Рисунок 1.6 - Структура системы коммерческого поквартирного учета воды "Сатурн"

Дополнительно АРМ оператора позволяет в ручном режиме дистанционно отключать подачу воды в квартиру при помощи блоков управления БИУ-Р <#"center">1.3.5 Достоинства и недостатки системы прототипа и системы из обзора

Из анализа работы действующей системы учета расхода холодной воды на ООО "Водоснабжение", можно сделать выводы, что в ее работе имеется ряд недостатков:

1. Не применяются расходомеры-счетчики, формирующие архивы объемов нештатных ситуаций, т.е. режимов работы прибора в условиях эксплуатации, не соответствующих технической документации на прибор. Также не фиксируются вид и продолжительность нештатной ситуации.

. Применяются расходомеры-счетчики, которые не запрограммированы на учет объема потребленной воды во время нештатных ситуаций.

3. Нет централизованного автоматизированного приема сигнала и передачи данных в диспетчерскую ООО "Водоснабжение"

Достоинства системы-прототипа:

простота системы;

легкость ремонта при возникновении поломок приборов.

Недостатки системы-прототипа:

нет достоверной картины данных при НС, ДНС в водообеспечении;

не позволяет производить централизованный сбор данных.

Достоинства систем из обзора:

современная элементная база позволяет вести учет при возникновении НС, ДНС, а также производить дистанционное отключение водоснабжения отдельного потребителя;

позволяет производить автоматизированный сбор и передачу данных на центральный сервер водоснабжающей организации.

Недостатки систем из обзора:

для обслуживания и ремонта компонентов и узлов системы требуется высококвалифицированный обслуживающий и ремонтный персонал.

.4 Техническое задание на создание автоматизированной информационной системы учета расхода воды в ООО "Водоснабжение"

Общие сведения

Полное наименование системы и ее условное обозначение

Информационная системы учета расхода воды на примере общества с ограниченной ответственностью "Водоснабжение" (АИС УРВ "Водоснабжение").

Реквизиты разработчика и заказчика системы

Разработчик - Мисько П. А, 652600, г. Белово, ул. Юности 8-39

Заказчик - ООО "Водоснабжение", 652600, г. Белово, ул.2-я Рабочая.

Перечень документов, на основании которых создается система

Основанием для разработки системы является приказ " N 30-об" выполнения от 21.01.13 дипломного проекта на разработку АИС УРВ "Водоснабжение".

Плановые сроки начала и окончания работы по созданию проекта

Дата начала работы - 10.04.2013 г.

Дата окончания работы - 10.06.2013 г.

Порядок оформления и представления заказчику результатов работ по созданию системы

Система передается в виде проекта АИС УРВ в сроки, установленные в задание. Приемка системы осуществляется комиссией в составе уполномоченных представителей Заказчика и Исполнителя. Производится сдача разработанного Исполнителем комплекта технической документации в виде пояснительной записки и приложением к ней графической части.

Назначение и цели создания системы

Назначение системы

АИС УРВ "Водоснабжение" предназначена для поквартирного учета расхода холодной воды с целью последующего формирования документов для расчетов с населением.

Цели создания системы

Целями создания системы является:

получение информации о расходе холодной воды;

обработка полученной информации;

передача и представление в заданном виде при помощи технических средств на главный сервер ООО "Водоснабжение" информации о расходе холодной воды в каждой квартире;

формирование расчетных документов для оплаты.

Характеристика объекта автоматизации

Краткие сведения об объекте автоматизации

ООО "Водоснабжение" расположено в г. Белово и является единственным предприятием в городе, осуществляющим водоснабжение водозаборов центральной части города Белово и прилегающих поселков.

На обслуживании предприятия находятся 632,5 км водопроводных и 39,6 км канализационных сетей.

Объектом автоматизации служит жилой пяти этажный дом, который распложен в центральном округе города Белово, состоящий из 2 подъездов, по 10 квартир в каждом. В квартирах отсутствуют индивидуальные приборы учета холодной воды.

Сведения об условиях эксплуатации объекта автоматизации и характеристиках окружающей среды

Условия эксплуатации оборудования на предприятии характеризуются круглосуточной работой в любую погоду.

Сложность учета расхода воды заключается в том, что не существует единой автоматизированной системы сбора информации с поквартирных счетчиков холодной воды. Сбор информации осуществляется вручную.

Требования к системе

Требования к системе в целом

а) Требования к структуре и функционированию системы

Система учета расхода воды должна обеспечивать автоматическую регистрацию потребления расхода воды в каждой квартире, формирование архива и базы данных в диспетчерском пункте.

Структура построения и функции системы должны быть технически и экономически обоснованы.

Допускается разделение всей системы входящий в комплекс в целом на функционально самостоятельные составные части (рубежи, участки, зоны и т.п.). При этом построение системы входящий в комплекс должно обеспечивать возможность ее модификации (расширения функциональных возможностей) и устойчивую работоспособность (отказ какого-либо из функциональных участков не должен приводить к отказу всей системы, комплекса в целом).

Проектируемые система или комплекс должны удовлетворять требованиями рациональности, целостности, комплексности, перспективности и динамичности.

Рациональность выбираемого варианта системы входящий в комплекс достигают его условной оптимизацией, означающей минимизацию затрат на реализацию при заданной эксплуатационной надежности.

Целостность выбираемого варианта обеспечивают наилучшим сочетанием и взаимодействием его составных частей, имеющих ограниченные тактико-технические возможности и ресурс.

Комплексность выбираемого варианта предполагает его сбалансированность с учетом общей целевой задачи при оснащении объекта, реальных (в т. ч. финансовых) возможностей пользователя.

Перспективность выбираемого варианта означает, что он должен обеспечивать условия для своего развития с учетом возможных изменений в процессе эксплуатации.

Динамичность выбираемого варианта заключается в гарантированном выполнении им целевых функций в течение заданного срока службы с учетом износа и восстанавливаемости технических средств.

В системе должны быть предусмотрены специальные или обычные средства обнаружения и регистрации как явных, так и скрытых отказов составных частей (приборы, алгоритмы, сигналы и т.п.).

Система должна иметь защиту от ошибок пользователя при ручном управлении (включении). Проверка работоспособности отдельных составных частей системы не должна нарушать нормальную работоспособность всей системы в целом.

Проектирование системы следует проводить с соблюдением действующих правил, норм и требований.

Проектируемая система должна:

быть устойчива к возможным разрушительным воздействиям внешних факторов при эксплуатации: механическим повреждениям, климатическим условиям, влиянию агрессивных сред и т.п.;

учитывать при функционировании возможное влияние помех производственно-технологических процессов, радиоэлектронных, электронагревательных и вентиляционных приборов, транспорта, вероятного присутствия людей в непосредственной близости от работающих приборов пожарной сигнализации.

Информация о допустимых для системы воздействиях помех должна быть отражена в сопроводительной документации (техническом описании, паспорте, инструкции по эксплуатации и т.п.).

Требования к численности и квалификации персонала системы и режиму его работы

а) Требования к численности персонала

Система предназначена для специалистов предприятия ООО "Водоснабжение".

Для работы с системой необходим один дежурный оператор в смену.

б) Требования к квалификации персонала

Для работы с системой пользователю необходимы базовые знания по эксплуатации автоматизированных систем и образование не ниже среднего профессионального.

в) Требования к режиму работы персонала

Режим работы персонала диспетчерской трехсменный по 8 часов или двухсменный по 12 часов.

Показатели назначения

Система предназначена только для данной организации и должна иметь возможность перераспределения обязанностей или расширения при изменении организационной структуры организации.

Требования к надежности

Надежность системы необходимо обеспечить профилактическим обслуживанием и резервированием. Требуется высокая надежность (не менее 15 тыс. ч наработки на отказ) технических средств и программного обеспечения.

Требования безопасности

Требования безопасности определяются документацией завода-изготовителя технических средств, действующими правилами электробезопасности и пожарной безопасности.

Конструкции изделий должны обеспечивать предотвращение или уменьшение до допустимого уровня воздействия на человека электрического тока и электромагнитного излучения.

Все внешние части изделия, находящиеся под напряжением, превышающим переменное напряжение 42 В и постоянное напряжение 110 В по отношению к корпусу, должны иметь защиту от случайных прикосновений обслуживающего персонала при эксплуатации изделий.

Изделия с сетевым питанием в металлическом корпусе должны иметь защитное заземление. Требования пожарной безопасности должны быть приведены в стандартах и технических условиях на изделия конкретных групп и видов.

