Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах и улицах «Добрая дорога детства» 2
Скачать 1.38 Mb.
|
2.4 Функции спецвычислителя антенно-фидерного устройства Ячейка спецвычислителя модуля антенно-фидерного устройства (АФУ) (далее по тексту ячейка) предназначенна для: - обеспечения обмена информацией АФУ с вычислительным комплексом (ВК) через тракт управления; - расчета величин фазового сдвига 288 фазовращателей модуля АФУ приемо-передающей фазированной антенной решетки (ФАР); - обеспечения модулей ФАР необходимыми сигналами управления. Исходя из того, что ФАР конструктивно состоит из 4 шкафов (с координатами Уш-2 разряда, Хш-2 разряда), в каждом из которых размещено по 64 модуля (с координатами: Ум-4 разряда, Хм-2 разряда), ячейка обеспечивает управление работой 256 модулей ФАР. Структура ФАР приведена на рисунке 11. В каждом модуле имеется 288 фазовращателей Место ячейки спецвычислителя в адресном пространстве управления фазированной антенной решетки (ФАР) определяется запайкой на лицевом разъеме кода адреса ячейки спецвычислителя и зависит от места модуля в ФАР. Модуль 7 15 Подрешетка 3кв 4кв 1кв 2кв 3 2 1 0 0 Ум Уш Рис. 11 - Структура ФАР 3 2 1 Шк4 Шк3 Шк2 Шк1 Хм Хм Хм 1 2 3 Хм Хш 0 2.4.1 Обмен информацией АФУ с вычислительным комплексом Ячейка обеспечивает обмен информацией с вычислительным комплексом (ВК) специальным «бифазным» кодом через аппаратуру управления по одной двунаправленной коаксиальной линии. Временная диаграмма обмена с ВК приведена на рисунке 12. Ячейка предусматривает регулируемое количество повторных посылок от 1 до 3, при этом количество посылок определяется аппаратурой управления. В режиме регламентных работ информация задается с клавиатуры аппаратуры управления по той же линии. Ячейка обеспечивает прием от аппаратуры управления импульсов синхронизации Излучение/Прием (Пи). Начало Пи совпадает с началом импульса Таи (начало переключения антенны на излучение), конец импульса Пи совпадает с началом импульса Тап (начало переключения антенны на прием, при этом импульсы Тап сдвинуты относительно импульсов Таи на пол периода. Диаграмма формирования Пи приведена на рисунке 12. Параметры импульса Пи: - амплитуда – (3,4 + 1,0) В; - длительность – 1,0 мс … 16,0 мс. Ячейка для развязки по времени с ВК обеспечивает запись кодов Кфх, Кфу,Кмх, Кму, Кшх, Кшу в буферные регистры с последующей перезаписью их по переднему фронту импульса Пи в исполнительные регистры. Информация буферных регистров контролируется при их чтении в текущем цикле обмена. Информация исполнительных регистров контролируется ВК при контрольном чтении заданного модуля. Ячейка производит последовательный расчет и одновременную выдачу на 4 блока управления фазовращателями (БУФ) значения величин фазового сдвига Аху. Процесс расчета запускается импульсами синхронизации Пи по переднему и заднему фронтам. t t t Контрольное чтение >1 мкс Расчет изл. N Расчет приема N-1 Расчет изл. N-1 Данные N+1 t t Расчет Таи Тап Данные N >1 мкс Пи Рис. 12 - Диаграмма обмена с ВК и формирования Пи Обмен с ВК 2.4.2 Расчет величины фазового сдвига Значения величины фазового сдвига Аху для каждого фазовращателя рассчитываются по формуле: Аху = Кфх*Хф + Кфу*Уф + Кмх*Хм + Кму*Ум + Кшх*Хш + Кшу*Уш + + Кфху + Кмху (1) где: - Аху - величина фазового сдвига фазовращателя; - Хф - координата столбцов фазовращателей в модуле ( Хф для БУФ 2 и 3 может принимать значения от 0 до 8, для БУФ 1 и 4 - от 9 до 17); - Уф - координата строки фазовращателя в модуле (Уф для БУФ 3 и 4 может принимать значения от 0 до 15, для БУФ 1 и 2 - от 16 до 31, при этом четному значению Хф должно соответствовать четное значение Уф (0, 2…30), а нечетному значению Х ф - нечетное значение Уф (1, 3…31); - Хм и Ум - координаты модулей в каждом шкафу ФАР (Хм может принимать значения от 0 до 3, Ум - от 0 до 15); - Хш и Уш - координаты шкафа ФАР (Хш и Уш могут принимать значения от 0 до 3); Для расчета фазовых сдвигов ячейка получает от вычислительного комплекса следующую информацию: - Кфху - 8 разрядные коды начальных фазовых сдвигов фазовращателей. Всего 288 чисел (по числу фазовращателей в модуле), младший разряд соответствует фазовому сдвигу π/128. Информация загружается от ВК в ОЗУ ячейки однократно после каждого включения электропитания ячейки. Значения Кфху одинаковые для всех модулей ФАР; - Кмху - 8 разрядные коды начальных фазовых сдвигов