Перечень сокращений, условных обозначений, символов, единиц и терминов

Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

Перечень сокращений, условных обозначений, символов, единиц и терминов

ВДТ - видео дисплейный терминал

ИС - интегральная схема

КЕО - коэффициент естественной освещенности

ЛВЖ - легковоспламеняющаяся жидкость

ОВЧ - очень высокие частоты

ПО - программное обеспечение

РЭА - радиоэлектронная аппаратура

СНиП -

УВЧ - ультравысокие частоты

(П) ЭВМ - (персональная) электронно-вычислительная машина

ЭМИ - электромагнитное излучение

Введение

Путь радиоволны от передатчика к приемнику в системах связи УКВ - диапазона крайне разнообразен: от их прямой видимости до сильно закрытого препятствиями, домами, деревьями пути. В отличие от проводной связи, где параметры постоянны, в беспроводной связи радиоканалы имеют существенно случайные параметры, часто сложно анализируемые. Моделирование радиолинии - наиболее сложная задача проектирования радиосистем. Оно в основном выполняется статистически с использованием данных экспериментов, выполненных порой именно для такой же или аналогичной системы.

Механизм распространения радиоволн в системах связи различен, но в основном может быть представлен отражением, дифракцией и рассеянием. Большинство систем работают в городах, где нет прямой видимости антенн передатчика и приемника, а наличие высоких зданий вызывает большие дифракционные потери. Благодаря многократным переотражениям от различных объектов, радиоволны проходят различный путь. Интерференция этих волн вызывает сильное изменение уровня сигнала от положения приемника.

Моделирование распространения радиоволн основано на предсказании среднего уровня принимаемого сигнала на заданном расстоянии от излучателя, а также в определении разброса его значений в зависимости от конкретной ситуации на трассе. Расчет радиолинии позволяет определить зону обслуживания передатчика. Моделирование среднего уровня сигнала в зависимости от расстояния между передатчиком и приемником называется крупномасштабным моделированием, поскольку позволяет определить сигнал на большом удалении (несколько сотен и тысяч метров).

С другой стороны, модели характеризуют быстроменяющиеся значения уровня принимаемого сигнала на малых смещениях (несколько длин волн) или за короткое время (секунды) - они называются мелкомасштабными моделями.

Рис.1.1 Изменение напряженности поля в зависимости от расстояния до передающей антенны с учетом влияния случайных факторов на частоте 1800 МГц

При перемещении мобильного приемника на малые расстояния принимаемый сигнал может меняться очень сильно. Это происходит из-за того, что принимаемый сигнал представляет собой сумму многих волн, приходящих с различных направлений, проходящих разное расстояние и имеющих различную амплитуду и фазу. Суммарный сигнал подчиняется закону Релея. В зависимости от трассы радиоканала мелкомасштабная девиация может меняться на 3-4 порядка, т.е. уровень сигнала может меняться на 30-40 дБ (рис.1.1). Если мобильный приемник будет достаточно далеко, средний уровень сигнала убывает.

Основные способы распространения радиоволн

Три основных способа распространения радиоволн:

Отражение - имеет место при падении волны на объекты с размерами много больше длины волны. Наблюдаются, например, отражения от земли, стен зданий и т.п.

Дифракция - явление возникновения вторичных волн при падении радиоволны на препятствие с острыми кромками. Дифракцией обусловлено наличие поля за препятствиями в зоне геометрической тени. На высоких частотах дифракция, как и отражение, существенно зависит от геометрии объекта, а также амплитуды, фазы и поляризации поля.

Рассеяние - имеет место при распространении волны в среде с мелкими объектами (меньше длины волны).

Дифракция радиоволн

Явление дифракции позволяет радиоволнам распространяться вокруг сферической земной поверхности за горизонт и за различные препятствия. Несмотря на перекрытие прямой видимости и существенное уменьшение уровня сигнала, он все таки остается достаточным для приема.

Феномен дифракции объясняется принципом Гюйгенса - вторичного переизлучения точек фронта волны с различной фазой (зон Френеля). Напряженность поля определяется векторной суммой вклада вторичных излучателей.

Геометрия зон Френеля

Пусть между излучателем и приемником расположено препятствие - экран высотой h бесконечных размеров в поперечном сечении. Расстояние от экрана до излучателя - d_1, до приемника - d_2.

Рис.1.5 Дифракция радиоволн на клиновидном препятствии

Ясно, что путь через кромку препятствия больше прямого. Полагая, что h<<d₁,d₂ и h>>l, разность хода прямого и через кромку лучей будет:

. (1.27)

Соответствующая ему разность фаз

, (1.28)

где используется приближение для малого аргумента tg x » x, а угол a аппроксимирован выражением

Выражение (1.28) может быть аппроксимировано с использованием безразмерного дифракционного параметра Френеля - Кирхгофа:

, (1.29)

где a подставляется в радианах, все остальные параметры - в метрах. Таким образом, разность фаз Ф может быть вычислена из выражения

. (1.30)

Из выражения (1.30) следует, что сдвиг фазы между прямым и дифракционным лучами является функцией высоты h и взаимного расположения препятствия, излучателя и приемника.

Дифракционные потери мощности в радиоканале могут быть объяснены с помощью зон Френеля. Зоны Френеля представляют собой области, разность хода через которые от излучателя до приемника составляет nl/2 по сравнению с прямым лучом (l - длина волны, n - целое число).

В мобильной связи обычно наблюдается затенение части зон (источников вторичных волн) и, следовательно, уменьшение доли принятой мощности. В зависимости от геометрии препятствия принятая энергия определяется через векторное суммирование вторичных волн.