Требования к эргономике и технической эстетике

В целях оптимизации информационного взаимодействия с техническими средствами должны быть выполнены следующие эргономические требования:

рациональная компоновка технических средств на рабочих местах;

оптимальное кодирование входной информации;

рациональная организация диалогового режима работы.

Требования к эксплуатации, техническому обслуживанию, ремонту и хранению компонентов системы

Требования к необходимым площадям для размещения технических средств АИС УРВ зависят от типа применяемого оконечного оборудования.

Площади для размещения персонала и технических средств, параметры сетей электроснабжения должны соответствовать Строительным Нормам и Правилам (СНиП).

Количество и квалификационный состав обслуживающего персонала определяется в зависимости от типа технических средств, в соответствии с требованиями завода-изготовителя и действующими нормативными документами.

Обслуживание технических средств АИС УРВ осуществляется в соответствии с действующими технологическими процессами в организации с периодичностью, установленной заводами-изготовителями технических средств и согласовывается с фирмами, осуществляющими ремонт и профилактическое обслуживание системы.

Требования к защите информации от несанкционированного доступа

Защита информации в АИС УРВ от случайных угроз должна осуществляться путем копирования информации один раз каждые сутки в конце рабочего дня.

Доступ к базам данных должен быть защищен паролями, устанавливаемыми администратором баз данных для конкретных пользователей, что обеспечит защиту передаваемой и хранимой информации от изменения, копирования и уничтожения.

Не должны допускаться неавторизованные попытки доступа к файлам системы и базам данных.

Должен вестись журнал ошибок и действий, угрожающих безопасности информации, таких как попытки несанкционированного доступа.

Политика организации по безопасности информации должна соответствовать Федеральному закону по информации, информатизации и защите информации.

Требования по сохранности информации при авариях, отказах технических средств

Сохранность информации в системе должна обеспечиваться при различного рода авариях, отказах технических средств, сбоях питания. Полное восстановление информации в базах данных должно происходить в течении суток с момента отказа системы. Для этого целесообразно проводить резервное копирование информации из баз данных на дополнительные носители каждые сутки в конце рабочего дня.

Требования к защите от влияния внешних воздействий

При эксплуатации технических средств должно быть обеспечено соблюдение требований завода - изготовителя к параметрам внешней среды.

Требования к патентной чистоте

Проектные решения разрабатываемой АИС УРВ не содержат сведения, которые могут быть признаны изобретениями или открытиями.

Требования по стандартизации и унификации

В АИС УРВ должно быть предусмотрено создание единых транспортных интерфейсов для графической и алфавитно-цифровой информации.

В АИС УРВ предусмотрено применение стандартных пакетов прикладных программ с целью снижения трудоемкости разработки и сопровождения системы и повышения надежности функционирования.

Дополнительные требования

Дополнительных требований для АИС УРВ не установлено.

Требования к функциям, выполняемым системой

Автоматизированная информационная система учета расхода воды должна обеспечивать формирование, получение, обработку, передачу и представление в заданном виде потребителю информации о расходе потребителями холодной воды.

Требования к видам обеспечения

Требования к математическому обеспечению

В качестве математического обеспечения используются стандартные алгоритмы, методики и модели.

Требования к информационному обеспечению

В состав информационного обеспечения должны войти инструкции по использованию личным составом подразделения АИС УРВ (начальник и диспетчеры).

Основные требования к составу и форме входных документов (поквартирные карточки в электронной форме):

простота и удобство заполнения и переноса на машинные носители;

возможность получения отчетных данных.

Основным требованием, предъявляемым, к технологии сбора информации является то, что все действия с информацией должны быть зафиксированы в базах данных.

Требования к программному обеспечению

Программное обеспечение должно быть выполнено на языках высокого уровня и обеспечивать функционирование системы в режиме реального времени.

Требования к техническому обеспечению

Программное обеспечение устанавливается на оборудование диспетчерской, которое состоять из IBM совместимых компьютеров класса "AMD Athlon" с рабочей частотой не менее 2600Mhz, имеющие ОЗУ не менее 2000 Mb и видеопамятью не менее 512Mb. Помещения, в которых эксплуатируется вычислительная техника, должны соответствовать требованиям компьютерных технических систем по температурно-влажностному режиму, запыленности и уровню электромагнитных полей.

Требования к организационному обеспечению

В структуре ООО "Водоснабжение" необходимо создание нового подразделения - службы сопровождения и эксплуатации, обеспечивающей круглосуточную работу системы.

При вводе системы в эксплуатацию необходимо провести обучение персонала работе с данной системой.

Лингвистическое обеспечение

Система не предусматривает специальных языковых средств. Диалоговый режим работы должен обеспечить ввод и обработку информации в естественном для персонала виде, за исключением администратора системы, который непосредственно не занят вводом и обработкой информации, а обеспечивает исключительно администрирование системы.

Состав и содержание работ по созданию системы

. Предпроектное обследование объекта:

изучение организационной структуры;

изучение информационных потоков;

изучение существующих технологий обработки информации;

изучение входных и выходных документов;

. Проектирование:

разработка технического обеспечения;

разработка информационного обеспечения;

разработка программного обеспечения;

разработка организационного обеспечения

. Ввод в эксплуатацию:

опытная эксплуатация;

анализ результатов опытной эксплуатации;

корректировка организационного, информационного и программного обеспечения;

ввод в эксплуатацию.

Порядок контроля и приемки системы

Разрабатываемая система должна пройти испытания на исправность, надежность и соответствие цели создания системы.

В процессе разработки и ввода в действие АИС УРВ должна пройти следующие этапы испытаний:

а) автономная отладка компонентов;

б) комплексная отладка АИС УРВ;

в) пуско-наладочные работы и опытная эксплуатация на реальном объекте.

Во время опытной эксплуатации АИС УРВ производится проверка функционирования ее в эксплуатационных режимах, соответствие функциям ТЗ, проверка на безопасность эксплуатации технических средств и выявления возможности ввода в эксплуатацию. Программа и методика проведения работ согласуется с заказчиком.

Для проведения приемо-сдаточных испытаний назначается комиссия, состоящая из представителей Заказчика и Исполнителя.

Комиссия проводит испытания в соответствии с утвержденной программой и методикой испытаний и настоящим техническим заданием.

Требования к составу и содержанию работ по подготовке объекта автоматизации к вводу системы в эксплуатацию

При выполнении ряда работ по вводу в эксплуатацию АИС УРВ необходимо выделить два основных периода:

организационно - подготовительный;

-опытную эксплуатацию.

В организационно - подготовительный период необходимо:

обеспечить подготовку помещений;

-провести монтаж, наладку и испытание системы непосредственно на рабочих местах;

провести обучение персонала работе с системой в соответствии с должностными и технологическими инструкциями, особенно обратив внимание на их действия в случаях сбойных ситуаций и выхода из них.

Целью опытной эксплуатации является отработка действий всех служб, участвующих в эксплуатации системы.

По окончании работ разработчик предъявляет заказчику документы, подтверждающие создание системы, а также документацию на саму систему.

Таблица 1.1 - План-график работ по созданию системы

Стадии разработкиЭтапы и содержание работОриентиро-вочные срокиОтветственный12341. Формирование требований к системе1.1 Обследование объекта и разработка основных технических решений10.04-10.05Проектировщик2. Техническое задание на АИС УРВ2.1 Разработка и утверждение технического задания 2.2 Определение очередности выполнения работ по системе10.04-10.05Проектировщик3. Рабочая документация на АИС УРВ3.1 Разработка технической документации10.05-10.06Проектировщик

Требования к документации

Эксплуатационная документация на АИС УРВ должна быть достаточной для ввода системы в действие и эффективной её эксплуатации.

Эксплуатационная документация должна содержать сведения, необходимые для быстрого и качественного освоения и правильной эксплуатации средств автоматизации АИС УРВ, содержать указания по действиям персонала в аварийных ситуациях или при нарушении нормальных условий функционирования системы, не содержать сведений, допускающих неоднозначное толкование.

Перечень документации, предъявляемой разработчиком АИС УРВ:

техническое задание на АИС УРВ;

технорабочий проект;

инструкции по эксплуатации для пользователей системы.

В зависимости от содержания этапов работы документы могут комплектоваться на систему в целом, составляющие ее задачи или комплексы функций.

Подлежащие разработке документы должны соответствовать требованиям стандартов на АСУ и межотраслевым НТД.

