Дистанционный комплекс контроля функционального состояния

Величина затрат исчисляется исходя из численности различных категорий исполнителей и трудоемкости выполнения отдельных видов, тарифных ставок за один день или месячных должностных окладов, используемых премиальных систем оплаты труда исполнителей по формуле:

, (7.3)

где Т_Ci - тарифная ставка за день (месячный оклад) i-й категории работников;

Ч_i - количество работников i-й категории;

t_фi - время фактической работы работника i-й категории по теме, дн. или мес.;

К_np - коэффициент премий по премиальным системам, К_np? от 1,10 до 1,40.

В таблице 7.3 произведен расчет основной заработной платы научно-производственного персонала.

Таблица 7.3 -Расчет основной заработной платы.

	Разряд работ	Часовая тарифная ставка, руб./ч	Норма времени по операции, ч	Основная зарплата, руб.
1	2	3	4	5
Заготовительные	II	366	2	732
Сборочные	V	415	4	1660
Контрольно-регулировочные	VI	390	10	3900
Сборка и контроль	V	375	3	1125
Исследовательские	II без кат.	366 342	3	1100 1025
ИТОГО				9542
Премия (40%)				3817
Всего с премией				13360

В таблице 7.4 произведем расчет цены научно-технической продукции [14].

Таблица 7.4 Расчет цены научно-технической продукции.

Статья расчета	Методика расчета	Расчет, руб.
1	2	3
1. Сырьё и материалы за вычетом отходов (без НДС)	МО	730 см. таблицу 7.1
2. Топливно-энергети- ческие ресурсы		см. таблицу 7.2
3.Основная заработная плата производственных рабочих		см. таблицу 7.3
4. Дополнительная заработная плата производственных рабочих	, --процент дополнительной ЗП (20%)
5. Отчисление органам социальной защиты	, -- процент отчислений органам социальной защиты (35%)
6. Чрезвычайный чернобыльский налог и в фонд занятости	,
7. Износ инструментов и приспособлений целевого назначения	,
8. Расходы на научные командиров по формуле	, Нком? от 5 до 20%.
9. Косвенные (накладные) расходы	Нкос ? от 50 до 100%.
10. Полная себестоимость
11. Плановая прибыль единицы научно-технической продукции	, Ур ? от 10 до 30 %
12. Отчисления в местные бюджетные и внебюджетные фонды	Нмц=5
13. Отчисления в республиканские бюджетные и внебюджетные фонды	Нрц=5
14. Ориентировочная отпускная цена научно-технической продукции
15. Определяется налог	Нндс = 20%
16. Цена научно-технической продукции с учетом НДС

Таким образом с расчета видно, что цена научно-технической продукции с учетом НДС составит 67800 рублей.

7.5 Расчет экономического эффекта

На основе расчетов, проведенных ранее, определяется целесообразность внедрения инженерного проекта [15].

При внедрении в лабораторную работу “Дистанционное измерение биологических параметров человека” устройства сопряжения с компьютером получим улучшение по следующим пунктам:

Улучшиться качество получаемого сигнала.

Уменьшиться расход электроэнергии за счет уменьшения времени проведения измерения по лабораторной работе (), так как компьютер позволяет быстрее обрабатывать и выводить информацию. Время выполнения лабораторной работы уменьшится до 3 часов. При применении компьютера отпадет необходимость в использовании осциллоскопа и осциллографа.

Таким образом расход топливно-энергетических ресурсов с применение компьютера приведен в таблице 7.5.

Таблица 7.5 -Расчет топливно-энергетических ресурсов с применение компьютера.

Наименование оборудования, используемого для научно- экспериментальных и технологических целей	Установочная мощность, кВт	Время использования, часов	Тариф за 1 кВт/ч, руб .	Сумма затрат, руб.
1	2	3	4	5
Передатчик	0.2	3	69	42
Компьютер	0.4	3	69	83
Генератор низкочастотный	5	4	69	1380
Принтер	0.2	0.4	69	42
Всего		1447
В течение года		92600

 Таким образом без применения компьютера затраты топливно-энергетических ресурсов в течение года составят (см. таблицу 7.2)

Р_эл1 = 215 тыс. рублей, а с применением компьютером (см. таблицу 7.4) Р_эл2= 92,6 тыс. рублей.

Р_эл1 - Р_эл2 = 215 - 92,6 = 122,4 тыс. рублей

3. При начале выполнения каждой лабораторной работы необходимо производить контрольно-регулировочные работы с приборам. Применение компьютера позволит производить регулировку автоматически.

