Расширение возможностей системы Moodle за счет внедрения мультиагентной системы дистанционного обучения

Схема сетевого взаимодействия системы Moodle и мультиагентной системы

Moodle и мультиагентная система «общаются» по принципам взаимодействия веб-сервисов:

1. Клиентское приложение инициализирует SOAPClient

2. SOAPClient читает файлы описания методов веб-сервиса (WSDL).

3. SOAPClient формирует пакет запроса (SOAP Envelope) и отправляет на сервер. Возможно использование любого транспортного протокола, но, как правило, используется HTTP.

4. Пакет принимает серверное приложение, создает объект SOAPServer и передает ему пакет запроса

5. SOAPServer читает описание веб-сервиса, загружает описание и пакет запроса в XML DOM деревья

6. SOAPServer вызывает метод объекта/приложения, реализующего сервис

7. Результаты выполнения метода или описание ошибки конвертируются объектом SOAPServer в пакет ответа и отправляются клиенту

8. SOAPClient проводит разбор принятого пакета и возвращает клиентскому приложению результаты работы сервиса или описание возникшей ошибки.

2.5 Расчет надежности программного комплекса

Надежность является комплексным свойством, которое включает в себя следующие свойства: работоспособность, сохраняемость, ремонтопригодность, долговечность.

Основное свойство, описываемое количественными характеристиками работоспособность. Утрата работоспособности - отказ.

Количественные характеристики надежности (работоспособности) различаются для восстанавливаемых и невосстанавливаемых изделий.

Основные характеристики надежности для невосстанавливаемых изделий:

· вероятность безотказной работы за время t: P(t);

· вероятность отказа за время t: Q(t)= 1 - P(t);

· интенсивность отказов (t) - указывает среднее число отказов, возникающее за единицу времени эксплуатации изделия;

· среднее время наработки изделия до отказа T0.

Реальные значения указанных характеристик получают по результатам испытаний на надежность.

В расчетах времени до отказа t считается случайной величиной, поэтому используется аппарат теории вероятностей.

Свойства (аксиомы):

P(0)=1 (рассматривается эксплуатация работоспособных изделий);

Lim t ? P(t)=0 (работоспособность не может быть сохранена неограниченное время);

(для невосстанавливаемых) dP(t)/dt?0 (после отказа изделие не восстанавливается).

Выбор показателя надежности:

· Если невосстанавливаемое изделие работает однократно в течение небольшого заданного отрезка времени tзад. <<T, то в качестве показателя подходит P(t) или Q(t)

· Если отказ невосстанавливаемого изделия не влечет опасных последствий и изделие работает до отказа, то надежность характеризуют средним временем наработки до отказа T.

2.6 Методика расчета надежности невосстанавливаемых изделий

Условия расчета:

· расчет производится для этапа нормальной эксплуатации изделия, поэтому считают (t)-const;

· создают надежностную схему изделия, причем считают, что отказ элемента (группы элементов), включенных в надежностную схему, приводит к отказу всего изделия;

· каждый элемент, включаемый в надежностную схему, характеризуется интенсивностью отказов i и вероятностью безотказной работы Pi(t); считают, что отказы отдельных элементов независимы между собой (хотя бы в первом приближении), поэтому вероятность безотказной работы изделия Pизд(t) (по теории вероятностей):

Pизд.(t)=P1(t) * P2(t) * …* Pn(t) =

а интенсивность отказов изделия изд

изд=1 + 2 + …+ n =

(складываются показатели степени в выражении P=exp(-t) ),

тогда для среднего времени наработки на отказ Tизд = 1/изд

Надежностная схема

Методика расчета надежности восстанавливаемых изделий и систем.

Процесс эксплуатации восстанавливаемых систем и изделий отличается от такого же процесса для невосстанавливаемых тем, что наряду с потоком отказов элементов изделия присутствуют стадии ремонта отказавших элементов, т.е. присутствует поток восстановления элементов. Для восстанавливаемых систем не выполняется третье свойство характеристик надежности: dP(t)/dt<0. За период времени t могут отказать два элемента системы, а быть восстановленными - три аналогичных элемента, а значит производная dP(t)/dt>0.

Характеристики надежности восстанавливаемых систем должны описывать как поток отказов элементов, так и поток восстановлений. Для описания потока отказов используются, по-прежнему, интенсивность отказов и среднее время наработки на отказ T, а для описания потока восстановлений - интенсивность восстановлений и среднее время восстановлений ТВ.

Интегральной характеристикой надежности восстанавливаемых систем является коэффициент готовности системы КГ, показывающий вероятность нахождения системы в работоспособном состоянии в произвольно выбранный момент времени и вычисляемый в соответствии с выражением:

КГ=Т/(Т+ТВ), ТВ=1/

Условиями приближенного расчета надежности восстанавливаемых изделий и систем являются следующие положения:

· время восстановления намного меньше времени наработки элемента на отказ;

· интенсивность отказов и восстановлений - постоянные величины;

· отказы и восстановления отдельных элементов и подсистем - независимые случайные события.

Для последовательной надежностной схемы включение n-элементов, описываемых характеристиками i, КГi и i, имеются следующие приближенные выражения для определения интенсивности отказов , интенсивности восстановлений и коэффициента готовности системы КГ

Связь характеристик можно выразить следующим образом:

, поскольку >>.

В восстанавливаемых системах достаточно часто используется резервирование элементов.

Резервирование приводит к появлению групп параллельно включенных элементов в надежностной схеме. Для определения характеристик параллельного включения элементов , КГ и в подсистеме при горячем резервировании используются выражения:

.

Пример параллельного включения m-элементов при горячем резервировании

Корректное функционирование программного комплекса обучающей системы неразрывно связано с надежностью сопутствующего ПО, обеспечивающего средства для ее работы. К нему относятся веб-сервер Apache и сервер баз данных Mysql.

Составляем надежностную схему и определяем критерии отказа системы.

Установим, что отказ системы наступает при отказе любой из ее подсистем. Определяем по справочникам и условиям эксплуатации значения i и i для отдельных устройств.