Перечисленная документация должна быть передана в печатном варианте и дополнительно в электронном виде.

Программное обеспечение должно быть представлено на CD-RW или DVD дисках.

Источники разработки

ГОСТ 34.602-89 Техническое задание на создание АС.

ГОСТ 34.601-90 Информационные технологии. Автоматизированные системы. Стадии создания.

2. Специальная часть. Разработка автоматизированной информационной системы учета расхода холодной воды

2.1 Постановка задачи создания АИС УРВ

Дано:

1. Действующая система учета расхода холодной воды ООО "Водоснабжение".
2. Ограничение: система должна быть построена в рамках имеющихся технических средств в диспетчерской ООО "Водоснабжение". В данный момент диспетчерская оснащена сервером, персональными компьютерами, принтерами.
3. Критерий: количество сбоев оборудования учета расхода холодной воды и передачи данных в диспетчерскую ООО "Водоснабжение".

Требуется:

Построить автоматизированную информационную систему учета расходы холодной воды, которая удовлетворяет ограничению, т.е. должна использовать в своей работе уже установленное и действующее оборудование диспетчерской и систему по квартирного домового учета расхода воды.

2.2 Структура предлагаемой системы

Предлагаемая автоматизированная информационная система учета расхода воды (АИС УРВ) реализована на беспроводной технологии ZigBee и отличается комплексным подходом.

Структурная схема приведена на рис.2.1.

Рисунок 2.1 - Структурная схема АИС УРВ

) Объект автоматизации:

В качестве поквартирного счетчика воды предлагается применение расходомера-счетчика XMT868 фирмы Раnametrics, который имеет токовый выход 4-20 мА и стандартный порт RS232 для подключения контроллера.

2) Сбор информации:

Для приема и обработки информации к водосчетчику подключен контроллер. Выбираем KM-K-3Z, который содержит управляющий микроконтроллер MSP430F2232 и модем ETRX2 для передачи поквартирных данных на этажный контроллер.

Этажный контроллер выполняет функцию маршрутизатора сети. Выбираем КМ-К-8Z, который имеет сетевое питание и использует микроконтроллер MSP430F149 и модем ETRX2-PA с дополнительным усилителем мощности для передачи поэтажных данных на домовой контроллер.

) Передача информации:

Для сбора информации от этажных контроллеров и последующей передаче данных на сервер диспетчерской службы предназначен домовой контроллер, который располагается в подвальном помещении здания или на чердаке. Выбираем KM-ДZ, его встроенный модем ETRX2-PA заранее программируется на работу в качестве центрального узла сбора данных Sink.

) Прием информации:

Для приема информации в диспетчерской установлен web-сервер, имеющий возможность принимать сигнал от домовых контроллеров через GSM-модуль или по сети Ethernet. Выбираем web-сервер "Energy Web-ZB", являющийся частью системы, работающей по технологии ZigBee.

) Диспетчерская (обработка информации):

Для обработки поступающей от web-сервера информации предназначены персональные компьютеры с ПО, установленные на рабочих местах диспетчеров ООО "Водоснабжение".

) Хранение информации:

Для хранения информации используется сервер БД, установленный в диспетчерской ООО "Водоснабжение".

) Формирование отчетных данных:

Для формирования отчетов предназначено ПО, которое уже используется в работе диспетчерами ООО "Водоснабжение".

) Выписка расчетных листов:

Для вывода на печать расчетных листов предназначены принтеры, которые установлены в диспетчерской ООО "Водоснабжение".

Рисунок 2.2 - Схема автоматизации учета расхода воды

Рассмотрим процедуру сбора, передачи и регистрации данных о потреблении воды. Алгоритм процедуры изображен на рисунке 2.3.

Рисунок 2.3 - Процедура сбора, передачи и регистрации данных о потреблении воды

Таким образом, АИС УРВ объединяет в себе подсистему автоматизированного коммерческого учета (АСКУЭ), подсистему диспетчерского учета и управления (SCADA), ответственную за контроль состояния оборудования и выявление аварийных ситуаций, подсистему хранения, обработки и отображения географически координированных данных (ГИС).

АИС УРВ предусматривает возможность наращивания и имеет в своем составе подсистемы масштаба района и города.

Одной из важных задач учета расхода водопотребления является переход к беспроводным системам поквартирного учета, использующим технологию ZigBee.

Для того чтобы упростить процесс установки системы в жилом здании, в системе реализовано использование беспроводной связи. Применение технологии ZigBee позволяет построить недорогую и надежную систему с малым энергопотреблением.

Ячеистая структура сети ZigBee показана на рисунке 2.4.

Она включает три типа узлов: координатор, маршрутизаторы и конечные узлы (спящие и мобильные).

Рисунок 2.4 - Топология беспроводной сети ZigBee

Уникальной функцией координатора является задача образования сети, которая заключается в сканировании эфира и выборе наименее загруженного частотного канала.

Маршрутизаторы в простейшем случае имеют стационарное питание и стационарное положение в пространстве.

Они ретранслируют пакеты данных от других узлов и сами могут быть источниками информации.

Конечные узлы не ретранслируют сообщений и поэтому могут переходить в режимы пониженного энергопотребления, что дает им возможность функционировать от батарей до нескольких лет.

Конечные узлы общаются со всей сетью через свой "родительский" маршрутизатор.

Выбор "родителя" осуществляется автоматически во время образования сети.

Если впоследствии "родительский" узел по каким-либо причинам перестанет функционировать, "дочерний" конечный узел найдет себе другой "родительский" маршрутизатор.

Для передачи сообщения сеть автоматически находит наиболее короткий маршрут с удовлетворительным качеством связи в обоих направлениях.

Если с течением времени какой-либо из маршрутизаторов выходит из строя, то сеть автоматически осуществляет поиск нового оптимального маршрута.

Важной особенностью технологии ZigBee для систем коммерческого учета является возможность защиты передаваемых данных.

Шифрование данных осуществляется при помощи алгоритма AES-128 с симметричным ключом, как во время передачи данных в сети, так и во время ее образования.

Предварительное занесение ключей шифрования во все узлы позволяет, с одной стороны, не допустить в сеть посторонние устройства и подменить передаваемые данные, а с другой стороны - делает невозможной расшифровку информации, полученной путем прослушивания эфира.

Способность находить оптимальный маршрут и функционировать при выходе из строя отдельных узлов, малое энергопотребление, возможность защиты информации - важнейшие достоинства ZigBee-сети, позволяющие построить недорогую и надежную систему сбора данных с конечными устройствами, питающимися от батарей.

2.3 Организация передачи данных в предлагаемой системе

В качестве элементной базы для реализации беспроводной системы поквартирного учета выбраны модемы ETRX2 компании Telegesis, надежные и имеющие невысокую стоимость (рисунок 2.5).

Рисунок 2.5 - ZigBee-модем ETRX2

Компания Telegesis специализируется на разработке устройств для сетей ZigBee.

Инженеры Telegesis первыми разработали для своего радиомодуля систему АТ-команд.

Сегодня встроенное программное обеспечение модемов ETRX2, с одной стороны, является тщательно продуманным программным продуктом, а с другой - обеспечивает для пользователя максимальную простоту и удобство при реализации прикладной программы.

Встроенное программное обеспечение модулей ETRX2 обеспечивает реализацию протоколов канального и сетевого уровней, поддерживает выполнение основных функций меш-сети, таких как ретрансляция данных, самообразование и самовосстановление беспроводной сети, поиск оптимального маршрута.

Одним из преимуществ модемов ETRX2 является то, что в одном конструктиве компания Telegesis предлагает два варианта исполнения: бюджетный базовый вариант ETRX2 и модем ETRX2-PA с дополнительным усилителем мощности 100 мВт.

Это позволяет оптимизировать беспроводную систему по цене.

Модемы без усилителя на открытом пространстве имеют радиус действия до 300 м, а в жилом здании дают возможность передать сообщение из квартиры с металлической дверью на лестничную площадку.

Модемы ETRX2-PA на открытом пространстве позволяют передавать данные на расстояния до 800 м, а в здании в зависимости от типа перекрытий их дальность действия составляет 3-5 этажей.

Конфигурирование работы модемов осуществляется при помощи программирования их внутренних регистров.

Все модемы одинаковы, и каждому из них можно задать роль координатора, маршрутизатора или конечного узла.