Лабораторную работу так же могут использовать другие учебные учреждения для ознакомления и изучить принципов и методов дистанционной диагностики.

8. ОХРАНА ТРУДА И ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ

Обеспечение безопасных условий труда при проведении экспериментальных и наладочно-регулировочных работ электрического кардиографа

Рассматривая задачи проектирования и разработки электрического кардиографа в первых двух разделах дипломного проекта, экономически их обосновывая в третьей, и в связи с непрекращающимся постом травматизма и профессиональными заболеваниями на производстве, необходимо рассматривать и вопросы по охране труда и экологической безопасности.

Охрана труда - это система законодательных, социально-экономических организационных, технических и лечебно-профилактических мероприятий и средств, обеспечивающих безопасность, сохранение здоровья и работоспособности человека в процессе труда.

При проведении работ по теме дипломного проекта производится дистанционная передача биосигналов на электрический кардиоскоп. При этом, внутренние каскады кардиографа должны быть настроены на определенную частоту приема и передачи биосигнала. Настройка прибора производится при включенном питании сети 220 В 50 Гц.

При проведении экспериментальных и наладочно-регулировочных работ с прибором на персонал возможно влияние следующих опасных и вредных производственных факторов [16]:

микроклимат в производственном помещении;

повышенный уровень шума в производственном помещении;

электрическая безопасность, которой подвергается персонал производящий обслуживание прибора.

Микроклимат в помещении, где будут проводиться наладочно-регулировочные операции, должен соответствовать нормативно техническим документам. Были получены следующие параметры:

температура воздуха в рабочей зоне 19 23С;

величина относительной влажности не более 65% при температуре 26С.

Согласно СанПиН 9-80 РБ 98 [17] нормирование микроклимата в рабочей зоне производится в зависимости от периода года, категории работ по энергозатратам, избытка явного тепла. В данном случае работу с кардиографам по интенсивности общих энерготрат можно отнести к категории Iб.

В СанПиН установлено два периода года: холодный, теплый. Теплый период года характеризуется среднесуточной температурой наружного воздуха +10С и выше; холодный период - ниже +10С в течении пяти суток.

Приведем нормативные значения этих факторов, как одно из средств обеспечения безопасности. В теплый период года необходимо обеспечить следующие параметры микроклимата. Согласно СанПиН 9-80 РБ 98 «Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений», устанавливающим оптимальные и допустимые значения температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха для помещений, предназначенных для работы с контрольно-измерительной техникой. Согласно категории работ Iб оптимальные значения температуры воздуха составляют 21 23С. Рекомендуемая относительная влажность воздуха 50%. Скорость движения воздуха не должна превышать 0,1 м/с.

Для обеспечения требуемых микроклиматических параметров воздушной среды в рабочем помещении, где выполняются наладочно-регулировочные работы, необходимо применять общеобменную искусственную вентиляцию в сочетании с системами кондиционирования воздуха. Основной задачей кондиционирования является поддержание параметров воздушной среды в допустимых пределах. Система управления кондиционерами обеспечивает работу, определяемую температурой и относительной влажностью воздуха в рабочей зоне.

Для отопления помещений используется водяное центральное отопление. Система центрального водяного отопления гигиенична, надежна в эксплуатации и обеспечивает возможность регулирования температуры в широких пределах.

При анализе шумовой обстановки в помещении, где будут проводиться экспериментальные и наладочно-регулировочные работы с кардиографам, имеет место широкополосный шум с непрерывным спектром шириной более одной октавы. Для ориентировочной оценки допускается в качестве характеристики постоянного широкополосного шума на рабочих местах принимать уровень звука в дБА.

Согласно СН 9-86 РБ 98 [18] выполняемые работы можно отнести к IV категории нормы шума, так как работа с кардиографом требует концентрации внимания, сосредоточенности не должен превышать 75дБА, а при однообразной работе 80дБА. Шум от отдельных приборов не должен более чем на 5 дБ превышать фоновый шум.

Так как в лаборатории кроме электрического кардиографа находятся другие приборы (осциллографы, автометр, генераторы низкочастотных и импульсных сигналов, компьютеры), а так же система кондиционеров и вентиляторов, которые могут создавать дополнительный шум. При измерении приборам ВШВ-003 в октавной полосе 1000 Гц уровень звукового давления составляет 75 дБ. Согласно СН 9-86 РБ 98 необходимы меры защиты.

