Модели радиоканала в беспроводных системах доступа

Рисунок 3.4 - Зависимость ослабления сигнала (Vо) в свободном пространстве от протяженности радиолинии (L)

Ослабление за счет препятствий (строительных конструкций помещений) происходит за счет поглощения ими радиосигнала. Необходимо отметить, что долгое время для расчета ослабления сигнала за счет препятствий использовался механизм, основанный на теории дифракции (огибания) радиоволнами препятствий. Совсем недавно в целях планирования систем сотовой связи был разработан так называемый механизм «проникновения радиоволн», который основан на возможности формирования вторичной электромагнитной волны после прохождения сигнала сквозь препятствие. В итоге для оценки пригодности радиоинтервала сумму указанных ослаблений сигнала (в дБ) необходимо вычесть из заявленного производителем энергетического потенциала между радиоустройствами. Полученный результат и является расчетным энергетическим запасом между радиоустройствами. Его рекомендуемая величина (порядка 20-30 дБ) характеризует стабильную радиосвязь и предназначена для компенсации так называемых «быстрых» и «медленных» замираний радиосигнала.

К «быстрым замираниям» помимо явлений, связанные с самой природой распространения радиоволн, относятся ослабления сигнала, связанные с присутствием и перемещением в помещениях людей, а также многократным переотражением радиоволн внутри этих помещений. Вне помещений присутствуют еще «медленные замирания», определяемые в основном дневными и сезонными ослаблениями радиосигнала, вызванными рефракцией (искривлением траектории) за счет изменения диэлектрической проницаемости воздуха.

При распространении радиоволн внутри помещений имеется некоторое ограничение, связанное с так называемой предельной толщиной препятствия, при которой после него уже не происходит формирование вторичной электромагнитной волны.

В зависимости от частоты сигнала и материала стен и перегородок их предельная толщина составляет:

- бетон: 0,47 м (433 мГц) и 0,24 м (868 мГц);

- кирпич: 4,3 м (433 мГц) и 2,18 м (868 мГц).

Таким образом, можно считать, что ослабление радиосигнала в результате прохождения через одну стену при угле падения радиоволн на плоскую поверхность равном 90° и толщине препятствия не более указанного предельного значения будет составлять: см. в таблице 3.1.

Таблица 3.1 - Ослабление радиосигнала после прохождение через стены из различных материалов

Материал стены	Ослабление радиосигнала, дБ
Дерево и пенобетон	3-4
Кирпич	6
Бетон	10
Железобетон	18-20 (при объемном армировании может достигать до 30 дБ)

Если электромагнитная волна на поверхность попадает под углом, отличным от 90°, то предельная толщина стены становится несколько меньше, а ослабление сигнала за счет частичного отражения радиоволны больше. На рис. 3.5 представлены графики ослабления радиосигнала в зависимости от угла, под которым он попадает на препятствия, и материалов, из которых они выполнены.

Рисунок 3.5 - Зависимость ослабления сигнала от угла падения на препятствия (ц).

3.2 Исследование затуханий при слабых, средних и больших углах падения радиоволн

Исследование изменения уровня затухания радиосигнала при прохождении через стены, выполненные из пенобетона

1) Имеется шесть помещений. В первом из них установлен передатчик, в последнем на расстоянии 48 м от передатчика размещается приемное устройство (рис. 3.6). Между ними имеется пять стен толщиной по 15 см, выполненных из пенобетона. Угол падения волны ц= 20°.

Рисунок - 3.6 План объекта

Рассчитаем ослабление сигнала.

Ослабление сигнала в свободном пространстве Vо= 58 дБ (рис. 3.4). Ослабление сигнала за счет препятствий Vпр.= 5 x 5 дБ = 25 дБ (рис. 3.5). Суммарное ослабление сигнала VУ= 25 + 58= 83 дБ. В частности, при использовании оборудования радиосистемы при работе со штатными антеннами энергетический потенциал между передающим устройством и приемным устройством составляет 114 дБм. В итоге в рассмотренном случае энергетический запас на замирания Рс = 114 - 83 = 31 дБм, что в большинстве случаев более чем достаточно для организации надежной радиосвязи.

Если рассчитанного энергетического запаса недостаточно для компенсации быстрых и медленных замираний (то есть результат менее 30 дБм), рекомендуется или поменять расположение радиоустройств, или использовать дополнительные мероприятия по увеличению энергетического потенциала (выносные или направленные антенны, антенные усилители и т. п.).

2) Имеется шесть помещений. В первом из них установлен передатчик, в последнем на расстоянии 48 м от передатчика размещается приемное устройство. Между ними имеется пять стен толщиной по 15 см, выполненных из пенобетона. Угол падения волны ц= 0°.

Рассчитаем ослабление сигнала.

Ослабление сигнала в свободном пространстве Vо= 58 дБ (рис. 3.4). Ослабление сигнала за счет препятствий Vпр.= 5 x 3 дБ = 15 дБ (рис. 3.5). Суммарное ослабление сигнала VУ= 15 + 58= 73 дБ. В частности, при использовании оборудования радиосистемы при работе со штатными антеннами энергетический потенциал между передающим устройством и приемным устройством составляет 114 дБм. В итоге в рассмотренном случае энергетический запас на замирания Рс = 114 - 73 = 41 дБм, что в большинстве случаев более чем достаточно для организации надежной радиосвязи.

3) Имеется шесть помещений. В первом из них установлен передатчик, в последнем на расстоянии 48 м от передатчика размещается приемное устройство. Между ними имеется пять стен толщиной по 15 см, выполненных из пенобетона. Угол падения волны ц= 60°.

Рассчитаем ослабление сигнала.

Ослабление сигнала в свободном пространстве Vо= 58 дБ (рис. 3.4). Ослабление сигнала за счет препятствий Vпр.= 5 x 9 дБ = 45 дБ (рис. 3.5). Суммарное ослабление сигнала VУ= 45 + 58= 103 дБ. В частности, при использовании оборудования радиосистемы при работе со штатными антеннами энергетический потенциал между передающим устройством и приемным устройством составляет 114 дБм. В итоге в рассмотренном случае энергетический запас на замирания Рс = 114 - 103 = 111 дБм, , что в большинстве случаев более чем достаточно для организации надежной радиосвязи.