Система АТ-команд модемов ETRX2 вводит такое дополнительное понятие, как центральный узел сбора данных в сети - Sink.

Центральный узел сети назначается путем программирования соответствующего конфигурационного регистра. Таким узлом может стать координатор или любой из маршрутизаторов.

Важным достоинством модемов ETRX2 является наличие спящего режима с малым током потребления 1 мкА, при котором продолжает работать таймер, предназначенный для того, чтобы в заданное время вернуть модем из энергосберегающего режима в рабочий. Это дает возможность ZigBee-устройству работать без смены батарей несколько лет.

Для адресации устройств в сети используется уникальный 64-битный идентификатор, который заносится в энергонезависимую память модемов ETRX2 на этапе производства.

Наличие встроенного и проверенного производителем программного обеспечения, реализующего все основные операции в сети ZigBee, значительно сокращает время разработки системы и устраняет необходимость приобретать дорогостоящие отладочные средства.

Система АТ-команд поддерживает богатый набор функций, таких как образование и присоединение к беспроводной сети, мониторинг сети, передача и прием сообщений по радиоканалу, ввод/вывод цифровой информации, ввод аналоговых сигналов, работа с таймерами и последовательным интерфейсом. При этом такие сетевые задачи, как ретрансляция сообщений и выбор оптимального маршрута, поддерживаются модемами ETRX2 автоматически.

Таким образом, используя модемы ETRX2, можно рассматривать сеть ZigBee как интерфейс для передачи данных, не требующий для своей организации больших усилий.

2.4 Описание предлагаемой системы

Состав системы поквартирного домового учета АИС УРВ и схема размещения основных узлов системы в жилом здании показаны на рисунке 2.6.

В соответствии с этой схемой квартиры оснащаются счетчиками-регистраторами KM-K-3Z (рисунок 2.7), которые имеют входы для подключения трех счетчиков воды: холодной, горячей и технической.

Контроллер KM-K-3Z содержит управляющий микроконтроллер MSP430F2232 и модем ETRX2, заранее сконфигурированный на работу в качестве конечного спящего узла беспроводной сети.

Рисунок 2.6 - Беспроводная система поквартирного учета воды АИС УРВ

Рисунок 2.7 - Квартирный счетчик-регистратор KM-K-3Z

На лестничной площадке каждого этажа в электрошкафу размещаются этажные контроллеры КМ-К-8Z (рисунок 2.8), которые имеют сетевое питание и выполняют функцию маршрутизаторов сети. Кроме того, контроллеры КМ-K-8Z имеют 8 собственных счетных каналов для проводного подключения электросчетчиков с импульсным выходом.

Этажные контроллеры используют микроконтроллеры MSP430F149 и модемы ETRX2-PA с дополнительным усилителем мощности, что дает возможность, как упоминалось ранее, передавать данные на расстояние в 3-5 этажей.

Установка маршрутизаторов на каждом этаже позволяет иметь несколько возможных путей для передачи сообщений.

Рисунок 2.8 - Этажный контроллер KM-K-8Z

При этом сеть самостоятельно выбирает путь с наименьшим количеством ретрансляций. Например, если в здании прохождение радиосигнала на всех этажах одинаково и обеспечивает дальность связи четыре этажа, то для 14-го этажа маршрут может быть таким: 14 этаж-10 этаж-6 этаж-2 этаж-подвал.

При этом, если, например, на 10-м этаже маршрутизатор по каким-то причинам не будет функционировать, ячеистая сеть автоматически инициирует поиск нового маршрута.

Новый путь для передачи сообщения теперь может быть, например, таким: 14-11-7-3-подвал.

Если поиск нового маршрута завершится успешно, то микроконтроллер узла-передатчика получит уведомление об успешности доставленного сообщения.

Домовой контроллер KM-ДZ (рисунок 2.9) располагается в подвальном помещении здания или на чердаке.

Его встроенный модем ETRX2-PA заранее программируется на работу в качестве центрального узла сбора данных Sink.

К нему стекается вся информация от маршрутизаторов.

Связь домового контроллера КМ-ДО с диспетчерской осуществляется при помощи сети Ethernet или по GSM-каналам связи.

Рисунок 2.9 - Домовой контроллер KM-ДZ

Кроме того, домовой контроллер содержит интерфейс USB, с помощью которого информация из его буфера может быть переписана на обычный флэш-накопитель USB. Домовой контроллер не имеет индикации. Для того чтобы можно было на месте определить состояние беспроводной сети, используется съемная операторская панель КМ, которая имеет четырехстрочный символьный индикатор и небольшую клавиатуру. Система меню операторской панели позволяет путем доступа к оперативной памяти контроллера КМ-ДО отображать перечень устройств в беспроводной сети, контролировать наличие связи с ними и отображать информацию о состоянии любого прибора в системе.

2.5 Установка системы на объекте и описание ее работы

Важнейшим достоинством описанной системы является простота ее установки на объекте.

Счетчики-регистраторы KM-K-3Z, выполняющие функцию конечных узлов, устанавливаются в квартирах одновременно со счетчиками воды.

При этом не требуется прокладка никаких дополнительных кабелей для питания контроллеров и передачи данных. Единственное, что необходимо выполнить на этом этапе - нанести на план здания места установки контроллеров и зафиксировать их идентификаторы.

Этажные маршрутизаторы KM-K-8Z устанавливаются на лестничных площадках в электрошкафах, где имеется сетевое питание 220 В.

Сразу после установки конечные узлы и маршрутизаторы начинают работать.

Они сканируют эфир и пытаются подключиться к беспроводной сети.

При включении центрального узла сбора данных к нему сначала присоединяются маршрутизаторы, а затем к маршрутизаторам - конечные устройства.

При этом к сети могут подключиться только устройства, в которые заранее занесен системный ключ шифрования данных.

"Дочерние" устройства KM-K-3Z выбирают "родительский" узел случайным образом.

Это может быть маршрутизатор, расположенный на одном этаже с конечным контроллером, или маршрутизатор с верхнего либо нижнего этажа.

Вся информация в любом случае попадает на домовой контроллер KM-ДZ. В сообщении, поступающем от конечного узла, содержится его идентификатор, по которому домовой контроллер осуществляет привязку показаний к номеру квартиры.

Система поквартирного учета АИС УРВ является трехуровневой системой с распределенным интеллектом, в которой на каждом уровне выполняется своя задача по обработке данных.

Так, первичные счетчики-регистраторы KM-K-3Z имеют буфер, в котором постоянно содержится нарастающий итог объема потребленной воды с момента последней поверки счетчиков.

Счетчики-регистраторы KM-K-3Z выполняют также тарификацию потребленной воды, контроль качества связи со счетчиками воды, состояние их крышек (открыты или закрыты), контроль собственной батареи питания и других возможных ошибочных состояний.

С целью экономии батарей, работа которых рассчитана на 4 года, счетчики-регистраторы KM-K-3Z выходят на связь со своими "родительскими" маршрутизаторами один раз в час.

Во время сеанса связи они передают накопленные данные о потребленной воде и статусную информацию своему маршрутизатору, который, в свою очередь, сохраняет эти данные в буфере.

Кроме того, в этот момент маршрутизатор синхронизирует часы конечных узлов и передает им сообщения от домового контроллера об изменении конфигурационных параметров, если такие имеются к данному моменту.

Маршрутизаторы передают информацию выше по запросу центрального узла сбора данных KM-ДZ. Кроме собственно информации, полученной от квартирных счетчиков-регистраторов, они еще сообщают перечень своих "дочерних" конечных узлов и передают данные о состоянии и результатах накопления своих локальных счетных каналов.

Домовой контроллер KM-ДZ системы поквартирного учета через сети передачи данных транслирует информацию в центральную диспетчерскую, куда также поступают данные от общедомового узла учета - независимой системы учета потребления воды в доме, использующей домовые счетчики горячей и холодной воды. Это дает возможность информационной системе АИС УРВ выполнять подсчет баланса потребления воды в доме, обнаруживать утечки и неисправности в работе оборудования.

Поскольку квартирные счетчики-регистраторы постоянно хранят итоговое значение потребленной воды с момента последней поверки счетчиков, то потери информации не произойдет, даже если в какой-то момент времени нарушится связь квартирного счетчика-регистратора и всей системы.

Узел будет продолжать подсчитывать количество потребленной воды и выполнять тарификацию.

Информационная система сообщит диспетчеру об отсутствии данных от счетчика.