Рис.1.6 Формирование зон Френеля

Если препятствие не затеняет первую зону Френеля, то дифракционные потери минимальны и ими пренебрегают. Используют следующее свойство: если открыто не менее 55% первой зоны Френеля, то дальнейшее открытие первой зоны Френеля не уменьшает дифракционные потери.

Рассеяние радиоволн

Потери от рассеяния радиоволн на препятствиях обычно много меньше потерь отражения и дифракции. Это объясняется тем, что рассеяние волн происходит во всех направлениях (на таких объектах, как мачты, лампы, деревья и т.д.).

Плоские поверхности с размерами много больше длины волны могут моделироваться как отражающие поверхности. Однако наличие неровностей изменяет отражение. Неровность поверхности определяется критерием Релея, который определяет критическую высоту h_cнеровностей при падении волны под углом q_i:

. (1.34)

Поверхность считается гладкой, если разброс минимальных и максимальных высот меньше h_c. Для неровных поверхностей коэффициент отражения r умножается на коэффициент потерь рассеяния p_s.

Полагая, что высота неровностей h распределена случайным образом с гауссовым законом распределения, коэффициент потерь рассеяния

, (1.35)

где s_h - стандартная девиация высоты поверхности вокруг среднего значения высоты. После некоторых уточнений коэффициент потерь рассеяния с хорошим совпадением с практикой определяется выражением

, (1.36)

где I_{0 -}функция Бесселя первого рода нулевого порядка. Коэффициент отражения электромагнитного поля для неровностей h>h_cопределяется выражением

. (1.37)

Степень рассеяния радиоволн от препятствий больших размеров, например, крупных домов, может характеризоваться поперечником рассеяния. Поперечник рассеяния объекта (RCS) определяется как отношение плотности потока мощности рассеянного поля в направлении приемника к плотности потока мощности, падающей на рассеивающий объект, и имеет размерность м². Анализ основан на геометрической теории дифракции и физической оптике и может быть использован для задач расчета поля, рассеянного большими зданиями. Для городских условий используется бистатическое уравнение излучения, описывающее распространение волны в свободном пространстве и поле, рассеянное между объектами и затем переизлученное в направлении приемника.

, (1.38)

где d_tи d_{r -}расстояние от рассеивающего объекта до излучателя и приемника. Это уравнение корректно для дальней зоны излучателя и приемника.

Метод Okumura

Этот метод является одним из широко используемых методов для расчета радиолиний в условиях города. Он пригоден для частот 150 - 2000 МГц (хотя может быть экстраполирован до 3000 МГц) и расстояний от 1 до 100 км. Данный метод может быть использован, если эффективная высота подвеса базовой антенны составляет от 30 до 1000 м.

Okumura предложил сетку кривых для расчета среднего ослабления относительно ослабления в свободном пространстве A_muв условиях города с квазигладким профилем с изотропной передающей антенной, поднятой на эффективную высоту h_te = 200 м и мобильной антенной высотой h_re = 3 м. Графики получены в результате многих измерений с ненаправленными антеннами базовой станции и мобильного приемника и представлены в виде графика для диапазона частот 100-1920 МГц как функция дальности от 1 до 100 км.

Для определения потерь на радиолинии рассчитывается ослабление поля в свободном пространстве, затем по кривым графика (рис.13) определяется величина A_m_a (f,d) и добавляются к ослаблению в свободном пространстве с корректирующей поправкой, зависящей от степени неровности профиля трассы:

, дБ, (2.7)

гдеL_{50 -}средняя величина потерь,

L_F - потери в свободном пространстве,

A_m_a - усредненное дополнительное ослабление, обусловленное влиянием земной поверхности,

G (h_te) - эффективное усиление передающей антенны,

G (h_re) - эффективное усиление приемной антенны,

G_AREA - поправочный коэффициент из графика на рис.14.

Рис.13. Частотная зависимость усредненного ослабления сигнала по отношению к свободному пространству для квазигладкого профиля трассы

Рис.14. Поправочный коэффициент, обусловленный профилем радиотрассы.

Кроме того, Okumura нашел, что величина G (h_te) изменяется по закону 20 дБ/декада, а G (h_re) для высот менее 3 м - 10 дБ/декада:

,1000 м > h _te> 10 м; (2.8а)

,h_re < 3 м; (2.8б)

,10 м > h_re >3 м. (2.8в)

Модель Okumura полностью построена на экспериментальных данных. Графики, полученные Okumura, можно экстраполировать. Модель Okumura наиболее простая и достаточно точная для расчета потерь в сотовых системах связи и мобильной связи. Она является стандартом при расчете сот для мобильной связи в Японии.

Главный недостаток модели - работа с графиками и невозможность полноценно учесть быстроизменяющиеся условия в профиле трассы.

В основном рассмотренный метод используется для расчета радиолиний в урбанизированных и сверхурбанизированных районах. Разница расчетных и экспериментально измеренных напряженностей поля обычно не превышает 10-13 дБ.

Модель Hata

Hata обработал экспериментальные данные Okumura для частот 150-1500 МГц и предложил рассчитывать потери распространения в условиях города по стандартной формуле с учетом корректирующих уравнений для иных условий.

Стандартная формула для расчета средних потерь мощности в условиях города:

(2.9)

Где f_c - частота от 150 до 1500 МГц,

h_te - эффективная высота базовой антенны (от 30 до 200 м),

h_re - эффективная высота мобильной антенны (от 1 до 10 м),

d - расстояние от передатчика до приемника, км,

a (h_re) - корректирующий фактор для эффективной высоты мобильной антенны, который является функцией величины зоны обслуживания.