Значение КГ рассчитывается КГ1-/	Устройство	Интенсивность	Коэффициент готовности
		отказов, , 1/ч	восстановления, , 1/ч
	1. Сервер (оборудование)	2*10-5	0,1	0,9998
	2. Веб-сервер	0,86 * 10-3	0,5	0,9983
	3. Сервер баз данных	0,86 * 10-3	0,5	0,9983
	4. Ядро обучающей системы	0,4 * 10-4	0,1	0,9996

Рассчитаем вероятности безотказной работы для различных периодов работы системы:

Pi(t)=exp(-it)

Pизд.(t)=P1(t) * P2(t) * …* Pn(t)=

t, ч	100	500	1000
P1(t)	0,998002	0,99005	0,980199
P2(t)	0,772595	0,275271	0,075774
P3(t)	0,772595	0,275271	0,075774
P4(t)	0,996008	0,980199	0,960789
Pизд(t)	0,593333	0,073535	0,005407

В соответствии с выражением для последовательного включения устройств и подсистем имеем:

= 1,7*10-3

КГ= 0,9865

=/(1- КГ)= 0,15852 1/ч

Результат расчета для системы:

Т=1/= 561 ч, время наработки на отказ

Тн=1/= 2,2 ч, время восстановления

КГ= 0,99596 коэф. Готовности

3. Разработка рекомендаций для пользователей

3.1 Содержимое архива

· \mas\classes\nusoap\nusoap.php - библиотека nuSOAP.

· \mas\classes\interface\module_interface.php - интерфейс, описывающий, какие методы должен содержать в себе класс, реализующий получение данных о модуле.

· \mas\classes\mas_base.php - базовый класс.

· \mas\classes\mas_block.php - класс, реализующий получение данных о модуле типа «Блок»

· \mas\classes\mas_client.php - SOAP-клиент.

· \mas\classes\mas_nusoap.php - классы-наследники от классов библиотеки nuSOAP

· \mas\classes\mas_replacements.php - класс реализующий в себе замену по маске во входных параметрах.

· \mas\mas_request.php - скрипт, инициализирующий клиента

· \mas\mas_request_background.php - скрипт отправки запросов в фоне

· \mas\administrate.php - административный интерфейс

· \mas\services\ - директория сервисов

· \mas\templates\ - директория шаблонов вида

· \mas\templates\block\ - директория шаблонов вида для блоков

· \mas\templates\block\admin\ - директория шаблонов вида для административной части

· \lib\jquery-1.3.2.min.js - javascript-фрэймворк jQuery

· \lib\jquery-json.js - реализация JSON для jQuery

· \lib\moodlemas.js - объект javascript, реализующий асинхронную отправку запроса

· \blocks\mas\block_mas.php - модуль типа «Блок» для LMS Moodle

· \blocks\mas\config_instance.html - страница настроек модуля

· \admin\settings\mas.php - интеграция модуля в административный блок

· \lang\en_utf8\block_mas.php - локализация

3.2 Установка

Процесс установки модуля производится только администратором системы Moodle. Для установки модуля необходимо:

· Скопировать файлы из архива в соответствующие директории LMS Moodle, если таковых нет, то создать их.

· Отредактировать файл \lib\javascript.php

Добавить в него строки:

<script type="text/javascript" src="<?php echo $CFG->httpswwwroot ?>/lib/jquery-1.3.2.min.js"></script>

<script type="text/javascript" src="<?php echo $CFG->httpswwwroot ?>/lib/jquery-json.js"></script>

<script type="text/javascript" src="<?php echo $CFG->httpswwwroot ?>/lib/moodlemas.js"></script>

После аналогичных.

· Удостовериться что все файлы сохранены в кодировке UTF-8

После этого пользователем администратора зайти на страницу администрирования системы, в результате чего будет произведена установка модуля - созданы необходимые для его функционирования таблицы в базе данных. Удаление модуля при необходимости производится также через интерфейс администратора системы. При этом в случае следования установленному порядку удаления модуля в системе не остается никаких данных модуля.

Эксплуатация.

После установки модуля можно приступать к его эксплуатации.

Необходимо на странице настройки блока установить начальные настройки.

Общие настройки

Заголовок блока - название, которое будет отображаться в заголовке блока на странице.

Локальный путь - Локальный путь, где расположен клиент для обмена данных с МАС (от корня системы).

Настройки клиента

Полный путь до WDSL MAS - Полный путь до WSDL, содержащего описание сервисов MAS.

Настройки прокси-сервера (опционально):

o Адрес Proxy-сервера

o Логин

o Порт

o Пароль

Время ожидания запроса - в секундах, по умолчанию 0.

Время ожидания ответа - в секундах, рекомендуется устанавливать его до 30 секунд. Должно быть больше 0.

Сервис по умолчанию - сервис к которому будет произведен запрос.

Данные для сервиса по умолчанию - данные для запроса в формате JSON.

Шаблон для вывода - шаблон вывода для блока.

Настройки авторизации (опционально):

o Тип авторизации

o Логин

o Пароль

Запросы в фоне (опционально) - запросы к МАС, которые не требуют ответа, но их необходимо посылать при каждом обновлении страницы.

Каждый запрос описывается двумя строками, в первой указывается имя сервиса, к которому будет отправлен запрос, во второй данные для запроса в формате JSON. Разделителем между описаниями запросов является пустая строка.

В данных для запроса можно указывать метки типа ::user_id::, которые будут заменены при отправке запроса на реальные данные, полный список меток можно посмотреть в файле \mas\classes\mas_replacements.php.

После установки настроек модуль котов к эксплуатации.

Разработка. Создание меток.

Для создания новой метки необходимо до инициализации клиента вызвать статичный метод add класса mas_replacements с двумя параметрами, в первом необходимо указать имя метки, во втором ее значение.

Лучше всего это делать прямо в файле \mas\classes\mas_replacements.php, так как к моменту интерпритации данного файла уже загружен и подключен конфигурационный файл LMS Moodle, что дает полный доступ к данным системы.

Например mas_replacements::add('::user_id::', $USER->id); добавит метку ::user_id:: которая при отправке запроса будет заменена на реальное значение ID текущего пользователя.

