Применение информационных технологий в лабораторном практикуме на примере рационального размещения объектов в зоне действия ЛЭП

Размещено на http://www.allbest.ru/

Харьковский национальный университет радиоэлектроники

ПРИМЕНЕНИЕ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В ЛАБОРАТОРНОМ ПРАКТИКУМЕ НА ПРИМЕРЕ РАЦИОНАЛЬНОГО РАЗМЕЩЕНИЯ ОБЪЕКТОВ В ЗОНЕ ДЕЙСТВИЯ ЛЭП

Дзюндзюк Б.В., Н.Л. Березуцкая, И.И. Хондак

Аннотация

В статье рассмотрена проблема применения компьютерных программ в лабораторном практикуме для дистанционного обучения. Рассмотренная в качестве примера программа «Влияние электромагнитных излучений на здоровье человека» может быть использована в качестве лабораторной работы для студентов дистанционной формы обучения. Рассмотрено негативное влияние ЭМИ на биологические объекты окружающей среды и на человека. излучение компьютерный программа электромагнитный

Анотація

В статті розглянута проблема застосування комп'ютерних програм в лабораторному практикумі для дистанційного навчання. Розглянута як приклад програма «Вплив електромагнітних випромінювань на здоров'я людини» може бути використана як лабораторна робота для студентів дистанційної форми навчання. Розглянуто негативний вплив ЕМВ на біологічні об'єкти оточуючого середовища та на людину.

1. Введение

В настоящее время вопрос экологической безопасности и поиск средств защиты человека от негативных последствий, связанных с антропогенным воздействием на окружающую среду является актуальным. В современном мире человек в повседневной жизни и в процессе трудовой деятельности подвергается воздействию множества факторов негативно сказывающихся на его здоровье. Загрязнение окружающей среды происходит в результате активной хозяйственной деятельности. Поэтому очень важным является согласование личных интересов человека и интересов общества.

Возникает необходимость перестройки взглядов и отношения к собственному здоровью, особенно у молодого поколения. Целью дисциплин «Основы экологии» и «Безопасность жизнедеятельности» является не только исследование условий окружающей среды, различных опасных и вредных факторов сопутствующих трудовой деятельности, но и воспитание разумного отношения к природе и здоровью.

При дистанционной форме обучения, где практически отсутствует «живое» общение с преподавателем, возникают дополнительные нюансы изложения теоретического материала и особенного подхода к созданию практических заданий и лабораторных работ. В связи с этим на кафедре «Охрана труда» Харьковского Национального Университета Радиоэлектроники ежегодно разрабатываются и внедряются в учебный процесс новые компьютерные моделирующие программы, которые дают возможность наглядно рассматривать влияние различных факторов на человека и окружающую среду, знакомят с методами и способами защиты от их негативного воздействия и профилактическими оздоровительными мероприятиями.

2. Основная часть

Одной из проблем остается поиск средств защиты человека от электромагнитного загрязнения.

Оно возникает в результате изменения свойств среды и значительного (порой в сотни раз) превышения интенсивности излучения антропогенных источников относительно природного фонового излучения. Особенно важное значения оно приобретает в связи с интенсивным развитием электронных систем управления, работа которых может быть серьезно дезорганизована.

Нарастание подобных внешних несанкционированных возмущений в виде широкого спектра электромагнитных воздействий техногенного происхождения в настоящее время происходит лавинообразно в связи с широким распространением как производственных, так и бытовых генераторов электромагнитного излучения. Эти электромагнитные воздействия, наряду и во взаимодействии с геомагнитными изменениями ("магнитные бури") играют большую роль в появлении отклонений гомеостатических реакций организма человека, приводящих к обострению хронических заболеваний, ухудшению психоэмоционального статуса, снижению работоспособности и т.д.

В результате применения различных приборов и устройств за последние 10 лет произошло увеличение естественного электромагнитного фона на порядок.

В наши дни происходит суммирование ЭМИ естественного и искусственного происхождения: от линий электропередач, компьютеров, телевизоров, сотовых телефонов, СВЧ - печей. В результате, количество так называемых геопатогенных зон - источников электромагнитных излучений резко увеличилось. Если человек долго находится в подобной геопатогенной зоне, у него возникает чувство дискомфорта, общая слабость, сонливость или бессонница, головная боль, необъяснимая нервозность, не проходящее чувство страха, судороги в ногах и т.д. и т.п. У людей, проживающих вблизи высоковольтных линий передач, наблюдались разнообразные неврологические расстройства, аллергия. В среде врачей появился даже специальный термин - синдром электромагнитной гиперчувствительности (СЭГ). Этим синдромом страдают сегодня 7% жителей Земли. Среди наиболее часто встречающихся симптомов СЭГ выделяют головную боль, воспаление глаз, боли в суставах и мышцах, зуд, тяжесть в животе, затрудненное дыхание и нарушение сердечного ритма. Хорошо известны работы английских ученых в начале 90-х годов, показавших, что у ряда аллергиков под действием поля ЛЭП развивается реакция по типу эпилептической.