После того, как причина неисправности будет выявлена и устранена, квартирный счетчик-регистратор передаст в систему все данные, накопленные к текущему моменту времени.

Таким образом, при помощи данной системы учета удалось реализовать технологичную, мобильную и в то же время надежную систему сбора данных.

Полнота и функциональность системы АТ-команд модемов ETRX2 компании Telegesis позволяют не только осуществлять операции по образованию сети и передаче данных, но и выполнять мониторинг сети и определять качество поступающих радиосигналов.

Использование модемов ETRX2 в серийном производстве показало их высокое качество, обусловленное 100% -ным выходным контролем у производителя.

Введение системы поквартирного учета потребления воды привлекательно и для водоснабжающей организации, и для населения.

Потребители получают возможность перейти к оплате воды в соответствии с фактическим использованием, появляется возможность взимать с поставщиков штрафы за некачественные услуги.

Поставщики, в свою очередь, получают экономический эффект за счет уменьшения количества неплатежей.

Становится возможным оперативно выявлять неисправности оборудования.

У населения появляется стимул к разумному расходованию воды, что имеет важное значение в области рационального природопользования.

2.6 Программное обеспечение АИС УРВ

Программное обеспечение диспетчерского центра позволяет принимать и накапливать в базе данных показания счетчиков и отчеты о событиях происходящих на пунктах учета (пропадание питания, вскрытие объекта и т.п.). При каждом сеансе обмена между терминалом и диспетчерским центром передаются пакеты информации содержащие: текущие показания прибора учета, показания прибора учета на каждый день, в ретроспективе, за прошедшие 31 день; показания на первый день месяца, в ретроспективе, за прошедших 12 месяцев, а также 30-ти минутные профили мощности потребления.

Эти данные визуализируются в виде таблиц и в виде графиков (рисунки 2.10 и 2.11).

Диспетчер имеет возможность детально изучить данные и выявить случаи хищения или аварийные ситуации на сетях потребления.

По накопленным данным строятся отчеты - групповые и индивидуальные, например, для групп терминалов - состояние на конкретную дату, и индивидуально, развернутый, по каждому терминалу, с отображением получасовых мощностей и показаний прибора учета на определенные даты.

Отчеты могут рассылаться адресатам по электронной почте.

Рисунок 2.10 - Общий вид терминала сбора данных

Рисунок 2.11 - Таблицы и графики месячных данных

Таким образом, задачи, поставленные в техническом задании на проектирование автоматизированной информационной системы учета расхода воды полностью выполнены.

3. Экономическая эффективность проекта

В данной части дипломного проекта рассматриваются:

а) проектные затраты, включающие в себя затраты времени, заработной платы участников дипломного проекта, затраты на материалы, энергетические затраты;

б) затраты на внедрение и эксплуатацию создаваемой системы;

в) расчет эффективности созданной системы.

В данном дипломном проекте рассматривается создание автоматизированной информационной системы учета расхода воды с целью поквартирного учета расхода холодной воды и последующей передаче данных в диспетчерскую ООО "Водоснабжение".

3.1 Планирование выполнения работ

Разработка проекта потребовала усилий двух человек: руководителя проекта, инженера-проектировщика.

Для более планомерного выполнения весь объем работ разбит на несколько этапов.

На первых из них необходимо осознать основные моменты поставленной задачи, определить последующий ход действий, сроки, составить техническое задание.

Далее следует найти и изучить информацию по данной теме, включающую сведения о методиках проектирования автоматизированной системы управления технологическим процессом (АСУТП), специфике работы ООО "Водоснабжение".

Следующие этапы наиболее трудоёмкие - они включают: выбор системы, проектирование системы, настройку.

Ход работ показан в таблице 3.1.

Таблица 3.1 - Перечень этапов выполнения работ

№Наименование работИсполнительСрок исполненияКоэффициент загрузки исполнителя, %1Постановка задачи и определение хода работРуководитель Инженер-проектировщик13.03-15.0375 252Анализ поставленной задачиРуководитель Инженер-проектировщик15.03-17.0340 603Составление технического заданияРуководитель Инженер-проектировщик17.03-19.0320 804Согласование и корректировка технического заданияРуководитель Инженер-проектировщик19.03-21.0345 555Сбор материала по предметной области и его изучениеРуководитель Инженер-проектировщик21.03-3.0410 906Выбор системыРуководитель Инженер-проектировщик3.04-19.0420 807Разработка системыРуководитель Инженер-проектировщик19.04-8.0515 858Оформление документацииРуководитель Инженер-проектировщик8.05-10.0640 60Итого: 93 дня

3.2 Состав сметы затрат на разработку автоматизированной информационной системы

В состав затрат на проектирование и изготовление новой автоматизированной системы включается стоимость всех расходов для реализации комплекса работ составляющих создание данной разработки.

Единовременные затраты, необходимые для реализации системы, рассчитываются следующим образом:

К = Смат + Сосн. з/пл + Сотч. ЕСН + Соб + Снр + Сэл + Спр (3.1)

где Смат - затраты на материалы и комплектующие изделия;

Сосн. з/п - основная заработная плата ИТР, участвующего в разработке;

Сотч. ЕСН - отчисления на единый социальный налог;

Соб - затраты на оборудование;

Снр - накладные расходы;

Сэл - затраты на электроэнергию

Спр - прочие затраты

3.2.1 Расчет затрат на оборудование

В таблице 3.2 приведен список необходимого оборудования для реализации системы.

Таблица 3.2 - Затраты на оборудование

№НаименованиеЦена, тыс. руб. Кол-во, шт. Стоимость, т. р. Стоимость оборудования и программного обеспечения новой системы1Модули снятия показаний1,320262Приборы учета холодной воды1,1520233Модемы-координаторы4,6523Итого: 72Прочие расходы1 Заготовительно-складские расходы (1,5% стоимости оборудования) 1,082 Расходы на установку и монтаж (10% стоимости оборудования) 7.25 Расходы на пуск и отладку (3% стоимости оборудования) 2,16Итого: 10,44

Итого затраты на оборудование составят 82440 руб.

3.2.2 Расчет затрат на материалы и комплектующие

В таблице 3.3 приведен список необходимых для реализации системы материалов и комплектующих.

Таблица 3.3 - Затраты на материалы и комплектующие

№НаименованиеЦена, руб. Кол-во, шт. Стоимость, руб. 1Контакты для подкл. эл. сети11101102Провода для подкл. эл. сети115101150 Итого: 1260

3.2.3 Расчет заработной платы

Заработная плата инженерно-технического персонала, непосредственно участвующего в разработке, рассчитывается с учетом квалификации работников по формуле:

(3.2)

где n - количество видов работ; Ti - затраты труда на выполнение i-го вида работ, чел-дн; m - количество участников выполнения работ; Ki,j - коэффициент загруженности j-го участника на i-ом этапе; Сj - среднедневная заработная плата j-го работника, руб/чел-дн, рассчитываемая по формуле:

(3.3)

где Сср/мес - средняя месячная зарплата.

Для руководителя среднедневная заработная плата составляет:

руб

Для инженера-проектировщика среднедневная заработная плата составляет:

руб

В таблице 3.4 приведены значения коэффициентов и расчетные значения среднедневной и общей заработной платы.

Таблица 3.4 - Коэффициенты и значения зарплаты

ИсполнительСj, рубЭтап12345Дней222210Руководитель181,8Кij7540204510руб272,4145,4472,72163,62181,8Инженер-проектировщик250Кij2560805590руб1253004002752250ИсполнительЭтап678910ВсегоДней152024510РуководительК2015301540руб581,6545,41308,96136,35727,24135,95Инженер-проектировщикК8085708560руб3000425042001062,5150017237,5 Итого21373,45

3.2.4 Отчисления на единый социальный налог

Отчисления на единый социальный налог рассчитываются по следующей формуле:

Сотч. з/пл = Сз/пл*Котч (3.4)

где Котч - коэффициент отчислений из фонда заработной платы в фонд медицинского страхования, в фонд социального страхования, в пенсионный фонд, в фонд занятости, составляющие в общей сложности 30%.

Сотч. з/пл = 17237,5*0,30 = 5557,097 руб.

3.2.5 Затраты на электроэнергию

Затраты, связанные с эксплуатацией оборудования при подготовке проекта рассчитываются по следующей формуле:

Зэл = РгТрГКмГКтГСэ (3.5)

где Р2 - мощность токоприемника кВт;

ТрГ - время работы токоприемника в часах (93дня*8ч);

KмГ - коэффициент использования токоприемника по времени (0,95);

КтГ - коэффициент использования токоприемника по мощности (0,94);

Сэ - стоимость одного киловатта в час (по данным "РЭК" стоимость 1 кВт/ч электроэнергии составляет 1,62 руб.

