Расчет информационной нагрузки программиста, оптимальное рабочее место с точки зрения эргономики, расчет вентиляции


Сдавался/использовался	1999г., Москва, МИРЭА
	Загрузить архив:
	Файл: 240-2294.zip (10kb [zip], Скачиваний: 52) скачать

11. ОХРАНА ТРУДА.

11.1. Вводная часть.

Охрана труда - это система законодательных актов, социаль-

но-экономических, организационных, технических, гигиенических и

лечебно-профилактических мероприятий и средств, обеспечивающих

безопасность, сохранение здоровья и работоспособности человека

в процессе труда.

Полностью безопасных и безвредных производственных процес-

сов не существует. Задача охраны труда - свести к минимальной

вероятность поражения или заболевания работающего с одновремен-

ным обеспечением комфорта при максимальной производительности

труда.

В данном разделе дипломного проекта будет произведен рас-

чет информационной нагрузки программиста и спроектировано оп-

тимальное рабочее место с точки зрения эргономики, а также бу-

дет произведен расчет вентиляции.

Видеотерминалы становятся все более распространенным

средством взаимодействия человека с ЭВМ. Таким образом, встает

важная задача: сконструировать рабочее место оператора так,

чтобы взаимосвязи в системе "человек-машина" были оптимальными

со всех точек зрения.

Утомляемость операторов, работающих за дисплейным термина-

лом представляет собой серьезную проблему.

Оценка информационной нагрузки заключается в проверке и

предотвращении условий, вызывающих информационную перегрузку

пользователя видеотерминала.

11.2. Влияние дисплеев на здоровье пользователей и борьба

с вредными воздействиями.

Работа у видеотерминалов включает самые различные задачи,

которые объединяются такими общими факторами, как то, что ра-

бота производится в сидячем положении и требует внимательного,

непрерывного и иногда продолжительного наблюдения.[ ]

Выделяются три группы основных задач, которые решаются на

видеотерминалах.

1. задачи контроля и наблюдения;

2. диалог;

3. сбор информации.

Эти задачи различаются по длительности использования дисп-

лея и по степени внимания, которой они требуют.

Весьма важен вопрос о режиме труда и отдыха при работе с

видеотерминалами.

Выделяются 7 условий для того, чтобы деятельность на рабо-

чем месте, оснащенном дисплеем, осуществлялась без жалоб и без

усталости.

1. Правильная установка рабочего стола:

- при фиксированной высоте - лучшая высота - 72 см;

- должен обеспечиваться необходимый простор для рук по вы-

соте, ширине и глубине;

- в области сиденья не должно быть ящиков стола.

2. Правильная установка рабочего стула:

- высота должна регулироваться;

- конструкция должна быть вращающейся;

- правильная высота сиденья: площадь сиденья на 3 см ниже,

чем подколенная впадина.

3. Правильная установка приборов: необходимо так устано-

вить яркость знаков и яркость фона дисплея, чтобы не существо-

вало слишком большого различия по сравнению с яркостью

окружающей обстановки, но чтобы знаки четко узнавались на расс-

тоянии чтения.

Не допускать:

- слишком большую яркость (вызывает мерцание);

- слишком слабую яркость (сильная нагрузка на глаза);

- слишком черную фоновую яркость дисплея (сильная нагрузка

на глаза).

4.Правильное выполнение работ:

- положение туловища прямое, ненапряженное;

- положение головы прямое, свободное, удобное;

- положение рук - согнуты чуть больше, чем под прямым уг-

лом;

- положение ног - согнуты чуть больше, чем под прямым уг-

лом;

- правильное расстояние для зрения, клавиатура и дисплей -

примерно на одинаковом расстоянии для зрения: при постоянных

работах - около 50 см, при случайных работах - до 70 см.

5. Правильное освещение:

- освещение по возможности со стороны, слева;

- по возможности - равномерное освещение всего рабочего

пространства;

- приборы по возможности устанавливать в местах, удаленных

от окон;

- выбирать непрямое освещение помещения или укрывать кор-

пуса светильников;

- поступающий через окна свет смягчать с помощью штор;

- так организовать рабочее место, чтобы направление взгля-

да шло по возможности параллельно фронту окон.

6. Правильное применение вспомогательных средств: подло-

котники использовать,если клавиатура выше 1.5 см; подставку для

документов и опору для ног.

