Технико-экономическое обоснование дипломных проектов. Под редакцией профессора В.К. Беклешова. М.:, Высшая школа, 1991

1.  Технико-экономическое обоснование дипломных проектов. Под редакцией профессора В.К. Беклешова. М.:, Высшая школа, 1991.

Часть IV

Производственная и экологическая безопасность

Эргономические аспекты труда при работе на персональном компьютере

Консультант Никулина И.М.

Кафедра Промышленной Экологии

 

Введение

Вычислительные комплексы на базе персональных ЭВМ являются основным средством при работе с информационными ресурсами вычислительных сетей равно как для пользователей, так и для системных администраторов.

Рассмотрев факторы обитаемости в данной производственной среде, можно выделить следующие факторы, оказывающие вредное воздействие на организм человека.

-    Физические:

-           Повышенный уровень электромагнитных излучений:

-           Повышенный уровень электростатического поля;

-           Повышенная температура, пониженная влажность воздуха рабочей зоны;

-           Повышенный уровень шума на рабочем месте;

-           Недостаточная освещенность рабочих поверхностей;

-           Повышенная яркость света в плоскости экрана дисплея;

-           Прямая и отраженная блескость;

-           Повышенная пульсация освещенности от газоразрядных источников света;

-           Ионизация воздуха;

-           Не эргономичность рабочего места.

Психофизиологические:

-           нервно-психические перегрузки:

-           перенапряжение зрительного анализатора;

-           умственное перенапряжение;

-           эмоциональные перегрузки;

-           монотонность труда;

Источником значительной части перечисленных выше вредных воздействий является монитор персональной ЭВМ.

ТРЕБОВАНИЯ К ПомещениЮ при эксплуатации ПЭВМ

С точки зрения производственной и экологической безопасности помещения «охватываемые» вычислительной сетью можно разделить на два типа:

1.       Помещение, в котором находится основное сетевое активное оборудование (серверы, маршрутизаторы, коммутаторы и другое активное оборудование);

2.       Помещение, в котором расположены рабочие станции (компьютерный зал).

К помещению первого типа предъявляются более строгие требования, чем к помещениям второго типа.

Помещения компьютерного зала предназначены для размещения персональных ЭВМ и других сетевых устройств, которое производится согласно монтажному чертежу.

В компьютерном зале должен быть предусмотрен двойной пол - основной и технологический (фальшпол); на технологическом полу устанавливаются устройства ЭВМ. Пространство между основным и технологическим полом используется в качестве приточного вентиляционного канала, а также для прокладки по основному полу силовых кабелей, жгутов сигнальных цепей и для крепления шин защитной и схемной земли, для подвода воздуха.

Компьютерный зал должен иметь стены, покрытые звукопоглощающими материалами, и оборудован подвесным перфорированным потолком. Пространство между перекрытием и подвесным потолком используется для устройства вентиляционного вытяжного канала, для размещения освещения, устройств противопожарной сети. Вход в компьютерный зал осуществляется через тамбур. Предусматривается минимально необходимое по нормам для естественного освещения количество световых проемов в наружных ограждениях.

Стены компьютерного зала и поверхности подвесного потолка окрашиваются в светлые тона (причем поверхности должны быть матовыми), что благоприятно влияет на нервную систему человека.

Нормальная работа современного электронного оборудования невозможна без создания и поддержания искусственного климата. На работу машин оказывает влияние изменение как температуры, так и относительной влажности воздуха. Влияние температуры воздуха тем больше, чем больше скорость ее изменения. В связи с этим устанавливается предельная величина изменения температуры воздуха, равная ±3 с при скорости изменения до 2 с в 1 ч.

Организация рабочего места

При планировке рабочего места оператора ЭВМ необходимо учитывать антропометрические данные тела человека - размеры и форму, его вес, силу и направление движения рук и ног, особенности зрения и слуха.