модулей ФАР, определяемые при настройке ФАР. Всего 256 чисел, младший разряд соответствует фазовому сдвигу π/128. Информация загружается от ВК в регистр ячейки однократно после каждого включения электропитания ячейки; - Кфх, Кфу - 8 разрядные коды фазовых набегов для фазовращателей модуля по осям Хф и Уф соответственно, младший разряд кода соответствует фазовому сдвигу π/128; - Кмх, Кму - 8 разрядные коды фазовых набегов для модулей ФАР по осям Хм и Ум соответственно, младший разряд кода соответствует фазовому сдвигу π/128; - Кшх, Кшу - 8 разрядные коды фазовых набегов для шкафов ФАР по осям Хш и Уш соответственно, младший разряд кода соответствует фазовому сдвигу π/128. Для функционального управления АФУ ячейка принимает дополнительно следующие команды: - Кафр - признак режима измерения начальных фазовых сдвигов модулей ФАР (Кафр = 1 - режим АФР), при этом адрес модуля задается разрядами 0…7 слова 0 в соответствии с таблицой 1.1; - Ки - 2-х разрядный код режима прием/излучение (Ки = 00 - режим прием/излучение, Ки = 01 - режим излучения, Ки = 10 режим приема, Ки = 11 - резерв); - Кр - признак режима работы ФАР (при Кр = 0 вся ФАР работает в соответствии со значением Ки, при Кр = 1 - 1-ый квадрант ФАР работает только в режиме излучения, остальная часть ФАР - только в режиме приема для всех подрешеток независимо от значения Ки; - Сброс НИ - импульс сброса триггеров хранения информации о неисправности. Ячейка распознает и выполняет режимы обмена с ВК в соответствии с признаками слова 0. В слове 0 обмена с ВК располагаются признаки типа массива: - ЗпИнф - признак записи Кфх, Кфу, Кмх, Кму, Кшх, Кшу во все модули ФАР; - ЗпКфху - признак записи Кфху в ОЗУ спецвычислителя; - ЗпКмху - признак записи кодов Кмху всем модулям ФАР, при этом адрес модуля определяется при совпадении «запайки» адреса модуля с номером слова в кодограмме обмена таблица 1.3, при этом разряды 0…7 кода записываются в четные модули по оси Ум, а разряды 8…15 – в нечетные модули; - Чт - признак контрольного считывания выбранного типа массива из модуля с адресом, заданным разрядами 0…7 слова 0 в соответствии с таблицой 1.1; - ТУмод - признак технического управления электропитанием модуля ; - ТУфар - признак технического управления блоком управления ФАР (в ячейке спецвычислителя не используется); - ВыхИнф - признак чтения ОЗУ результата расчета выходной информациии на БУФ. 2.5 Состав и структурная схема ячейки спецвычислителя В состав ячейки спецвычислителя входят следующие функциональные узлы: - узел обмена с ВК (УО); - узел управления и синхронизации (УУС); - узел входных регистров; - узел ОЗУ Кфху; - узел расчета фазовых сдвигов (УР); - узел формирования выходных кодов фазовых сдвигов (УВ). - узел контроля. Структурная схема ячейки спецвычислителя АУ приведена в приложении. В состав модуля АФУ входит блок вторичного электропитания (ИВЭ) (2 шт.). Питание ячейки спецвычислителя осуществляется от внутреннего источника питания модуля (5.0 + 0.25) В. Ток потребления не более 2 А. Электропитание подводится через задний разъем. 3 Технологический раздел 3.1 Общие сведения о структуре и программировании ПЛИС ПЛИС появились на мировом рынке в середине 80-х годов и сразу получили широкое распространение благодаря возможности перенести процесс создания специализированной БИС с завода на рабочее место проектировщика. Это сократило весь цикл разработки БИС до нескольких часов, значительно уменьшив соответствующие затраты. С начала 90-х годов наибольшим спросом пользуются ПЛИС, обладающие такими характеристиками, как высокая логическая интеграция на основе технологий КМОП, быстродействие до 150 МГц и выше, возможность программирования (загрузки внутренней конфигурации) без программатора, через Byteblaster. Всем этим требованиям соответствуют ПЛИС фирмы ALTERA (США). В настоящее время ALTERA выпускает 7 семейств ПЛИС различной архитектуры. Рассматриваемое устройство построено на основе ПЛИС фирмы ALTERA семейства FLEX 10 K. ПЛИС этого семейства – это микросхемы сверхбольшой интеграции (до 100 тысяч эквивалентных логических вентилей). Функциональной особенностью этих ПЛИС является то, что они впервые объединяют на одном кристалле такие узлы, как ОЗУ и комбинаторную логику. Основу архитектуры этих микросхем составляют конфигурируемые логические блоки (КЛБ или CLB), блоки входа-выхода и трассировочные линии. Технической особенностью семейства FLEX10K явились структурные элементы, называемые специализированными битовыми блоками (СББ), или EAB -embedded array blocks, предназначенные для эффективной реализации функций памяти и сложных логических устройств (умножителей, конечных автоматов, цифровых фильтров и т.