Moodlemas.js.

Является надстройкой над jQuery.aJax для упрощения работы, но накладывает некоторые ограничения.

Функции:

Init() - инициализация объекта

setTextLoading(text) - Установка сообщения о передаче данных

setTextFail(text) - Установка сообщения об ошибке

setInstance(int) - Установка ID блока

setMethod(text) - название метода, который надо вызвать на сервере

setParameters(text) - Установка параметров для запроса

setRequestFile(text) - Установка URL, на который будет отправлен запрос

beforeSend() - Действия перед отправкой запроса

success(json) - Действия при успешной отправке запроса

error() - Действия при ошибке отправки запроса

send() - отправка запроса

Создание шаблонов вида.

Структура и расположение шаблонов вида жестко определены.

Шаблоны вида должны располагаться в папке \mas\templates\block\, причем для каждого шаблона должен тапк же быть создан одноименный шаблон для административной части в папке \mas\templates\block\admin\.

Например:

\mas\templates\block\simpleText.phtml - шаблон для блока

\mas\templates\block\admin\simpleText.phtml - шаблон для административной части.

Структура шаблона для блока должна иметь вид

<div class="mas_content_<?php print $html_instance_id; ?>"></div>

<script>

// эту часть можно не менять (за исключением имени переменной)

mmas = moodlemas.init();

mmas.setInstance("<?php print $html_instance_id; ?>");

mmas.setMethod("<?php print $html_agent; ?>");

mmas.setParameters(<?php print $html_agent_data; ?>);

mmas.setRequestFile("<?php print $html_request_file; ?>");

mmas.setTextLoading("<?php print get_string('mas_request_loading', 'block_mas'); ?>");

mmas.setTextFail("<?php print get_string('mas_request_fail', 'block_mas'); ?>");

// действия, для каждого шаблока свои

// действия перед отправкой

mmas.beforeSend = function() {

$(".mas_content_"+mmas.instanceid).html(mmas.loading);

};

// действия при успешном получении ответа

mmas.success = function(json) {

var result = json.result;

if(json.result == "fail") {

result = mmas.fail;

}

$(".mas_content_" + mmas.instanceid).html(result);

};

// отправка запроса

mmas.send();

</script>

К структуре шаблона административной части никаких требований не выставляется, так как нельзя точно предположить сколько запросов необходимо будет отправить, все данные блока доступны в шаблоне через переменную $current_block;

Разработка программы и методики испытаний.

Объект испытаний

Модуль для LMS Moodle, реализующий интеграцию мультиагентных сервисов системы дистанционного обучения.

Цель испытаний

Выявить ошибки реализации модуля для их исправления, проверить общее соответствие модуля предъявляемым в техническом задании требованиям.

Требования к программе

К модулю интеграции предъявляются следующие требования:

1. Предоставлять возможность настраивать параметры модуля администраторам и преподавателям.

2. выполнять все требования совместимости, предъявляемые к модулям в системе Moodle

3. недопустимо использование алгоритмов, позволяющих пользователю получать несанкционированный доступ к системе Moodle, используемой базе данных, программному веб-серверу или операционной системе сервер

4. модуль должен обеспечивать бесперебойную работу при

a. наличии нагрузки на сервер до 20 запросов/сек

b. количестве подключенных курсов до 10 с 30 обучающимися в каждом

5. модуль должен обеспечивать соединение с мультиагентной системой по протоколу SOAP

6. модуль должен гарантированно обеспечивать передачу данных таких типов как строка, массив, многомерный массив, ассоциативный массив, число, Boolean.

7. Все запросы к мультиагентной системе должны отсылаться асинхронно.

8. Модуль должен гарантировать передачу большого количества данных.

9. Модуль должен обеспечивать замену меток на реальные значения.

10. Модуль не должен влиять на время загрузки страницы.

11. Модуль не должен вносить графический дисбаланс на страницу.

12. Модуль должен сохранять работоспособность при просмотре страницы основными браузерами.

Средства и порядок испытаний

В ходе испытаний были использованы следующие технические и аппаратные средства:

· IBM PC совместимый компьютер следующей конфигурации:

o Процессор Intel Pentium IV с тактовой частотой 3ГГц

o 2Гб оперативной памяти

· Веб-сервер Apache версии 2.2

· Интерпретатор PHP версии 5.2.5

· СУБД MySQL версии 5.0.16

· Система дистанционного обучения Moodle версии 1.9.4

Испытания проводятся в порядке, соответствующем порядку перечисления требований к программе. В ходе испытаний проверяется общее соответствие модуля предъявленным функциональным требованиям и временным ограничениям, общая работоспособность, тестирование протокола передачи данных, а так же испытание модуля на наличие программных ошибок по методике черного ящика.

Методы испытаний.

1. В ходе испытаний выявлено, что преподавателям и администраторам курса доступна страница настроек модуля, на которой возможно изменять следующие параметры модуля:

· Общие настройки

o Заголовок блока

o Локальный путь, где расположен клиент дл обмена данных с МАС

· Настройки клиента

o Полный путь до WSDL, содержащего описание сервисов MAS

o Адрес Proxy-сервера

o Логин (proxy)

o Порт (proxy)

o Пароль (proxy)

o Connect timeout

o Responce timeout

o Сервис по умолчанию

o Данные для сервиса по умолчанию

o Шаблон для вывода по умолчанию

o Тип авторизации

o Логин (авторизация)

o Пароль (авторизация)

o Запросы к МАС, которые не требуют ответа, но их необходимо посылать при каждом обновлении страницы

2. В ходе испытаний по методу черного ящика с полным покрытием функций модуля не выявлено никаких конфликтов между модулем и системой, из чего делается вывод, что требования к совместимости модуля соблюдены.

3. Анализ безопасности модуля с точки зрения защиты от несанкционированного доступа проводился по методу белого, в ходе испытаний не выявлено уязвимостей.

4. Испытания модуля на сервере функционирующем под повышенной нагрузкой не проводились ввиду отсутствия необходимых средств.

5. В ходе испытаний выявлено, что соединение успешно создается SOAP-клиентом.