Используя полученные результаты построим график (рис. 3.7).



Рисунок 3.7 - Зависимость уровня ослабления сигнала от изменения угла падения волны проходящей через 5 стен из пенобетона

Исследование изменения затухания радиосигнала при прохождении через стены, выполненные из железобетона

1) Имеется шесть помещений. В первом из них установлен передатчик, в последнем на расстоянии 48 м от передатчика размещается приемное устройство (рис. 3.8). Между ними имеется пять железобетонных стен толщиной по 24 см, выполненных из железобетона. Частота, на которой передается сигнал - 868 МГц. Угол падения волны ц= 20°.

Рис.3.8 План объекта

Рассчитаем ослабление сигнала.

Ослабление сигнала в свободном пространстве Vо= 58 дБ (рис. 3.4). Ослабление сигнала за счет препятствий Vпр.= 5 x 33 дБ = 165 дБ (рис. 3.5). Суммарное ослабление сигнала VУ= 165 + 58= 223 дБ. В частности, при использовании оборудования радиосистемы при работе со штатными антеннами энергетический потенциал между передающим устройством и приемным устройством составляет 114 дБм. В итоге в рассмотренном случае энергетический запас на замирания Рс = 114 - 223 = -109 дБм, , недостаточно для компенсации быстрых и медленных замираний. Рекомендуется или поменять расположение радиоустройств, или использовать дополнительные мероприятия по увеличению энергетического потенциала (выносные или направленные антенны, антенные усилители и т. п.).

2) Имеется шесть помещений. В первом из них установлен передатчик, в последнем на расстоянии 48 м от передатчика размещается приемное устройство (рис. 3.8). Между ними имеется пять железобетонных стен толщиной по 24 см, выполненных из железобетона. Частота, на которой передается сигнал - 868 МГц. Угол падения волны ц= 0°.

Рассчитаем ослабление сигнала.

Ослабление сигнала в свободном пространстве Vо= 58 дБ (рис. 3.4). Ослабление сигнала за счет препятствий Vпр.= 5 x 32 дБ = 160 дБ (рис. 3.5). Суммарное ослабление сигнала VУ= 160 + 58= 218 дБ. В частности, при использовании оборудования радиосистемы при работе со штатными антеннами энергетический потенциал между передающим устройством и приемным устройством составляет 114 дБм. В итоге в рассмотренном случае энергетический запас на замирания Рс = 114 - 218 = -104 дБм, , недостаточно для компенсации быстрых и медленных замираний. Рекомендуется или поменять расположение радиоустройств, или использовать дополнительные мероприятия по увеличению энергетического потенциала (выносные или направленные антенны, антенные усилители и т. п.).

3) Имеется шесть помещений. В первом из них установлен передатчик, в последнем на расстоянии 48 м от передатчика размещается приемное устройство (рис. 3.8). Между ними имеется пять железобетонных стен толщиной по 24 см, выполненных из пенобетона. Частота, на которой передается сигнал - 868 МГц. Угол падения волны ц= 60°.

Рассчитаем ослабление сигнала.

Ослабление сигнала в свободном пространстве Vо= 58 дБ (рис. 3.4). Ослабление сигнала за счет препятствий Vпр.= 5 x 38 дБ = 190 дБ (рис. 3.5). Суммарное ослабление сигнала VУ= 190 + 58= 248 дБ. В частности, при использовании оборудования радиосистемы при работе со штатными антеннами энергетический потенциал между передающим устройством и приемным устройством составляет 114 дБм. В итоге в рассмотренном случае энергетический запас на замирания Рс = 114 - 248 = -134 дБм, , недостаточно для компенсации быстрых и медленных замираний. Рекомендуется или поменять расположение радиоустройств, или использовать дополнительные мероприятия по увеличению энергетического потенциала (выносные или направленные антенны, антенные усилители и т. п.).

Результаты расчетов отобразим на графике (рис. 3.9).

Рисунок 3.9 - Зависимость уровня ослабления сигнала от изменения угла падения волны проходящей через 5 стен из железобетона

3.3 Анализ моделей, используемых для описания условий распространения радиоволн внутри зданий

Большинство моделей, используемых для расчетов радиотрасс, расположенных внутри зданий, основано на формуле, описывающей распространение радиоволн в свободном пространстве (2.17). Однако наличие стен, пола, мебели, людей и других объектов оказывает существенное влияние на характер распространения радиоволн. Многообразие условий приводит к необходимости использовать некоторые эмпирические модели, основанные на многочисленных экспериментах по исследованию условий распространения радиоволн внутри помещений. Потери на трассе определяются соотношением

, (3.4)

где - потери при распространении на трассе прямой видимости длиной , - расстояние между передатчиком и приемником. Причем, в некоторых моделях значение является постоянной величиной , в других - зависит от расстояния. Например, до расстояний около 10 м , в интервале расстояний - , для - , при - . Увеличение значения с ростом расстояния, вероятно, связано с увеличением числа стен, отделяющих приемную антенну от передающей.

Если передающая антенна расположена внутри комнаты, то независимо от ее положения многократное отражение радиоволн от стен, пола, потолка, мебели и других объектов приводит к увеличению мощности принимаемого сигнала по сравнению со свободным пространством. Это напоминает явление реверберации, хорошо изученное в акустике. Рассмотрим малую площадку , произвольно расположенную внутри комнаты. Если предположить, что радиоволны распространяются с равной вероятностью во всех направлениях, то с волной, бегущей, например, слева направо связана половина мощности, переносимой через эту площадку при нормальном падении. При падении волны под произвольным углом на выделенную площадку переносимая мощность в среднем в два раза меньше, чем при нормальном падении. Следовательно, одна четверть полного потока энергии проходит через произвольную малую выделенную площадку. Если учесть, что плотность потока энергии на расстоянии от источника мощностью в свободном пространстве определяется формулой:

, (3.5)