д.). Один такой блок имеет емкость 2 килобита и позволяет сформировать память с организацией 2048 х 1, 1024 х 2, 512 х 4 или 256 х 8, работающую с циклом 12-14 нс. Построение памяти на основе СББ значительно эффективнее так называемой распределенной памяти, используемой, например, в ПЛИС семейства XC4000Е фирмы Xilinx, в которых каждый логический блок (CLB) может реализовать блок памяти объемом 32 бита с организацией 32 х 1 или 16 х 2. Очевидно, что формирование памяти достаточно большой емкости требует, во-первых, большого количества КЛБ, что снижает логические возможности ПЛИС, а во-вторых, резко увеличивает число внутрисхемных соединений, ограничивая коммутационную гибкость внутри микросхемы и снижая быстродействие. Еще одним важным преимуществом СББ, особенно если речь идет об устройствах, работающих в режиме реального времени, является независимость временных параметров от типа ПЛИС. СББ позволяют создавать самые различные функции памяти: синхронное и асинхронное, в том числе и двухпортовое ОЗУ, буферы FIFO (First In First Out) и др. В частности, реализация FIFO на ПЛИС весьма экономична, т.к. все сопутствующие операции (буферизация и обработка данных, генерация битов паритета) при этом также выполняются внутри микросхемы. Использование СББ значительно повышает эффективность и быстродействие создания сложных логических устройств, например, умножителей. Так, каждый СББ может выполнять функции умножителя 4 х 4, 5 х 3 или 6 х 2. Важная особенность проектирования цифровых устройств на ПЛИС ALTERA состоит в том, что специально для них разработан пакет "MAX+PLUS II". Название системы MAX+PLUS II является аббревиатурой от Multiple Array MatriX Programmable Logic User System (Пользовательская система программируемой логики матричных упорядоченных структур). Система МAX+PLUS II разработана фирмой Altera и обеспечивает многоплатформенную архитектурно независимую среду создания проекта, легко приспосабливаемую для конкретных требований пользователя. Система MAX+PLUS II имеет средства удобного ввода проекта, его быстрой компиляции и непосредственного программирования устройств. В Таблице 3 приведены основные характеристики пакета MAX+PLUS II фирмы Altera. Таблица 3 - Основные характеристики пакета MAX+PLUS II  3.2 Математическое обеспечение для разработки спецвычислителя Возможности системы "MAX+PLUS II": - возможности использования текстового языка поведенческого описания схемы; - использовать графический редактор с библиотеками всевозможных логических схем; - синтеза схемы на ПЛИС; - формирования файла прошивки (конфигурации); - временного анализа результатов проектирования; - структурного редактора для управления использованием ресурсов ПЛИС. Система MAX+PLUS II разработана фирмой Altera и обеспечивает многоплатформенную архитектурно независимую среду создания проекта, легко приспосабливаемую для конкретных требований пользователя. Система MAX+PLUS II имеет средства удобного ввода проекта, его быстрой компиляции и непосредственного программирования устройств. Система MAX+PLUS II предлагает полный спектр средств проектирования ПЛИС: разнообразные средства описания проекта для создания проектов с иерархической структурой, логический синтез, компиляцию с заданными временными параметрами, разделение проекта на несколько ПЛИС, функциональное и временное тестирование (симуляцию), тестирование нескольких связанных устройств, анализ временных параметров системы, автоматическую локализацию ошибок, а также программирование (загрузку) и верификацию устройств. В системе MAX+PLUS II можно работать как с файлами описаний на языке AHDL, файлами описания межсоединений в формате EDIF, файлами на языках описания аппаратуры Verilog HDL и VHDL, возможно использовать схемные файлы OrCAD. Система MAX+PLUS II предлагает пользователю удобный и простой в использовании графический интерфейс, дополненный иллюстрированной справочной системой. В полную систему MAX+PLUS II входят 11 полностью внедренных в систему приложений. Логический дизайн (design), включая все поддизайны (subdesign), называется в системе MAX+PLUS II проектом (project). Структура ячейки спецвычислителя представлена с использованием программы MAX+PLUS II на рисунке 13.  