Положение человека-оператора сидя предопределяет форму пульта управления, размеры которого должны отвечать требованиям ГОСТ 2300-78 (рис.1). У пульта управления рабочая поверхность, обращенная к оператору, состоит из трех частей. Первая, горизонтальная, предназначена для того, чтобы оператор во время работы мог производить записи. Размер в глубину этой части не должен превышать 400 мм. Вторая часть, плоскость которой наклонена к линии горизонта под углом 15°, предназначена для установки органов управления. Третья часть, плоскость которой почти вертикальна (10° от вертикали), предназначена для установки элементов индикации.. Эту часть располагают в зоне обзора оператора, не требующей поворота головы. В нижней части пульта необходимо предусмотреть пространство для ног. Рекомендуемые размеры этого пространства следующие: в глубину 480 – 550 мм, в ширину 450 – 600 мм, по высоте 615 – 50 мм.

Требования к вентиляции и кондиционированию воздуха

Источниками избыточного тепла являются микроэлектронные устройства, компьютеры и пользователи. Повышенная температура в помещении может вызывать сонливость, головные боли, понизить работоспособность.

Во всех производственных помещениях на постоянных рабочих местах параметры микроклимата должны соответствовать СН 4088-86 "Микроклимат производственных помещений". В залах с работающей вычислительной техникой, при операторских видах работ и т.д. параметры микроклимата должны быть следующими:

-    в холодные периоды года температура воздуха, скорость его движения и относительная влажность воздуха должны соответственно составлять: 18 - 20 °С; 0,1 м/с; 40 – 60 %;

-    в теплые периоды года температура воздуха, его подвижность и относительная влажность воздуха должны соответственно составлять: 19 - 21 °С; 0,1-0,2 м/с; 40 – 60 %;

-    воздух, поступающий в помещение, должен быть очищен от загрязнений, в том числе от пыли и микроорганизмов. Запыленность воздуха не должна превышать требований изложенных в п. 4.13 СН 512-78.

-    кондиционирование воздуха должно обеспечивать автоматическое поддержание параметров микроклимата в необходимых пределах в течение всех сезонов года, очистку воздуха от пыли и вредных веществ, создание небольшого избыточного давления в чистых помещениях для исключения поступления неочищенного воздуха. Температура воздуха, подаваемого в помещения ВЦ, должна быть не ниже 19 °С. Кондиционирование воздуха позволяет избавиться от избытка тепла, выделяемого при работе микроэлектронных устройств и компьютеров.

Требования к уровням шума и вибрациям

Шум - это беспорядочное сочетание звуков различной частоты и интенсивности. Высокий уровень шума вызывает повышенную утомляемость. Шум на рабочих местах в помещениях, где приходится работать системным администраторам, создается внутренними источниками: техническими средствами, установками кондиционирования воздуха и другим оборудованием.

Допустимые уровни звукового давления, уровня звука и эквивалентные уровни звука на рабочих местах должны соответствовать требованиям "Санитарных норм допустимых уровней шума на рабочих местах" № 3223-85. Вибрация оборудования на рабочих местах не должна превышать предельно допустимых величин, установленных "Санитарными нормами вибрации рабочих мест" № 3044-84 – 50дБ.

Для снижения уровня шума и вибрации в помещениях оборудование, аппараты, приборы необходимо устанавливать на специальные фундаменты и амортизирующие прокладки, предусмотренные нормативными документами.

Стены и потолки производственных помещений, где устанавливаются ЭВМ и другое оборудование, являющееся источником шумообразования, должны быть облицованы звукопоглощающим материалом, независимо от количества единиц установленного оборудования.

В качестве звукопоглощающего материала должны использоваться специальные перфорированные плиты, панели, минераловатные плиты и другой материал аналогичного назначения. Кроме того, необходимо использовать подвесные акустические потолки.

Электроопасность и пожароопасность

В инфраструктуру вычислительной сети входит большое количество различного активного сетевого оборудования, а так же ПЭВМ. Все оборудование питается от сети переменного тока напряжением 220 В с частотой 50 Гц, что являет само по себе серьезную опасность для жизни и здоровья человека.

