_ЗЧ – стоимость запчастей для компьютера за год эксплуатации.

С_ЗЧ = 3000 руб/год.

С_ЭЛ – стоимость израсходованной электроэнергии за год эксплуатации.

С_ЭЛ = 3000 руб/год.

А_ПО – годовая амортизация программного обеспечения.

                                  А_КОМП = С_КОМП / С_ПИ,                            (3.8)

где С_КОМП – стоимость компьютера;

С_ПИ – срок полезного использования (в годах).

А_КОМП = 30000 / 5 = 6000 руб.

                               А_ПО = СТ_ПО / С_ПИ,                                    (3.9)

где СТ_ПО – стоимость программного обеспечения;

С_ПИ – срок полезного использования (в годах).

А_ПО = 7000 / 5 = 1400 руб.

С_ИСП = 6000 + 2000*12 + 3000 + 3000 + 1400 = 37400 руб.

А_Ч = 37400 / (12 * 176) = 17.708 руб

 

ЭВМ использовалась на этапах проектирования (52 час), программирования (65 часов), отладки (490 часов) и документирования (247 часов), т.е. всего 854 часов. Следовательно, сумма амортизационных отчислений составит:

                                    С_АР = Эч * Ач ,                                   (3.10)

где С_АР – сумма амортизационных отчислений;

Эч – количество часов проектирования;

А_Ч – аренда за час использования.

С_АР = 854 * 17.708 = 15122.63 руб.

Статья «Прочие расходы» содержит расходы, неучтенные в предыдущих статьях (до 5 % от расходов на оплату труда) :

                                    П_Р = ЗП_ОСН * 0.05 ,                             (3.11)

где П_Р – прочие расходы;

ЗП_ОСН – расходы на оплату труда.

П_Р = 21562.5 * 0.05 = 1078.125 руб.

Статья «Накладные расходы» включает в себя расходы по управлению (заработная плата управления, расходы на все виды командировок управленческого аппарата), содержание пожарной и сторожевой охраны, содержание и текущий ремонт зданий, сооружений, инвентаря; содержание персонала, не относящегося к аппарату управления; расходы по изобретательству и рационализации; по подготовке кадров; расходы на содержание ВЦ; канцелярские, почтово-телеграфные расходы и др. общехозяйственные расходы; непроизводственные расходы. Накладные расходы составляют 130% от расходов на оплату труда, таким образом, получаем:

                                    Н_Р = ЗП_ОСН * 1.3 ,                               (3.12)

где Н_Р – накладные расходы;

ЗП_ОСН – расходы на оплату труда.

Н_Р = 21562.5 * 1.3 = 28031.25 руб.

Сумма затрат на разработку подсистемы в целом составила 72000 руб. Табл. 3.2 отражает затраты по статьям и структуру этих затрат в общей сумме.

Таблица 3.2

Смета затрат на разработку подсистемы

Статья затрат	Сумма затрат, руб.
Расходы на основные и вспомогательные материалы	425
Расходы на оплату труда	21562
Расходы на социальные налоги	5649
Расходы на содержание и амортизацию вычислительной техники	15122
Накладные расходы	28031
Прочие расходы	1078
Итого	71867

 

Округлим полученную сумму до тысяч для учета непредвиденных затрат. Получим, что сумма затрат на разработку системы составит 72 000.0 руб.

Структура затрат на разработку ПО приведена на рис. 3.1.

Структура затрат на разработку ПО

Рис.3.1

4. БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ ПРОЕКТА

 

В соответствии с ГОСТом /24/ охрана труда определяется как система законодательных актов, социально-экономических, организационных, технических, гигиенических и лечебно-профилактических мероприятий и средств, обеспечивающих безопасность, сохранение здоровья и работоспособности человека в процессе труда.

Задача охраны труда – свести к минимуму вероятность несчастного случая или заболевания работающего с одновременным обеспечением комфортных условий при максимальной производительности труда.

В процессе труда на человека кратковременно или длительно воздействуют разнообразные неблагоприятные факторы (пыль, газы, пары, шум и др., которые могут привести к заболеванию и потере трудоспособности).

Компьютерная техника, на первый взгляд, не таит в себе опасности для окружающих. Существуют скрытые факторы, которые могут привести к профессиональным заболеваниям и производственным травмам: большая нагрузка на зрительную систему, воздействие излучений, шумовое воздействие при работе с печатающими устройствами.