Для небольших и среднего размера населенных пунктов:

. (2.10)

Для крупных городов:

для f_c<300 МГц; (2.11a)

для f_c>300 МГц. (2.11б)

В сверхурбанизированных районах стандартная (основная) формула Hata (2.9) модифицируется следующим образом:

, дБ, (2.12)

а для открытых районов:

, дБ. (2.13)

Хотя формулы Hata не позволяют учесть все специфические поправки, которые доступны в методе Okumura, они имеют существенное практическое значение. Расчеты по формулам Hata хорошо совпадают с данными модели Okumura для дальностей, больших 1 км.

Уточнение метода Hata

Европейская ассоциация EVRO-COST предложила новую версию метода Hata, верную для частот до 2 ГГц. Стандартная формула для расчета средних потерь мощности в условиях города записывается следующим образом:

, (2.14)

Где a (h_re) определяется формулами (2.10) и (2.11),

G_m = 0 дБ для городов средних и крупных размеров,

G_m = 3 дБ для столиц.

Допустимые границы параметров в (2.14): fc1500... 2000 МГц,

h_te30... 200 м,

hre1...10 м,

d1. .20 км.

Использование вышезаписанных выражений позволяет рассчитывать широкий класс радиоканалов связи с учетом конкретных условий распространения волн. Выбор конкретной модели, описывающей распространение радиоволн, существенно зависит от частоты несущей, высоты подвеса передающей и приемной антенн, окружающего пространства. Адекватность расчетов и экспериментальных данных определяется корректностью используемых методов, а также сильно зависит от практического опыта специалиста.

Введение

Целью данного раздела является разработка смет и затрат на выполнение научно-исследовательских работ для разработки и написания программы расчета напряженности электромагнитного поля с учетом затенения зданиями. Основными этапами научно-исследовательских работ являются:

разработка методики расчета;

поиск необходимой литературы;

систематизация данных;

вывод формул и расчет параметров;

составление интерфейса программы;

составление тела программы для вычислительной части работы;

внесение, если это необходимо, изменений в работу.

В работе выполняются следующие расчеты:

а) расчет заработной платы с учетом квалификации и реальных тарифных ставок ИТР;

б) расчет затрат на приобретение необходимого программного обеспечения;

в) расчет затрат на материалы;

г) расчет амортизационных отчислений;

д) расчет затрат на электроэнергию;

е) расчет накладных расходов.

Расчет материальных затрат

Материальные затраты состоят из затрат на основные и вспомогательные материалы, а также на покупные детали и полуфабрикаты, и рассчитываются по формуле (3.1):

МЗ = Зом + Звм + Зпд и п + ТЗР, (3.1)

где: МЗ - материальные затраты, руб.;

Зом - стоимость основных материалов, руб.;

Звм - стоимость вспомогательных материалов, руб.;

Зпд и п - стоимость покупных деталей и полуфабрикатов;

ТЗР - транспортно-заготовительные расходы, руб.

В качестве основных материалов для написания программы можно считать диск с записью программы Visual Basic 6.0 по цене 80 рублей. Стоимость вспомогательных материалов составляет 5-10 процентов от расходов на основные материалы.

Зом = 80 руб.00 коп.

Звм = Зом * 0,10 = 80.00 * 0,10 = 8 руб.00 коп. (3.2)

В качестве полуфабрикатов можно указать диск, на который записана окончательная версия программы и пакет прикладных файлов.

Зпд и п = 20 руб.00 коп.

Транспортно-заготовительные расходы составляют порядка 5 процентов от затрат на материалы и покупные изделия:

ТЗР = (Зом + Звм + Зпд и п) * 0,05 (3.3)

ТЗР = (80,00 + 8,00 + 20,00) * 0,05 = 5,40 руб.

Таким образом, затраты на материалы и покупные изделия составляют:

МЗ = (80,00 + 8,00 + 20,00 + 5,40) =113 руб.40 коп.

Затраты на электроэнергию

Для расчета затрат на электроэнергию необходимо для каждой единицы электрооборудования определять количество потребляемой мощности, количество часов работы и стоимость одного киловатт - часа электроэнергии.

Зэл = Σ Ki * Pi * C * КЧРi (3.7)

где: Зэл - затраты на электроэнергию, руб.;

N - количество оборудования;

Ki - количество единиц i-го оборудования;

Pi - потребляемая мощность i-го прибора, кВт/час.;

КЧРi - время работы i-го оборудования, час;

С - стоимость одного киловатт - часа электроэнергии.

В соответствии с Постановлением правительства свердловской области от 14.12.2001 номер 832/IIII г. Екатеринбург “О тарифах на электроэнергию для населения" стоимость одного киловатт-часа электроэнергии составляет 56 коп.

Затраты приведены в таблице 3.2

Таблица 3.2. Затраты на электроэнергию

Наименование	Марка	Количество, шт.	Потребляемая мощность, кВт	Время работы, час	Затраты, руб.
Компьютер	Celeron 750	1	0.3	120	20,16
Сканер	Canon D646U	1	0.08	1	0,05
Принтер	HP DeskJet 690С	1	0.03	3	0,05
Лампа накаливания	---	2	0.2	80	17,92
Итого:					38,18

Потребляемая мощность взята из документации на приборы.

Итоговые затраты на электроэнергию составляют:

Зэл = 38 руб.18 коп.