Рис. 13 - Структура ячейки спецвычислителя в программе MAX+PLUS II 3.2.1 Приложения в системе “MAX+PLUS II” Для ввода описания проекта (Design Entry) возможно описание проекта в виде файла на языке описания аппаратуры, созданного либо во внешнем редакторе, либо в текстовом редакторе MAX+PLUS II (Text Editor), в виде схемы электрической принципиальной, созданной с помощью графического редактора Graphic Editor, в виде временной диаграммы, созданной в сигнальном редакторе Waveform Editor. Для удобства работы со сложными иерархическими проектами каждому поддизайну может быть сопоставлен символ, редактирование которого производится с помощью графического редактора Symbol Editor. Размещение узлов по ЛБ и выводам ПЛИС выполняют с помощью поуровневого планировщика (редактора топологий) Floorplan Editor. Верификация проекта (Project verification) выполняется с помощью симулятора (simulator), результаты работы которого удобно просмотреть в сигнальном редакторе Waveform Editor, в нем же создаются тестовые воздействия. Компиляция проекта, включая извлечение списка соединений (Netlist Extractor), построение базы данных проекта (Data Base Builder), логический синтез (logic synthesis), извлечение временных, функциональных параметров проекта (SNF Extractor), разбиение на части (Partioner), трассировка (Fitter) и формирование файла программирования или загрузки (Assembler) выполняются с помощью компилятора системы (Compiler). Непосредственно программирование или загрузка конфигурации устройств с использованием соответствующего аппаратного обеспечения выполняется с использованием модуля программатора (Programmer). Многие характерные команды, такие как открытие файлов и работа с ними, ввод назначений устройств, выводов и логических элементов, компиляция текущего проекта – похожи для многих приложений системы MAX+PLUS II. Редакторы для разработки проекта (графический, текстовый и сигнальный) имеют много общего со вспомогательными редакторами (топологий и символьным). Каждый редактор разработки проекта позволяет выполнять похожие задачи (например, поиск сигнала или символа) похожим способом. Можно легко комбинировать разные типы файлов проекта в иерархическом проекте, выбирая для каждого функционального блока тот формат описания проекта, который больше подходит. Поставляемая фирмой Altera большая библиотека мега- и макрофункций, в том числе функции из библиотеки параметризованных моделей (LPM), обеспечивает широкие возможности ввода проекта. Можно одновременно работать с разными приложениями системы MAX+PLUS II. Например, можно открыть несколько файлов проекта и переносить информацию из одного в другой в процессе компиляции или тестирования другого проекта. Или например, просматривать все дерево проекта и в окне просмотра перемещаться с одного уровня на другой, а в окне редактора будет появляться выбранный вами файл, причем вызывается автоматически соответствующий редактор для каждого файла. Основой системы MAX+PLUS II является компилятор, обеспечивающий мощные средства обработки проекта, при этом можно задавать нужные режимы работы компилятора. Автоматическая локализация ошибки, выдача сообщения и обширная документация об ошибках ускоряют и облегчают проведение изменений в дизайне. Можно создавать выходные файлы в разных форматах для разных целей, таких как работа функций, временных параметров и связи нескольких устройств; анализа временных параметров; программирования устройства. Если в разработанных ранее спецвычислителях, с подобными задачами, аппаратура размещалась в 4 шкафах, которые по многопроводным кабельным линиям соединяются с модулями ФАР, то применение ПЛИС позволит разместить аппаратуру спецвычислителя непосредственно в модулях АФУ, при этом образуется тракт управления модулями, состоящий из встроенных в модули ячеек спецвычислителя, блоков размножения сигналов и небольшого количества радиочастотных кабелей. Исходя из приведенного выше описания ПЛИС, средств проектирования и требований по управлению 256 модулями появляется возможность распределения управления АФУ непосредственно по модулям, вводя в них специальные спецвычислители. 