Руководству предприятий, имеющих в своем арсенале средства вычислительной техники, приходится заботиться о соблюдении мер противопожарной и электробезопасности, следить за состоянием микроклиматических условий труда, так как в случае возникновения опасной ситуации дорогостоящее оборудование может выйти из строя или сократится срок его службы. Особое внимание следует уделять персоналу, который непосредственно связан с работой на компьютерной технике. Как правило, программисты проводят за дисплеем большую часть рабочего времени и они попадают под влияние скрытых производственных факторов. Задача руководства предприятия и инженерного состава – обеспечить сохранность вычислительной техники и обслуживающего персонала, путем проведения мероприятий по безопасности труда.

 

4.1. Анализ опасных и вредных факторов, возникающих при ксплуатации компьютера

 

Правильная организация труда пользователя среди других вопросов предполагает создание безопасных и безвредных условий труда. Безопасность труда определяется как состояние условий труда, при котором отсутствует производственная опасность /24/. Последняя определяется как возможность воздействия на человека опасных и вредных факторов. Опасным считается фактор, воздействие которого приводит к несчастному случаю или травме работника, а вредным – фактор, приводящий к заболеванию. Различия между обеими группами довольно условны.

Пользователи компьютерной техники сталкиваются с воздействием таких производственных факторов, как повышенный уровень шума, повышенная температура внешней среды, отсутствие и недостаток естественного света, недостаточная освещенность, электрический ток и др. Существует также ряд психологических факторов: перенапряжение зрительных и слуховых анализаторов, монотонность труда, эмоциональные перегрузки.

Для обеспечения безопасности пользователя необходимо проводить анализ условий труда, знать существующие стандарты, разрабатывать и проводить специальные мероприятия.

 

4.2. Техника безопасности при эксплуатации компьютера

 

Исследовательская работа в рамках данного проекта заключается в выполнении многих этапов, практически все из которых проходят в тесном контакте с ЭВМ. Длительная работа инженера-программиста с компьютером сопряжена с целым рядом вредных и опасных факторов. Рассмотрим некоторые из них.

 

4.2.1. Постоянное напряжение глаз

Работа с компьютером характеризуется высокой напряженностью зрительной работы. В выполняемом исследовании значительный объем информации на разных стадиях обработки представлен в графической форме с большим количеством мелких деталей, что дает серьезную нагрузку на зрение. Постоянное напряжение глаз может привести к снижению остроты зрения. Экран видеомонитора должен находиться от глаз пользователя на оптимальном расстоянии 600…700 мм, но не ближе 500 мм с учетом размеров алфавитно-цифровых знаков и символов. Также для снижения утомляемости рекомендуется делать 15-минутные перерывы в работе за компьютером в течение каждого часа /26/.

 

4.2.2. Влияние электростатических и электромагнитных полей

Допустимые значения параметров ионизирующих электромагнитных излучений от монитора компьютера представлены в табл.4.1.

Максимальный уровень рентгеновского излучения на рабочем месте оператора ком­пьютера обычно не превышает 10 мкбэр/ч, а интенсивность ультрафиолетового и ин­фра­красного излучений от экрана монитора лежит в пределах 10…100 мВт/м² /26/.

Таблица 4.1

Допустимые значения параметров неионизирующих электро­магнитных излучений (в соответствии с СанПиН 2.2.2.542-96)

Наименование параметра	Допустимые значения
Напряженность электриче­ской составляющей электромагнитного Поля на расстоянии 50см от поверхно­сти видеомонитора	10В/м
Напряженность магнитной составляющей электромагнитного Поля на расстоянии 50см от поверхности ви­деомонитора	0,3А/м
Напряженность электростатического поля не должна превышать: для взрослых пользователей для детей дошкольных учреждений и учащихся средних специальных и высших учебных заведений	20кВ/м   15кВ/м

 

Для снижения воздействия этих видов излучения реко­мен­дуется применять монито­ры с пониженным уровнем излучения (MPR-II, TCO-92, TCO-99), устанавливать защитные экраны, а также соб­людать регламентированные режимы труда и отдыха.

 

4.2.3. Средства защиты от шума

Шум ухудшает условия труда оказывая вредное действие на организм человека. Работающие в условиях длительного шумового воздействия испытывают раздражительность, головные боли, головокружение, снижение памяти, повышенную утомляемость, понижение аппетита, боли в ушах и т. д. В табл.4.2 указаны предельные уровни звука в зависимости от категории тяжести и напряженности труда, являющиеся безопасными в отношении сохранения здоровья и работоспособности /27/.