Наиболее рациональной мерой защиты от шума в производственном помещении, является уменьшение шума в источнике или изменение направленности излучения. Т.е. следует использовать менее шумное оборудование, перед установкой или покупкой оборудования следует обратить внимание на их шумовые характеристики.

Осциллограф, автометр, генераторы низкочастотных и импульсных сигналов, измеритель нелинейных искажений можно устанавливать на мягкие коврики из синтетических материалов, а под ножки столов, на которых они установлены - прокладки из мягкой резины, войлока толщиной 6-8 мм.

Если невозможно уменьшить шум в самом источнике, излучающем прямые звуковые волны, применяют меры к уменьшению интенсивности отражения от поверхностей помещений, что достигается звукопоглощением. Наиболее выраженными звукопоглощающими свойствами обладают волокнисто-пористые материалы: фибролитовые плиты, стекловолокно, минеральная вата, полиуретановый поропласт и др. Варьируя звукопоглощающим материалом, его толщиной, размерами воздушного зазора, а также параметрами перфорированного листа, можно в значительных пределах изменять частотную характеристику коэффициента звукопоглощения.

В данной дипломной работе рассматривается проведение экспериментальных и наладочно-регулировочных работ. На этапах разработки, наладки электрического кардиографа и эксплуатации персонал, осуществляющий различные измерения, настройки и испытания, наиболее подвергается опасности поражения электрическим током связанное с однофазным прикосновением не изолированного от земли человека к неизолированном токоведущим частям электроустановок, находящимися под напряжением; с одновременным прикосновением человека к двум токоведущим неизолированным частям (фазам, полюсам) электроустановок, находящих под напряжением; изолированного от земли человека, к металлическому корпусу электрооборудования, оказавшегося под напряжением [19].

Из вышесказанного можно сделать вывод, что большинство случаев поражения человека электрическим током связано с неаккуратным обращением с токоведущими частями электроустановок, находящимися под напряжением, а также износу электроизоляции. Для устранения этих причин электропоражений весь персонал, осуществляющий свою работу в непосредственной близости от электроустановок, контрольно-измерительных приборов должен быть ознакомлен с правилами техники безопасности (вводный инструктаж, первичный инструктаж, периодический инструктаж, теоретическая подготовка персонала). Плановые проверки технического состояния электрического кардиографа позволяют вовремя заменить износившиеся элементы изоляции, что также снижает вероятность поражения человека электрическим током [20].

Однако существуют причины, которые не всегда поддаются контролю человека, например появление напряжения на металлических нетоковедущих частях корпуса электроприборов, вследствие случайного соединения с ними токоведущих проводов, пробоя на корпус и т.п. В данном случае наибольшая вероятность поражения электрическим током в случае прикосновения к корпусу и другим нетоковедущим металлическим частям, оказавшимся под напряжением в следствие пробоя изоляции или замыкания на корпус.

Исследователь прикоснулся к корпусу установки. Установка питается от трехфазной сети с заземленной нейтралью. На корпус пробито фазное напряжение (рисунок 8.1).

I_ch

Рисунок 8.1 - Прикосновение к корпусу, оказавшемуся под напряжением

Значение тока, проходящего через человека в указанных условиях определяется:

U_ф

I_h= (8.1)

R_ch+r_o

где U_ф - фазное напряжение, 220 В;

r_o - сопротивление заземления нейтрали источника, 4 Ом;

R_ch=R_h+R_об+R_ос, (8.2)

где R_h=1 кОм - сопротивление тела человека;

R_об=0,5 кОм - сопротивление обуви;

R_ос=0,9 кОм - сопротивление опорной поверхности.

Откуда определяем:

R_ch=1+0,9+0,5=2,4 кОм,

220

I_h= 91,5*10^-3 A.

2,4*10³+4

Так как такое значение I_h=91,5 мА более чем в 9 раз превышает значение порогового не отпускающего тока I_hно, равное 10...15 мА, то для обеспечения электробезопасности следует применить один из следующих способов защиты: защитное заземление, зануление, защитное отключение. Согласно ГОСТ 12.1.030-92 “Электробезопасность. Защитное заземление, зануление.” [21] в электроустановках, питающихся от трехфазных четырехпроводных сетей с глухо заземленной нейтралью напряжением до 1000 В для обеспечения электробезопасности применяется зануление.

