Вычислительная техника в последнее время охватила множество сфер человеческой деятельности. В современном мире решение важнейших задач немыслимо без применения высокопроизводительных вычислительных систем. Именно стремительному развитию вычислительной техники мы обязаны последним успехам в областях медицины, автоматизации производственных процессов, образовании.
Однако кроме положительных факторов при использовании вычислительной техники имеются и отрицательные моменты. Операторы электронно-вычислительных машин (ЭВМ) сталкиваются с воздействием вредных производственных факторов и чаще подвержены стрессам и нервным истощениям, для них профессиональными заболеваниями стали нарушения в сердечнососудистой и центральной нервной системе. Пользователи ЭВМ подвержены таким опасным и вредным факторам, как электромагнитные излучения, электрический ток, статическое электричество, повышенный уровень шума и повышенная температура окружающей среды, отсутствие или недостаток естественного света при недостаточной освещенности рабочей зоны и т. д. Многие сотрудники связаны с воздействием таких психофизических факторов, как монотонность труда, эмоциональные перегрузки, умственное перенапряжение и перенапряжение органов зрения и слуха.
Анализ травматизма показывает, что в большинстве своем несчастные случаи происходят вследствие воздействия опасных производственных факторов, а также при выполнении сотрудниками несвойственных для них работ, таких как погрузочно-разгрузочные работы, монтаж оборудования и др. Часто случаются и случаи, связанные с воздействием электрического тока на работающего.
Так как выполнения данной дипломной работы непосредственно связано с использованием ЭВМ, необходима разработка и описание соответствующих мер по выявлению и предотвращению причин, вызывающих вышеперечисленные факторы и их последствия.
2.1 Анализ опасных и вредных факторов
При работе на ЭВМ возможно воздействие на пользователя следующих опасных и вредных производственных факторов (инструкция по охране труда при работе на ЭВМ № ИОТ-24-01):
· поражение электрическим током при работе на оборудовании, не имеющем защитного заземления;
· наличие шума и вибрации в рабочем помещении;
· травмирование движущимися частями вентиляторов, принтеров и приводов;
· зрительное утомление вследствие неблагоприятного воздействия на зрение мерцания изображения и фона при низкой частоте развертки монитора (видеотерминала), нечеткого изображения на экране;
· ионизирующие и неионизирующие излучения, вредное воздействие микроклиматических факторов.
Опасное действие электрического тока проявляется в том, что проходя через организм человека он вызывает термическое, электролитическое и биологическое воздействия, вызывая местные и общие электротравмы. Наличие шума и вибрации в рабочем помещении снижает производительность труда, рассеивает внимание. В производственных помещениях характерно комплексное воздействие микроклиматических факторов, и в зависимости от их величины, могут возникнуть недоброкачественные воздействия на человека. В настоящий момент медицина стало уделять все большее внимание прямой связи между рядом болезней и интенсивным излучением, полученным при использования компьютерной техники.
Выполнение требований техники безопасности является необходимым с целью исключения всех возможных несчастных случаев и процессов, представляющих опасность для жизни и здоровья человека.
2.2 Мероприятия по устранению или снижению неблагоприятного воздействия опасных и вредных факторов
2.2.1 Электробезопасность
Электробезопасность – система организационных и технических средств и мероприятий, обеспечивающих защиту людей от опасного и вредного воздействия электрического тока, электрической дуги, электромагнитного поля и статического электричества.
Электрические установки, к которым относятся практически все оборудование ЭВМ, представляют для человека большую потенциальную опасность. В процессе эксплуатации или проведения профилактических работ человек может коснуться деталей конструкции, находящейся под переменным напряжением 220В. Опасность от действия электрического тока, в отличие от других опасностей, усугубляется тем, что человек не в состоянии без специальных приборов обнаружить напряжение дистанционно. Опасность обнаруживается слишком поздно, когда поражение уже произошло. Наибольшая часть поражений от электрического тока (до 80%) наблюдается в электроустановках с рабочим напряжением до 1000В. ЭВМ относится именно к этому классу установок.
Электрический ток оказывает термическое, электролитическое, биологическое и механическое действие. Действие электрического тока приводит к двум основным видам поражений:
· электрическим травмам;
· электрическим ударам.