Действие электрического тока на живую ткань носит разносторонний характер: термическое воздействие, электрическое и биологическое действия. Все это ведет к электрическим травмам и электрическим ударам, что в свою очередь может привести к нарушению и даже к полному прекращению жизнедеятельности организма.

Исход воздействия электрического тока на организм зависит от ряда факторов, в том числе и от электрического сопротивления тела, величины и продолжительности воздействия тока, рода и частоты тока. Пороговый ощутимый ток составляет 0,6...1,5 мА для постоянного тока.

Безопасный ток, который может в течение длительного времени проходить через человека, не вызывая никаких ощущений, составляет приблизительно 50 мкА (для переменного тока с частотой 50 Гц) и 100 мкА (для постоянного тока). При увеличении величины тока до 10...15 мА боль становится едва переносимой, и судороги мышц становятся настолько значительными, что человек не в состоянии их преодолеть. Таким образом, пороговый неотпускающий ток составляет 10...15 мА для частоты 50 Гц и 50...80 мА для постоянного тока. Ток величиной 100 мА (частотой 50 Гц) и 300 мА (постоянный ток) и более вызывают прекращение деятельности сердца через 1 - 2 с.

Постоянный ток примерно в 4 - 5 раз безопаснее тока промышленных частот (до значения напряжения около 500 В). Наиболее безопасным для организма человека участком частот является 20...100 Гц. С дальнейшим повышением частоты опасность поражения током уменьшается.

Помещение для работы с ЭВМ и с ее внешними устройствами обычно относят к категории помещений без повышенной опасности.

Источниками пожароопасности являются устройства ЭВМ, а так же активное сетевое оборудование, особенно при возникновения перегрузки цепей питания и неисправностей в виде короткого замыкания, а также неисправности системы вентиляции оборудования.

Защитой от прикосновения к токоведущим частям электроустановок служит:

-    изоляция проводников;

-    использование защитных кожухов;

-    использование инструментов с изолирующими ручками при ремонте оборудования ЭВМ.

Защитой от напряжения, которое иногда может появляться на корпусах электроустановок в результате нарушения изоляции, является:

-  защитное заземление (наибольшее допустимое сопротивление защитных заземляющих устройств составляет 4 Ом, ГОСТ 12.1.030-81 ССБТ. Электробезопасность. Защитное заземление, зануление.);

-  зануление;

-  защитное отключение;

Очень важным организационным мероприятием является также проведение инструктажа по электро- и пожаробезопасности лиц, эксплуатирующих и обслуживающих сетевое оборудование и ПЭВМ. При этом необходимо обязательно добиваться, чтобы персонал имел практические навыки пользования первичными средствами тушения пожара и средствами связи.

Для тушения пожара должны применяться ручные огнетушители и переносные установки. Электросети и электроустановки, которые находятся под напряжением, тушить водой нельзя ни в коем случае, т.к. через струю воды может произойти поражение электрическим током. Именно поэтому для тушения пожара, который возник из-за неисправности электроприборов, применяют только пенные огнетушители (ОП3 или ОП5). Возможность быстрой ликвидации пожара во многом зависит от своевременного оповещения о пожаре. Одним из самых распространенных средств оповещения на сегодняшний день является телефонная связь.

Требования к защите от статического электричества и излучений при работе за компьютером

Основным источником эргономических проблем, связанных с охраной здоровья людей, использующих в своей работе персональные компьютеры, являются дисплеи (мониторы), особенно дисплеи с электронно-лучевыми трубками. Они представляют собой источники наиболее вредных излучений, неблагоприятно влияющих на здоровье операторов.