Таблица 4.2

Предельные уровни звука, дБ, на рабочих местах

Категория напряженности труда	Категория тяжести труда
	I. Легкая	II. Средняя	III. Тяжелая	IV. Очень тяжелая
I. Мало напряженный	80	80	75	75
II. Умеренно напряженный	70	70	65	65
III. Напряженный	60	60	-	-
IV. Очень напряженный	50	50	-	-

 

Уровень шума на рабочем месте инженеров-программистов и операторов видеоматериалов не должен превышать 50дБА, а в залах обработки информации на вычислительных машинах - 65дБА. Для снижения уровня шума стены и потолок помещений, где установлены компьютеры, могут быть облицованы звукопоглощающими материалами. Уровень вибрации в помещениях вычислительных центров может быть снижен путем установки оборудования на специальные виброизоляторы.

 

4.3. Организация рабочего места оператора

 

Разработка данного дипломного проекта проводится одним автором на персональном компьютере в домашних условиях. Проведем расчет параметров рабочего места инженера-программиста с точки зрения эргономических требований.

В табл. 4.3 приведены параметры стола для занятий с ПЭВМ. Рост автора данного дипломного проекта в обуви составляет 184 см, что входит в категорию «выше 175 см». Это означает, что согласно эргономическим правилам и нормам высота поверхности стола над полом должна составлять 760 мм, при этом размер пространства для ног в столе должен быть не менее 700 мм.

 

Таблица 4.3

Высота одноместного стола для занятий с ПЭВМ

	Высота над полом, мм
Рост учащихся или студентов в обуви, см	поверхность стола	пространство для ног, не менее
116 – 130	520	400
131 – 145	580	520
146 – 160	640	580
161 – 175	700	640
Выше 175	760	700

Примечание. Ширина и глубина пространства для ног определяются конструкцией стола.

Реальная высота стола на рабочем месте автора данного проекта составляет 760 мм. Размер пространства для ног составляет 800 мм. Эти показатели соответствуют допустимым.

В табл. 4.4 приведены параметры стула, которым должно быть оснащено рабочее место инженера-программиста.

Рабочее место должно быть оборудовано подставкой для ног, имеющей ширину не менее 300 мм, глубину не менее 400 мм, регулировку по высоте в пределах до 150 мм и по углу наклона опорной поверхности подставки до 20 градусов. Поверхность подставки должна быть рифленой и иметь по переднему краю бортик высотой 10 мм. На рабочем месте автора данного проекта подставка для ног отсутствует.

Исходя из эргономических требований, пространство рабочего места можно разделить на несколько частей:

1) моторное поле – пространство рабочего места, в котором могут осуществляться дви­гательные действия человека;

2) максимальная зона досягаемости рук – это часть моторного поля рабочего места, ограниченного дугами, описываемыми максимально вытянутыми руками при движе­нии их в плечевом суставе;

3) оптимальная зона – часть моторного поля рабочего места, ограниченного дугами, описываемыми предплечьями при движении в локтевых суставах с опорой в точке локтя и с относительно неподвижным плечом.

 

Таблица 4.4

Основные размеры стула для учащихся и студентов

	Рост учащихся и студентов в обуви, см
Параметры стула	116-130	131-145	146-160	161-175	> 175
Высота сиденья над полом, мм	300	340	380	420	460
Ширина сиденья не менее, мм	270	290	320	340	360
Глубина сиденья, мм	290	330	360	380	400
Высота нижнего края спинки над сиденьем, мм	130	150	160	170	190
Высота верхнего края спинки над сиденьем, мм	280	310	330	360	400
Высота линии прогиба спинки не менее, мм	170	190	200	210	220
Радиус изгиба переднего края сиденья, мм	20 - 50
Угол наклона сиденья, град.	0 - 4
Угол наклона спинки, град.	95-108
Радиус спинки в плане не менее, мм	300

Зоны досягаемости рук в горизонтальной плоскости

а –зона максимальной до­сягаемости; б – зона досягаемости пальцев при вытянутой руке; в – зона легкой досягаемо­сти ладони; г – оптимальное простран­ство для грубой ручной работы; д –оптимальное простран­ство для тонкой ручной работы. Рис. 4.1

 

Оптимальное размещение предметов труда и документации в зонах досягаемости:

ДИСПЛЕЙ размещается в зоне а (в центре);

СИСТЕМНЫЙ БЛОК размещается в предусмотренной нише стола;

КЛАВИАТУРА - в зоне г/д;

«МЫШЬ» - в зоне в справа;

СКАНЕР в зоне а/б (слева);

ПРИНТЕР находится в зоне а (справа);

ДОКУМЕНТАЦИЯ: необходимая при работе – в зоне легкой досягаемости ладони – в, а в выдвижных ящиках стола – литература, неиспользуемая постоянно.