Таблица 3.5 - Расчет затрат на электроэнергию

НаименованиеРгТрГКмГКтГСэ ЗэлВнутридомовое оборудование системы0,257440,95 0,941,27210,9

Затраты на электроэнергию составят 3эл = 210,9 руб.

3.2.5 Затраты на накладные расходы

Затраты на накладные расходы включают расходы на охрану труда и административно-хозяйственное управление и составляют 10% от фонда заработной платы.

3.2.6 Прочие затраты

Прочие затраты составляют 7% от всех предпроектных затрат и приблизительно равны 2599,8 руб.

Итоговые суммы проектных затрат представлены в таблица 3.6.

Таблица 3.6 - Проектные затраты

ЗатратыСматСосн. з/плСотч. ЕСНСобСпрСэлСпрИтогоСумма, руб. 126017237,55557,097824401723,7210,97590,04116019,24

3.3 Расчет эксплуатационных затрат

Эксплуатационные затраты на год рассчитываются по формуле:

кжп = зА + зр + зз/п + зэл + знк (3.6)

где За - затраты на амортизационные отчисления в год;

Зр - затраты на текущий и профилактический ремонт;

Зз/п - заработная плата задействованного персонала;

Зэл - затраты на электроэнергию;

Знк - накладные расходы.

Классификация относит устройства автоматики к третьей амортизационной группе (код по ОКОФ 14 3020000). Срок их полезного использования может составлять от трех лет одного месяца до пяти лет включительно. Принимаем максимальный срок полезного использования - 5 лет.

Суммы амортизационных отчислений представлены в таблице 3.7.

Таблица 3.7 - Расчет амортизационных отчислений

НаименованиеЦена, тыс. руб.Кол-во, шт.Стоимость, тыс. руб.Амортизационные отчисления%тыс. руб. Модули снятия показаний1,32026205,2Приборы учета холодной воды1,152023204,6Модемы-координаторы4,6523204,6Всего: 14,4

3.3.1 Затраты на текущий и профилактический ремонт составляют 2,5% от стоимости оборудования:

рем = 82440*0,025 = 2061 руб

Заработная плата задействованного персонала включает в себя з/п двух работников предприятия, эксплуатирующих систему. Затраты на заработную плату представлены в таблица 3.8.

Таблица 3.8 - Затраты на заработную плату эксплуатационного персонала и расчет единого социального налога

Должность исполнителяМесячный оклад, руб. Среднечасовая оплатаЗатра-ченное времяЗарплата по окладу, руб. Районный коэффициент, %Всего, руб. Эксплуатацион. персонал (2 чел) 932036,76206475865,0530197249,13Итого197249,13

3.3.2 Отчисления с заработной платы на ЕСН составляют

Сотч. з/пл = Сгод. з/пл*Котч (3.7)

Зотч. з/пл = 197249,13*0.30 = 51284,77 руб

3.3.3 Затраты на электроэнергию приведены в таблице 3.9

Зэл = РiТрiКмiКтiСэ (3.8)

где Pi - мощность токоприемника кВт;

Tpi - время работы токоприемника в часах (256 дней*8ч);

Kмi - коэффициент использования токоприемника по времени (0,95);

Кmi - коэффициент использования токоприемника по мощности (0,94);

Сэ - стоимость одного киловатта в час (по данным "РЭК" стоимость 1 кВт/ч электроэнергии составляет 1,62 руб.)

Таблица 3.9 - Затраты на электроэнергию

НаименованиеКол-во, штPiТрiКмiКтiСэЗэяОборудование системы10,2520640,950,941,271051Приборы автоматики10,2520640,950,941051 Итого: 2102

3.3.4 Затраты на накладные расходы

Затраты на накладные расходы включают расходы на охрану труда и административно-хозяйственное управление и составляют 10% от фонда заработной платы:

Зпр = Зз/плx0,l, (3.9)

Знр = 197249,13*0,10 = 19724,91 руб

Итоговые суммы эксплуатационных затрат представлены в табл.3.10.

Таблица 3.10 - Эксплуатационные затраты.

ЗатратыЗремЗосн. з/плЗаЗпрЗэлИтогоСумма, руб. 715,75197249,131440019724,9132102234192,793

Затраты на эксплуатацию системы: Кэкс = 234192,793 руб.

3.4 Анализ эффективности внедрения автоматизированной системы

Эффективность внедрения системы заключается в том, что с помощью предлагаемой автоматизированной информационной системы учета холодной воды возможно добиться полного контроля за внутридомовым расходом воды.

Соответственно, значительно снижается трудоемкость работ, связанная с учетом расхода воды и ручным занесением данных в систему.

Годовая экономия от внедрения системы определяется по формуле:

Э = åЭi - Сэкс

åЭi - сумма факторов, приводящих к экономии средств.

Сэкс - эксплуатационные затраты в год.

3.4.1 Экономия средств за счет отсутствия необходимости в ручном учете расхода воды и занесении данных в систему

Среднегодовая (за 2012 год) стоимость экономии за счет отсутствия необходимости в ручном учете расхода воды и занесении данных в систему: Э1 = 302562,6 руб.

Факторы годовой экономии при внедрении системы приведены в таблице 3.11.

Таблица 3.11 - Факторы годовой экономии

ЭiФактор экономииСумма, руб. Э1Экономия средств за счет отсутствия необходимости ручного учета воды и занесении данных в систему302562,6 руб. ИТОГО: 302562,6 руб.

Таким образом, годовая экономия составляет:

Э = 302562,6 - 234192,793 = 68369,807 руб.

Экономическая эффективность единовременных затрат на создание системы определяется показателями Тр и Ер, где Тр - расчетный срок окупаемости единовременных затрат на создание системы в годах, Ер - расчетный коэффициент эффективности единовременных затрат на создание системы:

(3.11)

(3.12)

года

Нормативные показатели эффективности системы Ен = 0,33; Тн = 3,03.

Сопоставляя расчетный коэффициент эффективности и срок окупаемости системы с нормативными, находим, что Ер > Ен (0,59 > 0,33) и Тр < Тн (1,7 < 3,03).

Следовательно, проектируемая система эффективна.

Технико-экономические показатели проекта приведены в таблице 3.12.

Таблица 3.12 - Технико-экономические показатели проекта

№ п/пНаименование показателяЕд. изм. Значение показателя1Предпроектные затратыРуб. 116019,241.1 Затраты на оборудованиеРуб. 824401.2 Затраты на материалы и комплектующие изделияРуб. 1 2601.3 Основная з/п плата инженерно-технического персонала, участвующего в разработкеРуб. 17237,51.4 Отчисления с з/п в различные фондыРуб. 5557,0971.5 Затраты на электроэнергиюРуб. 210,91.6. Накладные расходыРуб. 1723,71.7Прочие расходыРуб. 7590,042Эксплуатационные затратыРуб. 234192,7932.1 Амортизационные отчисления в годРуб. 144402.2 Затраты на текущий и профилактический ремонтРуб. 715,752.3 Заработная плата задействованного персоналаРуб. 197249,132.4 Затраты на электроэнергиюРуб. 21032.5 Накладные расходыРуб. 19724,9133Годовая экономияРуб. 68369,807 3.1 Экономия средств за счет экономии на приобретении первичных СПРуб. 302562,6 4Срок окупаемости проектагод1,7

4. Безопасность и экологичность проекта

4.1 Безопасность проекта

4.1.1 Анализ условий труда

Анализ выполнен для оператора диспетчерской ООО "Водоснабжение".

Во время работы за компьютером на оператора действуют следующие опасные и вредные производственные факторы.

Физические:

повышенные уровни электромагнитного излучения;

повышенные уровни рентгеновского излучения;

повышенные уровни ультрафиолетового излучения:

повышенный уровень инфракрасного излучения;

повышенный уровень статического электричества:

повышенные уровни запыленности воздуха рабочей зоны;

повышенное содержание положительных аэроионов в воздухе рабочей зоны;

пониженное содержание отрицательных аэроионов в воздухе рабочей зоны;

пониженная или повышенная влажность воздуха рабочей зоны;

пониженная или повышенная подвижность воздуха рабочей зоны;

повышенный уровень шума;

повышенный или пониженный уровень освещенности;

повышенный уровень прямой блесткости;

повышенный уровень отраженной блесткости;

повышенный уровень ослепленности;

неравномерность распределения яркости в поле зрения;

повышенная яркость светового изображения;

повышенный уровень пульсации светового потока;

повышенное значение напряжения в электрической цепи, замыкание которой может произойти через тело человека.

