На правах рукописи

БАЮКИН Михаил Валерьевич

ИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА

ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ

ФИЛЬТРУЮЩИХ ПОРТАТИВНЫХ СРЕДСТВ

ИНДИВИДУАЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ

ОРГАНОВ ДЫХАНИЯ

05.13.01 – Системный анализ, управление и обработка информации (химическая технология)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2007

Работа выполнена на кафедре Эколого-экономического анализа технологий в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования "Московская государственная академия тонкой химической технологии им. М.В. Ломоносова"

Научный руководитель доктор технических наук, профессор Ярыгин Геннадий Андреевич

Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор Ермуратский Петр Васильевич кандидат технических наук Новиков Виктор Константинович

Ведущая организация ФГУП "Всероссийский научноисследовательский институт химической технологии" Росатома (ФГУП "ВНИИХТ")

Защита состоится " 29 " " мая " 2007 года в 12.00 час. на заседании диссертационного совета Д 212.120.08 при Московской государственной академии тонкой химической технологии им. М.В.Ломоносова по адресу: 119571, г. Москва, пр. Вернадского, 86.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МИТХТ им. М.В.Ломоносова (119571, г. Москва, пр. Вернадского, 86).

Автореферат диссертации размещен на сайте www.mitht.ru.

Реферат разослан " 27 " " апреля " 2007 года.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук Бурляева Е.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Усиливающееся негативное воздействие химических факторов на население, производственную, социальную среду и экологическую систему в целом, увеличение вероятности возникновения чрезвычайных ситуаций на потенциально опасных химических объектах (включая вероятность возможных террористических воздействий на химически опасных объектах), террористические акты в местах массового скопления людей представляют возрастающую угрозу жизнедеятельности человека, национальной безопасности, социальноэкономическому развитию Российской Федерации.

Защита жизни и обеспечение безопасности здоровья населения является основной функцией государства, закрепленной Конституцией Российской Федерации. В декабре 2003 года Президент России подписал важнейший для выполнения этой функции государства документ,- "Основы государственной политики в области обеспечения химической и биологической безопасности Российской Федерации на период до 2010 года и на дальнейшую перспективу".

Концепция обеспечения химической и биологической безопасности, изложенная в указанном документе, предусматривает создание государственной системы обеспечения химической и биологической безопасности как составной части единой государственной системы предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций и их последствий. Ее реализация базируется на комплексе мер нормативно-правового, научно-технического и организационного характера.

Одной из основных научно-технических задач при реализации концепции предусматривается «разработка и внедрение систем комплексной индивидуальной и коллективной зашиты от опасных химических и биологических факторов...».

Следует подчеркнуть, что важным аспектом решения этой задачи является «обеспечение населения портативными средствами индивидуальной зашиты органов дыхания для снижения риска химических и биологических поражений при техногенных авариях, природных катастрофах и террористических проявлениях».

Однако в настоящее время портативные СИЗОД для населения (которые также принято называть самоспасателями) не рассматриваются в качестве самостоятельного класса средств индивидуальной защиты и не имеют самостоятельной полноценной нормативно-методической базы. Имеющиеся отдельные документы носят фрагментарный характер и по многим позициям не согласуются между собой. В результате наблюдается постоянное стремление подвести эти изделия под существующие нормативы, разработанные для средств защиты других классов. Это приводит, по мнению специалистов в области СИЗОД, к различному пониманию вопросов идеологии разработки и использования данного вида изделий и, в конечном счете, тормозит их разработку, внедрение в производство и продвижение на потребительский рынок.

Принципиальные отличия самоспасателей по цели, назначению, кратности и времени использования вызывают, в частности, необходимость серьезного уточнения взглядов на формирование перечня поражающих факторов и установление уровней их воздействия, а также методов испытаний и разработку изделий в целом.

В свете вышеизложенного, актуальность работы, направленной на систематизацию имеющейся информации по портативным фильтрующим средствам индивидуальной защиты органов дыхания, а также разработку информационной системы поддержки принятия решений при проектировании самоспасателей, не вызывает сомнения.