Амортизационные отчисления

Расчет амортизационных отчислений производится по формуле 3.8:

NПС_i * КЧР_i

Сам = Σ - ------------------ (3.8)

i = 1 РР_i

где: Сам - сумма амортизационных отчислений, руб.;

N - количество оборудования;

ПС_i - первоначальная стоимость i-го оборудования, руб.;

КЧР_i - количество часов работы i-го оборудования;

РР_i- ресурс работы i-го оборудования, час.

Из постановления правительства Российской Федерации от 1 января 2002 года “О классификации основных средств, включаемых в амортизационные группы” ресурс работы компьютерного оборудования составляет 3 - 5 лет. Пусть ресурс работы перечисленного ниже оборудования составляет 3 года 5 месяцев, что соответствует примерно 30000 часам. Результаты расчета приведены в таблице 3.3

Таблица 3.3. Амортизационные отчисления.

Наименование	Марка	Коли- чество	Пс, руб.	РР, час.	КЧР, час	Затраты, руб.
Компьютер	Celeron 750	1	20000	30000	120	80,00
Сканер	Canon D646U	1	2500	30000	1	0,08
Принтер	HP DeskJet 690С	1	2600	30000	3	0,26
Итого:						80,34

Ресурс работы взят из паспортных данных оборудования.

Амортизационные отчисления составили:

Сам = 80 руб.34 коп.

Накладные расходы

Накладные расходы включают расходы на управление и хозяйственное обслуживание, которые относятся ко всем работам, выполняемым в организации НИР, и составляют 150 процентов от основной ЗП и общезаводские расходы, которые составляют 50 процентов от основной ЗП.

Знр = ЗПосн * (1,50 + 0,50) (3.9)

Знр = 2253,54 коп * (1,50 + 0,50) = 4507 руб.08 коп.

Калькуляция затрат

Таблица 3.4. Калькуляция затрат.

Статья расходов	Сумма расходов
1. Материальные затраты	113,40
2. Основная заработная плата	2253,54
3. Дополнительная заработная плата	225,35
4. Социальные выплаты	882,49
5. Затраты на электроэнергию	38,18
6. Амортизационные отчисления	80,34
7. Накладные расходы	4507,08
Итого:	8100,38

Таким образом, общая сумма затрат на разработку, написание и тестирование программы по расчету эквивалентных параметров коаксиального волновода составила:

ЗАТРАТЫ = 8100 руб.38 коп.

Материальные затраты не велики, поскольку используемое оборудование не пришлось покупать, оно уже имелось в наличии у разработчика.

Выводы

Создание программы потребовало затраты в размере 8100 руб., поэтому разработка программы экономически целесообразна, поскольку при таких денежных затратах программный продукт быстро окупит себя.

Безопасность работы

Основные опасные факторы рабочего места оператора ЭВМ [1] связаны с эксплуатацией оргтехники: компьютеров, принтеров и т.п. Труд оператора ЭВМ характеризуется отсутствием воздействия высоких уровней распространённых на производстве вредных факторов (пыль, вибрация), но на них влияет излучение, исходящее от мониторов, органы зрения находятся в постоянном напряжении.

При длительной работе за видеотерминалом у человека могут возникать напряжение зрительного аппарата, общая усталость, раздражительность, нарушение сна, болезненные ощущения в глазах, головные боли, а также боли в пояснице, в области шеи и кистей рук. Отсюда возникают требования к безопасности рабочего места оператора, т.е. к микроклимату помещения, освещенности, техническим характеристикам используемой ЭВМ (в основном - дисплея), а также электро - и пожаробезопасности. Особенно это касается рабочего места программиста, который проводит перед дисплеем большую часть своего рабочего времени.

Электробезопасность

В соответствии с [2] электробезопасность - это система организационных и технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от вредного и опасного воздействия электрического тока, электрической дуги и статического электричества.

Электрические установки, к которым относится практически все оборудование ЭВМ, представляют для человека большую потенциальную опасность, так как в процессе эксплуатации или проведения профилактических работ человек может коснуться частей, находящихся под напряжением.

К числу опасных и вредных производственных факторов относятся повышенное значение напряжения в электрической цепи, замыкание которой может произойти через тело человека, повышенный уровень статического электричества, электромагнитных излучений, повышенную напряженность электрического и магнитного полей.

В отличие от других источников опасности электрический ток нельзя обнаружить без специального оборудования и приборов, поэтому воздействие его на человека чаще всего неожиданно.

При прохождении через тело человека ток оказывает термическое, биологическое и электролитическое действия. Следствия воздействия электрического тока на тело человека приведены в таблице 4.1

Таблица 4.1. Воздействие электрического тока на тело человека.

Вид воздействия	Следствие	Виды электротравм
Термическое	Ожоги отдельных участков тела, нагрев внутренних органов	Электрический ожог, электрический знак, металлизация кожи.
Биологическое	Разложение и возбуждение живых тканей, судорожное сокращение мышц	Механические повреждения
Электролитическое	Разложение крови и других жидкостей, нарушение их физико-химического состава	Электрический удар

Основные причины поражения электрическим током:

а) случайное прикосновение или приближение на опасное расстояние к токоведущим частям, находящимся под напряжением;

б) появление напряжения на металлических конструктивных частях электрооборудования;

в) появление напряжения на отключенных токоведущих частях, на которых работают люди, вследствие ошибочного включения;

г) возникновение шагового напряжения на поверхности земли в результате замыкания провода на землю.

Выполнение работы осуществлялось на ПЭВМ Pentium II - 266 МГц, подключенной к сети переменного тока с напряжением 220 В.