На рис. 4.2 показан образец размещения основных и периферийных составляющих ПК на рабочем столе инженера-программиста.

 

Размещение основных и периферийных составляющих ПК

1 – сканер, 2 – монитор, 3 – принтер, 4 – поверхность рабочего стола,

5 – клавиатура, 6 – манипулятор типа «мышь».

Рис. 4.2

 

Положение экрана определяется расстоянием считывания (0,6…0,7м), углом считывания, направлением взгляда на 20° ниже горизонтали к центру экрана, причем экран перпендикулярен этому направлению. Должна также предусматриваться возможность регулирования экрана по высоте +3 см, по наклону от -10° до +20° относительно вертикали, в левом и правом направлениях.

Во время пользования компьютером медики советуют ус­танавливать монитор на рас­стоянии 50-60 см от глаз.

Рабочее место инженера-программиста в составе данного проекта в целом соответствует предъявляемым к нему эргономическим требованиям, связанным с параметрами мебели и размещением предметов труда в рабочих зонах.

4.4. Требования к помещениям

 

Цветовое оформление производственных и вспомогательных помещений ВЦ должно соответствовать требованиям стандарта /28/.

Подбор цветных образцов необходимо производить в соответствии с принятым наименованием цветов. Малонасыщенные (основные) цвета должны применяться для окраски больших полей (потолок, стены, рабочие поверхности и т.п.), средненасыщенные (вспомогательные) - для небольших поверхностей или участков, редко попадающих в поле зрения работающих, а также для создания контрастов; насыщенные (акцентные) - для малых по площади поверхностей (в качестве функциональной окраски).

При цветовом оформлении помещений ВЦ необходимо учитывать климатические особенности района, где расположено здание, и ориентацию окон помещений по сторонам света. Параметры цветового оформления помещений ВЦ приведены в табл. 4.5.

Таблица 4.5

Параметры цветового оформления помещений ВЦ

Ориентация окон помещений	Наименование цвета (поверхности)	Характеристика цветов			N образца СН 181-70
		Длина волны, нм	Чистота	Коэффициент отражения, %
Юг	Зеленовато-голубой (стены) Светло-голубой (стены) Зеленый (пол)	498±5 485±5 550±5	8±10 7±10 30±10	69±7 64±7 29±7	10,0 11,4  7,1
Север	Светло-оранжевый (стены) Оранжево-желтый (стены) Красновато-оранжевый (пол)	587±5 581±5 600±7	24±10 37±10 50±5	71±7 67±7 10±7	4,5 22,4 18,1
Восток	Желтовато-зеленый (стены) Зеленый (пол) Красновато-оранжевый (пол)	559±5 550±5 600±7	38±10 30±10 50±5	67±7 29±7 10±7	6,5  7,1 18,1
Запад	Светло-желтый (стены) Голубовато-зеленый (стены) Зеленый (пол) Красновато-оранжевый (пол)	572±5 515±5 550±5 600±7	47±10 10±5 30±10 50±5	70±7 67±7 29±7 10±7	5,4  9,4  7,1 18,1

В цветовой композиции интерьера помещений ВЦ должны использоваться гармонические цветовые сочетания. Выбор образцов цвета для отделочных материалов и изделий следует осуществлять с учетом их фактуры; поверхности в помещениях должны иметь матовую и полуматовую фактуру для исключения попадания отраженных бликов в глаза работающего.

Необходимо обеспечивать следующие величины коэффициента отражения в помещениях ВЦ:

1) для потолка от 60 до 70%;

2) для стен от 40 до 50%;

3) для пола 30%;

4) для других отражающих поверхностей в рабочей мебели от 30 до 40%.

 

4.5. Требования к параметрам микроклимата помещения, расчет вентиляции

 

Под метеорологическими условиями понимают сочетание температуры, относительной влажности, скорости движения и запыленности воздуха. Перечисленные параметры оказывают огромное влияние на функциональную деятельность человека, его самочувствие и здоровье, на надежность средств вычислительной техники. Эти микроклиматические параметры влияют как каждый в отдельности, так и в различных сочетаниях.

Температура воздуха является одним из основных параметров, характеризующих тепловое состояние микроклимата. Суммарное тепловыделение в помещении поступает от:

1) ЭВМ;

2) вспомогательного оборудования;

3) приборов освещения;

4) людей;

5) внешних источников.