Цель работы: Повышение эффективности принятия решений при проектировании фильтрующих портативных средств индивидуальной защиты органов дыхания.

Задачи, решаемые для достижения поставленной цели:

1. Системный анализ средств индивидуальной защиты органов дыхания и нормативно-методических источников информации.

2. Разработка метода оценки эффективности применения портативных фильтрующих средств индивидуальной защиты органов дыхания для поддержки принятия решений на этапе проектирования.

3. Разработка метода расчета оценочных значений аварийных пределов воздействия вредных химических веществ на примере монооксида углерода.

4. Анализ CASE-систем и разработка информационно-логической модели базы данных для поддержки принятия решений при разработке портативных фильтрующих средств индивидуальной защиты органов дыхания.

Научная новизна:

1. Впервые выполнен системный анализ средств индивидуальной защиты органов дыхания.

2. Предложена классификация фильтрующих самоспасателей в общей системе средств индивидуальной защиты органов дыхания.

3. Разработан метод оценки эффективности применения портативных фильтрующих средств индивидуальной защиты органов дыхания в условиях чрезвычайных ситуаций.

4. Разработан метод расчета оценочных значений аварийных пределов воздействия вредных химических веществ на примере монооксида углерода.

Практическая значимость:

1. Создана в среде ERwin 4.0 SP1 логическая модель базы данных для информационной поддержки разработки портативных фильтрующих средств индивидуальной защиты органов дыхания.

2. Разработанные методы оценки эффективности применения самоспасателей и расчета оценочных значений аварийных пределов воздействия вредных веществ приняты Научно-внедренческим центром ООО "Эпицентр маркет" для проектирования и обоснования требований к фильтрующим самоспасателям.

3. Результаты разработки метода расчета оценочных значений аварийных пределов воздействия вредных веществ вошли в проект изменений к ГОСТ Р 22.9.09-2005 "Средства индивидуальной защиты населения в чрезвычайных ситуациях" 4. По результатам созданной информационно-логической модели базы данных на базе Научно-внедренческого центра ООО "Эпицентр маркет" разрабатывается универсальная моделирующая система прогнозирования обстановки в чрезвычайных ситуациях (УМСПО 1.0).

5. Результаты данной работы легли в основу разработки и производства 4-х промышленных модификаций защитного капюшона "Феникс".

Апробация работы: Основные результаты работы были доложены на Российских и Международных научно-технических конференциях: Российская научно-практическая конференция с международным участием «Современные проблемы военной и экстремальной терапии» (ноябрь 2005 г.), Российская научная конференция «Новое поколение систем жизнеобеспечения и защиты человека в чрезвычайных ситуациях техногенного и природного характера» (ноябрь 2006 г.), VII Международная научно-практическая конференция «Токсикологические проблемы безопасности среды жизнедеятельности человека и безопасности пищевых продуктов в Восточной и Центральной Европе» (май 2006 г.), ХII Международная научно-техническая конференция «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (направление - инженерная экология) (март 2006 г.), XI Международная научно-техническая конференция "Наукоемкие химические технологии-2006" 2006 г.), Всероссийская научно-практическая конференция, посвященная 45-летию ФГУП «НИИГПЭЧ» ФМБА России «Актуальные проблемы химической безопасности в Российской Федерации»

(февраль 2007 г.) Публикации: Результаты диссертационной работы опубликованы в печатных работах, в том числе 3 в статьях (из них 1 статья в журнале, рецензируемом ВАК), 2 в публикациях сборников трудов и тезисов докладов конференций и семинаров, 4 в депонированных научно-технических отчетах.

Структура и объем диссертации: Диссертация состоит из введения, трех глав и заключения, изложенных на 103 страницах, включая библиографию из источников, 14 рисунков и 19 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность выбранной темы, определены цель и задачи исследования, сформулированы элементы научной новизны, показана научная и практическая значимость полученных результатов.

В первой главе «Системный анализ средств индивидуальной защиты органов дыхания и нормативно-методических источников информации» рассматривается общая характеристика системы средств индивидуальной защиты органов дыхания (СИЗОД), исходя из состояния окружающей воздушной среды, проводится анализ показателей качества СИЗОД. Также рассматривается роль фильтрующих самоспасателей в общей системе СИЗОД и проводится аудит нормативнометодических источников информации.