вводя средний коэффициент поглощения поверхности и суммируя по всей поверхности, можно записать соотношение

(3.6)

Тогда для плотности потока энергии реверберационного поля имеем

, . (3.7)

Комбинируя мощность прямого сигнала и реверберационного поля, а также учитывая эффективную площадь приемной антенны, получаем

. (3.8)

Из (3.8) получаем выражение для потерь

. (3.9)

Приведем рассчитанные по формуле (3.9) зависимости потерь от расстояния для небольшой комнаты размерами 3,3?5,1?2,1 м для различных значений коэффициента поглощения (Рис. 3.10), и потерь в свободном пространстве при различных значениях суммарной площади поверхности . Цифры около кривых на графике означают площадь поглощающей поверхности. Из рис.3.11 видно, что потери в комнате сильно зависят от эффективного коэффициента поглощения строительных материалов и покрытий. Значения коэффициентов отражения и прохождения, а также эффективного коэффициента поглощения для некоторых материалов на частоте 60 ГГц приведены в табл. 3.2.

Рисунок 3.10 - Зависимость потерь от расстояния для различных значений коэффициента поглощения



Рисунок 3.11 - Потери в свободном пространстве при различных значениях суммарной площади поверхности

Таблица 3.2 - Значения коэффициентов отражения, прохождения и эффективного коэффициента поглощения для некоторых материалов на частоте 60 ГГц

Материал	Коэффициент прохождения, %	Коэффициент отражения, %
Гипсовая панель (s=1 см)	42,5	2,0	0,98
Фибролит (s=1,9 см)	4,5	20,0	0,8
Бетонная плита (s=10 см)	0,0001	16,0	0,84

Результаты измерения коэффициентов прохождения и отражения для различных материалов на двух частотах 2,3 ГГц и 5,25 ГГц приведены в табл.

Таблица 3.3 - Коэффициенты прохождения и отражения для различных материалов на двух частотах 2,3 ГГц и 5,25 ГГц

Материал	T(дБ)	R(дБ)
	2,3 ГГц	5,25 ГГц	?	2,3 ГГц	5,25 ГГц	?
Оргстекло (7,1 мм)	-0,3560	-0,9267	0,5707	-12,23	-5,65	-6,5753
Оргстекло (2,5 мм)	-0,0046	-0,2041	0,1994	-21,69	-13,25	-8,4770
Жалюзи (закрытые)	-0,0016	0,0022	-0,0035	-30,97	-20,39	-10,578
Жалюзи(открытые)	0,0137	0,0315	-0,0178	-44,23	-46,95	2,7210
Красный кирпич (сухой)	-4,4349	-14,621	10,186	-12,53	-8,98	-3,5459
Красный кирпич (влажный)	-4,5119	-14,599	10,087	-12,52	-9,41	-3,1185
Ковер	-0,0271	-0,0056	-0,0214	-26,94	-18,7	-8,2710
Потолочное покрытие	-0,0872	-0,1795	0,0923	-21,07	-18,7	-2,3470
Стекловолокно	-0,0241	-0,034	0,0099	-39,40	-28,8	-10,581
Стекло	-0,4998	-1,6906	1,1908	-11,29	-4,9	-6,3446
Линолеум	-0,0198	-0,1278	0,1081	-23,69	-16,0	-7,6690
Хвойная доска	-2,7889	-6,1253	3,3364	-17,45	-14,8	-2,689
ДСП	-1,6511	-1,9508	0,2997	-8,59	-14,1	5,5359
Фанера	-1,9138	-1,8337	-0,0801	-9,05	-30,5	21,42
Гипсовая плита	-14,863	-13,235	-1,6280	-2,38	-9,24	6,8587
Кафель	-2,2163	-1,4217	-0,7946	-6,24	-14,9	8,6093
Шлакоблок (сухой)	-6,7141	-10,326	3,6119	-7,67	-6,13	-1,5324
Шлакоблок (влажный)	-7,3527	-12,384	5,0313	-5,05	-7,55	2,5080

Следует отметить, что наиболее сильное отличие коэффициентов прохождения в разных частотных диапазонах наблюдается для красного кирпича и шлакоблоков.

При расчетах характеристик сигналов внутри зданий и помещений используются различные модификации лучевых методов, позволяющие учитывать отражение радиоволн от стен, пола и потолка, местных предметов, дифракцию волн на дверях и окнах и другие явления, сопутствующие распространению радиоволн.

4. Экономическая часть

4.1 Характеристика научно-исследовательских решений

В современных условиях перехода экономики страны на рыночные отношения и повышения темпов производства необходимо, чтобы выпускаемая продукция и предоставляемые услуги имели высокие качественные показатели и цену не выше других в данной отрасли - то есть была конкурентоспособной на рынке.

Для рынка телекоммуникационных услуг стимулирующим фактором завоевания клиентов является создание образцов нового оборудования, введение новых услуг и повышение научно-технического потенциала.

Достижения в области показывают, что технический прогресс во многом зависит от успехов в науке, которые в свою очередь, обусловлены формами и методами организации научно-исследовательских работ (НИР). В приведённой НИР моделируются алгоритмы сжатия речевого а также их сравнительный анализ.

4.2 Расчет сметной стоимости научно-исследовательской продукции

Целью дипломной работы анализ моделей радиоканалов в беспроводных системах доступа. В работе приведен анализ существующих моделей, проведено исследование зависимостей затухания радиосигналов от расстояния и от рохождения препятствий.

Наиболее сложной и ответственной частью при планировании НИР является расчет трудоемкости работ, так как трудовые затраты часто составляют основную часть стоимости НИР и непосредственно влияют на сроки разработки. Трудоемкость исследовательских работ и заработная плата исполнителей каждого этапа приведены в таблице 4.1.