6. В ходе испытаний выявлено, что успешно передаются такие типы как строка, массив, многомерный массив, ассоциативный массив, число, Boolean обоих направлениях (от модуля к мультиагентной системе и от мультиагентной системы к модулю)

7. В ходе испытаний выявлено, что все запросы успешно отсылаются асинхронно средствами javascript-фрэймворка jQuery.

8. В ходе испытания выявлено, что по протоколу SOAP успешно передаются данные любого объема, но в настройках можно указать данные для запроса не превышающие 30000.

9. В ходе испытания выявлено, что при отправке запроса определенные метки успешно заменяются реальными данными.

10. В ходе испытания был проведен замер времени формирования страницы с подключенным модулем и без в секундах.

Номер испытания	Без модуля	С подключенным модулем
Ti	0.290	0.279
2	0.284	0.297
3	0.283	0.294
4	0.272	0.303
5	0.287	0.305

По результатам выявлено, что наличие блока на странице, реализующего связь с мультиагентной системой практически не влияет на скорость формирования страницы.

11. По результатам испытаний выявлено, что шаблоны модуля по умолчанию используют таблицу стилей текущей темы, но конечное решение об графическом представлении принимает разработчик, имея возможность описать его по своему усмотрению.

12. В ходе испытаний выявлено, что работоспособность модуля при просмотре страницы основными браузерами обеспечивается за счет javascript-фрэймворка jQuery.

4. Охрана труда

Охрана труда - это система обеспечения безопасности жизни и здоровья работников в процессе трудовой деятельности, включающая в себя правовые, социально-экономические, организационно-технические, санитарно-гигиенические, лечебно-профилактические, реабилитационные и иные мероприятия.

Любой производственный процесс, в том числе работа с ЭВМ, связан с появлением опасных и вредных факторов.

Опасным производственным фактором является такой фактор производственного процесса, воздействие которого на работающего приводит к травме или резкому ухудшению здоровья.

Вредные производственные факторы - это неблагоприятные факторы трудового процесса или условий окружающей среды, которые могут оказать вредное воздействие на здоровье и работоспособность человека. Длительное воздействие на человека вредного производственного фактора приводит к заболеванию.

Негативные факторы трудового процесса приводят к снижению трудоспособности и ухудшению качества выпускаемой продукции. Длительное воздействие неблагоприятных условий труда может привести к нарушению здоровья работающего, развитию профессионального заболевания или инвалидности.

Задачей охраны труда является гарантирование безопасных и здоровых условий труда и поддержание трудоспособности рабочих. Безопасными условиями труда считаются такие условия, при которых воздействие на работающих вредных или опасных производственных факторов исключено либо уровни их воздействия не превышают установленные нормативы.

moodle система мультиагентный дистанционный

4.1 Исследование опасных и вредных факторов при работе с ЭВМ

Для разработки программного обеспечения в данной дипломной работе были использованы следующие основные элементы вычислительной техники:

· ПК на основе процессора Intel Pentium IV c необходимым набором устройств ввода-вывода и хранения информации

· Цветной XGA монитор Sony 17” (TCO 99) на базе ЭЛТ Trinitron:

· разрешение по горизонтали (max) - 1600 пикселей;

· разрешение по вертикали (max) - 1200 пикселей;

· легко регулируемые контрастность и яркость;

· частота кадровой развертки при максимальном разрешении - 85Гц;

· частота строчной развертки при максимальном разрешении - 42кГц.

При использовании указанных элементов вычислительной техники могут возникнуть опасные и вредные факторы.

1. Безопасным для человека считается напряжение менее 40В. Персональный компьютер питается от двухфазной сети переменного тока с частотой 50Гц и напряжением 220В. Это напряжение является опасным для человека, поскольку прикосновение к токоведущим частям может привести к поражению электрическим током, что обуславливает появление опасного фактора - поражение электрическим током.

Воздействие электрического тока на человека может носить следующий характер:

- термический - нагрев тканей,

- электролитический - влияние на состав крови,

- биологический - раздражение нервных окончаний тканей, судорожное сокращение мышц.

- механический - разрыв тканей, получение ушибов, вывихов.

При поражении электрическим током человек может получить травмы следующего вида:

Общие повреждения - электроудары.

Различают электроудары четырех степеней сложности:

- первая степень: судорожное болезненное сокращение мышц без потери сознания;

- вторая степень: судорожное болезненное сокращение мышц, сопровождающееся потерей сознания, но с сохранением дыхания и сердцебиения;

- третья степень: судорожное сокращение мышц, потеря сознания, нарушение работы сердца или дыхания (либо и то, и другое вместе);

- четвертая степень: наступление клинической смерти, т.е. прекращение дыхания и кровообращения.

I. Местные повреждения - ожоги, металлизация кожи, электрические знаки, уплотнение кожи, электроофтальмия, механические повреждения.

2. При работе за экраном монитора человек попадает под воздействие излучения электромагнитных полей кадровой и строчной разверток на малых частотах, что вызывает появление вредного фактора - излучение электромагнитных полей низкой частоты. Данный вредный фактор влияет на человека следующим образом:

- может вызвать обострение некоторых кожных заболеваний: угревой сыпи, себорроидной экземы, розового лишая, рака кожи и др.;

- воздействие на метаболизм может вызвать изменение биохимической реакции крови на клеточном уровне, что ведет стрессу;

- может возникнуть нарушение в протекании беременности;

- способствует увеличению возможности выкидыша у беременных в два раза;

- способствует нарушению репродуктивной функции и возникновению злокачественных образований;

- способствует нарушению терморегуляции организма;

- способствует изменениям в нервной системе (потере порога чувствительности);

- может привести к понижению/повышения артериального давления;

- может привести к функциональным нарушениям сердечно-сосудистой и центральной нервной систем человека.

Результатом длительного нахождения в мощном ореоле низкочастотных электрических полей могут стать головные боли и нарушение визуального восприятия изображения на экране после нескольких часов работы на компьютере.