В целях обеспечения электробезопасности в соответствии с ГОСТ ИСО/ТО 12100-1-2002 предусматриваются следующие защитные технические средства и способы:
· зануление – электрическое соединение с нулевым защитным проводом металлических нетоковедущих частей;
· применение устройств защитного отключения, плавких предохранителей и автоматических выключателей;
· закрытая проводка питающих кабелей;
· разделение рубильников электроустановок от выключателей и рубильников освещения;
· цветовая сигнализация опасных для жизни человека мест – красные предупреждающие щиты, кнопки переключателей и пр.
Эксплуатация вычислительной техники требует соблюдения определенных правил:
· к обслуживанию оборудования допускаются только лица, имеющие допуск к электроустановкам до 1000В;
· профилактические работы и ремонт могут производить только лица, имеющие допуск к работе на электроустановках и только со снятием напряжения;
· перед включением оборудования в электросеть необходимо обращать внимание на изоляцию его токопроводящих частей;
· для снижения вредного для здоровья человека электромагнитного излучения, основным источником которого является дисплей ЭВМ, применяются защитные экраны;
· освещение рабочего места должно соответствовать нормативным данным и являться оптимальным для данного класса работ;
· оборудование не должно загромождать проходы между рабочими местами и выход из помещения.
2.2.2 Защита от электромагнитных полей и ионизирующих излучений
Ограничения, накладываемые на временные допустимые уровни электромагнитных полей (ЭМП) и электромагнитных излучений (ЭМИ), создаваемых ЭВМ на рабочих местах пользователей в соответствии с СанПиН 2.2.2/2.4.1340–03, представлены в (табл. 2.1).
Метод защиты от ЭМП – экранирование источника. Дополнительным методом защиты может служить тот факт что, при размещении оборудования в помещении мониторы излучают сильное ЭМИ со стороны экрана и, особенно, со стороны задней панели. Все мониторы должны иметь гигиенический сертификат, включающий оценку визуальных параметров.
Таблица 2.1. Временные допустимые уровни ЭМП
| Наименование параметров | ВДУ[1] | |
| Напряженность электрического поля | в диапазоне частот 5 Гц ¸ 2 кГц | 25 В/м |
| в диапазоне частот 2 кГц ¸ 400 кГц | 2,5 В/м | |
| Плотность магнитного потока | в диапазоне частот 5 Гц ¸ 2 кГц | 250 нТл |
| в диапазоне частот 2 кГц ¸ 400 кГц | 25 нТл | |
| Напряженность электростатического поля | 15 кВ/м | |
| Электростатический потенциал экрана видеомонитора | 500 В |
Также требуется предусмотреть:
· рациональное размещение оборудования, излучающего ЭМП;
· установление рациональных режимов работы оборудования и обслуживающего персонала;
· удаление рабочего места от источника ЭМП;
· использование защитных экранов, полностью или частично поглощающих потоки энергии ЭМП или рассеивающих ее.
Вблизи компьютера воздух полностью деионизирован. Деионизация объясняется притяжением отрицательных ионов к экрану дисплея, находящимся под положительным потенциалом, и отталкиванием положительных.
Простые опыты показали, что чем выше концентрация легких отрицательных ионов, тем чище воздух. Деятельность человечества привела к резкому уменьшению количества легких ионов в воздухе, в особенности отрицательных. А.Л. Чижевским была предложена биологическая единица аэроионизации (бион) – 8 миллиардов ионов. Она отражает число ионов, вдыхаемых человеком ежесуточно в естественных условиях на открытом воздухе в экологически чистой среде. Жизненно-необходимая доза аэроионов для каждого человека по Чижевскому составляет 20 бион, или 160 млрд. ионов. Реально мы получаем в сотни – тысяч раз меньше.
В результате, недостаток легких отрицательных ионов угнетающе сказывается на окислительно-восстановительных процессах в организме человека, на поддержание процесса гомеостаза, на состояние иммунной системы. Ситуация усугубляется избытком тяжелых аэроионов – отрицательных и положительных, легких положительных вызывающих отрицательные эффекты.
Единственный выход из создавшегося положения – внедрение системы искусственной ионизации и очистки воздуха. Аэроионизатор, обогащая воздух помещений аэроионами, приближает его по своим качествам к воздуху морских и горных курортов и хвойных боров, соляных пещер, компенсирует аэроионную недостаточность, оказывает на организм человека благотворное воздействие и может быть использован в санитарно-гигиенических целях, профилактических целях, стерилизации и обеспыливания помещений.