Расчет зануления производится с целью определения условий, при которых оно надежно и быстро отключит поврежденную электроустановку от сети и одновременно обеспечит безопасность прикосновения к зануленным частям измерительного стенда в аварийный период. Проектирование и расчет зануления включает: выбор средства автоматического отключения стенда от сети (предохранителя, электромагнитного выключателя и т.п.); расчет тока однофазного короткого замыкания I_кз; расчет номинального тока срабатывания защиты.

Ток однофазного короткого замыкания в цепи зануления определяется по формуле:

U_ф

I_кз= , (8.3)

z_п+z_т/3

где U_ф- фазное напряжение сети;

z_п- полное сопротивление петли “фаза-нуль”;

z_т- сопротивление обмотки трансформатора сети, 3,11 Ом

z_п= (R_ф+R_н.з)2+[(x_ф+x_н.з+x_п)*l]² , (8.4)

где R_ф и R_н.з- активное сопротивление фазного и нулевого защитного проводников, Ом;

x_ф и x_н.з- внутренние индуктивные сопротивления фазного и нулевого защитного проводников, 0,0156 Ом/км;

x_п- внешнее индуктивное сопротивление петли “фаза-нуль”, 0,3 Ом/км;

l- длина сети, 77 м.

z_п= (0,86+0,86)²+[(0,0156+0,0156+0,3)*10^-3*77]² =1,72 Ом

220

I_кз= = 79,8 А

3,11/3+1,72

Номинальный ток срабатывания устройства защиты определяется исходя из мощности установки по формуле:

N_y

I_н= К_н , (8.5)

U_ф

где N_y- мощность установки, 1000 Вт;

К_н- коэффициент надежности, 1,1;

1000

I_н= 1,1 = 5 А

220

В качестве средства автоматического отключения выбираем плавкую вставку с номинальным током 5 А.

Проверяем условие надежности работы средства автоматического отключения установки от сети:

I_кз кI_н , (8.8)

где к- коэффициент кратности (для плавкой вставки к=3)

79,83*5

Так как условие выполняется, то выбранное устройство защиты обеспечивает требуемую безопасность работы.

При проведении экспериментальных и наладочно-регулировочных работ с электрическим кардиографам по программе, которую выдает начальник подразделения или лаборатории, имеющий V группу при напряжении выше 1000 В и IV группу при напряжении до 1000 В. Эксперименты осуществляет бригада не менее чем из двух человек, один из которых - инженерно-технический работник с IV группой, остальные с III.

Требования безопасности при подготовке рабочего места для проведения экспериментальных работ следующие:

границы места эксперимента четко обозначают временными ограждениями; на площадке могут присутствовать только участники эксперимента;

на месте обязательны электрозащитные средства (инструмент с изолированными рукоятками, диэлектрические перчатки, коврики).

Требования безопасности во время проведения эксперимента следующие: подсоединение и отсоединение проводников, замена оборудования и приборов разрешается при снятых рабочем напряжении и остаточных зарядах. Незаземленные корпуса и оболочки оборудования при напряжении более 36 В переменного или 110 В постоянного тока должны быть ограждены. Запрещается эксплуатировать измерительный стенд при обрывах проводов внешнего присоединения, проводить присоединения при подключенном напряжении питания. В случаях возникновения аварийных ситуаций обесточить установку.

Таким образом, в ходе проделанной работы по обеспечение безопасных условий труда при проведении экспериментальных и наладочно-регулировочных работ электрического кардиографа, были выявлены следующие опасные факторы: повышенный уровень шума, микроклимат в производственном помещении и опасность поражения электрическим током, и выполнены вышеуказанные меры защиты для предотвращения травматизма человека.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе дипломного проектирования на тему “ аппаратное и методическое обеспечение лабораторной работы по дисциплине: дистанционный комплекс контроля функционального состояния”, было разработано устройство сопряжения с компьютером и методика выполнения лабораторной работы по дистанционной диагностике. Разработка данного устройства и методики лабораторной работы велись по исходным данным в качестве которых являлись: техническое задание на проектирование и электрический кардиограф.

Основываясь на эти исходные данные провели анализ технического задания, в результате которого окончательно выяснили назначение и общую характеристику прибора, а также определили требования, которые будут предъявляться к устройству входе его эксплуатации.

Из анализа электрической принципиальной схемы выяснили, что при таком ее построении будут обеспечиваться стабильная передача данных от электрического кардиографа в компьютер.

