Методологические и теоретические аспекты создания и развития информационных технологий для квалиметрии противошумов

Размещено на http://www.allbest.ru/

МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ И ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ СОЗДАНИЯ И РАЗВИТИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ КВАЛИМЕТРИИ ПРОТИВОШУМОВ

Н.И. СКУРАТОВСКИЙ, М.В. СОМОВ,

В.В. ПЕНЧУЧЕНКО, А.А. МИЩЕНКО

Аннотация

квалиметрия информационный технология эргономический

В статье представлены результаты разработки информационных технологий для квалиметрии средств индивидуальной защиты от шума, обеспечивающих стандартизацию процедуры эргономической экспертизы средств индивидуальной защиты от авиационного шума, создание и наполнение базы данных эргономических экспертиз (первичной информации и интегральных оценок), а также своевременное выявление и устранение конструктивных недостатков, снижающих эргономичность разрабатываемых противошумов.

Ключевые слова: средство индивидуальной защиты от шума, квалиметрия противошумов, эргономическая экспертиза противошумов, автоматизированная система эргономических экспертиз противошумов.

Annotation

The article presents the results of the development of information technologies for the qualimetry of personal noise protection facilities that provide standardization of the procedure for ergonomic expertise of personal protection equipment against aircraft noise, the creation and filling of a database of ergonomic expertise (primary information and integral estimates), as well as the timely identification and elimination of design flaws, reducing the ergonomics of the developed anti-noise.

Keywords: means of individual protection against noise, qualification of anti-noise, ergonomic examination of antisurfaces, automated system of ergonomic expertise of anti-noise.

Основная часть

По данным Роспотребнадзора неблагоприятному воздействию авиационного шума подвержено около 3% граждан России, жизнедеятельность которых осуществляется на территориях общей площадью около 6000 кв. км. [1-5]. Эти обстоятельства обусловливают необходимость интенсификации исследований по разработке средств индивидуальной защиты от шума [6-8]. Важным моментом является эргономическая экспертиза таких средств на ранних этапах их жизненного цикла: от обоснования необходимости разработки до изготовления и проведения предварительных и государственных испытаний опытных образцов.

Технология эргономической экспертизы должна отвечать следующим требованиям: методики анализа, применяемые для исследования эргономических характеристик должны быть взаимосогласованными; собираемые данные должны приводиться к унифицированному виду; все данные и результаты анализа должны накапливаться в единой базе данных [9-11]. Для обеспечения эргономической экспертизы средств индивидуальной защиты от авиационного шума разработан комплекс программ, объединяющих пять программных комплексов, которые можно применять как автономно, так и в составе единой автоматизированной системы [12-15].

При разработке математического обеспечения программ выполнялись следующие этапы:

- формирование группы экспертов, обладающей высокими (более 0,7) коэффициентами компетентности, осведомленности и аргументированности (определяемыми по [16]), объединяющей эргономистов, инженеров, психологов, врачей и других специалистов;

- методом «мозгового штурма» формирование максимально полного перечня показателей, характеризующих эргономичность средства индивидуальной защиты;

- с помощью методов сокращения пространства признаков (отбора информативных признаков) формирование набора характеристик, описывающих эргономичность средства индивидуальной защиты с последующим утверждением группой экспертов [17];

- с помощью методов «круглого стола» формирование структуры интегрального показателя эргономичности с последующим ее утверждением группой экспертов;

- с помощью методов сбора и обработки экспертной информации определение весовых коэффициентов, позволяющих рассчитать сводные и интегральный показатель эргономичности как свертку первичных показателей;

- нормирование интегрального показателя эргономичности и разработка таблицы соответствий количественной (диапазонов изменения) и вербальной оценки интегрального показателя;

- реализация полученных результатов в виде программы и методик эргономической экспертизы с согласованием этих документов заказчиком разработки средства индивидуальной защиты.

Алгоритм исследования акустической эффективности средств индивидуальной защиты от шума

Сущность разработанного алгоритма заключается в следующем [18-20].