Химические:

повышенное содержание в воздухе рабочей зоны двуокиси углерода, озона, пыли.

Психофизиологические:

напряжение зрения;

напряжение внимания;

интеллектуальные нагрузки;

эмоциональные нагрузки;

длительные статические нагрузки;

монотонность труда,

большой объем информации, обрабатываемой в единицу времени;

нерациональная организация рабочего места.

Биологические:

повышенное содержание в воздухе рабочей зоны микроорганизмов.

Таблица 4.1 - Оценка напряженности труда на рабочем месте

№№ п/п Показатели напряженности трудаКлассы условий труда, степень вредностиОптимальныйДопустимыйНапряженный труд1 степени2 степени1. Интеллектуальные нагрузки11Содержание работы+12Восприятие сигналов+13Степень сложности задания+14Характер выполняемой работы+2. Сенсорные нагрузки21Длительность сосредоточенного наблюдения+.2Плотность сигналов+23Число объектов одновременного наблюдения+24Размер объекта различения+25Работа с оптическими приборами+26Наблюдение за экранами ВДТ+27Нагрузка на слуховой анализатор+28Нагрузка на голосовой аппарат+3. Эмоциональные нагрузки31Степень ответственности+32Степень риска для собственной жизни+33Степень риска для жизни других людей+4. Монотонность нагрузок41Число элементов повторяющихся операций+42Продолжительность повторяющихся операций+43Время активных действий+44Монотонность произв. обстановки+5. Режим работы51Продолжительность рабочего дня+52Сменность работы+53Наличие регламентированных перерывов+Общая оценка напряженности труда139

Из анализа следует, что условия труда оператора вредные, 3 класса по гигиенической классификации ГОСТ Р 2.2.2006-05 "Руководство по гигиенической оценке факторов рабочей среды и трудового процесса".

4.1.2 Мероприятия по безопасности труда

В соответствии с требованиями СанПиН 2.2.2.542-96 "Гигиенические требования к видеодисплейным терминалам, персональным электронно-вычислительным машинам и организация работы" к рабочему месту предъявляются следующие требования:

достаточное рабочее пространство, позволяющее осуществить все необходимые движения и перемещения;

достаточные зрительные, физические и слуховые связи между оператором и машиной;

оптимальное размещение оборудования, входящего в состав рабочего места;

рабочее кресло легко перемещается и поворачивается, имеет регулируемое по высоте сиденье, наклон спинки и сиденья, а также оптимальную твердость рабочих поверхностей.

Экран дисплея размещается на оптимальном расстоянии от оператора (0,6 - 0,7 м.), при этом плоскость экрана должна быть перпендикулярна линии взора, что достигается наклоном рабочих панелей, которые должны обеспечивать регулировку угла наклона по горизонтали в пределах 20° и по вертикали 30°. Монитор должен иметь регулировку яркости и контраста.

К = Lmax / Lmin = 5: 1 (4.1)

где К - отношение яркости символа к яркости фона;max - максимальная яркость символа;min - минимальная яркость фона.

Верхняя часть экрана находится на уровне глаз, взгляд на центр экрана направлен под небольшим углом вниз, угол рассматривания должен быть не менее двадцати угловых минут и рассчитывается по формуле:

(a/2) = S / 2L (4.2)

где S - высота буквы (мм);- расстояние от глаза до объекта на экране;

a - угол рассматривания (угловые минуты).

При ярком внешнем освещении должны применяться специальные антибликовые козырьки. Клавиатура должна располагаться так, чтобы рабочие движения находились в наиболее доступной зоне. Функциональная и буквенно-цифровая части клавиатуры для удобства пользования должны быть разделены, а цвет клавиш должен быть контрастным по отношению к цвету панели.

Параметры микроклимата на рабочем месте оператора

Данные требования регламентируются СанПиН 2.2.2.542-96 "Гигиенические требования к видеодисплейным терминалам, персональным электронно-вычислительным машинам и организация работы". Работа персонала, обслуживающего вычислительную технику, относится к категории 1а (затраты энергии до 120 ккал/ч), так как она выполняется сидя или связана с перемещениями без систематического физического напряжения и переноса тяжестей. В помещении, оснащенном средствами вычислительной техники, должны поддерживаться оптимальные значения температуры, скорости движения воздуха и относительной влажности воздуха. Это обусловлено тем, что умственный труд характеризуется напряжением и для обеспечения высокой работоспособности необходимо поддерживать оптимальные показатели микроклимата, которые указаны в таблице 18.

Таблица 4.2 - Оптимальные показатели микроклимата

Период годаКатегория работТемпература, ССкорость воздуха, м/с не болееОтносительная влажность, %Холодный1а22-240,160-40Теплый1а23-250,160-40

На одного человека должен приходиться объем помещения 35-45 м3 при площади 5-6 м2 (без учета проходов).

Допустимый уровень вибрации регламентируется СанПиН 2.2.2.542-96 "Гигиенические требования к видеодисплейным терминалам, персональным электронно-вычислительным машинам и организация работы". ПДУ виброускорения равен 0,056 м/с, ПДУ виброскорости равен 0,18 м/с. При превышении общих фактических уровней вибраций допустимых значений необходимо принять меры виброакустической защиты, которая предусматривается в соответствии с требованием СН 2.2.4/2.1.8.566-96. Это виброизоляция и строительно-планировочные мероприятия по борьбе с вибрацией.

Предусмотрена звукоизоляция служебных помещений. Длительное воздействие на человека шума, уровень которого превышает допустимые нормы, отрицательно влияет на его психофизические функции, в результате чего снижается качество и производительность труда, и возникает опасность серьезных заболеваний. Снижение шума дает звукоизоляция за счет обивки стен звукоизолирующими материалами и использование звукопоглощаемой панели.

Источниками шумов в помещении, оборудованном средствами вычислительной техники, являются:

персональные компьютеры;

вентиляторы в блоках ПК;

воздуходувки;

кондиционеры;

устройства ввода - вывода (принтеры, дисководы и т.п.).

Уровни шума на рабочих местах должны соответствовать требованиям: уровень шума не должен превышать 60 дБА.

Для обеспечения уровня шума в допустимых пределах и в случаях, когда он не удовлетворяет техническим нормам, проводят следующие мероприятия:

ослабление шума в источниках его возникновения;

изоляция источников шума с помощью звукопоглощающей обивки;

экранирование рабочего места;

строительные мероприятия.

Для снижения уровня шума потолок или стены, а иногда и то и другое должны облицовываться звукопоглощающим материалом с максимальным коэффициентом звукопоглощения в области частот 63-8000 Гц.

Согласно требований СН 2.2.4/2.1.8.566-96 ("Правила устройства электроустановок") помещение, оснащенное средствами вычислительной техники, является помещением с повышенной опасностью поражением электрическим током, так как существуют условия для одновременного прикосновения к металлическим корпусам электрооборудования с заземленными частями или конструкциям здания и оборудования.

Для обеспечения безопасной работы обслуживающего персонала и нормальной работы вычислительных машин в электроустановках 220/380В предусмотрено защитное заземление. Эффект защитного заземления заключается в том, чтобы создать между корпусом защищаемого оборудования и землей электрические соединения достаточно малого сопротивления, чтобы в случае замыкания на корпус, прикосновение к нему человека не могло вызвать прохождение через его тело опасной силы тока (до 10мА).

Согласно требованиям СН 2.2.4/2.1.8.566-96 в электроустановках напряжением до 1000В величина сопротивления заземляющего устройства не должна превышать 4Ом, Измерение сопротивления заземленных установок, к которым имеет доступ только электротехнический персонал, проводят не реже одного раза в три года. Токоведущие провода прокладывают между полом и фальшполом, чтобы в случае повреждения изоляции или обрыва проводов снизить опасность поражения электрическим током до минимума.

При техническом осмотре и ремонте вычислительных машин применяются основные и дополнительные индивидуальные средства безопасности для электроустановок, работающих под напряжением до 1000В.