3.3 Выбор среды проектирования спецвычислителя Аппаратура управления производит расчет и выдачу на антенно-фидерное устройство (АФУ) кодов для расчета фазового сдвига фазовращателей Аху одновременно для 256 модулей. Исходя из этого, тракт должен состоять из 256 узлов расчета Аху. Современная импортная элементная база, в том числе программируемые логические интегральные схемы (ПЛИС), позволяет размещать крупные схемотехнические образования в физических объемах во много раз меньших, чем выполненных на традиционных микросхемах. Инструментальный язык стенда предназначен для разработки текстовых модулей (файлов) программ проверки параметров (ППП) аппаратуры, проверяемой на стенде C23-01 и включает в себя средства символического кодирования аппаратно-программных средств стенда в соответствии с алгоритмом проверки[24]. Программа проверки подразумевает: Файл входной и выходной информации (ВВ), где входная информация – есть символическое описание воздействий стенда на входы проверяемой аппаратуры, а выходная – описание ожидаемых значений сигналов на выходах проверяемой аппаратуры[24]. Программа проверки параметров ячейки :
у146=у147Vу148_5р:00-07=0_6р:00-07=0_7р:00-07=0_ 2р=у147_у001=0800_у002=0000_у003=0000_у004=0000_М1:02_И_ т0001_з0008_у148=0800_у146=у147Vу148_у250=C0C5_м1:17_И_ т0001_у200=0002_у201=0000_у202=0000_ у149=0000_у203=у147Vу149_з0004_у148=9000_у146=у147Vу148_ м1:41_И_т0001#|Зад.:М1-БФК,М1-БФК,|Пи=0,блокир НИ,Груп.ВЫКЛ 2. у150#в0005(у150=0001)_в0006(у150=0002)_в0182(у150=0003)_ в0190(у150=0004)_в0193(у150=0005)_в0208(у150=0006)_ в0214(у150=0007)_в0208(у150=0008)_в0300(у150=0009)_ в0317(у150=FFFF)_б0002|Диспетчер реж.раб. 3. #| 4. #| | |Задание адреса модуля | Далее код программы рассмотрен в приложении 1. 3.4 Принципы конструирования и необходимое технологическое обеспечение По условиям эксплуатации ячейка относится к аппаратуре группы 1.1 умеренно-холодного (УХЛ) климатического исполнения по ГОСТ В20.39.304-76. Основным внешним воздействием снижающим надежность ячейки является верхняя граница диапазона рабочих температур. Температура внутри СВ не должна превышать + 40 0С. Ячейка должна быть защищена от воздействия электростатических помех. Ячейка представляет собой нестандартную ячейку на многослойной печатной плате. Ориентировочные габаритные размеры ячейки: 325,25х178х45 мм. Связъ с ВК производится через лицевой 25 – контактный разъем, связь с аппаратурой модуля – через 135 – контактный задний разъем. Ячейка располагается в модуле между блоками модуля над волноводом и отгораживается от воздействия электростатических полей защитными экранирующими стенками. Охлаждение СВ производится от встроенного в модуль вентилятора. Остальная аппаратура ячейки (разветвители) располагается на конструкциях АП на минимальном удалении от потребителей. Особенностью технологического обеспечения является необходимость специального оборудования для пайки многоконтактных ПЛИС. Процесс распайки ПЛИС на ОП НИИДАР освоен. Текущий ремонт восстанавливаемых съемных элементов АУ обеспечивается настроечно-ремонтной лабораторией (НРЛ) на стендовом оборудовании. 4 Экологическая часть Электромагнитные излучения при интенсивностях, выше нормативных показателей, могут вызвать в организме человека необратимые изменения, из-за которых человек получает профессиональное заболевание. Поэтому защита человека от воздействия электромагнитных излучений повышенных интенсивностей является одной из главных проблем. Действие ЭМП зависит от частоты колебания волны. С повышением частоты, то есть с уменьшением длины волны, биологическое действие электромагнитного поля становится более выраженным. Поглощаемая тканями энергия ЭМП превращается в тепловую энергию. На частотах примерно до 10 МГц размеры тела человека малы по сравнению с длиной волны, диэлектрические процессы в тканях выражены слабо. Поэтому можно считать тело человека однородным проводящим эллипсоидом. На повышенных частотах, особенно в диапазонах УВЧ и СВЧ, с длиной волны сравнимы и размеры тела и толщины слоев тканей, в тканях становятся существенными и даже преобладающими диэлектрические потери, заметными оказываются и различия в свойствах тканей – тело уже нельзя считать однородным. Необходимо также учитывать отражение энергии поля от поверхности тела. 4.1 Экологическая оценка компьютеризации общества Быстрое развитие компьютерной техники и глобальная компьютеризация мирового общества повышают проблемы в области экологии. Важнейшими лимитирующими факторами в условиях глобальной