Таблица 4.1 - Расчет трудоемкости исследовательских работ и заработной платы исполнителей

Наименование этапа и виды работ	Исполнитель	Трудовые затраты, чел.-день	Средняя заработная плата, грн./чел.-день	Сумма заработной платы, грн. (гр3хгр4хгр5)
	должность	количество
Подготовительный этап
1. Разработка и утверждение технического задания	Ответственный исполнитель	1	1	100	100
2. Составление календарного графика работ	Ответственный исполнитель	1	1	95	95
3. Подбор и изучение литературы по теме	Инженер	1	1	95	95
4. Знакомство со смежными и близкими по теме работами в различных учреждениях	Инженер	1	1	95	95
5. Составление обзора по изучаемым материалам	Инженер	1	1	95	95
6. Подготовка материалов справочных данных для разработки	Инженер	1	1	95	95
Всего: 20%			6		570
Основной этап
1. Анализ методов сжатия речи	Инженер	1	2	100	200
2. Принципы кодирования речи	Инженер	1	3	95	285
3. Класификация вокодеров и принцип их роботы	Инженер	1	3	95	285
4. Классификация вокодеров	Инженер	1	3	100	300
5. Особенности передачи речи по IР-сетям	Инженер	1	4	95	380
6. Исследовательская часть	Инженер	1	3	95	285
7. Выводы и предложения по полученным характеристикам	Ответственный исполнитеь	1	3	120	360
8. Прочие (непредусмотренные) работы	Инженер	1	2	95	190
Всего: 50%			23		2285
Заключительный этап
1. Составление отчета	Инженер	1	4	95	380
2. Анализ результатов проведения НИР	Ответственный исполнитеь	1	2	110	220
3. Подбор необходимой технической документации	Инженер	1	2	95	190
4. Защита отчета на техническом совете.	Ответственный исполнитеь	1	1	120	120
Всего: 30%			9		910
Всего: 100%			44		3765

Расчет затрат на НИР произведен согласно с «Типовым положением по планированию, учету и калькуляции себестоимости», утвержденным Постановлением КМ Украины от 20.07.97 №830.

Исходными данными для определения цены на проведение работы является затраты по следующим статьям калькуляции:

1. Затраты на оплату труда рассчитанные, согласно перечня работ по НИР, продолжительности работ, необходимого количества исполнителей по каждому этапу работ, а также их среднемесячной заработной платы (см. табл. 4.1) и составляют 3765 грн.

2. Единый социальный взнос в размере 37% от затрат на оплату труда на сумму 1393 грн 05 коп.

3. Затраты на материалы, которые в данном случае составили 293 рн., в том числе:

- бумага - 400 листов по 0,10 грн.;

- файлы - 100 шт. по 0,15 грн.;

- распечатка текста - 250 листов по 0,3 грн.;

- трафик Intеrnеt - 75 грн/мес.;

- диск - 2 шт. по 4 грн.

- устройство флэш памяти 80 грн. .

4. Затраты на служебные отчисления в цену на данную НИР не входят;

5. Затраты на спецоборудование: в ходе выполнения работ спецоборудование не применялось

– Покупка лицензированного ПО для обеспечения контроля работы в лаборатории- 10000 грн.

6. Затраты на работы выполняемые сторонними организациями и предприятиями: подобных работ не проводилось;

7. Других затрат, связанных с дополнительными расчетами, нет;

8. Накладные затраты, включенные в калькуляцию в размере 50% от объема затрат на оплату труда основных исполнителей, составляют 1882 грн 50 коп.;

9. Коммунальный налог, определенный в размере 10% необлагаемого налогом минимума доходов граждан (размером 17 грн.), согласно с Декретом КМ Украины «Про местные налоги и сборы» от 25.05.93 №56-93, исходя из времени проведения НИР (90 дней) для двух исполнителей равен 10 грн. 20 коп.;

10. Себестоимость выполненной НИР представляет собой сумму затрат по пунктам 1-9 равна 17343 грн. 75 коп.;

11. Прибыль составляет 10-90% от затрат на разработку НИР.

12. Налог на добавленную стоимость (НДС) предусмотренный в размере 20% от договорной цены (себестоимость + прибыль 10%- 90% от затрат на разработку НИР), согласно с Законом Украины «Про налог на добавленную стоимость» от 03.04.97 №168/97- ВР, равен 3845,25грн.

Цена на выполненную научно-исследовательскую работу равна 21189 грн.

Плановая калькуляция сметной стоимости представлена в таблице 4.2.

Таблица 4.2 - Смета затрат на разработку НИР

СТАТЬИ ЗАТРАТ	На весь период, грн.
1. Затраты на оплату труда	3765
2. Единый социальный взнос в размере 37%	1393,05
3. Материалы	293
4. Затраты на служебные отчисления	-
5. Спецоборудование для научных (экспериментальных) работ	10000
6. Затраты на работы, которые выполняются сторонними предприятиями и организациями	-
7. Другие затраты	-
8. Накладные затраты	1882,5
9. Коммунальный налог	10,2
10. Всего затрат	17343,75
11. Прибыль	1734,38
12. НДС	3845,25
13. Стоимость научно-технической продукции	21189

4.3 Оценка результатов научно-исследовательской работы

Проведем расчет увеличения дохода поставщика услуг.

Формула для расчета такого результата имеет следующий вид:

,

де - прогнозированное увеличение доходов заказчика от внедрения результатов НИР,

- прогнозируемое увеличение количества заказов, на данную услугу;

Ц - цена единицы услуги, которую предоставляет заказчик НИР,

Тр - срок, на протяжении которого прогнозируется получение результатов внедрения НИР, лет.

На разработку было потрачено 21189 грн. Прогнозируем, что в среднем в 1 месяц поступают заказы в количестве 10 ,его стоимость составляет 400 грн. Из этого получаем, что в месяц мы имеем 4000 грн./мес. Доход за 1 год составляет 48000 грн/год. Следовательно, для прогнозируемого срока в 1 год, при условии, что количество заказов не будет уменьшаться, наше минимальное снижение затрат будет составлять:

Таким образом, мы видим что при внедрении результатов НИР увеличивает доход за прогнозируемый срок в 1 год на 20000 грн., что подтверждает целесообразность проведенной НИР.

4.4 Определение экономической эффективности результатов НИР

Чтобы определить экономическую эффективность результатов НИР, необходимо сравнить расходы на разработку НИР с результатами.