3. При работе за экраном дисплея пользователь попадает под воздействие ультрафиолетового излучения (УФИ). Это электромагнитное излучение в области, которая примыкает к коротким волнам и лежит в диапазоне длин волн ~ 200 - 400 нм. При повышении плотности данного излучения, оно становиться для человека вредным фактором. Его воздействие особенно сказывается при длительной работе с компьютером. Необходимо учитывать, что человек подвергается суммарному воздействию:

-УФИ, испускаемого монитором,

-УФИ, излучаемого люминесцентными лампами,

-УФИ, проникающего сквозь оконные проемы.

Такая совокупность излучения может превысить нормируемую плотность УФИ, равную 10 Вт/м2.

Биологическое воздействие на организм человека УФИ оценивается зрительным потоком, который измеряется внесистемной единицей - Эp и установленные нормы облучения УФИ равняются 7,5 за смену, и 60 за сутки.

На человека малые дозы УФИ оказывают благотворное действие -- способствуют образованию витаминов группы D, улучшают иммунобиологические свойства организма. Однако превышение нормируемой плотности может иметь следующие негативные последствия:

- могут обостряться некоторые заболевания кожи: угревая сыпь, себорроидная экзема, розовый лишай, рак кожи и др.;

- возможно воздействие на метаболизм и изменение биохимической реакции в крови на клеточном уровне, в результате чего у оператора возникают симптомы стресса;

При длительном воздействии и больших дозах могут быть следующие последствия:

- серьезные повреждения глаз (катаракта);

- рак кожи;

- кожно-биологический эффект: гибель клеток, мутация, канцерогенные накопления;

- фототоксичные реакции.

4. При напряжении на аноде электронно-лучевой трубки 3 - 500кВ присутствует рентгеновское излучение различной жесткости. Поскольку анод электронно-лучевой трубки дисплея имеет напряжение свыше 15кВ, оператор попадает в зону мягкого рентгеновского излучения. Таким образом, появляется вредный фактор - рентгеновское излучение. Суть опасности данного вредного фактора состоит в следующем:

- происходит образование чужеродных соединений молекул белка, обладающих даже токсическими свойствами;

- происходит изменение внутренней структуры веществ в организме, приводящее к развитию малокровия, к образованию злокачественных опухолей, катаракты глаз.

5. Во время работы на персональных ЭВМ при прикосновении к любому из элементов оборудования могут возникнуть разрядные токи статического электричества. Вследствие этого происходит электризация пыли и мелких частиц, которые притягивается к экрану. Собравшаяся на экране электризованная пыль ухудшает видимость, а при повышении подвижности воздуха в помещении более 0.2 м/с, попадает на лицо и в легкие человека, вызывая заболевания кожи и дыхательных путей. Статическое электричество при превышении нормированного значения 15 кВ/м становится вредным фактором.

Особенно электростатический эффект наблюдается у компьютеров, которые находятся в помещении с полами, покрытыми синтетическими коврами.

При повышении напряженности поля Е>15 кВ/м, статическое электричество может привести к выходу компьютера из строя, замыканию клавиатуры и потере информации на экране, так как изделия в ВТ питаются U=3-12В.

6. К вредным факторам при работе за компьютером можно также отнести блики и мерцание экрана из-за низкой частоты вертикального обновления или из-за низкого качества развертки монитора. Экспериментальные данные показывают, что вышеуказанные факторы способствуют возникновению:

- близорукости и переутомлению глаз;

- мигрени и головной боли;

- раздражительности, нервному напряжению и стрессу.

При работе за компьютером для вывода информации на бумажный носитель применяется принтер. Но, поскольку, принтер работает кратковременно, вредного воздействия на человека по шуму он не оказывает.

Из анализа опасных и вредных факторов, возникающих при работе на компьютере, можно сделать вывод, что оператор нуждается в средствах защиты от их воздействия.

4.2 Методы защиты пользователей от опасных и вредных факторов

Защита от поражения электрическим током

Для защиты от напряжения прикосновения используется зануление. Занулением называется преднамеренное соединение нетоковедущих частей с нулевым защитным проводником (рис. 3.1). Оно применяется в трехфазных четырехпроводных сетях с заземленной нейтралью в установках до 1000 вольт и является основным средством обеспечения электробезопасности.

Защита человека от поражения электротоком в сетях с заземлением осуществляется тем, что при замыкании одной из фаз на зануленный элемент машины в цепи этой фазы возникает ток короткого замыкания, который вызывает перегорание предохранителя (автомата) в оборудовании, в результате чего происходит отключение аварийного участка от сети.

Рисунок. Зануление

Расчет возможной величины тока короткого замыкания производится на основе следующих данных:

1. В качестве нейтральной электропроводки (НЭП) используются три провода, параметры которых приведены в таблице 4.1

Таблица 4.1

Провод	Длина, м	Площадь сечения, мм2	материал
l1	500	2	алюминий
l2	20	1	медь
l3	15	1	медь

2. Коэффициент, учитывающий тип защитного устройства: к=3.

3. Фазовое напряжение: U=220В.

4. Паспортная величина сопротивления обмотки трансформатора:

= 0.312 Ом.

5. Удельное сопротивление медных проводников: =0.0175Ом*м.

6. Удельное сопротивление алюминиевых проводников: =0.0280Ом*м.

Расчет величины возможного тока короткого замыкания по заданным параметрам

где - ток короткого замыкания [А];

- фазовое напряжение [B];

- общее сопротивление цепи [Ом];

- сопротивление катушек трансформатора [Ом].

где и - сопротивление первого и второго проводника соответственно [Ом];

- сопротивление нулевого защитного проводника [Ом];

Расчет сопротивления проводника производится по формуле

где - удельное сопротивление материала проводника [Ом*м];

l - длина проводника [м];

S - площадь поперечного сечения проводника [мм2].

Таким образом, получаем следующие значения:

= 0.0280*(500/2)=7 (Ом);

= 0,0175*(20/1)=0.35(Ом);

= 0,0175*(15/1)=0.2625(Ом);

= 7+0.35+0.2625=7.6125 (Ом);

= 220/(0.312/ 3 + 7.6125) = 28.51 (А).