1) Измеряют уровни звукового давления (УЗД) на рабочих местах специалистов, для которых предназначено средство индивидуальной защиты (СИЗ), на каждой октавной частоте с определением максимальных УЗД - УЗДmax_i, дБ.

2) Для каждой нормируемой октавной частоты определяют значения требуемого снижения образцом СИЗ воздушной (?^в_{max i}, дБ) и костной (?^к_{max i}, дБ) проводимости:

?^в_{max i} = max {0; УЗДmax_i - ПДУ_i},

?^к_{max i} = max {0; ?^в_{max i} - 20},

где ПДУ_i, дБ - предельно допустимый УЗД для соответствующей октавной частоты, установленный нормативными документами.

3) По величинам, полученным в п. 2, рассчитывают показатели, характеризующие акустическую эффективность СИЗ:

- Для шумозащитных наушников оценку коэффициента защиты (k_з^н) рассчитывают как логарифм от соотношения количества используемых октавных полос к сумме акустических эффективностей шумозащитных наушников в каждой используемой октавной полосе частот (в дБ):

,

где n - количество используемых октавных полос, ?^в_i = max{0; ?^в_{max i} - ?^н_i} - разность между требуемым и обеспечиваемым шумозащитными наушниками значением воздушной проводимости для каждой нормируемой октавной частоты, ?^н_i - значение акустической эффективности в подчашечном пространстве шумозащитных наушников для каждой анализируемой октавной частоты (указываемое в паспорте шумозащитных наушников если это значение в паспорте не указано, то его определяют экспериментально). Чем больше величина k_з^н, тем лучше акустическая эффективность шумозащитных наушников.

- Для шумозащитного шлема оценку коэффициента защиты (k_з^ш) рассчитывают как логарифм от соотношения количества используемых октавных полос к сумме акустических эффективностей образца шумозащитного шлема в каждой используемой октавной полосе частот (в дБ):

,

где n - количество используемых октавных полос, ?^к_i = max{0; ?^к_maxi - ?^ш_i} - разность между требуемым и обеспечиваемым шумозащитным шлемом значением костной проводимости для каждой нормируемой октавной частоты, ?^ш_i - значение акустической эффективности в подшлемном пространстве для каждой анализируемой октавной частоты (указываемое в паспорте шумозащитного шлема; если это значение в паспорте не указано, то его определяют экспериментально). Чем больше величина k_з^ш, тем лучше акустическая эффективность шумозащитного шлема.

- Для комбинации шумозащитного шлема с шумозащитными наушниками рассчитывают величину коэффициента k_з:

.

Чем больше величина k_з, тем лучше акустическая эффективность комплекта шумозащитного шлема с шумозащитными наушниками.

Алгоритмы обработки информации для эргономической экспертизы противошумных наушников и средств индивидуальной противошумной виброзащиты построены по такой же методической схеме [10-13, 17-20].

Комплекс программ эргономической экспертизы противошумов

После выполнения изложенных этапов осуществлялась разработка программного обеспечения (автоматизированной системы), обеспечивающей сбор и обработку информации в интересах эргономической экспертизы средства индивидуальной защиты [21-25]:

1. Автоматизированная система исследования акустической эффективности средств индивидуальной защиты от шума, предназначенная для автоматизации сбора и обработки информации при исследовании акустической эффективности любых образцов средств индивидуальной защиты от шума во всем диапазоне частот, заданном санитарными нормами (2 Гц … 8 кГц) [21].

2. Автоматизированная система эргономической экспертизы противошумных наушников, предназначенная для автоматизации сбора и обработки информации при проведении их эргономической экспертизы в интересах обоснования, исследования и совершенствования эксплуатационно-технических и эргономических характеристик противошумных наушников, применяемых авиационными специалистами [22].

3. Автоматизированная система эргономической экспертизы противошумных вкладышей, предназначенная для автоматизации сбора и обработки информации при проведении их эргономической экспертизы в интересах обоснования, исследования и совершенствования эксплуатационно-технических и эргономических характеристик противошумных вкладышей, применяемых авиационными специалистами [23].