Основным показателем экономической эффективности НИР является коэффициент «эффект-расходы», который отражает, сколько гривен увеличение доходов заказчика приходится на 1 грн. расходов НИР:

,

где К - коэффициент «эффект-затрат », который отображает, сколько гривен увеличения дохода заказчика на 1 гривну затрат на НИР.

Значение коэффициента «эффект-затрат» равен 2,26.

Таким образом, проведя расчеты затрат на НИР, оценив ее результаты, а также рассчитав ее эффективность, можно судить о целесообразности проведения НИР и том, что данная работа является эффективной, имеющей высокий научный, технический и экономический уровень.

5. Охрана труда и безопасность в чрезвычайных ситуациях

5.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов

Модели радиоканала в беспроводных системах доступа разрабатывались в научно-техническом отделе приборостроителтьного предприятия. Помещение отдела расположено на 1-м этаже 2-х этажного железобетонного здания. Размеры помещения: 15х8х4 м. Площадь равна 120 м, объем 480 м. В помещении работает десять инженеров-разработчиков. Оборудование состоит из десяти стандартных ПЭВМ, 2-х струйных принтеров, одного сервера управления и стабилизированного источника питания.

Электропитание оборудования осуществляется с помощью системы TN-S (ПУЭ-2011. Правила устройства электроустановок) напряжением 380/220В и частотой 50 Гц. Защиту от короткого замыкания выполняет предохранитель ПН-2-400. Полное сопротивление петли «фаза-ноль» составляет 0,6 Ом.

По площади и объему, которые приходятся на одного человека, данные условия соответствуют норме (НПАОП 0.00-1.28-10. Правила охорони праці при експлуатації ЕОМ): 12 м площади (не менее 6 м) и 48 м объема (не менее 20м).

Оборудование исправно, и эксплуатируется в соответствии с техническими условиями. Все работы выполняются в соответствии с планами и профессиональной подготовкой лаборантов.

На случай пожара в помещении хранится четыре углекислотных огнетушителя емкостью по 4 л и ящик с песком емкостью 30 л.

Представим взаимодействие работающих людей с производственной средой в виде системы “человек - машина - среда” (Ч-М-С). Взаимодействия между компонентами данной системы представлены на рис. 1. Элементами системы являются:

- десять элементов “человек” -;

- десять элементов “машина” - комплекс оборудования, находящегося в помещении;

- один элемент “среда” -окружающая людей;

- один элемент “предмет труда”.

Рассмотрим основные взаимодействия между элементами "Ч-М-С". В процессе функционирования системы изменяется ее внутреннее состояние. С точки зрения охраны труда нас интересует один из элементов внутреннего состояния системы - здоровье людей, работающих в системе.

Элемент “Человек” разделяется на три функциональные части:

- Ч1 - инженер-разработчик, управляющий ЭВМ;

- Ч2 - человек, который рассматривается с точки зрения его воздействия на окружающую среду (за счет тепло- и влаговыделения, потребления кислорода);

- Ч3 - человек, который рассматривается с точки зрения его психофизиологического состояния под воздействием факторов, влияющих на него в производственном процессе.

Элемент “Машина” разделим на три функциональные части:

- М1 - элемент, который выполняет основную технологическую функцию (хранение и передача информации, ее отображение на мониторе, вычислительные операции);

- М2 - элемент машины, который выполняет функцию аварийной защиты (зануление, аварийное отключение при КЗ и утечке тока);

- М3 - элемент, который воздействует на окружающую среду.

Связи, указанные на схеме:

1 - влияние работы человека на его психофизиологическое состояние;

2 - влияние людей друг на друга;

3 - влияние среды на психофизиологическое состояние организма человека;



Рисунок 5.1 - Структурная схема системы «Ч-М-С»

4 - влияние психофизиологического состояния на степень интенсивности обмена веществ между организмом и средой;

5 - влияние работы человека на степень интенсивности обмена веществ между организмом и средой(тепло- и влаговыделение человека);

6 - влияние состояния предмета труда на психофизиологическое состояние человека;

7 - влияние человека как биологического объекта на среду (потребление кислорода, выделение тепла);

8 - взаимное влияние человека и предмета труда;

9 - контроль человеком влияния машины на среду;

10 - контроль человеком безопасного состояния машины;

11 - влияние машины на предмет труда;

12 - аварийное управляющее воздействие (отключение при КЗ);

13 - функции аварийной защиты, влияющие на предмет труда (сохранение данных при внезапной аварии);

14 - влияние состояния функционирования аварийной защиты на оборудование;

15 - влияние среды на работу машины;

16 - влияние машины на среду (выделение тепла, ионизация воздуха мониторами на ЭЛТ).

ПТ - предмет труда - строительная документация.

Как видно из схемы Ч-М-С, на человека может непосредственно влиять со стороны машины электрический ток от незаземленных корпусов и оголенных поверхностей оборудования, а также со стороны среды - изменения микроклимата. Информационные сигналы человек может воспринимать только после ее поступления от предмета труда в машину и последующего ее обработки в визуализируемый вид.

В соответствии с ГОСТ 12.0.003-74. ССБТ. «Опасные и вредные производственные факторы. Классификация» в данном разделе определен состав и проделан анализ опасных и вредных производственных факторов, действующих на людей (см. табл. 4.1).