Наибольшее количество теплоты выделяют ЭВМ и вспомогательное оборудование. Средняя величина тепловыделения от компьютеров колеблется до 100 Вт/кв.м. Тепловыделения от приборов освещения также велики. Удельная величина их составляет 35 Вт/кв.м. При этом, чем больше уровень освещенности, тем выше удельные величины тепловыделений. Количество теплоты от обслуживающего персонала незначительно. Оно зависит от числа работающих в помещении, интенсивности работы, выполняемой человеком.

К внешним источникам поступления теплоты относят теплоту, поступающую через окна от солнечной радиации, приток теплоты через непрозрачные ограждения конструкций. Интенсивность этих источников зависит от расположения здания, ориентации по частям света, цветовой гаммы и прочего.

С целью создания нормальных условий для труда пользователей вычислительной техники, ГОСТом 12.1.005-88 установлены оптимальные и допустимые значения всех параметров микроклимата /29/. Они представлены в табл. 4.6.

 

Таблица 4.6

Параметры микроклимата производственных помещений

Период года	Категория работ	Температура воздуха, ˚С не более		Относительная влажность воздуха, %		Скорость движения воздуха, м/с
		Оптим.	Допуст.	Оптим.	Допуст.	Оптим.	Допуст.
Холодный	Легкая–1а	22–24	20-25	40–60	15-75	0,1	0,1
	Легкая–1б	21–23	19-24	40–60	15-75	0,1	0,1-0,2
Теплый	Легкая–1а	23–25	21-28	40–60	15-75	0,1	0,1-0,2
	Легкая–1б	22–24	20-28	40–60	15-75	0,2	0,1-0,3

 

К категории 1а относятся работы, производимые сидя и не требующие физического напряжения, при которых расход энергии составляет до 120 ккал/ч.

К категории 1б относятся работы, производимые сидя, стоя или связанные с ходьбой и сопровождающиеся некоторым физическим напряжением, при которых расход энергии составляет от 120 до 150 ккал/ч.

Для обеспечения нормальных условий труда необходимо придерживаться вышеуказанных данных. В целях поддержания температуры и влажности воздуха в помещении можно использовать системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.

 

Расчет для помещения

V_вент – объем воздуха, необходимый для обмена;

V_пом – объем рабочего помещения.

Для расчета примем следующие размеры рабочего помещения:

1) длина В = 7.35 м;

2) ширина А = 4.9 м;

3) высота Н = 4.2 м.

Объем помещения равен:

V _{помещения} = А * В * H =151,263 м³

 

Необходимый для обмена объем воздуха V_вент определим исходя из уравнения теплового баланса:

V_вент * С( t_уход - t_приход ) * Y = 3600 * Q_избыт ,

гдеQ_избыт – избыточная теплота (Вт);

С = 1000 – удельная теплопроводность воздуха (Дж/кгК);

Y = 1.2 – плотность воздуха (мг/см).

Температура уходящего воздуха определяется по формуле:

                                  t_уход = t_р.м. + ( Н - 2 )t ,                           (4.1)

где t = 1-5 градусов – превышение t на 1м высоты помещения;

t_р.м. = 25 градусов – температура на рабочем месте;

Н = 4.2 м – высота помещения;

t_приход = 18 градусов.

t_уход = 25 + ( 4.2 - 2 ) 2 = 29.4

                        Q_избыт = Q_изб.1 + Q_изб.2 + Q_изб.3 ,                        (4.2)

где Q_изб. – избыток тепла от электрооборудования и освещения.

                               Q_изб.1 = Е * р ,                                         (4.3)

где Е – коэффициент потерь электроэнергии на топлоотвод ( Е=0.55 для освещения);

р – мощность, р = 40 Вт * 15 = 600 Вт.

Q_изб.1 = 0.55 * 600=330 Вт

Q_изб.2  – теплопоступление от солнечной радиации;

                             Q _изб.2 = m * S * k * Q_c ,                               (4.4)

где m – число окон, примем m = 4;

S – площадь окна, S = 2.3 * 2 = 4.6м²;

k – коэффициент, учитывающий остекление. Для двойного остекления

k = 0.6;

Q_c = 127 Вт/м – теплопоступление от окон;

Q_изб.2 = 4.6 * 4 * 0.6 * 127 = 1402 Вт

Q_изб.3 – тепловыделения людей;

                                           Q_изб.3 = n * q ,                             (4.5)

где q = 80 Вт/чел.;

n – число людей, например, n = 15.