На современном этапе развития техники качество научно-технических разработок и исследований все в большей мере оценивается исходя из критерия целевой эффективности работ в целом. В этих условиях создание новых инженерных конструкций принимает форму процесса, в котором научные исследования, реализация технических решений, их производство и эксплуатация сливаются в единую взаимосвязанную систему. Очевидна необходимость системного подхода как к процессу разработок в целом, так и к отдельным научнотехническим направлениям, в частности к разработке и исследования средств индивидуальной защиты органов дыхания.

Классификация средств индивидуальной защиты органов дыхания, не относящихся к специальным видам СИЗОД устанавливается в первую очередь исходя из состояния окружающей воздушной среды, находясь в которой человеку требуется защита (рис. 1).

Возможный состав воздуха При этом существует два различных метода обеспечения индивидуальной защиты органов дыхания от вредной окружающей воздушной среды путем:

очистки воздуха – фильтрующее средство, зависящее от состояния окружающей воздушной среды;

подачи чистого воздуха или кислорода от какого-либо источника – изолирующее средство (дыхательный аппарат), независящее от состояния окружающей воздушной среды.

Отмечается, что многие аспекты разработки СИЗОД необходимо рассматривать исходя из анализа концептуальной системы «человек – окружающая воздушная среда – СИЗОД», состоящей из трех подсистем.

I подсистема характеризует влияние различных факторов окружающей воздушной среды на работоспособность и возможность трудовой деятельности человека (промышленная гигиена, токсикология, физиология и др.).

II подсистема характеризует защитные и эксплуатационные свойства СИЗОД (физико-химические и конструкторско-технологические основы создания СИЗОД).

III подсистема характеризует эргономические (физиолого-гигиени-ческие, эстетические и др.) свойства СИЗОД и воздействие их на человека (медикотехнические основы СИЗОД).

При этом каждый элемент системы характеризуется рядом параметров, которые нормируются в требованиях технических заданий на новые разработки или оптимизируются при совершенствовании (модернизации) существующих образцов СИЗОД.

На рис. 2 представлены определяющие параметры системы, которые могут характеризовать состояние системы в нормальных и экстремальных условиях.

Исследование их взаимосвязи осуществляется по целому ряду направлений в рамках разработки СИЗОД.

Проводится анализ показателей качества, а также требований к процедуре и методам анализа СИЗОД. Вместе с тем высказывается заключение о целесообразности уже сейчас «унифицировать» испытания в международном масштабе.

Анализ фильтрующих портативных средств индивидуальной защиты органов дыхания (самоспасателей) в рамках общей системы СИЗОД показвает, что необходимость выделения самоспасателей в отдельный класс обусловлена рядом таких объективных причин, как: специфическое назначение, особенности предъявляемых к ним требований по кратности использования, перечню и уровню защитных свойств, условиям применения, эксплуатационным характеристикам.

Контур обратной связи Глубина дыхания Частота циклов Степень наминов (воздействие лицевой части на лицо и голову) Характер физической Рисунок 2. Структурная схема системного анализа определяющих параметров при разработке СИЗОД Создание единого образца фильтрующего типа, обеспечивающего полную защиту человека во всех возможных ситуациях воздействия вредных факторов, представляет собой весьма сложную научно-техническую задачу, реализация которой в изделиях бытового назначения практически невозможна. Это обусловлено неопределенностью в первую очередь характеристик поражающего фактора, возникающей вследствие многообразия опасных веществ, масштабами чрезвычайных ситуаций и условиями их возникновения. В силу указанной неопределенности фильтрующе-сорбирующие системы самоспасателей должны обладать высокой универсальностью, то есть обеспечивать очистку вдыхаемого воздуха от аэрозолей, паров и газов с существенно различающимися физикохимическими свойствами, что требует их снаряжения одновременно фильтрующими материалами и несколькими типами сорбентов и катализаторов.