Для защиты от поражения электрическим током при повреждении изоляции должны выполнятся следующие защитные меры:

а) заземление;

б) зануление;

в) защитное отключение;

г) выравнивание потенциала;

д) система защитных проводов;

е) изоляция нетоковедущих частей;

ж) электрическое разделение сети;

з) малое напряжение;

и) контроль изоляции;

к) компенсация токов замыкания на землю.

Согласно [3] защитное заземление или зануление должно обеспечивать защиту людей от поражения электрическим током при прикосновении к металлическим нетоковедущим частям, которые могут оказаться под напряжением в результате повреждения изоляции. Защитное заземление следует выполнять преднамеренным электрическим соединением металлических частей электроустановок с "землей" или ее эквивалентом.

При проектировании производственных зданий лучше использовать контурное заземление, т.к ток через человека, касающегося корпуса, меньше, чем при выносном, внутри контура прокладывают горизонтальные полосы, которые дополнительно выравнивают потенциалы внутри контура. В качестве искусственного заземлителя используют стальные стержни. Вертикальные заземлители соединить стальной шиной и приварить к каждому заземлителю. В здании проложить магистраль заземления, к которой присоединяются заземляющие провода. Магистраль заземления соединяется с заземлителем не менее чем в двух местах.

Расчет заземления:

Сопротивление одиночного вертикального электрода:

Rв = p_1/2pl · (Ln (2l / d) + 0,5 ( (4t + l) / (4t - l))),

Где t - расстояние от середины заземлителя до поверхности грунта

l - длина стержневого заземлителя;

d - диаметр стержневого заземлителя;

р₁= р · y,

где р - удельное сопротивление грунта;

y - коэффициент сезонности.

Принимаем: t = 2,00 м; l = 2,5 м; d = 0,06 м; р = 100 Ом·м - суглинок; y = 1,5.

Получаем: Rв = 48,1 Ом.

Сопротивление стальной полосы, соединяющей стержневые заземлители.

Rn = p_1/ (2p l) · Ln (l / d · t)

l = 164 м. Получаем: Rn = 1,8 Ом.

Ориентировочное число одиночных стержневых заземлителей.

n = Rв / ([r3] · hв)

где [r3] -допустимое по нормам сопротивление заземляющего устройства,

hв - коэффициент использования вертикальных заземлителей.

Принимаем [r3] = 4 Ом согласно "Правилам установки электроустановок"; hв = 1

Получаем n = 12 шт.

Принимаем расположение вертикальных заземлителей по контуру с расстоянием между смежными заземлителями 2l.

Необходимое число вертикальных заземлителей

n = Rв / ([r3] · hв)

где hв = 0,66 - действительное значение коэффициента использования.

Получаемn = 18 шт.

Общее сопротивление заземляющего устройства

R = Rв · Rn / (Rв · hг + Rn · hв · n)

hг = 0,39 - коэффициент использования горизонтального заземлителя.

Получаем R = 2,2 Ом

Расчет выполнен правильно, т.к. выполняется условие R £ [r3].

В "Правилах установки электроустановок" сопротивление заземления нормируется и в установках напряжением до 1000 В сопротивление заземляющего устройства должно быть не выше 4Ом. Действующее сопротивление заземляющего устройства 2 Ом.

При эксплуатации ЭВМ запрещается:

а) включать ЭВМ при неисправной защите электропитания;

б) подключать и отключать разъемы кабелей электропитания и блоков вентиляции при поданном напряжении электросети;

в) заменять съемные элементы под напряжением;

г) производить пайку аппаратуры, находящейся под напряжением;

д) снимать щиты, закрывающие доступ к токоведущим частям;

е) пользоваться электроинструментами с напряжением 36 В и выше с незаземленными корпусами.

При правильной эксплуатации электроустановок и использовании соответствующих средств защиты риск поражения электрическим током сводится к минимуму.

Для предотвращения поражения электрическим током в организации согласно [4] должны проводится следующие мероприятия:

1) компьютеры подключаются к сети с помощью трехполюсных вилок, причем центральный контакт вилки надежно заземляется.

2) при эксплуатации электрооборудования рабочее место должно быть оборудовано так, что исключается возможность прикосновения служащих к токоведущим устройствам, шинам заземления, батареям отопления, водопроводным трубам.

3) обслуживающий персонал должен пройти инструктаж по технике безопасности на рабочем месте.

4) осуществляется профилактическая проверка отсутствия напряжения, отключение неисправного оборудования и наложение заземления.

Пожарная безопасность

В современных офисах очень высокая плотность размещения офисной техники. В непосредственной близости друг от друга располагаются соединительные провода и коммутационные кабели. При протекании по ним электрического тока может выделяться значительное количество теплоты, что может привести к повышению температуры до 90 - 120 градусов Цельсия. При этом возможно оплавление изоляции соединительных проводов, их оголение и, как следствие, короткое замыкание, которое сопровождается искрением, ведет к быстрому нагреву и перегрузкам электрических сетей. Это может вызвать загорание близлежащих легковоспламеняющихся веществ.

В соответствии с [5] пожарная безопасность объекта должна обеспечиваться системой предотвращения пожара, системой противопожарной защиты, организационно-техническими мероприятиями.

По классификации [6] рассматриваемое помещение по взрыво- и пожаробезопасности относится к самой безопасной категории “Д” ("Помещения с негорючими веществами и материалами в холодном состоянии").

Противопожарная защита помещения обеспечивается применением автоматической установки пожарной сигнализации, а также применением основных строительных конструкций здания с регламентированными пределами огнестойкости.

В рамках организационно-технических мероприятий выполняются следующие правила:

а) запрещается курение в помещении и применение открытого огня;

б) запрещается хранение на рабочем месте ЛВЖ в неприспособленной таре;

в) запрещается использование неисправного электрооборудования;

г) по окончании работы полностью обесточивается все имеющееся электрооборудование.