Таблица 5.1 Факторы производственной среды и трудового процесса

Факторы производственной среды и трудового процесса	Значение фактора (ПДК, ПДУ)	3 класс - опасные и вредные условия, характер труда	Продолжительность действия фактора в % за смену
	Норма	Факт	1 ст	2 ст	3 ст
1 Шум	50 дБА	47 дБА	-	-	-	80%
2. Неионизирующие излучения: - промышленной частоты	25В/м	13В/м	-	-	-	85%
- радиотехнического диапазона:	2,5 В/м	1,9 В/м	-	-	-	85%
3. Рентгеновское излучение	100 мкР/ч	14 мкР/ч	-	-	-	65%
4. Микроклимат: - температура воздуха	23-25С	23,5С	-	-	-	100%
- скорость движения воздуха	0,1 м/с	0,09 м/с	-	-	-	100%
- относительная влажность	40-60%	56%	-	-	-	100%
5. Освещение: - естественное	1,5%	2,2%	-	-	-	90%
- искусственное	300…500 лк	260 лк	+	-	-	70%
6. Тяжесть труда:
- мелкие стереотипные движения кистей и пальцев рук (количество за смену)	до 40000	до 35000	-	-	-	90%
- рабочая поза (пребывание в наклонном положении в течение смены)	свобод.	свобод.	-	-	-	70%
- наклоны корпуса (раз за смену)	40	36	-	-	-	85%
- перемещение в пространстве, км за см.	10 км за смену	1 км	-	-	-	50%
7. Напряженность труда а) внимание: -продолжительность сосредоточения (в % от продолжительности смены)	до 75%	73%	-	-	-	75%
б) напряженность анализаторов: - зрение (длительность наблюдения за экранами видеотерминалов, час)	2…3	2,5…3	-	-	-	90%
- слух (разборчивость, %)	70%	82%	-	-	-	90%
в) эмоциональное и интеллектуальное напряжение	по индив. плану	по индив. плану	-	-	-	90%
8. Сменность	2 см. работа без ночной см.	1 см. работа без ночной см.
Общее количество факторов	18	18	1	-	-	-

В результате анализа было установлено, что единственным вредным производственным фактором, выходящим за норму и влияющим на производительность труда и состояние здоровья, является недостаточное искусственное освещение Для устранения этого фактора далее, в п. 5.3, выпонен выбор и расчет системы искусственного освещения.

5.2 Техника безопасности

С каждым специалистом или лаборантом, принятым на работу и работающим в отделе, в соответствии с НПАОП 0.00-4.12-05. «Типове положення про навчання, інструктаж та перевірку знань працівників з питань охорони праці» проводятся инструктажи по охране труда (вводный, первичный на рабочем месте, плановый, повторный и, при необходимости, целевой) и пожарной безопасности.

Программа инструктажей утверждается лавным инженером предприятия. Вводные инструктажи проводить инженер по охране труда. Остальные - начальник отдела или его заместитель. Проведение инструктажей фиксируется в специальных журналах с подписями проводящего инструктаж и инструктируемого.

Периодически (один раз в год) проводится контроль сопротивления изоляции сети электропитания (составляет не менее 500 кОм), сопротивления повторного заземления нейтрали при вводе воздушной линии в здание (составляет не менее 30 Ом) и сопротивление петли «фаза ноль». Значение последнего показателя составляет не более 0,7 Ом. При этом ток короткого замыкания составит 314 А. В помещении установлен автомат защиты от короткого замыкания на 50 А, который в этом случае обеспечит отключение питания. Также имеется устройство защитного отключения (УЗО), срабатывающее на ток утечки более 30 мА.

По опасности поражения электротоком данное помещение относится к помещениям «с повышенной опасностью» (ПУЕ-2011. Правила устройства электроустановок). Это объясняется тем, что имеется возможность одновременного прикосновения человека к корпусам оборудования (системным блокам ПЭВМ) и отопительным батареям, имеющим соединение с землей. Для устранения опасности поражения электротоком и приведения помещения к категории «без повышенной опасности» предлагается оградить отопительные батареи деревянными решетками, покрытыми лаком.

5.3 Обеспечение техники безопасности в условиях производства

Для приведения искусственного освещения к норме выполним его расчет. Сделаем это в соответствии с ДБН В.2.5-28-2006 «Естественное и искусственное освещение» и.

Расчетная высота равна

, (5.1)

где Н - высота помещения, м; Нр - высота расчетной поверхности над полом, м.

предлагается использовать светильники типа ПВЛМ с кривой силы света (КСС) Г-1, для которой отношение оптимального расстояния между светильниками к расчетной высоте равно

, (5.2)

где Н - расстояние от потолка до расчетной поверхности, м.

Отсюда м. (5.3)

Принимаем степень отражения потолка, стен и пола равной, соответственно, .

Определим индекс помещения:

 , (5.4)

где А и В - соответственно, длина и ширина промещения, м.

Коэффициент запаса при количестве чисток в году, равных черытем и концентрации пыли, дыма и копоти не более 1 мг/ м:

.

Определяем коэффициент использования светового потока. Для заданной КСС, индекса помещения, степени отражения поверхностей с учетом пропорций он будет равен

.

Дальше определяем количество светильников.

(5.5)

где Е - нормированное (требуемое) значение освещенности, лк; F - световой поток одной лампы ( выбрана лампа ЛТБ-80), лм; z - коэффициент неравномерности освещения люминесцентных ламп.

Размеры выбранного светильника составляют: 1,7х0,5х0,12 м. Разместим их в плоскости потолка в два ряда. Количество светильников в одном ряду составит шесть. Расстояние между светильниками в ряду и между светильником и стеной составит

 (5.6)

М - количество светильников в ряду; b - длина светильника, м.

Схема расположения светильников на потолке помещения отдела приведена на рис. 5.2.

Рисунок 5.2 - Схема расположения светильников на потолке помещения

Параметры микроклимата соответствуют нормам (см. ДСН 3.3.6.042-99. Санітарні норми мікроклімату виробничих приміщень) для категории работ I б (выполняются сидя или связаны с ходьбой и сопровождаются незначительным физическим напряжением).

Акустический шум и рентгеновское излучение также не превышают допустимых уровней (см. соответственно ДСН 3.3.6.037 - 99. «Санітарні норми виробничого шуму, ультразвуку та інфразвуку» и НПАОП 0.00-1.28-10).

Рабочие места НИЛ отвечают эргономическим требованиям согласно ГОСТ 12.2.032-78. Высота рабочих столов составляет 720 мм, высота сиденья кресел регулируется в пределах 400…500 мм, расстояние от экранов мониторов до глаз находится в пределах 600…700 мм, высота простора для ног на уровне колен составляет не меньше 450 мм, имеются подставки для ног высотой до 150 мм и углом наклона до 20, угол наклона мониторов от вертикали составляет 15…30, угол наклона клавиатур составляет 5…15 и др.