При этом существенное значение имеют также кратность и схема использования аэроинизации.
В соответствии с СанПиН 2.2.4.1294-03 аппараты искусственной ионизации воздуха необходимы на каждом рабочем месте там, где требуется повышенное внимание и точность работы. Излучение от дисплея при его долговременном воздействии, особенно на определенных резонансных частотах, приводит к необратимым изменениям в организме. Воздействия могут быть как лечебными (резонансная терапия), так и губительными – так называемое «психотропное оружие». Защитные экраны и аэроинизаторы («Люстры Чижевского») помогут защититься от «дисплейной болезни».
2.2.3 Защита от шумов
В помещениях, оборудованных ЭВМ уровни шума не должны превышать предельно допустимых значений, установленных в соответствии с СанПиН 2.2.2/2.4.1340–03 (таблица 2.2).
Таблица 2.2
Допустимые значения уровней звукового давления в октавных полосах частот и уровня звука, создаваемого ЭВМ
| Уровни звукового давления в октавных полосах со среднегеометрическими частотами | Уровни звука в дБ | ||||||||
| 31,5Гц | 63Гц | 125Гц | 250Гц | 500Гц | 1000Гц | 2000Гц | 4000Гц | 8000Гц | |
| 86 дБ | 71 дБ | 61 дБ | 54 дБ | 49 дБ | 45 дБ | 42 дБ | 40 дБ | 38 дБ |
В соответствии с ГОСТ 23941-2002 защита от шума, создаваемого на рабочих местах внутренними источниками, а также шума, проникающего извне, осуществляется следующими методами:
· уменьшение шума в источнике;
· применение средств коллективной и индивидуальной защиты;
· рациональная планировка и акустическая обработка рабочих помещений.
Наиболее рациональной мерой является уменьшение шума в источнике. Однако это требует конструкторской переработки шумного узла или механизма в целом, что для помещений, в которые предлагается поместить компьютеры, не всегда приемлемо.
В тех случаях, когда источники шума могут быть ограждены конструкциями, применяют звукоизоляцию. В качестве материалов ограждающих конструкций используют строительные материалы (кирпич, стеклоблоки), а также дерево и твердые пластмассы.
Там, где невозможно уменьшить шум в самом источнике, излучающем прямые звуковые волны, применяют меры к уменьшению интенсивности отраженных от поверхности помещений волн, что достигается звукопоглощением. Наиболее выраженными звукопоглощающими свойствами обладают волокнисто-пористые материалы: фибролитовые плиты, стекловолокно, минеральная вата и др.
Но основным путем уменьшения шума является подбор и приобретение нового более бесшумного оборудования.
Шумящее оборудование (печатающие устройства, серверы и т. п.), уровни шума которого превышают нормативные, нужно размещать вне рабочих помещений.
2.3 Производственные санитарные и гигиенические требования
2.3.1 Производственный микроклимат
Микроклимат – комплекс физических факторов внутренней среды помещений, оказывающий влияние на тепловой обмен организма и здоровье человека. Основными параметрами, определяющими микроклимат производственного помещения, являются температура окружающего воздуха, влажность и скорость движения воздушных масс, атмосферное давление. Наиболее часто изменение микроклимата в помещении с компьютерами вызываются повышением температуры.
В помещениях, оборудованных ЭВМ, должны обеспечиваться оптимальные параметры микроклимата в соответствии с СанПиН 2.2.2/2.4.1340–03 (таблица 2.3).
Таблица 2.3
Оптимальные параметры микроклимата в помещениях с ЭВМ
| Температура, °С | Относительная влажность, % | Абсолютная влажность, г/м3 | Скорость движения воздуха, м/с |
| < 0,1 | |||
| < 0,1 | |||
| < 0,1 |
Для обеспечения достаточно, постоянного и равномерного нагревания воздуха в помещении в холодный период года предусматривается централизованная отопительная система. При этом колебания температуры в течение суток не должно превышать 2-3 градуса Цельсия.