Кроме того, в соответствии с нормам первичных средств пожаротушения при площади помещения, не превышающей 100 м², в распоряжении персонала имеется углекислотный огнетушитель “ОУ-5", предназначенный для тушения загорания различных веществ и электроустановок с напряжением до 10 кВ при температуре окружающего воздуха от минус 40 до плюс 50 °С.

При возникновении пожара или другой чрезвычайной ситуации персонал офиса эвакуируется из помещения по специально разработанному (в соответствии с [6]) плану эвакуации, находящемуся в помещении.

Шум и вибрации

Шум является одним из наиболее распространённых в производстве вредным факторов. Действие шума не ограничивается воздействием на органы слуха, шум через нервные волокна передается в центральную и вегетативную нервные системы, а через них воздействует на внутренние органы.

Нормальный уровень шума не должен превышать 50 дБ. При уровне выше 120 дБ начинаются недопустимые условия. Сильный шум действует отрицательно не только на органы слуха, но и на весь организм в целом, в том числе и на нервную систему. Шум приводит к усилению утомляемости и резкому падению производительности труда.

Для снижения шума следует:

а) ослабить шум самих источников, используя звукоизоляцию;

б) снизить эффект суммарного воздействия отраженных звуковых волн;

в) использовать архитектурные и технологические решения, направленные на изоляцию источников шума;

г) располагать помещение вдали от источников шума и вибрации.

Основным источником шума на рабочем месте оператора ПЭВМ являются вентиляторы охлаждения, трансформаторы ПЭВМ и принтер.

Уровень шума от вентиляторов и трансформаторов не превышает 45 дБ (данные взяты из технического паспорта), уровень звуковой мощности принтера (в зависимости от модели принтера) составляет до 50 дБ, но он работает не постоянно. Следовательно, уровень шума на рабочем месте оператора ПЭВМ следует считать допустимым.

Вибрация на рассматриваемом рабочем месте не проявляется ввиду отсутствия каких-либо производственных механизмов или машин. Вибрация, создаваемая работающими вентиляторами, практически равна нулю.

Эргономичность проекта

5.3.1 Эргономические требования к рабочему месту

Конструкция рабочего места и взаимное расположение всех его элементов (сиденье, органы управления, средства отображения информации) соответствуют антропометрическим, физиологическим и психологическим требованиям, а также характеру работы.

Данная конструкция рабочего места обеспечивает выполнение трудовых операций в пределах зоны деятельности моторного поля. Зоны досягаемости моторного поля в вертикальных и горизонтальных плоскостях для средних размеров тела человека приведены на рисунке 4.1 Выполнение трудовых операций “часто” и “очень часто" обеспечивается в пределах зоны досягаемости и оптимальной зоны моторного поля, приведенных на рисунке 4.2 (зоны 1,2).

Расположение средств отображения информации, в данном случае это дисплей ЭВМ соответствуют [14].

Рис.4.1 Зоны досягаемости моторного поля тела человека

Рис.4.2 Зоны досягаемости и оптимальной зоны моторного поля

Уровень шума согласно [9] на рабочих местах с использованием устройств для исследований, разработок, конструирования, программирования и врачебной деятельности должен составлять до 50 дБ. Машины, применяемые в ходе работы, создают максимальный уровень шума до 35 дБ (по техническому паспорту), что соответствует [9].

Для снижения нагрузки на глаза дисплей должен быть установлен наиболее оптимально с точки зрения эргономики. Верхний край дисплея должен находится на уровне глаз, а расстояние до экрана около 40 см, что укладывается в рамки от 28 до 60 см. Мерцание экрана происходит с частотой f_мер = 85 Гц, что соответствует условию f_мер > 70 Гц.

Рабочие места в лаборатории расположены перпендикулярно оконным проемам, это сделано с той целью, чтобы исключить прямую и отраженную блесткость экрана от окон и приборов искусственного освещения, которыми являются лампы накаливания, т.к газоразрядные лампы при работе с дисплеями применять не рекомендуется (с целью снижения нагрузки на глаза).

Визуальные эргономические параметры ВДТ (видеодисплейных терминалов) являются параметрами безопасности, и их неправильный выбор приводит к ухудшению здоровья пользователей. Конструкция ВДТ, его дизайн и совокупность эргономических параметров должны обеспечивать надежное и комфортное считывание отображаемой информации. Корпус ВДТ и ПЭВМ, клавиатура и другие блоки и устройства ПЭВМ должны иметь матовую поверхность одного цвета с коэффициентом отражения 0,4 - 0,6 и не иметь блестящих деталей, способных создавать блики. 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.

Конструкция клавиатуры должна предусматривать:

а) исполнение в виде отдельного устройства с возможностью свободного перемещения;

б) опорное приспособление, позволяющее изменять угол наклона поверхности клавиатуры в пределах от 5 до 15 градусов;

в) высоту среднего ряда клавиш не более 30 мм;

г) расположение часто используемых клавиш в центре, внизу и справа, редко используемых - вверху и слева;

д) выделение цветом, размером, формой и местом расположения функциональных групп клавиш;

е) минимальный размер клавиш - 13 мм, оптимальный - 15 мм;

ж) клавиши с углублением в центре и шагом 19 ± 1 мм;

з) расстояние между клавишами не менее 3 мм;

и) одинаковый ход для всех клавиш с минимальным сопротивлением нажатию 0,25 Н и максимальным - не более 1,50 Н;

к) звуковую обратную связь от включения клавиш с регулировкой уровня звукового сигнала и возможности ее отключения.