Частотный состав (спектр) излучения монитора характеризуется наличием рентгеновских, ультрафиолетовых, инфракрасных и других электромагнитных колебаний. Опасность рентгеновского и части других излучений большинством ученых признается пренебрежимо малой, поскольку их уровень достаточно невелик и в основном поглощается покрытием экрана. Наиболее тяжелая ситуация связана, по-видимому, с полями излучений очень низких частот и крайне низких частот, которые, как выяснилось, способны вызывать биологические эффекты при воздействии на живые организмы. Было обнаружено, что электромагнитные поля с частотой порядка 60 Гц могут инициировать изменения в клетках животных (вплоть до нарушения синтеза ДНК). Специальные измерения показали, что мониторы действительно излучают магнитные волны, по интенсивности не уступающие уровням магнитных полей, способных обусловливать возникновение опухолей у людей.

Рис 4-2. Распределение магнитного поля монитора ПЭВМ

Пользователям персональных компьютеров, желающим снизить уровень облучения переменными магнитными полями, следует расположить мониторы так, чтобы расстояние до них составляло величину, равную расстоянию вытянутой руки (с вытянутыми пальцами). Поскольку магнитные поля сзади и по бокам большинства мониторов значительно сильнее, чем перед экраном, пользователи должны располагать свои рабочие места на расстоянии не менее 1,22 м от боковых и задних стенок других компьютеров. Следует иметь в виду, что магнитное излучение ни чем не задерживается.

Для предотвращения образования и защиты от статического электричества в помещениях, где используется вычислительная техника, 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 электрического поля. Допускаемые уровни напряженности электростатических полей не должны превышать 20 кВ в течение 1 часа (ГОСТ 12.1.045-84).

Рис 4-3. Распределение электрического поля вблизи ПЭВМ

В помещениях с дисплеями необходимо контролировать уровень аэроионизации. Следует учитывать, что мягкое рентгеновское излучение, возникающее при напряжении на аноде 20 - 22 кВ, а также высокое напряжение на токоведущих участках схемы вызывают ионизацию воздуха с образованием положительных ионов, считающихся неблагоприятными для человека.

Оптимальным уровнем аэроионизации в зоне дыхания работающего считается содержание легких аэроионов обеих знаков от 150 до 5000 в 1 куб см воздуха ("Указания по комплексной аэроионной недостаточности в помещениях промышленных предприятий и эксплуатации аэроионизаторов" № 1601-77 МЭ РФ и "Санитарно-гигиенические нормы допустимых уровней ионизации воздуха производственных и общественных помещений" № 2152-80).

Основные мероприятия по защите от воздействия излучения:

-    устанавливать на экран монитора заземленные фильтры;

-    располагать рабочее место пользователя на расстоянии примерно 70 см от монитора;

-    располагать рабочие места на расстоянии не ближе 1,2 м от задней или боковых поверхностей соседних терминалов;

-    регулярные обследование пользователей у окулиста.

Требования к естественному и искусственному освещению

Освещение в помещениях должно быть смешанным (естественным и искусственным).

Естественное освещение должно осуществляться в виде бокового освещения. Величина коэффициента естественной освещенности (к.е.о.) должна соответствовать нормативным уровням по СНиП 11-4-79 "Естественное и искусственное освещение. Нормы проектирования". При выполнении работ категории высокой зрительной точности к.е.о. должен быть не ниже 1,5%.

Искусственное освещение следует осуществлять в виде комбинированной системы освещения с использованием люминесцентных источников света в светильниках общего освещения.

В качестве источников общего освещения должны использоваться люминесцентные лампы типа ЛБ или ДРЛ с индексом цветопередачи не менее 70 (R>70). В качестве светильников - установки с преимущественно отраженным или рассеянным светораспределением (тип УСП-5-2*40, УСП-35-2*40, ЛВ003-2*40-002). Светильники общего освещения следует располагать над рабочими поверхностями в равномерно-прямоугольном порядке.

Анализируя условия работы системного администратора получаем следующие требования к производственному освещению:

-    при искусственном освещении, используя люминесцентные источники света, наименьшая допустимая освещенность составляет 300 лк (СНиП 11-4-79 "Естественное и искусственное освещение. Нормы проектирования");

-    при работе за компьютером желательно, чтобы освещенность рабочего места не превышала 150 лк (СНиП 11-4-79 "Естественное и искусственное освещение. Нормы проектирования").