 Q_изб.3 = 15 * 80 = 1200 Вт

Q_избыт = 330 +1402 + 1200 = 2932 Вт

Из уравнения теплового баланса следует:

V_вент                                                       м³

Оптимальным вариантом является кондиционирование воздуха, т.е. автоматическое поддержание его состояния в помещении в соответствии с определенными требованиями (заданная температура, влажность, подвижность воздуха) независимо от изменения состояния наружного воздуха и условий в самом помещении.

 

4.6. Требования к освещению рабочих мест, расчет освещения

 

К современному освещению помещений, где работают с вычислительной техникой, предъявляют высокие требования как гигиенического, так и технического характера. Правильно спроектированное и выполненное освещение обеспечивает высокий уровень работоспособности, оказывает положительное психологическое воздействие, способствует повышению производительности труда. Условия деятельности пользователя в системе «человек-машина» связаны с явным преобладанием зрительной информации – до 90% общего объема.

В помещениях с компьютерной техникой применяется совмещенная система освещения. К таким системам предъявляют следующие требования:

1) соответствие уровня освещенности рабочих мест характеру выполняемых зрительных работ;

2) достаточно равномерное распределение яркости на рабочих поверхностях и в окружающем пространстве;

3) отсутствие резких теней, прямой и отраженной блеклости.

4) постоянство освещенности во времени;

5) оптимальная направленность излучаемого осветительными приборами светового потока;

6) долговечность, экономичность, электро- и пожаробезопасность, эстетичность, удобство и простота эксплуатации.

Для искусственного освещения помещений с вычислительной техникой следует использовать люминесцентные лампы, у которых высокая световая отдача (до 75 лм/Вт и более), продолжительный срок службы (до 10.000 ч), малая яркость светящейся поверхности, близкий к естественному спектр излучения, что обеспечивает хорошую цветопередачу. Наиболее приемлемыми являются люминесцентные лампы белого света и тепло-белого света мощностью 40, 80 Вт /30/.

Работа программиста относится к работам высокой точности (III разряд зрительных работ). Рекомендуемая освещенность для работы с экраном дисплея составляет 200 лк, а при работе с экраном в сочетании с работой над документами – 400 лк. Рекомендуемая яркость в поле зрения должна лежать в пределах 1:5-1:10.

Освещенность рабочего места пользователя на исследуемом предприятии является совмещенной (искусственное + естественное), расположение рабочих мест исключает попадание прямых солнечных лучей на экран дисплея и в глаза. В качестве источника искусственного освещения используют ДРЛ (12 штук).

Расчет освещенности рабочего места сводится к выбору системы освещения, определению необходимого числа светильников, их типа и размещения. Процесс работы программиста в таких условиях, когда естественное освещение недостаточно или отсутствует. Исходя из этого, рассчитаем параметры искусственного освещения.

Искусственное освещение выполняется посредством электрических источников света двух видов: ламп накаливания и люминесцентных ламп. Будем использовать люминесцентные лампы, которые по сравнению с лампами накаливания имеют существенные преимущества:

1) по спектральному составу света они близки к дневному, естественному освещению;

2) обладают более высоким КПД (в 1.5-2раза выше, чем КПД ламп накаливания);

3) обладают повышенной светоотдачей (в 3-4 раза выше, чем у ламп накаливания);

4) более длительный срок службы.

Расчет освещения производится для комнаты площадью 36 м² , ширина которой 4.9 м, высота – 4.2 м. Воспользуемся методом светового потока.

 Для определения количества светильников определим световой поток, падающий на поверхность по формуле:

                                                           ,                                 (4.6)

где F – рассчитываемый световой поток, Лм;

Е – нормированная минимальная освещенность, Лк (определяется по таблице). Работу программиста, в соответствии с этой таблицей, можно отнести к разряду точных работ, следовательно, минимальная освещенность будет Е = 300 Лк при газоразрядных лампах;

S – площадь освещаемого помещения ( в нашем случае S = 36 м² );

Z – отношение средней освещенности к минимальной (обычно принимается равным 1.1-1.2 , пусть Z = 1.1);

К – коэффициент запаса, учитывающий уменьшение светового потока лампы в результате загрязнения светильников в процессе эксплуатации (его значение определяется по таблице коэффициентов запаса для различных помещений и в нашем случае К = 1.5);

n – коэффициент использования, (выражается отношением светового потока, падающего на расчетную поверхность, к суммарному потоку всех ламп и исчисляется в долях единицы; завис