4. Автоматизированная система эргономической экспертизы противошумного шлема, предназначенная для автоматизации сбора и обработки информации при проведении его эргономической экспертизы, в интересах обоснования, исследования и совершенствования эксплуатационно-технических и эргономических характеристик противошумного шлема, применяемого авиационными специалистами [24].

5. Автоматизированная система эргономической экспертизы средств индивидуальной противошумной виброзащиты (поясов, жилетов, комбинезонов и костюмов), предназначенная для автоматизации сбора и обработки информации при проведении их эргономической экспертизы в интересах обоснования, исследования и совершенствования эксплуатационно-технических и эргономических характеристик средств индивидуальной противошумной виброзащиты, применяемых авиационными специалистами [25].

Функциональные возможности разработанных программ обеспечивают интерактивный ввод значений эксплуатационно-технических и эргономических характеристик средств индивидуальной защиты от шума, получаемых объективным (непосредственные измерения) и субъективным (анкетирование респондентов) способами, с последующим расчетом оценки интегрального показателя - коэффициента эргономичности (изменяется в диапазоне от «0» до «1»).

Интерфейс ввода первичных показателей автоматизированной системы исследования акустической эффективности средств индивидуальной защиты от шума реализован в виде диалогового окна, предусматривающего занесение значений характеристик в поля таблицы, а для остальных программ - в виде диалогового окна, предусматривающего выбор одного из вариантов ответа на вопрос [21-25]. Результаты эргономической экспертизы представляются в виде типовой экранной формы с использованием цифрового кодирования [21-25].

Разработанные программные комплексы созданы на языке ActionScript (в среде Flash), предназначены для IBM PC-совместимых компьютеров и реализованы при проведении теоретико-экспериментальных исследований по формированию тактико-технических требований к средствам защиты от авиационного шума и при проведении предварительных и государственных испытаний более 10 образцов таких средств на всех этапах их жизненного цикла.

За счет использования разработанных программ обеспечена стандартизация процедуры эргономической экспертизы средств индивидуальной защиты от авиационного шума, создание и наполнение базы данных эргономических экспертиз (первичной информации и интегральных оценок), а, главное, своевременное выявление и устранение конструктивных недостатков, снижающих эргономичность разрабатываемых средств защиты, что, в итоге, повысило комфортность их эксплуатации авиационными специалистами.

Список литературы

1. Богомолов А.В., Зинкин В.Н., Драган С.П., Солдатов С.К. Антропоэкологические аспекты безопасной эксплуатации аэродромов, аэропортов и авиационных предприятий // Национальная безопасность. 2016. № 1 (42). С. 56-62.

2. Щербаков С.А. Результаты исследований акустической обстановки на рабочих местах инженерно-технического состава авиации / С.А.Щербаков [и др.] // Проблемы безопасности полетов. 2007. № 3. С. 27.

3. Солдатов С.К., Зинкин В.Н., Богомолов А.В., Кукушкин Ю.А. Человек и авиационный шум // Безопасность жизнедеятельности. 2012. № 9 (приложение). 24 с.

4. Щербаков С.А. Методическое обеспечение и результаты исследования акустической обстановки на рабочих местах специалистов, подвергающихся воздействию авиационного шума / С.А.Щербаков [и др.] // Биомедицинская радиоэлектроника. 2007. № 12. С. 21-27.

5. Зинкин В.Н. Риски здоровью, обусловленные кумулятивным действием авиационного шума, и мероприятия по борьбе с ним / В.Н.Зинкин [и др.] // Проблемы безопасности и чрезвычайных ситуаций. 2011. № 1. С. 80-88.

6. Солдатов С.К., Богомолов А.В., Драган С.П., Кукушкин Ю.А. Средства и методы персонифицированного акустического мониторинга // Газовая промышленность. 2015. № 7 (725). С. 79-81.

