Разработка программного модуля прямого и градиентного поиска

Нельзя использовать для зануления нулевые рабочие проводники идущие к переносным электроприемникам однофазного и постоянного тока. В таких случаях применяется отдельный третий проводник.

В нулевых защитных проводниках не должно быть предохранителей или раъединяющих приспособлений. Они должны быть предохранены от химических воздействий.

Нельзя использовать специально проложенные нулевые защитные проводники для не предназначенных для них целей.

4.7 Расчет защитного зануления

В соответствии с "Правилами технической эксплуатации электроустановок потребителей" (утверждены Министерством энергетики 13 января 2003 г. N6), сети до 1000 В с изолированной нейтралью должны быть защищены пробивным предохранителем. Предохранитель должен быть установлен в нейтрали или в фазе. При этом должен быть предусмотрен контроль за его целостностью.

Помещения, где размещены ПЭВМ, должны быть оборудованы защитным заземлением (занулением). Так как безопасное напряжение U=42 В, а фазовое напряжение Uф = 220 В, то необходимо предусмотреть зануление. Произведем расчет зануления для ПЭВМ:

Рис. 12. Схема защитного зануления.

НЗП - нулевой защитный провод (соединяет зануляемые части с заземленной нейтральной точкой ПЭВМ).

НР - нулевой рабочий проводник (служит для питания электроприемника, подключен к заземленной нейтрале источника питания).

R0 - сопротивление нейтрали, Ом.

где IКЗ - сила тока короткого замыкания, А;

UФ - фазное напряжение, В (~ 220 В);

RT - сопротивление фазного провода, Ом (~ 0,413 Ом - по паспорту).

,

,

где - удельное сопротивление материала проводника, Ом*мм2 /м ;

l - длина проводника, м;

s - площадь поперечного сечения проводника, мм2.

Для расчетов возьмем медные проводники длиной l1=200 м, l2=300 м, l3=400 м и площадью поперечного сечения s1=2 мм2, s2=1 мм2, s3=1мм2.

Удельное сопротивление меди: Ом * мм2/м

r1=0,0175*200/2 = 1,75 Ом

r2=0,0175*300/1 = 5,25 Ом

r3=0,0175*400/1 = 7 Ом

R общ = 1,75+5,25+7 = 14 Ом

I кз = 220/(0,413/3 + 14) = 15,56 А

Теперь по значению IКЗ можно определить с каким IНОМ необходимо в цепь питания ПЭВМ включить автомат:

,

где k - коэффициент качества защитного устройства, k = 3 (k = 3 для защитного автомата типа электромагнитного расщепителя).

I ном = 15,56/3 = 5,18 А

Для обеспечения защиты от поражения электрическим током в цепь питания ПЭВМ необходимо включить автомат с I ном = 6 А.

4.8 Методы и средства защиты от статического электричества

Защита от статического электричества и вызванных им явлений осуществляется следующими способами:

Проветривание без присутствия пользователя.

Влажная уборка.

Отсутствие синтетических покрытий.

Нейтрализаторы статического электричества.

Подвижность воздуха в помещении не более 0.2 м/с.

Иметь контурное заземление.

Для уменьшения влияния статического электричества необходимо пользоваться рабочей одеждой из малоэлектризующихся материалов, например халатами из хлопчатобумажной ткани, обувью на кожаной подошве.

Выводы по главе

Мною проанализированы различные воздействия электрического тока на организм человека. Так же рассмотрена мера защита от поражения электрическим током -- защитное зануление, его устройство, принцип работы и произведен его расчет для ПЭВМ. Согласно расчету, чтобы обеспечить защиту от поражения электрическим током необходимо включить в цепь питания автомат с I ном = 6 А.



5. Экологическая часть проекта. Влияние шума на производительность труда

5.1 Основные понятия шума

Шумом принято называть совокупность вредных звуков независимо от природы их возникновения.

Во время работы персонал постоянно подвергается воздействию шума из различных источников. Такое воздействие пагубно сказывается на производительности труда и здоровье работника. Источников шума может быть огромное количество. Это и различное оборудование и машины, работа которых сопровождается шумом, и людские потоки, и многое другое. Человек, длительное время подвергающийся воздействию шума, подвержен так называемой "шумовой болезни".

В Российской Федерации приняты различные норма и стандарты, направленные на защиту работников от воздействий шума. Эти документы регламентируют предельно допустимые уровни шума для различных видов деятельности. А так же приводят средства и методы борьбы с шумом.

5.2 Влияние шума на организм человека

Влияние шума на человека сложно выделить из совокупности влияния всех факторов окружающей среды. Поэтому влияние шума на организм человека недостаточно полно изучено.