Очевидным является факт, что наиболее эффективная защита населения будет достигаться при наличии системы самоспасателей, включающей как крупногабаритные, так и компактные изделия. Возможный вариант классификации системы самоспасателей для населения представлен на рисунке 3.

Рисунок 3. Структура системы самоспасателей для населения Также в первой главе проводится аудит нормативно-методического обеспечения разработки самоспасателей и дается краткая характеристика основных документов в области разработки самоспасателей.

Действовавшие до последнего времени государственные стандарты в области средств индивидуальной защиты органов дыхания (СИЗОД) давно перестали отвечать современным требованиям. Далеко не вся продукция, выпускаемая по этим ГОСТам, могла конкурировать с изделиями, предлагаемыми на мировом рынке ведущими зарубежными компаниями.

Новые стандарты содержат ряд требований, ранее отсутствовавших в отечественных ГОСТах: требования к воспламеняемости, требования к эксплуатационным свойствам, определяемым в лабораторных условиях путем имитации трудовой деятельности, обязательность температурного воздействия на часть изделий перед лабораторными испытаниями.

Общими особенностями разработанных стандартов являются:

иная, чем в старых ГОСТах, трактовка степеней защиты изделий;

более жесткие методы определения защитных свойств, предусматривающие физическую нагрузку испытателя и разделение потоков вдыхаемого и выдыхаемого воздуха;

четкое определение, какие показатели изучаются на человеке, какие на муляже с жесткой регламентацией процедуры испытаний на людях;

максимальное обеспечение безопасности испытателей путем применения нетоксичных тест-веществ; не используется, в частности, аэрозоль турбинного масла для испытаний на людях;

помимо применявшегося в отечественной практике тест-аэрозоля хлорида натрия предусмотрено использование гексафторида серы; вместо турбинного масла применяется парафиновое масло;

предусмотрена фиксация размеров лица испытателей;

определение содержания диоксида углерода во вдыхаемом воздухе и определение изменений поля зрения проводятся не на человеке, а на муляже;

предусмотрен стандартный набор большей части испытательного оборудования и приспособлений, в т.ч. стандартный муляж головы;

обеспечена возможность оценки как отдельных элементов СИЗОД, так и изделий в целом.

На рис. 4 приведена структура нормативно-методического обеспечения разработки портативных фильтрующих СИЗОД.

ГОСТ 12.4.189-99 ГОСТ 12.4.190-99 ГОСТ 12.4.191-99 ГОСТ 12.4.192-99 ГОСТ 12.4.193-99 ГОСТ 12.4.194-99 ГОСТ 12.4.034- Рисунок 4. Структура нормативно-методического обеспечения разработки портативных фильтрующих СИЗОД Во второй главе «Разработка методов поддержки принятия решений при проектировании самоспасателей на основе системного подхода» рассматриваются основные принципы разработки самоспасателей (Рис. 5).

ресурсах и процессах, Отбор вариантов и составление решения Рисунок 5. Системный анализ этапов разработки самоспасателей Проводится сравнительный анализ 10 существующих отечественных разработок самоспасателей. В настоящее время на рынке портативных фильтрующих средств индивидуальной защиты органов дыхания представлено самоспасателей российского производства: ГДЗК-У, ГДЗК, ГДЗК-М, СФП-1, «ЗЕВС», КЗ «Феникс», ПС «Феникс-2», КЗ «Феникс-Т2», КЗ «Феникс-3», КЗУ. С точки зрения системного анализа, большое практическое значение представляет сравнительный анализ самоспасателей на предмет сбалансированности защитных свойств представленных изделий. На рисунке 6 приведена структурная схема анализа защитных свойств самоспасателей.

цианид водорода сероводород хлористый водород фтористый водород бромисый водород Рисунок 6. Структурная схема сравнительного анализа защитных свойств портативных фильтрующих средств индивидуальной защиты органов дыхания Также во второй главе подробно описывается разработка метода оценки эффективности применения самоспасателей в условиях чрезвычайных ситуаций техногенного характера. Известно, что при решении задачи защиты населения, возможны два варианта ее реализации:

Первый вариант – это обеспечение населения гражданскими либо промышленными противогазами фильтрующего типа. Однако, здесь следует отметить, что данные средства предназначены для защиты, как правило, только от одной – двух групп веществ и не обладают свойством универсальной защиты от веществ, относящихся к группам А, В, Е, К.