Причина нарушения здоровья людей в зонах с повышенной интенсивностью электромагнитных излучений состоит в устойчивом изменении характеристик собственных энергетических полей организма (биополей), в результате чего различные органы человека (впрочем, как и других живых организмов) изменяют свои природные параметры функционирования, вплоть до изменения молекулярной структуры. Хотя после выхода из опасной зоны защитные механизмы здорового организма в состоянии частично или полностью устранить образовавшиеся изменения, однако, при длительном или постоянном пребывании в местах проявления повышенных ЭМП такие изменения неизбежно накапливаются, приобретая стабильный болезненный характер различной тяжести и симптоматики.

При продолжительном пребывании (месяцы, годы) людей в электромагнитном поле ЛЭП, могут развиваться заболевания преимущественно сердечно-сосудистой и нервной систем организма человека. В последние годы в числе отдаленных последствий часто называются онкологические заболевания.

При этом особо опасными ЭМП могут быть для детей, беременных (с точки зрения влияния на эмбрион), людей с заболеваниями центральной нервной, гормональной, сердечно-сосудистой системы, аллергиков, людей с ослабленным иммунитетом. Также следует отметить, что биологический эффект ЭМП в условиях длительного многолетнего воздействия накапливается, в результате возможно развитие отдаленных последствий, включая дегенеративные процессы центральной нервной системы, рак крови (лейкозы), опухоли мозга, гормональные заболевания.

Эффект биологического действия зависит от количества поглощенной энергии, частоты и геометрических размеров поглощающего объекта. В диапазоне сверхвысоких частот (3 10⁸ - 3 10¹¹ Гц) поглощается 40 - 50 % падающей энергии (остальное отражается), глубина проникновения в биологические ткани равна примерно 0,1 длины волны.

Например, в районе действия электрического поля ЛЭП, у насекомых проявляются изменения в поведении: так у пчел фиксируется повышенная агрессивность, беспокойство, снижение работоспособности и продуктивности, склонность к потере маток; у жуков, комаров, бабочек и других летающих насекомых наблюдается изменение поведенческих реакций, в том числе изменение направления движения в сторону с меньшим уровнем поля.

У растений распространены аномалии развития - часто меняются формы и размеры цветков, листьев, стеблей, появляются лишние лепестки.

Мощными антропогенными источниками ЭМИ являются современные линии электропередач (ЛЭП) с открытыми распределительными устройствами, телерадиоцентры и ретрансляторы, радиолокаторы, радиотехническое и радиотрансляционное оборудование систем управления воздушным движением, навигацией и посадкой в авиации, объекты систем противовоздушной обороны, а также другие гражданские и военные устройства и объекты.

Провода работающей линии электропередачи создают в прилегающем пространстве электрическое и магнитное поля промышленной частоты. Расстояние, на которое распространяются эти поля от проводов линии, достигают десятков метров.

Дальность распространения электрического поля зависти от класса напряжения ЛЭП: чем выше напряжение - тем больше зона повышенного уровня электрического поля. При этом размеры зоны не изменяются в течение времени работы ЛЭП.

Дальность распространения магнитного поля зависит от величины протекающего тока или от нагрузки линии. Поскольку нагрузка ЛЭП может неоднократно изменяться как в течение суток, так и с изменением сезонов года.

Можно выделить и общие проблемы в сфере нормирования. Так, в настоящее время, как в Украине, так и за рубежом регламентация ЭМП промышленной частоты осуществляется раздельно для электрической и магнитной составляющих без учета того, что в большинстве случаев, как в производственных условиях, так и в быту ЭМП действуют на человека совместно. Конечно, вопрос об одновременной регламентации обеих составляющих ЭМП представляет достаточную трудность, так как требует определения и анализа вклада каждой из них во влияние на здоровье человека, но он требует своего решения.

Основной принцип защиты населения от электромагнитного поля ЛЭП состоит в установлении санитарно-защитных зон для линии электропередач и снижением напряженности электрического поля в жилых зданиях и в местах возможного продолжительного пребывания людей путем применения защитных экранов.

Целью разработанной моделирующей компьютерной программы «Влияние электромагнитных излучений на здоровье человека» является закрепление теоретических знаний, приобретенных при изучении дисциплин, затрагивающих вопросы электромагнитных загрязнений, а именно «Основы экологии».

В данной лабораторной работе авторы делают попытку донести студенту важность проблемы влияния электромагнитного загрязнения на здоровье человека; обращают внимание на то, что необходимо принимать соответствующие меры защиты, быть осведомленными и грамотными в данном вопросе и самим позаботиться о собственной безопасности.

Необходимо отметить, что данный модуль не носит расчетный характер, а представляет собой некий визуальный инструмент в изучении нормативной базы по данному вопросу. Пользуясь справочной информацией, предлагаемой в программе, составленной на основе печатных и электронных изданий [1,2,3], студенту необходимо верно разместить объекты различного назначения по отношению к существующей линии электропередач (ЛЭП).