Воздействие шума на человека зависит от уровня шума, его характеристик и спектра, времени воздействия, резонансных явлений. Оно также зависит от состояния здоровья, приспособляемости организма, индивидуальных особенностей человека и других факторов.

Уровень шума и фактор времени имеют решающее значение. Степень раздражающего воздействия зависит и от того, насколько шум превышает привычный окружающий фон, какова заключенная в нем информация.

В зависимости от уровня шума, на человека оказывается совершенно различное влияние. От неприятного и мешающего воздействия до вредного для здоровья.

Неприятно воздействие шума пагубно сказывается на настроении человека. Снижается мотивация поступков, инициатива. Как правило, такой шум практически не затрагивает производительность труда, но причиняет работнику неудобство.

Мешающий шум вызывает сильное раздражение и оказывает отвлекающее действие. Это повышает рабочую нагрузку и отражается на работе основной работе. Снижается общее внимание и возникают разного рода ошибки. Особенно это проявляется в деятельности связанной с обработкой больших потоков информации.

Иногда воздействие шума может быть вредным для здоровья. Шум может вызывать ухудшение слуха, состояния нервной системы и всего организма в целом. Оно отрицательно сказывается на некоторых видах деятельности человека, связанных с изменением определенных ситуаций, длительными работами по управлению и непредвиденным приемом информации, требующими напряжения внимания.

Кратковременные умственная и физическая деятельность в сущности не зависят от равномерного воздействия шума большой интенсивности или высокой частоты.

Сильный производственный шум отрицательно влияет на организм человека. Он снижает его работоспособность, производительность труда, повышает предрасположенность к инфарктным заболеваниям, увеличивает вероятность неврозов и нервных заболеваний, ухудшает зрение, вызывает головные боли, душевную депрессию, усталость, является причиной снижения внимания и психологического сосредоточения на работе и увеличения времени реакции. Шум нарушает отношения между людьми, спокойную рабочую обстановку. Он вызывает резкое ухудшение здоровья при некоторых видах заболевания, нервозность, склонность к конфликтным ситуациям. Неприятное воздействие шума сильнее сказывается на умственной нежели физической работе.

Чем уже полоса частот и выше интенсивность шума, тем он неприятней. Самое вредное воздействие оказывает шум, имеющий в своем составе высокие тона.

Шум с частотой более 500 Гц является большим мешающим фактором в работе (вызывает ошибки) по сравнению с шумом с более низкой частотой. Непостоянный хаотичный шум более вреден, чем постоянный. Шум с переменной интенсивностью (например 40--70 дБ) более вреден, чем звук постоянной интенсивности (например, 80 дБ).

Переносимость шумовых воздействий человеком зависит также от его возраста. Хуже всего сильный шум переносят люди в возрасте от 20 до 40 лет, причем женщины переносят шум лучше мужчин.

Однако, тихая и бесшумная обстановка также отрицательно влияет на психику человека, поскольку абсолютная тишина не является привычной для человека. Нормальный шум жизненного пространства человек не воспринимает. Он ему просто необходим.

Производственный шум, особенно сопряженный с приятной и необходимой работой, воспринимается нормально и не раздражает.

5.3 Нормирование шума

Измерение шума осуществляется двумя методами:

· по предельному спектру шума

· по уровню звука в децибелах "А" шумомером (дБА), измеренного при включении корректировочной частотной характеристики "А", (для приблизительной оценки шума - средне-чувствительного слуха человека).

Уровни звукового давления на рабочих местах в нормируемом частотном диапазоне не должны превышать значений, указанных в ГОСТ 12.1.003-83 (1999) (общий уровень шума для оценки постоянного шума и интегрально-эквивалентная оценка для непостоянного шума).

Таблица 2. Допустимые уровни шума

Рабочее место	Уровень звукового давления, дБ в активных полосах с среднегеометрической частотой шума, Гц	Уровень звука и эквива-лентный уровень, дБА
	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
Помещения конструкторских бюро, программистов, вычислительных машин, лабораторий для теоретических работ и обработки эксперементальных данных, прием больных в медпунктах.	71	61	54	49	45	42	40	38	50
Помещения управления, рабочие конторы.	79	70	68	58	55	52	50	49	60
Кабинки наблюдений и дистанционного управления: без речевой связи - по телефону; с речевой связью - по телефону.	94 83	87 74	82 68	78 63	75 60	73 57	71 55	70 54	80 65
Помещения и отделы точной сборки, помещения для выполнения эксперементальных работ	94	87	82	78	75	73	71	70	80
Постоянные рабочие места и рабочие зоны в производственных помещениях и на предприятиях.	95	87	82	78	75	73	71	69	80



Таблица 3 Оптимальные уровни звука на рабочих местах при выполнении работ различной категории тяжести и напряженности (дБ)

Категория напряженности труда	Категория тяжести труда
	Легкая I	средней тяжести II	Тяжелая III	очень тяжелая IV
Мало напряженная I	80	80	75	75
умеренно напряженная II	70	70	65	65
напряженная III	60	60	-	-
очень напряженная IV	50	50	-	-

5.4 Средства и методы защиты от шума

Борьба с шумом осуществляется различными методами и средствами:

1. снижение мощности звукового излучения машин и агрегатов;

2. локализация действия звука конструктивными и планировочными решениями;

3. организационно-техническими мероприятиями;

4. лечебно-профилактическими мерами;

5. применением средств индивидуальной защиты работающих.