По величине тока короткого замыкания определим с каким необходимо к цепь питания ПЭВМ включить автомат. При замыкании фазы на зануленный корпус электроустановка автоматически отключается, если ток однофазного короткого замыкания удовлетворяет условию

где - номинальный ток срабатывания защитного устройства, [А];

к - коэффициент, учитывающий тип защитного устройства.

Таким образом, номинальный ток срабатывания защитного устройства

= 28.51/3=9.5 (А).

Отсюда следует, что во избежание поражения электрическим током и выхода из строя ПЭВМ и периферийного оборудования, в случае возникновения короткого замыкания или других причин появления напряжения прикосновения в цепь питания ПЭВМ необходимо включить автомат с номинальным током = 10А.

4.3 Защита от излучения электромагнитных полей низкой частоты

Для снижения уровня воздействия электромагнитных полей желательно пользоваться следующими мерами:

- Осуществлять экранирование экрана монитора, суть которого заключается в покрытии поверхности экрана слоем оксида олова, либо в стекло электролучевой трубки добавляется оксид свинца.

- Удалять рабочее место от источника электромагнитного поля: оператор должен находиться на расстоянии вытянутой руки от экрана монитора.

- Необходимо рациональное размещение оборудования. Располагать ЭВМ следует на расстоянии не менее 1.22 м от боковых и задних стенок других мониторов, а расстояние между рабочими местами не менее 1,5м.

- Запрещается работать при снятых внешних кожухах (корпусах) персональных компьютеров.

- Необходимо ограничивать время работы за компьютером. Время непрерывной работы должно составлять не более 4 часов в сутки. За неделю суммарное время работы не должно превышать 20 часов.

4.4 Защита от ультрафиолетового излучения

Для ослабления ультрафиолетового излучения необходимо:

- использовать в помещении, где установлена вычислительная техника, люминесцентные лампы мощностью не более 40 Вт;

- стены в помещении должны быть побелены обычной побелкой, или побелкой с добавлением гипса (что ослабляет воздействие УФИ на 45-50%);

- использовать светофильтры (очки, шлемы) из тёмно-зелёного стекла, полную защиту от УФИ всех длин волн обеспечивают очки «флинтглаз» (стекло, содержащее окись свинца) толщиной 2 мм;

- рекомендуется находиться в одежде из тканей, наименее пропускающих УФИ (например, из поплина или фланели).

4.5 Защита от рентгеновского излучения

Защиту от рентгеновского излучения можно обеспечить:

1. выбором длительности работы с компьютером;

2. выбором расстояния до экрана монитора;

3. экранированием.

Рассмотрим более подробно каждый пункт.

1. Время работы на персональном компьютере по санитарным нормам не должно превышать четырех часов в сутки.

2. Все компьютеры, не соответствующие шведскому стандарту MPRII (MPRII базируется на концепции о том, что люди живут и работают в местах, где уже есть магнитные и электрические поля, поэтому устройства, которые мы используем, такие, как монитор для компьютера, не должны создавать электрические и магнитные поля, большие, чем те, которые уже существуют), на расстоянии 5 см от экрана имеют мощность дозы рентгеновского излучения 50-100 мкР/час.

Для определения величины облучения оператора, рассчитаем дозу, которую можно получить на различном расстоянии от экрана монитора.

Для этого необходимо определить мощность дозы облучения Pr на расстоянии r от экрана, которая рассчитывается по формуле:

где Pо - начальная мощность дозы на расстоянии 5 см от экрана, равная 100мкР/ч;

r - расстояние от экрана, измеряемое в сантиметрах;

- линейный коэффициент ослабления рентгеновского излучения воздухом, измеряемый в 1/см.

Поскольку энергетический уровень рентгеновского излучения неизвестен, для расчета возьмем .

Рассчитаем мощность дозы облучения на расстояниях: 5, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100 см (обычно оператор не находится от монитора далее, чем на 1 метр). Результаты расчетов приведены в таблице 3.2, где в первой строке указано расстояние, а во второй величина дозы облучения.

Таблица 4.2

r, см.	5	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100
Р, МкР/ч.	100	73.1	53.4	39	28.5	21	15.2	11.1	8.1	5.9	4.3

На основании таблицы 3.2 можно построить график зависимости мощности дозы излучения от расстояния до экрана (рис. 3.2).

Рисунок График зависимости мощности дозы излучения от расстояния до экрана

Как правило, пользователь располагается на расстоянии 50 - 60см от экрана дисплея. Таким образом, он подвергается дозе облучения 15,2-21 мкР/ч (для дальнейших расчетов будем использовать максимальное значение 21 мкР/ч).

Годовая норма дозы облучения составляет 0.1 Р/год. Для определения годовой нормы облучения оператора за год рассчитаем данную величину, учитывая, что человек находился перед монитором по 4 часа в сутки (максимально допустимое время) и 5 дней в неделю.

Доза за смену = 4*21 = 84 мкР/ч

Доза за неделю = 84*5 = 420 мкР/ч

Доза за год = 420*45 = 18900 мкР/ч

Из расчета получено, что годовая доза облучения составляет 0,0189 Р/год, что не превышает нормированное значение.

Таким образом, при нахождении оператора на расстоянии 50-60 см от монитора по 4 часа в сутки 5 дней в неделю соблюдено условие защиты человека от радиации.

3. Пользователи, использующие мониторы, не соответствующие стандарту MPRII, нуждаются в дополнительной защите от воздействия рентгеновского излучения. Такая защита обеспечивается экранированием. Экранирование - это использование специальных экранов для монитора. Лучшим из них считаются экраны: ”Ergostar”, дающие ослабление 0.03 мкР/ч. на 5 см., а также “Global Shield”, соответствующие стандарту MPRII.

Защита от статического электричества.

Для защиты от статического электричества необходимо выполнять следующие требования:

1. Иметь контурное заземление

2. Помещение должно быть оборудовано кондиционером и пылеуловителем, а иногда "Люстрой Чижевского" (ионизатор воздуха), эти устройства снижают количество пыли в помещении (а "Люстра Чижевского" еще и подавляет статические поля).

3. Покрытие полов должно быть антистатичным.