компьютеризации мирового общества, является степень разрушения литосферы, вытеснение флоры и фауны в результате поиска, разработки и добычи полезных ископаемых, получении материалов, необходимых для изготовления компьютерной техники. При производстве материалов технологические процессы отрицательно влияют на атмосферу, гидросферу и литосферу, выделяя в больших объемах вредные вещества и отходы производства. Постепенно возрастает загрязнение атмосферы, гидросферы и литосферы за счет утилизации, переработки и захоронения материалов компьютерной техники после окончания срока эксплуатации. При изготовлении компьютерной техники, производства модулей, блоков, печатных плат технологические процессы отрицательно влияют на окружающую среду, потребляя невосполнимые запасы топлива, химические вещества и запасы воды, загрязняя атмосферу, гидросферу и образуя промышленные отходы. Для производства одного ПЭВМ (системный блок, монитор, принтер) с общим весом 24 кг требуется на технологические расходы 240 кг ископаемого невосполнимого топлива для необходимых энергоносителей, 22 кг химических веществ и 1500 кг воды. Компьютеризация, как и любая другая наукоемкая технология, привела к гамме факторов, приводящих к отрицательному воздействию на природу и человека, как составной части. Отрицательное воздействие на природу образовавших вредных факторов создают необратимые процессы в глобальной и локальной экологических системах, последствия которых сегодня трудно предугадать. Необходимость изучения проблемы экологии при компьютеризации мирового общества обусловлено, прежде всего, тем, что «цикл жизни» компьютерной техники – это не только его эксплуатация, но и производство и утилизация после окончания срока эксплуатации. Экологическая оценка компьютерной техники должна рассматриваться на стадиях разработки и получения необходимых материалов, изготовления, эксплуатации, утилизации и переработке компьютерного лома после окончания срока эксплуатации. Все эти этапы с точки зрения загрязнения природы проходят следующие этапы: 1. На первой стадии при разработке и добычи сырья для производства черных, цветных и редких металлов происходит разрушение окружающей среды (уничтожатся или вытесняются флора и фауна, разрушается рельеф местности, истощаются недра земли). 2. На второй стадии при разработке сырья, технологические процессы производства металлов и материалов отрицательно влияют на окружающую среду, выделяя в больших объемах пыль и вредные вещества в атмосферу и гидросферу, создают большое количество промышленных отходов. 3. На третьей стадии при изготовлении компьютерной техники производство модулей, блоков, печатных плат технологические процессы отрицательно влияют на окружающую среду, выделяя вредные вещества в атмосферу, гидросферу и создают промышленные отходы. 4. На четвертой стадии при изготовлении компьютерной техники, возникают три фактора, отрицательно влияющих на окружающую среду: Возрастает номенклатура и количество расходных материалов; Широкий спектр различных излучений, который оказывает отрицательное воздействие не только на конкретного пользователя, но и на все население, усиление «электросмога» в мегаполисе повышает вероятность сердечнососудистых заболеваний, нарушение центральной нервной системы, приводит к повышенной утомляемости людей; Повышение расхода электроэнергии, а, следовательно, всех энергоносителей. 5. На пятой стадии после окончания срока эксплуатации компьютерной техники, возникают проблемы утилизации и переработки отдельных блоков, модулей, печатных плат, а также извлечение редких металлов из перечисленных узлов. После окончания срока эксплуатации компьютерной техники, образуется лом, одна тонна которого содержит 480 кг черных металлов, 200 кг меди, 32 кг алюминия, 32 кг серебра, 1 кг золота, остальное 33 элемента таблицы Д. И. Менделеева, 230 кг пластмассы. На стадии утилизации и переработке «компьютерного лома» возникают сложные научно-технические задачи из-за отсутствия надежной и эффективной технологии изготовления элементов из деталей ПЭВМ. Наличие в составе материалов ПЭВМ фтористо-хлористых соединений углеводорода, бромосодержащих средств защиты от возгорания, а также наличие пластмасс отрицательно влияют на природу. Из пластмасс только 20% может быть переработано, остальное требует захоронения. Часть элементов таблицы Д. И. Менделеева: германий, галлий, барий, тантал, ванадий, бериллий, европий, титан, марганец, актиний, висмут, хром, кадмий, ниобий, иттрий, ртуть, мышьяк в силу сложности извлечения практически не подлежат переработке и оседают в виде примесей в переработанном компьютерном ломе. Снижение негативного воздействия компьютеризации на природу может быть обеспечено складывающимися следующими направлениями: 1. сокращением номенклатуры элементов таблицы Д. И. Менделеева на стадии изготовления отдельных деталей компьютерной техники. 