Из изоляционных средств в операторской АС предусмотрены:

переносные заземляющие устройства;

инструменты с изолированными рукоятками;

указатели напряжения для определения наличия напряжения с дополнительным сопротивлением для фазировки;

резиновые диэлектрические коврики.

Регламентация приводится в СанПиН 2.2.4.1191-03. Общие технические требования".

Физиологическое воздействие статического электричества на организм человека может проявляться в форме малого тока длительно протекающего через тело, кратковременных электрических разрядов, а также электрического поля, действующего на организм человека. Действие статического электричества смертельной опасности не представляет, но неблаготворно отражается на состоянии здоровья человека. Вызываемые статическим электричеством неприятные ощущения являются этиологическим фактором неврастенического синдрома, головной боли, плохого сна, неприятных ощущений. Все это сказывается на работоспособности оператора ПК.

Причинами возникновения статического электричества является электромагнитное поле, возникающее при работе электрических устройств и способность ПК накапливать статическое электричество. Наличие большого количества связанных устройств затрудняет удаление этого фактора.

С целью отвода статического электричества применяют заземление, которое представляет собой единую неразрывную линию, присоединенную в нескольких местах к заземляемому устройству.

На вычислительном центре проводят следующие мероприятия по защите от статического электричества:

заземление различных частей ПК;

использование специальной хлопчатобумажной одежды обслуживающим персоналом;

поддержка оптимальной влажности (60-40%) в помещении;

применение антистатических мастик.

Допустимые уровни напряженности электростатических полей не должны превышать 20 кВ/м в течение 1 часа СанПиН 2.2.4/2.1.8.655-96. В помещении необходимо контролировать уровень аэроионизации. Оптимальным уровнем аэроионизации в зоне дыхания человека считается содержание легких аэроионов обоих знаков от 1,5*102 до 5*103 в 1 см3 воздуха.

4.1.3 Мероприятия по производственной санитарии

Для обеспечения комфортной рабочей среды обеспечивается вентиляция помещения с производительностью 20-40 м3/ч на каждого человека. В помещении ежедневно проводится влажная уборка.

Кроме естественной вентиляции в рабочем помещении необходимо предусматривать и приточно-вытяжную вентиляцию, а также использовать кондиционирование воздуха с учетом тепло избытка от машин, людей, солнечной энергии и от источников искусственного освещения. Подача воздуха должна осуществляться в верхнюю зону помещения с малыми скоростями с учетом поддержки заданной скорости воздуха в рабочей зоне.

Кондиционирование обеспечит:

автоматическое поддержание параметров микроклимата в необходимых пределах в течение всего года;

очистку воздуха от пыли, бактерий;

поддержание небольшого избыточного давления в чистых помещениях с целью исключения поступления неочищенного воздуха.

Рациональное освещение обеспечивает не только необходимый и достаточный для зрения свет, но также равномерность и постоянство светового потока. При устройстве общего освещения рекомендуется вместо висящих ламп установить потолочное освещение, при котором отраженный свет создает более равномерную освещенность. Светильники должны располагаться вдоль рабочего места, чтобы искусственный свет имел такое же направление, что и естественный.

В помещении предусматривается боковое естественное освещение через окна. Нормы проектирования естественного и искусственного освещения установлены в СанПиН 2.2.42.1278-03. Работа в вычислительном центре относится к IV разряду зрительных работ (таблица 4.3).

Объект различения имеет размеры 0,5-1 мм.

Таблица 4.3 - Норма зрительных работ

Характеристика зрительных работРазмер объекта различения, ммРазряд зрительных работПодразряд зрительных работКонтраст - объекта - различения с фономСредней точности0,5-1,0IVВсредний

Таблица 4.4 - Норма освещенности

Освещенность при общем свете, лкХарактеристика фонаКоэффициент естественного освещения, %200светлый1,5

Работа в помещении должна производиться:

при естественном освещении (К=1,5%) на расстоянии 0,8 - 1,0 м от стены с оконными проемами, причем экраны видео терминалов находятся перпендикулярно этой стене;

при комбинированном (естественное + искусственное) освещении экраны видеотерминалов находятся перпендикулярно светонесущей стороне при искусственном освещении.

4.1.4 Пожарная безопасность

При эксплуатации ПЭВМ соблюдены следующие требования пожарной безопасности:

каждое из помещений, где производится эксплуатация устройств ПЭВМ, оборудовано первичными средствами пожаротушения и обеспечено инструкциями по их применению. В качестве средств пожаротушения исльзуются углекислотные огнетушители типа ОУ-2, ОУ-5. Применение пенных огнетушителей не допускается, так как жидкость пропускает ток;

устройства ПЭВМ установлены вдали отопительных и нагревательных приборов (расстояние не менее 1 м и в местах, где не затруднена их вентиляция и нет прямых солнечных лучей).

В связи с установкой дорогостоящего оборудования в помещении имеется пожарная сигнализация, срабатывающая автоматически и передающая сигнал о пожаре на приемную станцию.

Запрещено использование воды для тушения при включенной общей системе электропитания помещения. В здании предусмотрена внутренняя пожарная водопроводная сеть. Внутренняя сеть подключается к внешней пожарной сети, оборудованной гидрантами, расположенными на расстоянии не более 5 метров от стен здания, 150 метров друг от друга и 2,5 метра от края проезжей части.

Схема плана эвакуации при пожаре приведена в приложении Б.

4.2 Экологичность проекта

Согласно нормативным требованиям СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03 для предприятия определяется санитарно-защитная зона размером 500 м от крайних источников загрязнения атмосферы.

Площадь озеленения составляет 50% от площади санитарно-защитной зоны. Производственные здания на территории завода расположены с учётом технологического процесса, общности санитарно - гигиенических и пожарных требований.

Между зданиями должны быть разрывы с учётом санитарных требований и пожарных требований для исключения вредного влияния газов, пыли и т.д.

В соответствии с действующим экологическим механизмом реализации государственной политики осуществляется:

планирование и финансирование природоохранных мероприятий

соблюдение эколого-экономических нормативов;

внедрение экологически целесообразных технологических решений;

плата за использование природоохранных ресурсов.

Предприятие осуществляет платежи за водо-, тепло-, энергопотребление, вывоз мусора и земельный налог. Земельный налог исчисляется исходя из площади занимаемого земельного участка и утвержденных ставок налога.

К вредному воздействию компьютеров на окружающую среду можно отнести высокое потребление электроэнергии.

Для уменьшения расхода электроэнергии необходимо соблюдать следующие правила:

выключить компьютеры и периферийное оборудование в конце рабочего дня и при остановке работы на длительный период;

не оборудовать каждое рабочее место принтером, модемом или другой периферией, необходимо организовывать совместный доступ пользователей к периферийным устройствам.

Так как при работе на компьютере человек подвергается воздействию переменных электромагнитных полей (ЭМП), которое зависит от напряженностей электрического и магнитного полей, размера облучаемой поверхности тела и индивидуальных особенностей человека, в работе рассмотрен экологический аспект использования ВТ.

К ЭПМ промышленной частоты относятся линии электропередач (ЛЭП) напряжением до 1150 кВ, открытые распределительные устройства, включающие коммутационные аппараты, устройства защиты и автоматики, измерительные приборы. Они являются источниками электрических полей промышленной частоты (50 Гц). Необходимо ограничивать время пребывания человека в зоне действия электрического поля, создаваемого токами промышленной частоты напряжением выше 400 кВ.

Нормирование ЭПМ промышленной частоты осуществляют по предельно допустимым уровням напряженности электрического и магнитного полей частотой 50 Гц в зависимости от времени пребывания в нем, регламентируется "Санитарными нормами и правилами выполнения работ в условиях воздействия электрических полей промышленной частоты" СН 5802-05 и ГОСТ 12.1.002-04.

Допустимое время пребывания персонала в условиях воздействия ЭМП ограничивается продолжительностью рабочего дня и, соответственно, уменьшается с возрастанием интенсивности экспозиции.

В целях профилактики неблагоприятного действия ЭМП на работающих применяются средства индивидуальной и коллективной защиты (только от электрической составляющей ЭП) в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.002-84, СанПиН 5802-01 и ГОСТ 12.4.154-05 ССБТ "Устройства экранирующие для защиты от электрических полей промышленной частоты. Общие технические требования, основные параметры и размеры", ГОСТ 12.4.172-97 ССБТ "Комплект индивидуальный экранирующий для защиты от электрических полей промышленной частоты. Общие технические требования и методы контроля".

В качестве средств индивидуальной защиты <#"center">Заключение