Второй вариант – это обеспечение населения удобными в использовании эвакуационными самоспасателями. Данные средства защиты должны иметь небольшие массогабаритные характеристики, представляющие человеку возможность их постоянного ношения с собой.

Для обеспечения защиты должны реализоваться два независимых события, а именно: средство защиты должно быть в наличии ( РН - вероятность наличия СИЗОД у человека) и оно должно сработать без отказа ( РО (t ) - вероятность безотказной работы в течение времени t).

Для независимых событий можем записать в общем виде выражение для вероятности обеспечения защиты где РН – вероятность наличия СИЗОД у человека;

РО (t ) – вероятность безотказной работы в течение времени t.

Вероятность безотказной работы является функцией независимых друг от друга событий:

где PВН ( t ) – вероятность внезапных отказов;

PП ( t ) – постепенные (износовые) отказы (вероятность безотказной работы за время t);

PПР – вероятность приработочных отказов.

Анализ данных величин показывает, что поскольку самоспасатели являются средствами одноразового использования в течение небольшого промежутка времени, влиянием постепенных (износовых) отказов можно пренебречь. Тогда выражение для вероятности обеспечения защиты имеет вид:

В общем случае вероятность не поражения человека можно представить в виде соотношения:

где P(T) – вероятность поражения в точке с координатами (x, y) в пределах зоны распространения опасного химического вещества (ОХВ).

Для описания вероятности поражения воспользуемся выражением универсального закона токсичности:

где Т(х,у,z) – токсоэффект в точке с координатами (х, у, z) (вблизи поверхности земли z~ 0).

kТ – параметр универсального закона токсичности где – среднеквадратическое отклонение биоответов от их медианного значения. Для ориентировочных оценок обычно принимают значение kТ 1.

Значение токсоэффекта в случае ингаляционных поражений определяется соотношением:

человеком за интервал времени ;

DГР ( ) – граничное значение экспозиционной дозы, характеризующее поражение людей с заданной степенью тяжести, либо аварийный предел воздействия.

Значение фактической экспозиционной дозы, полученной человеком в точке с координатами (x, y, z) описывается соотношениями 8 – 10.

Dпер ( x, y, z, пер ) – экспозиционная доза, получаемая человеком в точке с координатами (x, y, z) за интервал времени до момента надевания СИЗОД;

Dсиз ( x, y, z, сиз ) – экспозиционная доза, которая может быть получена человеком в точке с координатами (x, y, z) за время пребывания в СИЗОД (определяется защитными свойствами конкретного изделия);

Dсн ( x, y, z, сн ) – экспозиционная доза, которая может быть получена человеком в случае снятия самоспасателя через рекомендуемое инструкцией время, либо исчерпания защитных свойств фильтрующего элемента (коробки).

где tпер – время перевода средства защиты в рабочее состояние, в общем случае tнадев – время надевания СИЗОД;

tсн – время снятия СИЗОД;

К з ( С, t ) – коэффициент защиты СИЗОД, как функции величины концентрации и времени нахождения в СИЗОД.

Наличие вышеуказанных отношений позволяет перейти при характеристике конкретного изделия (образца): во-первых, к минимальной средней вероятности ограниченной заданным значением токсодозы где S0 – выступает как площадь защиты, ограниченная заданным значением граничной токсодозы;

ХГ – линейный размер зоны химического заражения по оси х;

Уmax – максимальный линейный размер ЗХЗ по оси у;

Ксз – вероятность внезапных и приработочных отказов.

во-вторых, к площади защиты с заданной средней вероятностью в пределах зоны химического заражения где PСР – заданная средняя вероятность защиты.

Следует отметить, что представленный выше комплекс соотношений позволяет дополнительно описывать:

поле концентраций, токсических доз и токсоэффектов с учетом любых вариантов использования СИЗОД, в том числе учитывать реальные возможности существующей системы оповещения.