В ходе конструкторских расчетов определили, что:

- разработанное устройство сопряжения является функционально законченным устройством, состоящим из электронного блока выполненного в отдельном корпусе, который по средствам шлейфов через разъемы подключается к диагностическому комплексу и к ЭВМ;

- его размеры при коэффициенте заполнения по объему , на основании компоновочного расчета, следующие: мм.

- корпус выполнен без перфорации и охлаждается путем естественной конвекции, при этом перегрев корпуса блока не будет превышать, а перегрев поверхности элемента - .

- устройство изготовленное на основе современной элементной базы обеспечит заданные параметры надежности, при этом его средняя наработка на отказ равна T = 88495 час, а вероятность безотказной работы Р(t) = 0,99;

- печатная плата имеет размеры мм, и вследствие того, что она двухсторонняя - изготавливается комбинированным позитивным методом по 2-му классу точности;

На основании технико-экономических расчетов определили, что:

- сметная стоимость НИОКР - 67 800 руб.;

В разделе охраны труда и экологической безопасности рассмотрены действия по обеспечение безопасных условий труда при проведении экспериментальных и наладочно-регулировочных работ с дистанционным комплексом контроля функционального состояния.

Созданная лабораторная работа по теме “Дистанционный контроль функционального состояния человека” позволит студентам по специальности “Медицинская электроника” ознакомиться и изучить принципы и методы дистанционной диагностики.

Список используемых источников

Гуреев М.И. и др. Импедансная реоплетизмография. - Киев: Наукова Думка, 1981. - 172 с.

Сигаев А.Т. и др. Сцинтиграфические исследования в постановке диагноза кавериозного туберкулеза легких. - М.: Наука, 1992. - 290 с.

Шевелев И.А., Кузнецова Г.Д., Цыкалов Е.Н. и др. Термоэнцефалоскопия. - М.: Наука, 1989.- 185 с.

Barret A., Myers R. Subcutaneous temperature: a method of noninvasive sensing. - Science, 1975, v.190.

Сельский А.Г., Фишер А.М., и др. Возможности применения динамического термокартирования в радио- и инфракрасном диапазонах в онкологической клинике // Биомедицинская радиоэлектроника. - 1995. - №2. - С. 29 - 42.

Справочник проектирования дискретных устройств на и.с / Г.И. Пухальский. - М.: Радио и связь, 1990. - 270 с.

Справочник по функциональной диагностике / Ред. И.А. Кассирский. - М.: Медицина, 1980. - 223 с.

А. Марцинкевич, Э. Багданскис. Сверхбыстродействующие (20…100МГц) преобразователи формы информации: Справочник. - Вильнюс, 1985 . - 135 с.

С.В. Якубовский. Аналоговые и цифровые интегральные микросхемы: Справочное пособие. - Москва: Радио и связь, 1985 . - 171 с.

10. В.Д. Розевиг, С.М. Блохин. Система PCAD 8.5. Руководство пользователя. - М.: ДМК, ЗНАК, 1997 . -288с.

В.А. Шахнов. Микропроцессоры и микропроцессорные комплекты интегральных микросхем: Справочник -М.: Радио и связь, 1985. - 201 с. 12. Романов Ф.И., Шахнов В.А. Конструкционные системы микро- и персональных ЭВМ. - М.: Высш. шк., 1991. -247 с.

13. Методические указания по технико-экономическому обоснованию дипломных проектов. /Сост. Т.В. Елецких, Э.Н. Афитов, В.А. Палицин, А.К. Феденя.-Мн.: БГУИР, 1996. - 137 с.

14. Практическое занятие «Расчет плановой себестоимости и отпускной договорной цены единицы продукции» /Носенко А.А., Старова Л.И.- Мн.: БГУИР, 1997. - 48 с.

15. Определение сметной калькуляции и цены на НИР и НИОКР /Носенко А.А. - Мн.: БГУИР, 1997. - 37 с.

16. С.П. Павлов, З.И. Губонина. «Охрана труда в приборостроении» учебник для вузов. - Москва: ВШ, 1986. -215 с.

17. СанПиН 9-80 РБ 98.

18. СН 9-86 РБ 98

19.«Рекомендации по проектированию заземления и зануления электроустоновок и установок электросвязи. Молниезащита зданий.» /Михнюк П.И.-М.: Упраление Моспроект - 1, 1983. -180 с.

20.«Электробезопасность на промышленных предприятиях.»: Справочник /Сабарно Р.В., Степанов А.Г. и др. -Киев : Техника, 1985. -288 с.

21. Долин П.А. «Справочник по технике безопасности. -М: Энергоиздат, 1985. -824 с.