Конструкция рабочего стола должна обеспечивать оптимальное размещение на рабочей поверхности используемого оборудования с учетом его количества и конструктивных особенностей (размер ВДТ и ПЭВМ, клавиатуры, пюпитра и др.), характера выполняемой работа. При этом допускается использование рабочих столов различных конструкций, отвечающих современным требованиям эргономики.

Конструкция рабочего стула (кресла) должна обеспечивать поддержание рациональной рабочей позы при работе на ВДТ и ПЭВМ, позволять изменять позу с целью снижения статического напряжения мышц шейно-плечевой области и спины для предупреждения развития утомления.

Для обеспечения оптимальной работоспособности и сохранения здоровья профессиональных пользователей, на протяжении рабочей смены должны устанавливаться регламентированные перерывы.

Оценка качества программы

Согласно нормативам [10] оценка качества программного обеспечения (ПО) имеет сложную многоуровневую структуру. На элементарном уровне оценка качества ПО состоит из 245 оценочных элементов. Программные продукты обладать следующими показателями качества [10]:

Показатели надёжности:

а) устойчивость функционирования - способность обеспечивать продолжение работы программы после возникновения отклонений, вызванных сбоями технических средств, ошибками во входных данных и ошибками обслуживания;

б) работоспособность - способность программы функционировать в заданных режимах и объемах обрабатываемой информации в соответствии с программными документами при отсутствии сбоев технических средств.

Показатели сопровождения:

а) структурность - организация всех взаимосвязанных частей программы в единое целое с использованием логических структур “последовательность", “выбор", “повторение”;

б) простота конструкции - построение модульной структуры программы наиболее рациональным с точки зрения восприятия и понимания;

в) наглядность - наличие и представление в наиболее легко воспринимаемом виде исходных модулей ПС, полное их описание в соответствующих программных документах;

г) повторяемость - степень использования типовых проектных решений или компонентов, входящих в ПС.

Показатели удобства применения:

а) легкость освоения - представление программных документов и программы в виде, способствующем пониманию логики функционирования программы в целом и ее частей;

б) доступность эксплутационных программных документов - понятность, наглядность и полнота описания взаимодействия пользователя с программой в эксплутационных программных документах;

в) удобство эксплуатации и обслуживания - соответствие процесса обработки данных и форм представления результатов характеру решаемых задач.

Показатели эффективности:

а) уровень автоматизации - уровень автоматизации функций процесса обработки компании с учетом рациональности функциональной структуры программы с точки зрения взаимодействия с ней пользователя и использования вычислительных ресурсов;

б) временная эффективность - способность программы выполнять заданные действия в интервал времени, отвечающий заданным требованиям;

в) ресурсоемкость - минимально необходимые вычислительные ресурсы и число обслуживающего персонала для эксплуатации ПС.

Показатели универсальности:

а) гибкость - возможность использования ПС в различных областях применения;

б) мобильность - возможность применения ПС без существенных дополнительных трудозатрат на ЭВМ аналогичного класса;

в) модифицируемость - обеспечение простоты внесения необходимых изменений и доработок в программу в процессе эксплуатации.

Показатели корректности:

а) полнота реализации - полнота реализации заданных функций ПС и достаточность их описания в программной документации;

б) согласованность - однозначное, непротиворечивое описание и использование тождественных объектов, функций терминов, определений, идентификаторов и т.д. в различных частях программных документов и текста программы;

в) логическая корректность - функциональное и программное соответствие процесса обработки данных при выполнении задания общесистемным требованиям;

г) проверенность - полнота проверки возможных маршрутов выполнения программы в процессе тестирования.

5.4. Экологичность работы

Экологическое воздействие системы на природную среду может быть связано с выбросами вредных веществ, тепловым или шумовым загрязнением, излучениями. В данном дипломном проекте можно выделить лишь три последних фактора, действующих только в пределах помещения.

Ионизационное излучение

В процессе выполнения дипломной работы на ЭВМ и при эксплуатации программы человек подвергается воздействию ионизационного излучения, которое поступает с дисплея компьютера.

Излучение дисплея достигает нормируемых значений радиационного фона 60 мкР/час, уже на расстоянии 2 см от экрана. В целях дополнительной защиты на дисплей надет фильтрующий экран, снижающий величину дозы облучения. Таким образом, получаемая оператором доза ионизационного облучения не наносит вреда для организма человека.

Электромагнитное излучение

В соответствии с [14], пользователь персонального компьютера при работе с дисплеем подвергается воздействию низкоэнергетического рентгеновского и ультрафиолетового излучения, электромагнитного излучения, статического электричества, поэтому расстояние от одного дисплея до другого должно быть не менее 2,0 м в направлении тыла, а расстояние между боковыми поверхностями не менее 1,2 м. Экран видеомонитора должен находиться от глаз пользователя на расстоянии 600-700 мм, но не ближе 500 мм.

В помещении лаборатории расположение персональных компьютеров удовлетворяет вышеперечисленным требованиям.

Статическое электричество

Для предотвращения образования статического электричества и защиты от него в помещении необходимо использовать нейтрализаторы и увлажнители, а полы должны иметь антистатическое покрытие.

Защита от статического электричества должна проводиться в соответствии с санитарно-гигиеническими нормами допускаемой напряженности электростатического поля. Допускаемые уровни напряженности электростатических полей не должны превышать 20 кВ в течение 1 часа.

Чрезвычайные ситуации

В данном разделе представлен материал на тему "Основные конструктивные методы защиты радиоэлектронной аппаратуры от воздействия сильных электромагнитных излучений.