Для поддержки параметров воздушной среды в допустимых пределах, обеспечивающих надежную работу ЭВМ необходимо вентилирование воздуха. Вентиляция – это организованный воздухообмен, заключающийся в удалении из рабочего помещения загрязненного воздуха и подачи вместо него свежего наружного воздуха. В зависимости от назначения вентиляция может быть приточной, вытяжной и приточно-вытяжной. В качестве естественного вентилирования можно использовать форточки в оконных рамах.
2.3.2 Освещение
Особенностью труда пользователя компьютера является непосредственное присутствие вблизи дисплея. Неоптимальное освещение приводит к зрительному перенапряжению, ощущению дискомфорта и ухудшению зрения. Для исключения засветки экранов дисплеев прямыми световыми потоками светильники общего освещения располагают сбоку от рабочего места, параллельно линии зрения оператора и стене с окнами. Такое размещение светильников позволяет производить их последовательное включение в зависимости от величины естественного света и тени, возникающие при поперечном расположении светильников. А естественный свет должен падать преимущественно слева.
В соответствии с СанПиН 2.2.2/2.4.1340–03 искусственное освещение должно осуществляться системой общего равномерного освещения. В случаях преимущественной работы с документами, применяют системы комбинированного освещения (к общему освещению дополнительно устанавливаются светильники местного освещения, предназначенные для освещения зоны расположения документов).
Освещенность на поверхности стола в зоне размещения рабочего документа должна быть 300–500 лк. Освещение не должно создавать бликов на поверхности экрана. Освещенность поверхности экрана не должна быть более 300 лк.
Яркость светильников общего освещения в зоне углов излучения от 50 до 90° с вертикалью в продольной и поперечной плоскостях должна составлять не более 200 кд/м2, защитный угол светильников должен быть не менее 40°.
В качестве источников света при искусственном освещении следует применять преимущественно люминесцентные лампы типа ЛБ и компактные люминесцентные лампы. При устройстве отраженного освещения допускается применение металлогалогенных ламп. В светильниках местного освещения допускается применение ламп накаливания, в том числе галогенных.
Для освещения помещений с ЭВМ следует применять светильники с зеркальными параболическими решетками, укомплектованными электронными пускорегулирующими аппаратами. Допускается использование многоламповых светильников с электронными пускорегулирующими аппаратами, состоящими из равного числа опережающих и отстающих ветвей.
Применение светильников без рассеивателей и экранирующих решеток не допускается.
Общее освещение при использовании люминесцентных светильников следует выполнять в виде сплошных или прерывистых линий светильников, расположенных сбоку от рабочих мест, параллельно линии зрения пользователя при рядном расположении видеодисплейных терминалов. При периметральном расположении компьютеров линии светильников должны располагаться локализовано над рабочим столом ближе к его переднему краю, обращенному к оператору.
Для обеспечения нормируемых значений освещенности в помещениях для использования ЭВМ следует проводить чистку стекол оконных рам и светильников не реже двух раз в год и проводить своевременную замену перегоревших ламп.
При выполнении данной дипломной работы расчет освещения рабочего места не потребовался. Но при необходимости расчет производится в соответствии с ГОСТ ИСО 8995-2002 по нижеприведенным формулам.
Световой поток ламп, лм:
,
где 
– минимальная нормированная освещенность;
– коэффициент запаса;
– площадь помещения;
– коэффициент неравномерности освещения;
– количество светильников;
– коэффициент использования светового потока.
Индекс помещения:
,
где 
– длина помещения;
– ширина помещения;
– высота подвеса светильника, вычисляемая по формуле:
,
где 
– высота помещения;
– высота света светильника;
– высота рабочего места.
Фактическая освещенность, лк:
,
где 
– световой поток для выбранных ламп.
2.3.3 Организация и оборудование рабочего места
Важную роль в организации рабочего процесса является планировка рабочего места. Планировка должна удовлетворять требованиям удобства выполнения работ. Необходимо учитывать так же удобство расположения монитора, клавиатуры, а также зоны досягаемости рук работающего, позволяющих рационально разместить необходимое оборудование и материалы.
Общие требования к организации рабочего места приведены в соответствии с СанПиН 2.2.2/2.4.1340–03.
При размещении рабочих мест с ЭВМ расстояние между рабочими столами с мониторами (в направлении тыла поверхности одного монитора и экрана другого), должно быть не менее 2,0 м, а расстояние между боковыми поверхностями мониторов – не менее 1,2 м.