2. разработкой и производством «экологически чистых» компьютеров; 3. созданием технологических процессов, обеспечивающих прецизионное извлечение и переработку элементов таблицы Д. И. Менделеева из отдельных деталей; 4. разработкой комплекса нормативных документов, стандартов безопасности и эргономики всеми государствами, которые производят и эксплуатируют компьютерную технику. Понимание перечисленных проблем имеет важное значение для будущего человеческого общества. Глубокие знания специалистов в области компьютерных технологий «жизненного цикла» компьютерной техники и умение составить экологический баланс является новым этапом в понимании экологической составляющей этой проблемы будущего. 5 Безопасность жизнедеятельности 5.1 Анализ вредных факторов при длительных статических нагрузках на пользователя Анализ вредных факторов при длительных статических нагрузках на пользователя проведен в соответствии со следующими рекомендациями. Эксплуатация современного оборудования (ПЭВМ) и технологического процесса на этом оборудовании (разработка, отладка и реализация программного продукта) сопровождаются возникновением вредных производственных факторов. Одним из основополагающих понятий вредного воздействия эксплуатации компьютерной техники является синдром длительных статических нагрузок (СДСН). Этот синдром является следствием длительного пребывания пользователя в одном и том же положении и повторении одних и тех же трудовых операций[18]. СДСН обусловлен статическим состоянием пользователя при выполнении им операции на ПЭВМ, в результате несовершенных эргономических характеристик оборудования, мебели и рабочего места. Структурная схема связи ПЭВМ – программируемый продукт – пользователь представлена на рисунке 14. ПЭВМ Разработка, отладка и реализация программного продукта Вредные факторы Последствия на пользователей Рис. 14 – Структурная схема ПЭВМ – пользователь Характерные особенности трудовых операций на компьютере заключаются в однотипных постоянных движениях кистей и пальцев при нажатии на клавиши с целью ввода, поиска, печатания, построения, анализа необходимой информации, изображаемой в текстовой форме на экране монитора под контролем зрения. Следовательно, ведущими компонентами трудового процесса при работе на компьютере служат однообразные многократно повторяющиеся нагрузки на руки и постоянное зрительное напряжение, а также нервно-эмоциональное напряжение, связанное с ответственностью за решение выполняемых задач. Постоянное сидячее положение связано со статическим напряжением опорно-двигательной системы оператора, в связи с поддержкой рабочей позы и пониженной общей двигательной активностью. Особая опасность компьютера для здоровья состоит в том, что все вредные факторы дают о себе знать не сразу, а спустя некоторое время[18]. В результате неправильной осанки может развиться грыжа межпозвоночных дисков шейного или поясничного отделов, перенапряжение мышцы шеи, плеча и грудной клетки. При многочасовой работе с неправильной осанкой также могут быть признаки травмы запястья – ладони и запястья немеют, опухают, возникают боль и покалывание указательного и среднего пальцев. Необходимо учитывать параметры микроклимата которые приведены в таблице 4. Таблица 4 – Допустимые параметры микроклимата