Для повышения комфортности в процессе работы предлагается новая схема расположения рабочих мест, обеспечивающая равномерное распределение объема и площади помещения отдела между рабочими местами, а также безопасность людей при эвакуации (см. рис. 5.3).

В соответствии с НПАОП 0.00-1.28-10, работа в данных условиях относится к группе В. Категория работ - I (творческая работа в режиме диалога с ПК, время работы с видеотерминалом - до двух часов). Для снижения напряженности зрительного анализатора и вероятности заболевания органов зрения предлагается установить регламентированные перерывы через 2 часа от начала рабочей смены и через 2 часа после обеденного перерыва продолжительностью 15 минут каждый. В течение этих перерывов персоналу рекомендуется делать расслабляющие упражнения для глаз. Также предлагается работникам данного подразделения принимать в пищу витаминизированные напитки с витамином «А» из расчета 0,5 л в день.

5.4 Пожарная безопасность

Согласно ПУЕ-2011 помещение отдела имеет пожароопасные зоны класса П - IIа (производственные помещения, содержащие твердые или волоконные вещества). Данный технологический процесс по категории пожароопасности относится к категории В (НАПБ Б.03.002-2007. Нормы определения категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности). Степень огнестойкости данного двухэтажного железобетонного здания - I. Оборудование защищено оболочками со степепью защиты IР 44. Таким образом общие требования пожарной безопасности выполнены, так как приведенные характеристики соответствуют друг другу.

Вынужденная эвакуация при пожаре может производиться через рабочий выход шириной 1,5 м. Дополнительного выхода не требуется, так как для данной категории призводства, степени огнестойкости и этажности здания максимальное расстояние от выхода до наиболее удаленного рабочего места составляет не более 75 м (ДБН В.1.1.7-2002. Защита от пожара. Пожарная безопасность объектов строительства).

К основным причинам пожара в данном помещении относятся:

нарушение техники безопасности и правил эксплуатации электрооборудования;

применение открытого огня и курение;

старение изоляционных материалов;

отказ автомата токовой защиты при КЗ и УЗО при утечке.

Для предупреждения пожара в данных условиях применены следующие технические меры:

1) контроль изоляции, состояния электропроводки, автомата максимальной токовой защиты и УЗО с периодичностью 1 раз в год;

2) сечение проводов соответствует максимальному току нагрузки;

3) применено минимальное количество горючих материалов.

Первичные средства пожаротушения используются в соответствии с НАПБ Б.03. 001-2004. «Типові норми належності вогнегасників»:

четыре углекислотных огнетушителя ВВК-2 (один на три ПЭВМ, но не менее одного на помещение);

ящик с песком объемом 30 л;

3) система автоматической пожарной сигнализации с датчиками, реагирующими на появление дыма ФНП - 1 из расчета 2 на 20 м. В помещении установлено 7 датчиков ФНП - 1;

4) стальные несущие и ограждающие конструкции защищены огнезащитными материалами.

Проводимые организационные мероприятия:

1) вопросы пожарной профилактики включены во все инструктажи по технике безопасности;

2) назначен ответственный сотрудник НИЛ за пожарную безопасность.

В дополнение к перечисленным мерам предлагается подвести в помещение и разместить на рабочем столе телефон, а на видном месте возле выхода повесить плакат с маршрутом эвакуации при пожаре (см. рис.5.3).

Схема составлена в соответствии с НПАОП 0.00-1.28-10 «Правила охраны труда при эксплуатации электронно-вычислительных машин».

На рис.5.3 указаны следующие обозначения:

1 - рабочий стол (10 шт);

2 - рабочие кресла (10 шт);

3 - углекислотный огнетушитель ВВК-2 емкостью 4 л (4 шт);

4 - ящик с песком (1 шт).

Рисунок 5.3 - Схема расположениея рабочих мест и направление эвакуации при пожаре

5.5 Безопасность в чрезвычайных ситуациях

Для защиты работников отдела от ЧС штабом гражданской защиты предприятия разработаны необходимые мероприятия. С этой целью на предприятии создана структура гражданской защиты (ГЗ), в распоряжении которой имеются средства коллективной и индивидуальной защиты. На предприятии проводится плановое обучение работников и контроль знаний. С целью своевременного оповещения, эвакуации и принятия иных мер защитного характера в производственных помещениях предприятия имеются средства связи (городские телефоны и радиоточки), позволяющие получать от годоского штаба ГО, органов местного самоуправления и органов государственной исполнительной власти необходимую информацию.

В дополнение к используемым мерам предлагается:

- изготовить и повесить на видном месте плакаты по ГЗ с указанием ее структуры, задач, спосбов и средств защиты населения в ЧС;

- на пути эвакуации из здания (в коридоре, на лестнице и в вестибюле) установить эвакуационное освещение. Освещенность пола в этих местах в темное время суток должна быть не менее 0,5 лк.

Заключение

В данной работе был проведен анализ моделей радиоканалов в беспроводных сетях доступа.

Проведено исследование распространения радиоволн в помещении с препятствиями. Было выявлено, что проходя через железобетонные стены уровень затухания почти в два раза выше, чем при прохождении через пенобетонные стены При прохождении через железобетонные стены сигнал затухал полностью. Уровень затухания зависит от угла падения радиосигнала. С увеличением угла увеличивался уровень затухания.

После проведения анализа зависимости потерь от расстояния при различных значениях коэффициента поглощения выяснилось, что наилучшим решением для улучшения дальности связи из рассмотренных является коэффициент усиления антенн 55дБ, который позволяет увеличить дальность связи до 4 км. Для радиолиний длиной менее 0,5 км достаточно использовать антенны с коэффициентом усиления 30 дБ.

Выяснилось, что рост энергетического запаса становится быстрым для длинных радиолиний. Особое значение имеют параметры антенн. Для снижения требований к энергетическому запасу следует выбирать антенны с большим коэффициентом усиления.