Экран видеомонитора должен находиться от глаз пользователя на расстоянии 600¸700 мм, но не ближе 500 мм с учетом размеров алфавитно-цифровых знаков и символов.
Часто используемые и наиболее важные элементы – клавиатура и манипулятор «мышь» необходимо располагать в оптимальной зоне досягаемости. Манипулятор «мышь» можно располагать и в зоне легкой досягаемости. Системный блок – редко используемый элемент можно разместить в зоне досягаемого моторного поля.
Клавиатуру следует располагать на поверхности стола на расстоянии 100¸300 мм от края, обращенного к пользователю, или на специальной регулируемой по высоте рабочей поверхности, отделенной от основной столешницы.
Конструкция рабочего стола должна обеспечивать оптимальное размещение на рабочей поверхности используемого оборудования с учетом его количества и конструктивных особенностей, характера выполняемой работы. Высота рабочей поверхности стола для взрослых пользователей должна регулироваться в пределах 680¸800 мм; при отсутствии такой возможности высота рабочей поверхности стола должна составлять 725 мм. При этом допускается использование рабочих столов различных конструкций, отвечающих современным требованиям эргономики. Поверхность рабочего стола должна иметь коэффициент отражения 0,5¸0,7.
Конструкция рабочего стула (кресла) должна обеспечивать поддержание рациональной рабочей позы при работе на ЭВМ позволять изменять позу с целью снижения статического напряжения мышц шейно-плечевой области и спины для предупреждения развития утомления. Тип рабочего стула (кресла) следует выбирать с учетом роста пользователя, характера и продолжительности работы с ЭВМ.
Рабочий стул (кресло) должен быть подъемно-поворотным, регулируемым по высоте и углам наклона сиденья и спинки, а также расстоянию спинки от переднего края сиденья, при этом регулировка каждого параметра должна быть независимой, легко осуществляемой и иметь надежную фиксацию.
Поверхность сиденья, спинки и других элементов стула (кресла) должна быть полумягкой, с нескользящим, слабо электризующимся и воздухопроницаемым покрытием, обеспечивающим легкую очистку от загрязнений.
Рабочее место пользователя ЭВМ следует оборудовать 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°. Поверхность подставки должна быть рифленой и иметь по переднему краю бортик высотой 10 мм.
2.3.4 Пожарная безопасность
В современных ЭВМ очень высока плотность размещения элементов электронных схем. В непосредственной близости друг от друга располагаются соединительные провода, коммутационные кабели. При протекании по ним электрического тока выделяется значительное количество теплоты, что может привести к повышению температуры в отдельных узлах до 80-100 °С. При этом возможно оплавление изоляции соединительных проводов, их оголение и как следствие, короткое замыкание, которое сопровождается искрением, ведет к недопустимым перегрузкам элементов электрических схем. Последние, перегреваясь, сгорают с разбрызгиванием искр. Для отвода избыточной теплоты от ЭВМ служит вентилятор.
Энергоснабжение ВЦ осуществляется от трансформаторных подстанций. Напряжение к электроустановкам ВЦ подается по кабельным линиям, которые представляют особую пожарную безопасность (меры защиты: технические меры противопожарной безопасности).
Источниками пожарной опасности в помещениях (ГОСТ 12.1.004-91), оборудованных ЭВМ, являются:
· электрические кабели;
· ЭВМ с периферийным оборудованием;
· электрораспределительные щиты.
Для обеспечения пожаробезопасности предусматриваются следующие нормы противопожарной безопасности:
· инструктаж работающего персонала;
· при работе с ЭВМ в помещении должен находиться дежурный инженер;
· руководитель работ должен обеспечить выполнение правил пожарной безопасности.
Технические меры противопожарной безопасности:
· прокладка силовых, соединительных кабелей и проводов в лотках и трубах для защиты их от механических повреждений в соответствии с ГОСТ ИСО/ТО 12200-1-2002;
· для защиты от короткого замыкания применять автоматические предохранители и автоматы тепловой защиты;
· помещение должно быть оборудовано средствами тушения пожара (применять только порошковые или углекислотные огнетушители).