Условно все средства защиты от шума подразделяются на коллективные и индивидуальные.

Коллективные средства защиты:

- средства, снижающие шум в источнике;

-средства, снижающие шум на пути его распространения до защищаемого объекта.

Уменьшение шума в источнике возникновения является наиболее эффективным и экономичным.

К технологическим мерам снижения уровня шума в источнике относятся: уменьшение амплитуды колебаний, скорости и т.д.

Средства и методы коллективной защиты, снижающие шум на пути его распространения подразделяются на:

- архитектурно- планировочные;

- акустические;

- организационно-технические.

Средства индивидуальной защиты от шума. В тех случаях, когда техническими средствами не удается снизить шум и вибрацию до допустимых пределов, применяют индивидуальные средства защиты. Для снижения шума рекомендуется применять индивидуальные средства защиты по ГОСТ 12.1.003-88 (1999); для ультразвука (ГОСТ 12.1.001-89). Средства индивидуальной защиты от шума должны обладать следующими основными свойствами:

-снижать уровень шума до допустимых пределов на всех частотах спектра;

-не оказывать чрезмерного давления на ушную раковину;

-не снижать восприятие речи;

-не заглушать звуковые сигналы опасности;

-отвечать гигиеническим требованиям.



6. Микроклимат в рабочей зоне

Поддержание постоянной температуры тела для человека является жизненно важным. Для этого предназначен механизм терморегуляции -- способность тела регулировать отдачу тепла в окружающую среду. Однако, параметры микроклимата зависят от множества различных факторов и могут изменяться в широких пределах. Изменения в окружающей среде чаще всего вызывают у человека дискомфорт.

Принцип нормирования микроклимата - создание оптимальных условий для теплообмена тела человека с окружающей средой.

Одним из факторов, вызывающих изменение микроклимата, является изменение температуры. На рабочем месте одним из основных источников тепловыделения является вычислительная техника. При длительной работе с ЭВМ выделенное тепло приводит к существенному повышению температуры воздуха в рабочей зоне, что повлечет за собой снижение относительной влажности.

Для защиты от подобных явлений в помещениях, оборудованных ЭВМ необходимо соблюдать определенные параметры микроклимата. В зависимости от времени года, помещения, характера трудового процесса, эти параметры могут изменяться. В санитарных нормах СН-245-71 установлены величины параметров микроклимата, создающие комфортные условия.

Минимальных объем помещений, в которых находятся работники вычислительных центров, равен 19,5м3/человека. Здесь учитывается максимально возможное число сотрудников, работающих в одну смену.

Для обеспечения комфортных условий труда используются различные технические средства. Например вентиляция, кондиционирование в жаркое время года и отопительная система в холодное.



Таблица 4 Нормы подачи свежего воздуха в помещения, где расположены компьютеры

Период года	Параметр микроклимата	Величина
Холодный	Температура воздуха в помещении	22-24 °С
	Относительная влажность	40-60 %
	Скорость движения воздуха	До 0,1 м/с
Теплый	Температура воздуха в помещении	23-25 °С
	Относительная влажность воздуха	40-60 %
	Скорость движения воздуха	0,1-0,2 м/с

Таблица 5 Нормы подачи свежего воздуха в помещения, где расположены компьютеры

Характеристика помещения	Объемный расход подаваемого в помещение свежего воздуха, м3 /на одного человека в час
Объем до 20м3 на человека	Не менее 30
20.40м3 на человека	Не менее 20
Более 40м3 на человека	Естественная вентиляция



Выводы к главе

В дипломной работе проанализировано влияние шума на производительность труда и здоровье человека. Определены допустимые уровни шума для различных рабочих мест и помещений, а так же оптимальные уровни звука на рабочих местах при выполнении работ различной категории тяжести и напряженности. Приведены различные средства и методы защиты от шума.

Также были рассмотрены параметры микроклимата, создающие комфортные условия труда, в зависимости от помещения и периода года.



7. Решение задачи на ЭВМ. Пример использования программного обеспечения

Разработанный программный комплекс является универсальным инструментом, позволяющим разработчику решать задачи, относящиеся к совершенно различным областям профессиональной деятельности.