В ходе работы провел анализ условий труда. Построена система «Ч-М-С» с указанием связей и их характеристикой. Выделили основные вредные и опасные факторы присутствующие на рабочем месте, к ним отнесли аномальный микроклимат, недостаточная искусственная и естественная освещенность, повышенный уровень шума, ЭМП и ионизирующих излучений. Для обеспечения комфортных условий работы проведены расчеты, которые помогают привести в норму искусственное освещение в соответствии с ДБН В.2.5-28-2006 «Естественное и искусственное освещение» .

Определили технические и организационные способы обеспечения пожарной безопасности, а также схему размещения рабочих мест и датчиков пожарной сигнализации.

Был проведен анализ затрат на научно-исследовательские разработки, в частности проведен расчет трудоемкости исследовательских работ и заработной платы исполнителей, приведена смета затрат на разработку НИР, а также была проведена оценка результатов научно-исследовательской работы и определена экономическая эффективность результатов НИР.

Перечень ссылок

1. Советов Б. Моделирование систем: Учеб. для вузов - 3-е изд., перераб. и доп. / Советов Б., Яковлев С. - М.: Высш шк., 2001. - 343 с. - ISBN 5-06-003860-2

2. Столлингс В. Беспроводные линии связи и сети . / Столлингс В. пер. с англ. - М.: Издательский дом «Вильямс», 2003. -640 с.

3. Вишневский В. Широкополосные беспроводные сети передачи информации / Вишневский В., Ляхов А., Портной С., Шахнович И. - М.: Эко-Трендз, 2005. - 592с.

4. Рэндалл Н. Беспроводные решения / Рэндалл Н., Сосински Б. пер. с англ. - М.: Техносфера, 2007. -376с. ISBN 978-5-95836-138-3

5. Гавриленко В., Яшнов В. Распространение радиоволн в современных

системах мобильной связи - Нижний Новгород: Высш шк., 2003. - 146 с.

6. Лаврентьев Ю.В. Квазидетерминированная трехмерная модель многолучевого канала распространения миллиметровых радиоволн в городской застройке. “Журнал радиоэлектроники”, 2000, № 5.

7. Черенкова Е. JL, Чернышев О. В. Распространение радиоволн. М.: Радио и связь, 1984 г.

8. ДСТУ 3008-95. Державний стандарт України. Документація. Звіти у сфері науки і техніки. Структура і правила оформлення.

9. Методичні вказівки до виконання розділу «Охорона праці та безпека в надзвичайних ситуаціях» у дипломних проектах (роботах) ОКР «спеціаліст» усіх форм навчання факульиетів РТ, ЕТ, ТКВТ, АКТ Харків: ХНУРЕ, 2012.- 50 с.

10. Дзюндзюк Б.В., Іванов В.Г. и др. Охрана труда. Сборник задач.- Харьков, 2006. - 243 с.

Приложение А

Волноводная модель радиоканала

Разбиение здания на элементарные блоки Средняя мощность принимаемого сигнала в произвольной точке

Разраб.	Радченко С.А.	Підпис	Дата	Модели радиоканала в беспроводных системах доступа
Проверил	Марчук В.С.
Н. контр.	Марчук В.С.
Утверд.	Поповский В.В.			Телекоммуникационные системы

Приложение Б

Двухлучевая модель распространения сигнала

Разраб.	Радченко С.А.	Підпис	Дата	Модели радиоканала в беспроводных системах доступа
Проверил	Марчук В.С.
Н. контр.	Марчук В.С.
Утверд.	Поповский В.В.			Телекоммуникационные системы

Приложение В

Зависимость ослабления сигнала от угла падения на препятствия

Разраб.	Радченко С.А.	Підпис	Дата	Модели радиоканала в беспроводных системах доступа
Проверил	Марчук В.С.
Н. контр.	Марчук В.С.
Утверд.	Поповский В.В.			Телекоммуникационные системы

Приложение Г

Зависимость уровня ослабления сигнала от изменения угла падения волны, проходящей через стены из пенобетона и железобетона

Разраб.	Радченко С.А.	Підпис	Дата	Модели радиоканала в беспроводных системах доступа
Проверил	Марчук В.С.
Н. контр.	Марчук В.С.
Утверд.	Поповский В.В.			Телекоммуникационные системы

Приложение Д

Смета затрат на разработку НИР

Разраб.	Радченко С.А.	Підпис	Дата	Модели радиоканала в беспроводных системах доступа
Проверил	Марчук В.С.
Н. контр.	Марчук В.С.
Утверд.	Поповский В.В.			Телекоммуникационные системы

Приложение Е

Структурная схема системы «Ч-М-С»

Разраб.	Радченко С.А.	Підпис	Дата	Модели радиоканала в беспроводных системах доступа
Проверил	Марчук В.С.
Н. контр.	Марчук В.С.
Утверд.	Поповский В.В.			Телекоммуникационные системы

№ п/п	Обозначение	Наименование	Дополни- тельные сведения
		Текстовые документы
1	ГЮИК. ХХХХХХ.001.ПЗ	Пояснительная записка	99 с.
		Графические документы
2	Слайд №1	Волноводная модель
		радиоканала	Лист 1 ф. А4
3	Слайд №2	Двухлучевая модель
		распространения радиосигнала	Лист 2 ф. А4
4	Слайд №3	Зависимость ослабления сигнала от
		угла падения на препятствия	Лист 3 ф. А4
6	Слайд №4	Зависимость уровня ослабления
		сигнала от изменения угла
		падениия волны, проходящей через
		стены из пенобетона и
		железобетона	Лист 4 ф. А4
5	Слайд №5	Смета затрат на разработку НИР	Лист 5 ф. А4
6	Слайд №6	Структурная схема системы
		«Ч-М-С»	Лист 6 ф. А4
					ГЮИК.XXXXXX.001 Д1
Изм.	Лист		Подп.	Дата
Разраб.	Радченко С.А.			Модели радиоканала в	Литера	Лист	Листов
Пров.	Марчук В.С.			беспроводных системах				1	1
Н. контр.	Марчук В.С.			доступа	ХНУРЭ
Утв.	Поповский В.В.			Ведомость к дипломной	Кафедра ТКС
				работе

Размещено на Allbest.ru