2.3.5 Инструкция по технике безопасности
Приведем требования по технике безопасности согласно инструкции по охране труда при работе на ЭВМ №ИОТ-24-01.
Пользователи ЭВМ должны соблюдать правила внутреннего трудового распорядка, установленные режимы труда и отдыха.
Помещение с ЭВМ должно быть оснащено медицинской аптечкой для оказания первой помощи, системой кондиционирования воздуха или вытяжной вентиляцией.
Пользователи ЭВМ обязаны соблюдать правила пожарной безопасности, знать места расположения первичных средств пожаротушения. Помещение с ЭВМ должно быть оснащено углекислотными или порошковыми огнетушителями и автоматической системой пожарной сигнализации.
При неисправности оборудования необходимо прекратить работу и сообщить непосредственному руководству.
Перед началом работы необходимо убедиться в наличии защитного заземления оборудования, а также в отсутствии пыли на экране монитора.
Перед включением вычислительных машин необходимо:
· убедиться в исправности и надежности заземления;
· проверить исправность шнуров питания и штепсельных вилок;
· проверить соответствие напряжений блоков питания номинальным значениям;
· запрещается включение машины при открытых боковых и задней стенках.
Во время работы на ЭВМ необходимо выполнять следующие требования:
· запрещается отключать кабели, соединяющие между собой отдельные стойки, блоки и устройства;
· запрещается эксплуатация вычислительных машин при снятых кожухах, боковых и задних стенках;
· запрещается регулировка вычислительных машин, если такова не предусмотрена инструкцией по эксплуатации;
· во время прекращения подачи электроэнергии и длительных перерывах в работе вычислительных машин (от получаса и более) необходимо выключить питание этих машин.
Пользователь во время работы обязан:
· выполнять только ту работу, которая ему поручена и по которой он проинструктирован;
· в течение всего рабочего дня содержать в порядке и чистоте рабочее место;
· держать открытыми все вентиляционные отверстия устройств;
· внешнее устройство «мышь» применять только при наличии специального коврика;
· при необходимости прекращения работы корректно закрыть активные задачи;
· соблюдать правила эксплуатации вычислительной техники в соответствии с инструкциями по эксплуатации;
· расстояние от глаз до экрана должно быть не менее 60-70 см, нижний уровень экрана монитора должен находиться на 20 см ниже уровня глаз.
Суммарное время непосредственной работы на ЭВМ в течение рабочего дня должно быть не более 6 часов, для преподавателей – не более 4 часов.
Продолжительность непрерывной работы на ЭВМ без регламентированного перерыва не должна превышать 2-х часов. Через каждый час работы следует делать регламентированный перерыв продолжительностью 15 мин.
Во время регламентированных перерывов с целью предотвращения утомления, снижения нервно-эмоционального напряжения и утомления зрительного анализатора следует выполнять комплексы упражнений для глаз, физкультурные минутки и физкультурные паузы.
Пользователю во время работы запрещается:
· касаться одновременно экрана монитора и клавиатуры;
· прикасаться к задней панели системного блока при включенном питании;
· переключать интерфейсные разъемы периферийных устройств при включенном питании;
· загромождать верхние панели устройств бумагами и посторонними предметами, допускать захламленность рабочего места бумагой;
· производить отключение питания во время выполнения активных задач;
· допускать частые переключения питания;
· допускать попадание влаги на поверхность и внутрь системного блока и периферийных устройств;
· производить самостоятельное вскрытие и ремонт оборудования;
· оставлять без наблюдения включенную в сеть аппаратуру.
По окончании работы пользователь должен отключить оборудование в следующей последовательности:
· произвести закрытие всех активных задач;
· убедиться, что в дисководах нет дискет;
· выключить питание системного блока;
· выключить питание всех периферийных устройств;
· тщательно проветрить помещение с ЭВМ.
Экологическая часть
Экологичность проекта
В данной дипломной работе произведены исследование и моделирование алгоритма движения манипулятора в неизвестной среде. Так как для работы используется только ЭВМ, то никаких химических реакций с образованием газов не происходит, следовательно, нет выбросов в атмосферу и ее загрязнения. Также отсутствует загрязнение гидросферы, поскольку работа с ЭВМ не предусматривает использование воды, следовательно, сбросов в бытовую и промышленную канализацию нет.