7. Богомолов А.В., Драган С.П. Метод акустической квалиметрии средств коллективной защиты от шума // Гигиена и санитария. 2017. Т. 96. № 8. С. 755-759.

8. Солдатов С.К. Средства и методы защиты от авиационного шума: состояние и перспективы развития / С.К.Солдатов [и др.] // Авиакосмическая и экологическая медицина. 2011. Т. 45. № 5. С. 3-11.

9. Падерно П.И. Эргономическая экспертиза: теория и практика, проблемы и трудности // Человеческий фактор: проблемы психологии и эргономики. 2007. № 3. С. 122-124.

10. Скуратовский Н.И. Алгоритмы и программы эргономической экспертизы противошумов // Алгоритмы, методы и системы обработки данных. 2014. № 1 (26). С. 48-60.

11. Скуратовский Н.И., Зинкин В.Н., Богомолов А.В. Автоматизированная поддержка эргономической экспертизы средств индивидуальной защиты от авиационного шума // Человеческий фактор: проблемы психологии и эргономики. 2014. № 1 (68). С. 54-57.

12. Скуратовский Н.И. Технология эргономической экспертизы средств индивидуальной защиты от авиационного шума // Технологии техносферной безопасности. 2013. № 6 (52). С. 24.

13. Солнцев В.И., Сомов М.В., Скуратовский Н.И. Автоматизация эргономических экспертиз средств защиты от шума // Программные системы и вычислительные методы. 2014. № 4. С. 446-455.

14. Скуратовский Н.И. Комплекс программ эргономической экспертизы противошумов // Программные системы и вычислительные методы. 2015. № 2. С. 182-194.

15. Скуратовский Н.И., Сомов М.В., Харитонов В.В. Комплекс программ эргономической экспертизы противошумов // Материалы V Межрегиональной научно-практической конференции с международным участием «Безопасность жизнедеятельности: вызовы и угрозы современности, наука, образование, практика». Южно-Сахалинск, 2015. С. 351-353.

16. Шибанов Г.П. Порядок формирования экспертных групп и проведения коллективной экспертизы / Г.П.Шибанов // Информационные технологии, № 12, 2003. С. 26-29.

17. Козлов В.Е. Математическое обеспечение обработки рейтинговой информации в задачах экспертного оценивания / В.Е.Козлов, А.В.Богомолов, С.В.Рудаков, В.Т.Оленченко // Мир измерений. 2012. № 9. С. 42-49.

18. Драган С.П. Метод расчета интегральной оценки акустической эффективности средств индивидуальной защиты от шума // Безопасность жизнедеятельности. 2013. № 2 (146). С. 10-17.

19. Кукушкин Ю.А., Солдатов С.К., Сомов М.В., Скуратовский Н.И., Зинкин В.Н., Харитонов В.В. Методика эргономической экспертизы средств коллективной защиты от авиационного шума // Вопросы безопасности. 2018. № 2. С. 60-73.

20. Богомолов А.В., Скуратовский Н.И., Драган С.П., Сомов М.В. Методика эргономической экспертизы противошумных наушников // Инженерный вестник. 2013. № 9. С. 8.

21. Скуратовский Н.И. Автоматизированная система исследования акустической эффективности средств индивидуальной защиты от шума: свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ / Н.И.Скуратовский [и др.]. 2013. 1 с.

22. Скуратовский Н.И. Автоматизированная система эргономической экспертизы противошумных наушников: свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ / Н.И.Скуратовский [и др.]. 2013. 1 с.

23. Скуратовский Н.И. Автоматизированная система эргономической экспертизы противошумных вкладышей: свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ / Н.И.Скуратовский [и др.]. 2013. 1 с.

24. Скуратовский Н.И. Автоматизированная система эргономической экспертизы противошумного шлема: свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ / Н.И.Скуратовский [и др.]. 2013. 1 с.

25. Скуратовский Н.И. Автоматизированная система эргономической экспертизы средств индивидуальной противошумной виброзащиты: свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ / Н.И.Скуратовский [и др.]. 2013. 1 с.

Размещено на Allbest.ru