7. Правильный метод работы:

- предусматривать по возможности перемену задач и нагрузок;

- соблюдать перерывы в работе: 5 минут через 1 час работы

на дисплее или 10 минут после 2-х часов работы на дисплее.

В создании благоприятных условий для повышения производи-

тельности и уменьшения напряжения значительную роль играют фак-

торы, характеризующие состояние окружающей среды: микроклимат

помещения, уровень шума и освещение.

Рекомендуемая величина относительной влажности - 65-70%.

Рабочее место должно хорошо вентилироваться. В настоящее время

с точки зрения шумовой нагрузки достигнут значительный прог-

ресс. Уровень шума в зале (примерно 40 дб) не превышает уровень

шума в КБ, независимо от количества используемой аппаратуры. По

последним исследованиям - работа за видеотерминалом не предс-

тавляет опасности с точки зрения рентгеновского излучения.

11.3. Оптимальное рабочее место.

Проектирование рабочих мест, снабженных видеотерминалами,

относится к числу важнейших проблем эргономического проектиро-

вания в области вычислительной техники. Эргономическими аспек-

тами проектирования видеотерминальных рабочих мест, в частнос-

ти, являются: высота рабочей поверхности, размеры пространства

для ног, требования к расположению документов на рабочем месте

( наличие и размеры подставки для документов, возможность раз-

личного размещения документов, расстояние от глаз пользователя

до экрана, документа, клавиатуры и т.д.), характеристики рабо-

чего кресла, требования к поверхности рабочего стола, регулиру-

емость рабочего места и его элементов.

Высота рабочей поверхности рекомендуется в пределах

680-760 мм. Высота рабочей поверхности, на которую устанавлива-

ется клавиатура, должна быть 650 мм.

Большое значение придается характеристикам рабочего крес-

ла. Так, рекомендуется высота сиденья над уровнем пола должна

быть в пределах 420-550 мм. Поверхность сиденья рекомендуется

делать мягкой, передний край закругленным, а угол наклона спин-

ки рабочего кресла - регулируемым.

Необходимо предусматривать при проектировании возможность

различного размещения документов: сбоку от видеотерминала, меж-

ду монитором и клавиатурой и т.п. Кроме того, в случаях, когда

видеотерминал имеет низкое качество изображения, например за-

метны мелькания, расстояние от глаз до экрана делают больше

(около 700 мм), чем расстояние от глаза до документа (300-450

мм). Вообще при высоком качестве изображения на видеотерминале

расстояние от глаз пользователя до экрана, документа и клавиа-

туры может быть равным.

Положение экрана определяется:

- расстоянием считывания (0.60 + 0.10 м);

- углом считывания, направлением взгляда на 20 ниже гори-

зонтали к центру экрана, причем экран перпендикулярен этому

направлению.

Должна предусматриваться возможность регулирования экрана:

- по высоте +3 см;

- по наклону от 10 до 20 относительно вертикали;

- в левом и правом направлениях.

Зрительный комфорт подчиняется двум основным требованиям:

- четкости на экране, клавиатуре и в документах;

- освещенности и равномерности яркости между окружающими

условиями и различными участками рабочего места.

Большое значение также придается правильной рабочей позе

пользователя. При неудобной рабочей позе могут появиться боли в

мышцах, суставах и сухожилиях. Требования к рабочей позе поль-

зователя видеотерминала следующие: шея не должна быть наклонена

более чем на 20 (между осью "голова-шея" и осью туловища), пле-

чи должны быть расслаблены, локти - находиться под углом 80 -

100 , а предплечья и кисти рук - в горизонтальном положении.

Причина неправильной позы пользователей обусловлена следующими

факторами: нет хорошей подставки для документов, клавиатура на-

ходится слишком высоко, а документы - слишком низко, некуда по-

ложить руки и кисти, недостаточно пространство для ног. В целях

преодоления указанных недостатков даются общие рекомендации:

лучше передвижная клавиатура, чем встроенная; должны быть пре-

дусмотрены специальные приспособления для регулирования высоты

стола, клавиатуры, документов и экрана, а также подставка для

рук.