В зависимости от типа объекта (жилой дом, предприятие, детский сад, дача, стадион, школа, остановка транспорта, гараж, автостоянка, СТО, магазин) необходимо выдержать требуемое расстояние от ЛЭП и правильно разместить каждый объект на территории района, так как в пределах СЗЗ ЛЭП запрещается: размещать жилые и общественные здания и сооружения, устраивать площадки для стоянки и остановки всех видов транспорта, размещать предприятия по обслуживанию автомобилей и склады нефти и нефтепродуктов, производить операции с горючим, выполнять ремонт машин и механизмов. В тоже время территории СЗЗ разрешается использовать как сельскохозяйственные угодья, однако, рекомендуется выращивать на них культуры, не требующие ручного труда.

Влиянию электромагнитных полей подвержено население, проживающее и возделывающее приусадебные участки в районах прохождения ЛЭП. Этот вопрос также рассматривается в программе (размещение дач).

Для наглядности и помощи предоставляется отображение напряженности электрического поля ЛЭП, а также санитарно-защитные зоны (СЗЗ) ЛЭП и предприятий [1]. СЗЗ ЛЭП предусматриваются с целью защиты населения от влияния электрического поля высоковольтных линий. В свою очередь СЗЗ предприятий способствуют не только осаждению пыли на листьях деревьев и растений, но и поглощению или нейтрализации токсичных газов.

Главное окно программы показывает район города с уже существующей ЛЭП. В выделенные участки необходимо разместить объекты в соответствии с заданием, отображенном в левой части экрана (рис. 1).

Рис. 1 Заданный район города с отображением напряженности электрического поля от ЛЭП

Пользуясь при этом помощью (пункт меню «Помощь»), кнопками в строке меню с изображением - отображение сетки, - отображение напряженности электрического поля ЛЭП, - отображение СЗЗ.

За выполнение действий по размещению объектов студент получает определенное количество баллов. Каждой зоне соответствуют свои предпочтительные объекты. После расстановки объектов происходит сравнение поставленного объекта с каждым из предпочтительных объектов. Если поставленный объект выбран правильно, то студенту начисляются баллы. И соответственно, если поставленный объект выбран не оптимально, то студенту баллы не начисляются. За каждый правильно выставленный объект начисляется 3,3 балла. Максимальное суммарное количество баллов - 100.

Рис. 2 Территория города с отображением санитарно-защитной зоны ЛЭП

При нажатии кнопки «Завершить» происходит генерация отчета в формате *.html.

В выводах студент должен самостоятельно обосновать меры защиты от влияния электромагнитного загрязнения.

В случае если на каких-то участках напряженность электрического поля за пределами СЗЗ окажется выше предельно допустимой, должны быть приняты меры для снижения напряженности. Для этого на крыше здания с неметаллической кровлей размещается практически любая металлическая сетка, заземленная не менее чем в двух точках. В зданиях с металлической крышей достаточно заземлить кровлю не менее чем в двух точках.

На приусадебных участках или в других местах пребывания людей напряженность поля промышленной частоты может быть снижена путем установления защитных экранов, например, это железобетонные, металлические заборы, тросовые экраны, деревья или кустарники высотой не менее двух метров.

Студент может также рекомендовать, как избежать воздействия влияния ЭМИ: например, не покупать дачные и садовые участки под ЛЭП, в СЗЗ ЛЭП, от имеющихся отказаться или перевести на выращивание культур, требующих минимального присутствия людей. Если участок граничит с СЗЗ ЛЭП - пригласить специалистов из специально аккредитованных лабораторий для проведения замеров и определения безопасной зоны для продолжительного пребывания людей.

Техническая реализация. Моделирующая компьютерная программа реализована на языке C++ с в среде Visual Studio 6.0. Особенностью реализации является применение OpenGL, который является «независимым от устройств» или мобильным. OpenGL и предлагает удобный набор функций для 2D-графики и обработки изображений.

3. Выводы

Таким образом, разработанная компьютерная программа может быть использована в качестве лабораторной работы для студентов дистанционной формы обучения. Данный модуль не носит расчетный характер, а представляет собой некий визуальный инструмент в изучении нормативной базы по данному вопросу.

Литература

1. Жидецький В.Ц., Джигирей В.С., Сторожук В.М. та ін. Практикум із охорони праці. Навчальний посібник / За ред. канд. техн. наук, доцента В.Ц. Жидецького. Львів, Афіша, 2000. 235-245 с.

2. В.А.Крылов, Т.В. Юченкова Защита от электромагнитных излучений М., «Советское радио», 1972. 82-89 с.

3. Долин П.А. Справочник по технике безопасности. 5-е изд., перераб. и доп. М.: Энергоиздат, 1982. 84-91с.

Размещено на Allbest.ru