Приступая к эксплуатации средств вычислительной техники пользователю желательно знать, какие нарушения работоспособного состояния полупроводниковых приборов и типовых схем могут возникнуть при воздействии различных видов ионизационного излучения, являются ли они временными (обратимыми) или постоянными (необратимыми).

В первом приближении эффекты от воздействия ионизационного излучения можно рассматривать независимо, тем более что в реальных условиях на схему сначала действует гамма-импульс, а затем с определенным временным сдвигом - нейтронный импульс.

Ионизация, обусловленная действием гамма импульса, оказывает влияние на работу, например, интегральной схемы благодаря одному из трех механизмов: возникновению фототоков, протекающих через обратносмещенные переходы, полному нарушению работы транзистора и ухудшению свойств поверхности.

Фототоки, протекающие в цепях, могут приводить к появлению сигнала помехи на выходе схемы длительностью от нескольких наносекунд до сотен миллисекунд в зависимости от времени восстановления элементов схем. Может также произойти полное нарушение работоспособности транзисторов, например, в ИС с изоляцией p- n-переходами из-за того, что переход между коллектором и подложкой во время действия гамма импульса становится проводящим. Полное нарушение работоспособности схемы может также возникнуть из-за того, что соответствующие элементы становятся проводящими и могут пропускать неограниченный ток через переходы в режиме насыщения. При этом могут возникнуть как вторичный пробой, так и выгорание металлизации или перегорание токопроводящих цепей.

Воздействие нейтронов, в свою очередь, также полностью нарушает работоспособность схем из-за недопустимой деградации параметров приборов, либо приводит к временным отказам, обусловленным ионизацией из-за действия нейтронов или отжига нестабильных структурных повреждений. Накопление поверхностного заряда или образование зарядов в окружающей атмосфере также приводит к деградированию параметров полупроводниковых приборов.

Каждый из типов аппаратуры требует конкретного комплекса мероприятий, сущность которых раскрыта ниже в изложении методов повышения и обеспечения стойкости РЭА к действию ЭМИ: конструкционных, схемотехнических, структурно-функциональных.

Рассмотрим подробнее конструкционные методы. Общий принцип конструкционных методов защиты от ЭМИ состоит в улучшении экранирования кабелей, аппаратуры, выбора наилучших схем заземления для каждого конкретного случая.

Экранирование является наиболее радикальным и, можно сказать, единственным эффективным способом защиты проводных линий. Оно позволяет одновременно решать следующие задачи: уменьшать опасные напряжения, наводимые в линиях под действием ЭМИ, а также уровни полей, проникающих в экранированные блоки по линиям связи. При использовании экранированных проводных линий следует учитывать, что эффективность экранирования в значительной степени зависит от места присоединения экранирующей оплетки к системе заземления объектов и качества этих соединений. Применение экранирующей оболочки, не соединенной с заземлением, не дает практически экранирующего эффекта. Это объясняется тем, что в данном случае в оболочке не возникают токи, поле которых могло бы уменьшить магнитную составляющую ЭМИ.

Помимо экранирования для уменьшения амплитуды напряжений, действующих в соединительных линиях в результате воздействия ЭМИ, следует выполнять эти связи с помощью симметричных линий. Симметрирование заключается в скручивании с определенным шагом проводов линии для выравнивания параметров каждого из них по отношению к земле. В этом случае напряжение, действующее на нагрузке, равно разности напряжений, наведенных ЭМИ в прямом и обратном проводах линии, и тем меньше, чем меньше отличаются полные сопротивления этих проводов относительно земли или экранной оболочки линии.

Значительное снижение влияния напряжений и токов, наводимых ЭМИ в соединительных линиях на элементы аппаратуры, достигается применением гальванического разделения внутренних и внешних линий связи. В качестве элементов гальванического разделения могут быть использованы трансформаторы, датчики Холла и т.д.

В настоящее время разработан ряд защитных устройств для защиты электроснабжения, управления и связи от наводок ЭМИ [11,12]. Однако эти защитные устройства имеют ограниченную пропускную способность. При создании защитных устройств на токи до нескольких десятков килоампер, основанных на традиционных принципах работы, последние имеют большие габаритные размеры. В этих случаях особенно перспективны защитные устройства на базе сверхбыстродействующих взрывных коммутаторов [12].

Простым и эффективным способом этой экранировки является размещение всего электронного оборудования в металлической оболочке (экране). Правильно рассчитанная оболочка становится весьма эффективным экраном, защищающим от внешних генерируемых шумов и возмущений. Однако она не может снизить шумы, генерированные источниками, находящимися внутри металлической оболочки. Для снижения внутренних генерируемых возмущений могут быть применены различные заземляющие схемы. Если ввод в экранирующую оболочку выполнен неправильно, экранировка и заземление бесполезны. Таким образом, заземление, экранировку и прокладку кабелей рассматривают как различные аспекты одной и той же проблемы [15,16].

Перечень сокращений, условных обозначений, символов, единиц и терминов

ВДТ - видео дисплейный терминал

ИС - интегральная схема

КЕО - коэффициент естественной освещенности

ЛВЖ - легковоспламеняющаяся жидкость

ОВЧ - очень высокие частоты

ПО - программное обеспечение

РЭА - радиоэлектронная аппаратура

СНиП -

УВЧ - ультравысокие частоты

(П) ЭВМ - (персональная) электронно-вычислительная машина

ЭМИ - электромагнитное излучение

Введение

Дата: 2019-07-30, просмотров: 273.

12 3 4 5 6 7 8 9 Следующая ⇒