Характеристики используемого рабочего места:

- высота рабочей поверхности стола 750 мм;

- высота пространства для ног 650 мм;

- высота сиденья над уровнем пола 450 мм;

- поверхность сиденья мягкая с закругленным передним кра-

ем;

- предусмотрена возможность размещения документов справа и

слева;

- расстояние от глаза до экрана 700 мм;

- расстояние от глаза до клавиатуры 400 мм;

- расстояние от глаза до документов 500 мм;

- возможно регулирование экрана по высоте, по наклону, в

левом и в правом направлениях.

11.4. Расчет информационной нагрузки программиста.

Программист, в зависимости от подготовки и опыта, решает

задачи разной сложности, но в общем случае работа программиста

строится по следующему алгоритму:

1. Постановка задачи.

2. Изучение материалов.

3. Определение метода решения задачи.

4. Составление алгоритма решения задачи.

5. Программирование.

6. Подготовка к отладке.

7. Отладка.

Данный алгоритм отражает общие действия программиста при

решении поставленной задачи независимо от ее сложности.[ ]

Все операции, производимые программистом, можно разбить на

три группы: афферентные (операции без воздействия), эфферентные

(операции по управлению) и логические условия (информационная

единица образа, понятия, суждения).

Подсчитаем количество членов алгоритма и их частоту (веро-

ятность) относительно общего числа, принятого за единицу.

Вероятность повторения i-той ситуации определяется по фор-

муле:

Pi=k/n , (11.1)

где k - количество повторений каждого элемента одного типа;

n - суммарное количество повторений от источника информации

одного типа.

Результаты расчета для алгоритма сведены в таблицу 11.1.

Таблица 11.1.

Количественные характеристики алгоритма.

Ист. Член алгоритма Кол-во Частота Энтропия

инф. членов Pi Hj,б/сиг

1. Афферентные - всего (n), 9 1.00 0.92

в том числе (k):

- изучение технической доку-

ментации и литературы 3 0.33 0.53

- наблюдение полученных

результатов 6 0.67 0.39

2. Эфферентные - всего, 30 1.00 2.01

в том числе:

- уточнение и согласование

полученных материалов 5 0.17 0.44

- выбор наилучшего варианта 9 0.30 0.30

- исправление ошибок 4 0.13 0.38

- анализ полученных рез-тов 8 0.27 0.51

- выполнение механичкеских

действий 4 0.13 0.38

3. Логические условия - всего, 18 1.00 1.53

в том числе:

- принятие решения на основе

изученной литературы 6 0.33 0.53

- графического материала 4 0.22 0.48

- полученного текста 8 0.45 0.52

Всего: 57 4.46

Количественные характеристики алгоритма позволяют рассчи-

тать информационную нагрузку программиста. Энтропия информации

элементов каждого источника информации рассчитывается по форму-

ле: m

Hj = - Pi*log Pi (11.2)

i=1

где m - число однотипных членов алгоритма рассматриваемого ис-

точника информации.

Затем определяется общая энтропия информации, бит/сигн:

H = H + H + H = 4.46 , (11.3)

где Нi - энтропия информации афферентных, эфферентных элемен-

тов и логических условий соответственно.

Определяем поток информационной нагрузки, бит/мин,

Н * N 4.46 * 57

Ф = -------- = --------- = 1.41 (11.4)

t 180

где N - суммарное число всех членов алгоритма;

t - длительность выполнения всей работы ( t=180 мин ).

Рассчитанная информационная нагрузка удовлетворяет услови-

ям нормальной работы:

0.8 < Фрасч < 3.2 , бит/мин.

11.5. Расчет вентиляции.

Вентиляционные установки - устройства, обеспечивающие в

помещении такое состояние воздушной среды,при котором человек

чувствует себя нормально и микроклимат помещений не оказывает

неблагопричтного действия на его здоровье.[ ]

Для обеспечения требуемого по санитарным нормам качества

воздушной среды необходима постоянная смена воздуха в помеще-

нии; вместо удаляемого вводится свежий, после соответствующей

обработки, воздух.

В данном подразделе будет произведен расчет общеобменной

вентиляции от избытков тепла.

Общеобменная вентиляция - система, в которой воздухообмен,

найденный из условий борьбы с вредностью, осуществляется путем

подачи и вытяжки воздуха из всего помещения.

Количество вентиляционного воздуха определяется по формуле

3600 * Qизб

Vвент = -----------------, (11.5)

C * * (tух-tпр)

где Qизб - выделение в помещении явного тепла, Вт;

C - теплоемкость воздуха (C=10 Дж/кг);

- удельная плотность воздуха ( =1.3 кг/м );

tух и tпр - температура удаляемого и приточного воздуха,

град.