В качестве примера использования разработанного модуля, реализующего методы прямого и градиентного поиска, входящего в состав программного комплекса CADoptimizer предлагается решить следующую задачу.

Необходимо определить оптимальное место расположения предприятия между двумя пунктами сбыта, расстояние между которыми составляет 200км. Предприятие производит 150 единиц продукции и распределяет ее между двумя пунктами сбыта. Заданы зависимости продажной цены единицы товара от объема поставок в каждом из пунктов сбыта

и зависимость затрат на перевозку единицы продукции от расстояния между пунктом сбыта и предприятием.

Разработанный в рамках данного дипломного проекта модуль начинает свою работу с получения начального приближения из модуля случайного поиска. Для нахождения вектора оптимальных параметров был выбран метод нулевого порядка -- метод покоординатного спуска. Для его успешного проведения, пользователь задает начальную величину шага изменения параметров, а также критерий остановки -- точность, которой необходимо достигнуть в рамках решаемой задачи.

Рис 13. Выбор начальных параметров для поиска.

На рисунке 13 показан набор из десяти наилучших начальных приближений по версии случайного поиска. S1 и V1 являются варьируемыми параметрами, которые обозначают расстояние предприятия от первого магазина и количество поставляемого в него товара соответственно. Profit показывает размер прибыли, которую можно получить при заданных варьируемых параметрах.

После передачи всех необходимых данных в модуль прямого поиска, запускается алгоритм поиска при помощи выбранного пользователем метода покоординатного спуска.

Результатом работы модуля является вектор параметров, соответствующий минимальному значению целевой функции на всей области определения. Это означает, что размещение предприятия в соответствии с найденными параметрами позволит получить наибольшую возможную прибыль.

Рис 14. Результат работы модуля прямого поиска.

После вывода результата работа модуля прямого поиска завершается.

Программный комплекс предусматривает возможность возвращения к выбору метода поиска, а также заданию начального приближения и других необходимых параметров для выбранного поиска.



Заключение

В дипломном проекте разработан модуль, реализующий методы прямого и градиентного поиска в рамках программного комплекса многопараметрической и многокритериальной оптимизации.

Данный комплекс может применяться в различных областях, где требуется найти оптимальное решение той или иной задачи. Его использование позволяет серьезно сократить затраты времени и ресурсов на этапе проектирования. Разработанный по технологии клиент-сервер, программный комплекс позволяет снизить требования и нагрузку на компьютер пользователя.

Для реализации модуля были проанализированы существующие методы многопараметрической оптимизации нулевого и первого порядка. Из них были выбраны методы, наилучшим образом отвечающие логике и структуре разрабатываемого комплекса. Также были рассмотрены алгоритмы реализации выбранных методов на языке PHP.



Список используемой литературы

1. Владимир Политов. Журнал "Умное производство" выпуск 20 от 12.12. статья "Системы автоматизированного проектирования".

2. Зубрицкая Е.А. "обзор HTTP-серверов"

3. Рейзлин В.И. Численные методы оптимизации. Учебное пособие. Изд-во Томского политехнического университета, 2011

4. Батищев Д.И. "Методы оптимального проектирования" 1984 г

5. Параметрическая оптимизация радиоэлектронных схем:методические указания к лабораторной работе по курсу "компьютерный анализ электронных схем" /сост. В.В. Кийко, В.Ф. Кочкина, К.А. Вдовкин. Екатеринбуг: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2005. 21с.

6. CALS-технологии в машиностроении: основы работы в CAD/CAE-системах : учебное пособие / С.И. Пестрецов.

7. Автоматизированное проектирование. И. П. Норенков. Серия учебных пособий, Информатка в техническом университете. Москва 2000

8. ГОСТ 12.0.002-80* ССБТ. Термины и определения.

9. ГОСТ 12.1.038-82 ССБТ. Электробезопасность. Предельно допустимые значения напряжений прикосновения и токов.

10. ГОСТ 12.1.019-96 ССБТ. Электробезопасность. Общие требования и номенклатура видов защиты.

11. ГОСТ 12.1.030-81 (2001) ССБТ. Электробезопасность. Защитное заземление. Зануление.

12. ГОСТ 30494-96 ССБТ. Шум. Общие требования безопасности.

13. Правила устройства электроустановок. Седьмое издание. Дата введения 01.01.2003г.

14. СН 245-71 Санитарные нормы проектирования промышленных предприятий

15. Трудовой кодекс российской федерации от 30.12.2001 N 197-ФЗ принят ГД ФС РФ 21.12.2001 редакция от 19.05.2013

16. ГОСТ 12.1.001-89 (1999) ССБТ. Ультразвук. Общие требования безопасности

Размещено на Allbest.ru

...