Осветительные установки должны обеспечивать освещенность с помощью преимущественно отраженного или рассеянного светораспределения; они не должны создавать слепящих бликов на клавиатуре и других частях пульта, а также на экране видеотерминала в направлении глаз оператора.

Для исключения бликов отражения на экранах от светильников общего назначения необходимо применять антибликовые сетки, специальные фильтры для экранов, защитные козырьки или располагать источники света параллельно направлению взгляда на экран. При рядном размещении оборудования не допускается расположение дисплеев зкранами друг к другу.

Местное освещение обеспечивается светильниками, установленными непосредственно на столешнице стола или на его вертикальной панели. Если возникает необходимость использования индивидуального светового источника, то он должен иметь возможность ориентации в разных направлениях и должен быть оснащен устройством для регулирования яркости и защитной решеткой, предохраняющей от ослепления и отраженного блеска.

Источники света по отношению к рабочему месту следует располагать таким образом, чтобы исключить попадание в глаза прямого света. Защитный угол арматуры у этих источников должен быть не менее 30 градусов.

Пульсация освещенности используемых люминесцентных ламп не должна превышать 10 %. При естественном освещении следует применять средства солнцезащиты, снижающие перепады яркостей между естественным светом и свечением экрана. В качестве таких средств можно использовать пленки с металлизированным покрытием или регулируемые жалюзи с вертикальными ламелями.

В поле зрения оператора должно быть обеспечено соответствующее распределение яркости. Отношение яркости экрана к яркости окружающих его поверхностей не должно превышать в рабочей зоне 3:1.

Расчет искусственного освещения помещения компьютерного зала

Задача светотехнического расчета включает в себя:

-          определение мощности осветительной установки для получения заданной освещенности на рабочих местах при выбранном типе и расположении светильников

-          определение ожидаемой (расчетной) освещенности при известном типе, количестве светильников и мощности ламп

Выбор светильников производят с учетом условий среды, нормированной освещенности, высоты помещения, требования к качеству освещения [2, стр. 36]

Размещение светильников общего освещения может быть симметричным по помещению или локализованным соответственно расположению рабочих мест. Локализованное размещение светильников необходимо применять там, где оборудование или условия работы не позволяют пользоваться местным освещением, а характер оборудования или высокий уровень требуемой освещенности делает равномерное расположение светильников нецелесообразным.

В качестве источников света мы выбрали люминесцентные лампы типа ОД. Расположение светильников – симметричное.

Расчет искусственного освещения будем производить методом коэффициента использования светового потока. Основная расчетная формула имеет вид:

(4.1)

где - световой поток лампы (или ламп в светильнике)

 - минимально допустимая освещенность равна 150 лк

 - коэффициент запаса. В нашем случае =1,8 [2, стр.41]

 - число светильников

η - коэффициент использования светового потока

 - коэффициент неравномерности освещения, =1,1 [2, стр.41]

- площадь помещения

Число светильников намечают из условия равномерного освещения.

Для обеспечения наилучших условий освещения при максимальной экономичности осветительной установки необходимо соблюдать определенные соотношения расстояния между светильниками  и высотой их подвеса над рабочей поверхностью .

Расстояние  между светильниками должно соответствовать оптимальным значениям , где - высота подвеса светильников, равная:

,

где

- высота помещения,

- подвес светильника,

- высота рабочей поверхности от пола.

Для каждого типа светильников существует оптимальное относительное расстояние между светильниками . Различают наивыгоднейшее светотехническое расположение светильников , при котором достигается наибольшая равномерность освещенности по площади помещения, и энергетически наивыгоднейшее расположение , когда обеспечивается нормируемая освещенность при наименьших энергетических затратах. Для выбранного типа лампы ==1,4.

В нашем случае =3,5м , =0 (так как светильники вмонтированы в фальшпотолок), =1 (высота стола). Таким образом высота подвеса светильников равна:

=2,7м

Следовательно, расстояние между светильниками в нашем случае равно:

м

Расстояние  от крайнего ряда светильников до стен принимают равным 0,33. То есть это расстояние равно

м.