4. Использовать экраны для снятия статики.

5. Обеспечить подвижность воздуха в помещении не выше 0.2 м/сек.

6. При проветривании помещения люди в нем должны отсутствовать.

7. Обеспечить регулярное проведение влажной уборки, для снижения количества пыли в помещении.

8. После занятий на компьютере необходимо умыться холодной водой.

9. В помещении крайне нежелательно применение мела, поскольку мел постепенно переходит с доски на лица людей путем разгона статическими полями (если в помещении должна быть доска, то она должна быть маркерной).

10. В помещении должны быть в наличии нейтрализаторы статического электричества. Наиболее эффективным способом нейтрализации статического электричества является применение нейтрализаторов, создающих вблизи наэлектризованного диэлектрического объекта положительные и отрицательные ионы.

Различают несколько типов нейтрализаторов:

- коронного разряда (индуктивные и высоковольтные);

- радиоизотопные;

- комбинированные;

- аэродинамические.

Нейтрализаторы радиоизотопного и аэродинамического типов используют во взрывоопасных производствах. Индуктивные нейтрализаторы применимы в случаях, когда их можно расположить очень близко к наэлектризованному материалу (20 мм и менее). Кроме того, они не ликвидируют заряд полностью, остаточная плотность заряда на материале может достигать Кл/м2. Высоковольтные нейтрализаторы высокоэффективны, и их работа не зависит от величины заряда на материале.

9. Для защиты от статического электричества существуют специальные шнуры питания с встроенным заземлением. Там, где это не используется (отсутствует розетка) необходимо заземлять корпуса оборудования.

10. Все корпуса оборудования, клавиатура, защелки дисководов и кнопки управления должны быть выполнены из изоляционного материала.

Блики и мерцание экрана.

Мерцание экрана зависит исключительно от характеристик монитора, поэтому уменьшить воздействие данного вредного фактора можно лишь, уменьшив время, проведенное за экраном монитора.

Блики на экране монитора могут возникнуть из-за неправильного освещения в помещении.

Эргономические требования к рабочим местам пользователей.

Помимо выполнения рассмотренных методов защиты от воздействия опасных и вредных факторов при работе за компьютером важным является соблюдение эргономических требований при организации рабочих мест.

Выполнение эргономических рекомендаций по эксплуатации компьютеров позволяет значительно снизить вредные воздействия находящихся в эксплуатации ЭВМ. В первую очередь безопасность при работе с ЭВМ может быть обеспечена за счет правильного выбора визуальных параметров дисплея, рационального размещения компьютеров в помещениях, оптимальной с точки зрения эргономики организации рабочего дня пользователей, а также за счет применения средств повышения контраста и защиты от бликов на экране, электромагнитных излучений и электростатического поля.

Требования к визуальным эргономическим параметрам дисплеев с учетом их эксплуатации.

Визуальные эргономические параметры дисплеев являются важнейшими параметрами безопасности, и их неправильный выбор однозначно влияет на зрительный дискомфорт и утомление человека-пользователя.

Для надежного считывания информации, при соответствующей степени комфортности ее восприятия, выбор параметров монитора должен обеспечивать работу оператора в оптимальных и допустимых диапазонах значений соответствующих параметров. Оптимальные и допустимые значения визуальных эргономических параметров должны быть указаны в технической документации на монитор для режимов работы различных категорий пользователей (детей, студентов, профессиональных специалистов и т.п.).

При выборе дисплея необходимо в первую очередь обращать внимание на следующие параметры:

· размер видимого изображения по диагонали,

· размер точки изображения,

· максимальное разрешение изображения.

Требования к помещениям и оборудованию рабочих мест.

1. Конструкция рабочего стола должна обеспечивать оптимальное размещение на рабочей поверхности используемого оборудования (монитора, системного блока, клавиатуры, принтера и т.д.) с учетом его количества и конструктивных особенностей, характера выполняемой работы, а также возможности выполнения трудовых операций в пределах досягаемости. Поверхность стола должна быть ровной, без углублений. Высота рабочей поверхности стола должна регулироваться в пределах 680-800 мм. При отсутствии такой возможности высота рабочей поверхности - 725 мм. Рабочий стол должен иметь пространство для ног высотой не менее 620 мм, шириной - не менее 550 мм, глубиной на уровне колен - не менее 450 мм, и на уровне вытянутых ног - не менее 650 мм.

2. Конструкция рабочего стула (кресла) должна обеспечивать поддержание рациональной рабочей позы при работе, позволять изменять позу с целью снятия статического напряжения мышц шейно-плечевой области и спины для предупреждения развития утомления. Рабочий стул (кресло) должен быть подъемно-поворотным и регулируемым по высоте и наклону сиденья и спинки, а также по расстоянию спинки от переднего края сиденья. При этом регулировка каждого параметра должна осуществляться независимо от других, легко, и иметь надежную фиксацию. Поверхность сиденья должна быть полумягкой, с не электризуемым, воздухопроницаемым покрытием, а также легко чистящейся. Ширина и глубина поверхности сиденья - не менее 400 мм, регулировка высоты - в пределах 400-500 мм и углам наклона вперед - до 150, назад - до 50, высота опорной поверхности спинки стула (кресла) -300 мм (+/-)20 мм, ширина - не менее 380 мм, угол наклона спинки в вертикальной плоскости от 0 до 300.

3. Экран монитора должен находиться на расстоянии 500-700 мм от глаз пользователя.

4. Панель клавиатуры должна быть установлена в удобной для рук зоне так, чтобы предплечье находилось в горизонтальном положении, а плечо - примерно вертикально. Желательно избегать установки клавиатуры внутрь стола для освобождения рабочего места.

5. Линия взгляда должна быть в пределах от 00 до 600 вниз от горизонтали.

6. Подставка для бумаг должна находиться не под экраном, а возле него на той же высоте, что и экран, и на расстоянии, обеспечивающем хорошую считываемость символов. Подставка для книг должна иметь минимальную ширину опорной поверхности - 400 мм, минимальную глубину опорной поверхности - 300 мм, наклон опорной поверхности к горизонтали - 100, или регулируемый. Край опорной поверхности должен быть регулируемым по высоте в пределах 40-150 мм от пола. Если регулировка не произвольная, то она должна иметь три положения. Опорная поверхность должна быть скользкой, и подставка должна плотно прилегать к полу.