Температура удаляемого воздуха определяется из формулы:

tух = tрз + d(h - 2), (11.6)

где tрз - температура воздуха в рабочей зоне (tрз=20 град);

d - коэффициент нарастания температуры на каждый метр вы-

соты (d=1.5 град/м);

h - высота помещения (h=4 м).

Отсюда tух = 23 град.

Количество избыточного тепла определяется из теплового

баланса, как разница между теплом, поступающим в помещение и

теплом, удаляемым из помещения и поглощаемым в нем.

Qизб = Qприх - Qрасх. (11.7)

Поступающее в помещение тепло определяется по формуле:

Qприх = Qобор + Qл + Qосв + Qрад, (11.8)

где Qобор - тепло от работы оборудования;

Qл - тепло, поступающее от людей;

Qосв - тепло от источников освещения;

Qрад - тепло от солнечной радиации через окна.

Qобор = * Pуст = 0.15*14520 = 2178 Вт, (11.9)

где - доля энергии, переходящей в тепло;

Pуст - мощность установки.

Qл = n * q = 5*90 = 450 Вт, (11.10)

где n - количество человек в зале (n=5);

q - количество тепла, выделяемое человеком (q=90 Вт).

Qосв = * Pосв = 0.4*2000 = 800 Вт, (11.11)

где = 0.4 для люминесцентных ламп;

Pосв - мощность осветительной установки.

Qрад = А * k * S * m = 180*3*3*0.8 = 1296 Вт, (11.12)

где А - теплопоступление в помещение с 1 кв.м стекла (127-234

Вт/м );

S - площадь окна (S=3 м );

m - количество окон (m=3);

k - коэффициент, учитывающий характер остекления (k=0.8).

Из формулы (11.8) получаем

Qприх = 4724 Вт.

Qрасх = 0.1 * Qприх =472.4 Вт (11.13)

Отсюда по формуле (11.7) Qизб = 4251.6 Вт.

Находим необходимый воздухообмен:

3600*4251.6

Vвент = ----------- = 5886.83 м /ч.

10 *1.3*2

Определяем необходимую кратность воздухообмена:

Vвент

K = -----, (11.14)

Vпом

где Vпом = n * Sчел * h , (11.15)

n=5 - число людей в помещении;

Sчел - площадь производственного помещения, приходящаяся

на 1 человека (по нормам для умственного труда

Sчел=4 м );

h=4 м - высота помещения.

Кратность воздухообмена:

5886.83

K = ------- = 42

140

Произведем подбор вентилятора по аэродинамическим характе-

ристикам и специальным номограммам, составленным на основе

стендовых испытаний различных видов вентиляторов.[ ]

Исходными данными для выбора вентилятора являются:

- расчетная производительность вентиляторо:

Vрасч = 1.1 * Vвент = 1.1*5886.83 = 6475.5 м /ч, (11.16)

где 1.1 - коэффициент, учитывающий утечки и подсосы воздуха.

- напор (полное давление), обеспечиваемый вентилятором:

Hв = --- * в , (11.17)

где в=1.3 кг/м - плотность воздуха,

v - окружная скорость вентилятора; ограничивается предель-

но допустимым уровнем шума в помещении.

Для центробежных вентиляторов низкого давления в помещени-

ях с малым шумом v должна быть не более 35 м/с. Для расчета

примем v=25 м/с.

Тогда Hв=406 Па.

По исходным данным выбираем центробежный вентилятор низко-

го давления Ц4-70N5. По номограммам определяем его характерис-

тики:

- число оборотов - 1000 щб/мин;

- КПД вентилятора - 0.8.

Необходимая установочная мощность электродвигателя:

Vрасч * Hв 6475.5*406

N = ----------- = ---------- = 912.87 Вт, (11.18)

3600 * в 3600*0.8

где в - Rпд вентилятора.

11.6. Заключение.

Из приведенных в данном разделе расчетов следует, что ис-

пользуемое рабочее место, оснащенное видеотерминальным устройс-

твом (ПЭВМ), удовлетворяет допустимым нормам с точки зрения эр-

гономики, а рассчитанная информационная нагрузка составляет

1.41 бит/мин и удовлетворяет условиям нормальной работы.

В данном разделе также был произведен расчет системы вен-

тиляции.