Категория работ: 1) Легкая 1 а – работы, производимые сидя и сопровождающиеся незначительным физическим напряжением; 2) Легкая 1 б – работы, производимые сидя и стоя; Несоответствие параметров микроклимата нормам, чрезмерная запыленность и загазованность – в первую очередь углекислым газом и аммиаком при повышенной температуре и влажности воздуха (особенно в холодный период года). От этого страдают органы дыхания, снижается содержание кислорода в крови и в мышечных тканях сердца, мозга, глаз. 5.2 Организация рабочего места Оптимально организованное рабочее место и взаимное расположение всех его элементов соответствует антропометрическим, физическим и психологическим требованиям. Большое зна чение имеет также характер работы. В частности, при организации рабочего места програм миста рекомендуется соблюдать следующие основные условия: эргономичное размеще ние оборудования, входящего в состав рабочего места и достаточное рабочее простран ство, позволяющее осуществлять все необходимые движения и перемещения[19]. Эргономическими аспектами проектирования видеотерминальных рабочих мест, в частности, являются: высота рабочей поверхности, размеры пространства для ног, тре бования к расположению документов на рабочем месте (наличие и размеры под ставки для документов, возможность различного размещения документов, расстояние от глаз пользователя до экрана, документа, клавиатуры и т.д.), характеристики рабочего кресла, требования к поверхности рабочего стола, регулируемость элемен тов рабочего места. Рабочий стол регулируется по высоте в пределах 680-800 мм; при отсутствии такой возможности его высота обычно составляет 725 мм. Оптимальные размеры рабочей поверхности столешницы – 1400х1000 мм. Под столешницей рабочего стола находится свободное пространство для ног с размером по высоте не менее 600 мм, по ширине – 500 мм, по глубине – 650 мм. На поверхности рабочего стола для документов необходимо предусматривать размещение специальной подставки, расстояние которой от глаз аналогично расстоянию от глаз до клавиатуры, что позволяет снизить зрительное утомление. Зоны досягаемости рук в горизонтальной плоскости с обозначением основных зон досягаемости показаны на рисунке 15.  Рис. 15 - Зоны досягаемости рук в горизонтальной плоскости Оптимальное размещение предметов труда и документации в зонах досягаемости: Дисплей размещается в зоне а (в центре); Системный блок размещается в предусмотренной нише стола; Клавиатура размещается в зоне г/д; «Мышь» размещается в зоне в справа; Сканер размещается в зоне а/б (слева); Принтер находится в зоне а (справа); На рисунке 16 показан пример размещения основных и периферийных составляющих ПК на рабочем столе пользователя. Документация: необходимая при работе – в зоне легкой досягаемости ладони – в, а в выдвижных ящиках стола – литература, неиспользуемая постоянно. Рабочий стул (кресло) снабжен подъемно-поворотным устройством, обеспечивающим регуляцию высоты сидений и спинки; его конструкция предусматривает также изменение угла наклона спинки. Рабочее кресло имеет подлокотники.  1 – сканер, 2 – монитор, 3 – принтер, 4 – поверхность рабочего стола, 5 – клавиатура, 6 – манипулятор типа «мышь» Рис. 16 - Размещение основных и периферийных устройств ПЭВМ Регулировка каждого параметра должна осуществляться легко, быть независимой и иметь надежную фиксацию. Высота поверхности сидения регулируется в пределах 400-500 мм. Ширина и глубина сиденья составляет не менее 400 мм. Высота опорной поверхности спинки – не менее 300 мм, ширина – не менее 380мм. Радиус ее кривизны в горизонтальной плоскости – 400 мм. Угол наклона спинки изменяется в пределах 90-110o к плоскости сиденья. Рекомендуемый материал покрытия рабочего стула обеспечивает возможность легкой очистки от загрязнения. Оптимальная поверхность сиденья и спинки – полумягкая, с нескользящим, не электризующим и воздухопроницаемым покрытием. На рабочем месте необходимо предусматривать подставку для ног. Ее длина составляет 400 мм, ширина – 300 мм. Предусматривается регулировка высоты в пределах от 0 – 150 мм и угла её наклона в пределах 0 – 200, а также рифленое покрытие и бортик высотой 10 мм по нижнему краю. Клавиатуру рекомендуется располагать на поверхности стола на расстоянии 100 – 300 мм от края, обращенного к пользователю или на специальной, регулируемой по высоте рабочей поверхности, отделенной от основной столешницы. Большое значение придается правильной рабочей позе пользователя. При неудобной рабочей позе могут появиться боли в мышцах, суставах и сухожилиях. Требования к рабочей позе пользователя следующие: наклон головы не более, чем на 20o; плечи расслаблены; предплечья и кисти рук – в горизонтальном положении[20]. Необходимо также учитывать режим труда (перерывы на отдых) предоставленный в таблице 5. Таблица 5 – Время регламентных перерывов в зависимости от продолжительности рабочей смены, вида и категории трудовой деятельности с видеомонитором
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