Длина и ширина нашего помещения равны 5,7м и 3,7м соответственно. С учетом расстояния  от крайнего ряда светильников до стен и расстояния  между светильниками, равных 1,25м и 3,78м соответственно мы получим, что для освещения данного помещения необходимо два светильника, расположенных на расстоянии 3,2м друг от друга. Таким образом =2.

Коэффициент использования светового потока  является функцией индекса помещения  и коэффициентов отражения стен , потолкаи пола (обычно =10%).

Индекс помещения вычисляют по формуле:

,

где S – площадь помещения,

А и В – соответственно длина и ширина помещения.

В нашем случае

При таком значении  величина коэффициента использования светового потока = 45%.

Теперь нам известны значения всех переменных формулы (4.1):

=150 лк, =1,8 =2, =45%, s=21,1м², z=1,1.

Подсчитаем световой поток лампы:

Далее подберем ближайшую стандартную лампу. На практике допускается отклонение светового потока ламп от расчетного до –10% ÷ +20%. В соответствии с этим допуском выбираем стандартный светильник ЛДЦ80 со световым потоком 3740 лм.

Далее подсчитаем фактическое значение минимальной освещенности рабочей поверхности с учетом выбранной лампы:

лм.

Таким образом фактическое значение минимальной освещенности рабочей поверхности удовлетворяет требованиям, изложенным выше.

Психофизиологические факторы

В современных условиях труд системного администратора изменился так, что доля физических усилий сокращается, а нагрузка на психику возрастает.

К психофизическим факторам относятся и физические, и нервно-психические нагрузки. Физические нагрузки, в основном, связаны с малой подвижностью на рабочем месте, что вызывает гиподинамию - недостаточную мышечную активность. Для снижения напряжений такого рода необходимо после 1,5 - 2 часов работы обязательно делать перерыв, а также заниматься производственной гимнастикой.

Наряду с этим, профессия системного администратора требует высокого нервно-психического и нервно-эмоционального напряжения. Возникает проблема создания новой технической и производственной среды для человека, которая соответствовала бы его анатомофизиологическим и психологическим особенностям. При работе на ЭВМ, рекомендуется находиться за экраном дисплея не более 3-х часов в день. Только разумное чередование работы и отдыха позволяет человеку вести активную творческую жизнь.

 

Выводы

1.     В данной главе рассмотрены вопросы обеспечения производственно-экологической безопасности при работе с персональным компьютером.

2.     Обозначены различные факторы, так или иначе влияющие на организм человека при работе с ПЭВМ, а также методы и средства защиты от опасных и вредных производственных факторов.

3.     Приведены требования к помещению и микроклимату для безопасной работы с ПЭВМ.

4.     Рассмотрены вопросы электробезопасности и пожаробезопасности при работе с ПЭВМ

5.     Приведены требования к освещению в производственном помещении и произведен расчет необходимого освещения компьютерного зала.

6.     При работе на персональном компьютере не производится вредных выбросов в окружающую среду. Процесс работы с ПЭВМ экологически безопасен.

Литература

7.       Констатинова Л.А., Ларионов И.М., Писеев В.М. Методы и средства обеспечения безопасности технологических процессов на предприятиях электронной промышленности. Учебное пособие. Москва, 1990.

8.       Констатинова Л.А., Ларионов И.М., Писеев В.М. Методические указания по выполнению раздела «Охрана труда» в дипломном проекте для студентов МИЭТ. Москва, 1988.

9.       Долин П.А. Справочник по технике безопасности. М.: Энергоиздат, 1982.

10.  Преснухин Л.Н., Шахнов В.А., Кустов В.А. Основы конструирования микроэлектронных вычислительных машин. М.: Высшая школа, 1976.

11.  Романов Г.М. и др. Человек и дисплей. Ленинград. Машиностроение, 1982.