7. Рекомендуемый микроклимат в помещениях при работе с ПЭВМ:

- температура 19-210 С;

- относительная влажность воздуха 55-62%.

- Подвижность воздуха 0,1-0,2 м/с

8. Площадь на одно рабочее место должна составлять примерно 6 м2.

9. Поверхность пола в помещениях должна бать ровной, без выбоин, нескользкой, удобной для чистки и влажной уборки, обладать антистатическими свойствами.

Требования к режиму работы и отдыха.

Режимы труда и отдыха при работе с ПЭВМ зависят от категории трудовой деятельности. Все работы с использованием ПЭВМ делятся на три категории:

I. Эпизодическое считывание и ввод информации в ПЭВМ или работа в режиме диалога (не более 2-х часов за 8-часовую рабочую смену).

II. Считывание информации с предварительным запросом не более 40 тыс. знаков или ввод информации не более 30 тыс. знаков или творческая работа в режиме диалога не более 4-х часов за 8-часовую смену.

III. Считывание информации с предварительным запросом более 40 тыс. знаков или ввод информации более 30 тыс. знаков или творческая работа в режиме диалога более 4-х часов за 8-часовую рабочую смену.

Время регламентированных перерывов за рабочую смену следует принимать в зависимости от категории трудовой деятельности с ПЭВМ, а также продолжительности смены.

Продолжительность непрерывной работы с ПЭВМ без регламентированного перерыва не должна превышать 2 часов.

Продолжительность обеденного перерыва определяется действующим законодательством о труде и Правилами внутреннего трудового распорядка предприятия (организации, учреждения).

При 8-часовой рабочей смене регламентированные перерывы целесообразно устанавливать:

- для I категории работ с ПЭВМ через 2 часа от начала смены и через 2 часа после обеденного перерыва продолжительностью 15 минут каждый;

- для категории работ II через 2 часа от начала смены и через 2 часа после обеденного перерыва продолжительностью 15 минут каждый или продолжительностью 10 минут через каждый час работы;

- для III категории работ с ПЭВМ через 2 часа от начала смены, через 1,5 и 2,5 часа после обеденного перерыва продолжительностью 5-15 минут и через каждый час работы.

При 12-часовой рабочей смене регламентированные перерывы устанавливаются в первые 8 часов работы аналогично перерывам при 8-часовой рабочей смене, а в течение последних 4 часов работы, независимо от категории и вида работ, через каждый час продолжительностью 5-10 минут.

При работе с ПЭВМ в ночную смену, независимо от вида и категории работ, продолжительность регламентированных перерывов увеличивается на 60 минут.

С целью уменьшения отрицательного влияния монотонного труда целесообразно применять чередование типов и темпа выполнения операций. Например, чередовать чтение осмысленного текста и ввод числовых данных.

В случаях возникновения у работающих с ПЭВМ зрительного дискомфорта и других неблагоприятных субъективных ощущений, несмотря на соблюдение санитарно-гигиенических, эргономических требований, режимов труда и отдыха следует применять индивидуальный подход в ограничении времени работ с ПЭВМ и коррекцию длительности перерывов для отдыха или проводить смену деятельности на другую, не связанную с использованием ПЭВМ.

Требования к освещенности рабочих мест.

Рациональное освещение помещений - один из наиболее важных факторов, от которых зависит эффективность трудовой деятельности человека.

Назначение его состоит в следующем:

- снижать утомляемость,

- увеличивать условия зрительной работы,

- способствовать повышению производительности труда и качества продукции,

- оказывать благоприятное воздействие на психику,

- уменьшать уровень травматизма и увеличивать безопасность труда.

К освещению в помещения предъявляются следующие требования:

1. Помещения должны иметь естественное и искусственное освещение.

2. Оконные проемы должны иметь регулируемые жалюзи или занавеси, позволяющие полностью закрывать оконные проемы. Занавеси следует выбирать одноцветные, гармонирующие с цветом стен, выполненные из плотной ткани и шириной в два раза больше ширины оконного проема. Для дополнительного звукопоглощения занавеси следует подвешивать в складку на расстоянии 15-20 см от стены с оконными проемами.

3. Рабочие места по отношению к световым проемам должны располагаться так, чтобы естественный свет падал сбоку, преимущественно - слева.

4. Для общего освещения в помещении должна быть обеспечена норма освещенности, равная 400 Лк.

5. Для исключения возникновения бликов экран монитора должен быть покрыт антибликовым покрытием. При его отсутствии необходимо использовать экраны и фильтры, обеспечивающие устранение бликов и повышение контрастности изображения. Наилучшими характеристиками обладают фильтры “полной защиты”, состоящие из 3-5 антибликовых слоев, поглощающего слоя и проводящего металлизированного слоя. Однако наиболее распространенными являются более простые фильтры, которые делятся на несколько типов:

- из нейлоновой сетки: повышают контрастность при уменьшении общей яркости изображения;

- стеклянные с заземлением: предположительно снимают электростатику, повышают контрастность изображения и уменьшают фронтальное электромагнитное излучение;

- из нейлоновой сетки с графическим покрытием и заземлением: повышают контрастность и снимают электростатику.

6. В рабочей зоне освещение должно быть в такой мере, чтобы человек имел возможность хорошо видеть процесс работы, не напрягая зрение и не наклоняясь (менее чем на 0,5 метра до глаз) к объекту.

7. Освещение не должно создавать резких теней, бликов и оказывать слепящее действие. Глаза должны быть защищены от прямых источников света.

8. Спектральный состав света должен быть приближен к естественному свету.

9. Уровень освещенности должен быть достаточен и соответствовать условиям зрительной работы.

10. Уровень освещенности должен обеспечивать равномерность и устойчивость уровня освещенности.

11. Освещение не должно создавать блескости как самих источников света, так и предметов, находящихся в рабочей зоне.