поле вероятностей поражения человека в пределах всей зоны химического заражения при любых реальных исходных условиях.

Потери среди населения в зонах распространения ОХВ могут определяться с использованием соотношений :

При отсутствии у населения самоспасателей f ( x, y, tc ) – функция распределения населения по площади с учетом времени суток tc ;

F ( tc ) - доля незащищенного населения с учетом времени.

При наличии у населения (части населения) самоспасателей соотношение (15) будет иметь вид:

(16) Также во второй главе подробно описывается разработка метода расчета оценочных значений аварийных пределов воздействия вредных веществ на примере монооксида углерода.

Отсутствие гигиенических нормативов для оценки острых токсических эффектов при кратковременных (до 20-30 минут) воздействиях химических веществ не позволяет адекватно судить о степени риска для здоровья людей при техногенных авариях, катастрофах и террористических актах. Необходимость в таких нормативах очевидна, так как без них практически невозможно проводить разработку средств индивидуальной защиты органов дыхания (самоспасателей), рассчитанных на проведение эвакуационных мероприятий из очага заражения.

В создавшейся ситуации возникла сложная проблема обоснования предела опасности непродолжительного пребывания людей в очаге загрязнения опасным веществом, составляющего по многолетнему опыту среднее время, равное минутам. Это то время, за которое пострадавший сможет покинуть или будет выведен (эвакуирован) из опасной зоны.

Применительно к токсикологической оценке предела опасности острой интоксикации организма высокотоксичными соединениями целесообразно рассматривать такой показатель, как аварийный предел воздействия для чрезвычайных ситуаций (АПВЧС).

При разработке портативных фильтрующих средств индивидуальной защиты органов дыхания для населения весьма острой проблемой является обеспечение защиты от монооксида углерода, поэтому наиболее важным является обоснование АПВЧС именно для данного опасного химического вещества.

В основе подхода к обоснованию аварийного предела воздействия целесообразно использовать особенность механизма токсикологического действия оксида углерода, которая, как известно, заключается в том, что данное опасное химическое вещество, обладая большим сродством к гемоглобину крови (в 250- раз большим, чем кислород), легко вытесняет его из оксигемоглобина и, соединяясь с гемоглобином, образует карбоксигемоглобин (СОНb), не участвующий в дыхательной функции крови. При этом многолетними исследованиями установлено, что имеется определенная корреляция между уровнем внешней ингаляционной дозы СО и степенью образования в крови карбоксигемоглобина.

Практический интерес представляет получение функциональной зависимости содержания карбоксигемоглобина в крови (СCOHb) от действующей концентрации монооксида углерода (ССО) и времени экспозиции (t):

Получить данную функциональную зависимость возможно на основе обобщенных экспериментальных данных, приведенных в таблице 1, с применением программного продукта TableCurve 3D, позволяющего представить графическую интерпретацию двухфакторных моделей, а также произвести поиск среди огромного списка моделей, содержащихся в данной программе (около 2-х миллионов моделей) Токсические концентрации и симптомы при отравлении людей Концентрация Длительность Содержание Симптомы отравления СО, мг/л воздействия СОHb, % В качестве вводимых данных берутся данные из табл. 1, причем в случае интервальных значений допустимо брать средние значения интервалов.

Действующая концентрации монооксида углерода (ССО, мг/л) и время экспозиции (t, ч) будут факторами модели (соответственно Х и Y), а содержание карбоксигемоглобина в крови СCOHb (%) будет откликом Z. При вводе значений, исходя из здравого смысла, необходимо принять во внимание, что график должен проходить через точку начала координат, а также через оси Х и Y, т.к. СCOHb=0 при ССО=0 независимо от значения t и СCOHb=0 при t=0 независимо от значения ССО.

Данный факт необходимо учесть вводом соответствующих весов «базовых» точек.

Целесообразно «базовым» точкам присвоить веса 100,- это означает, что трехмерный график модели обязательно должен пройти через начало координат и оси Х и Y.

В соответствии с введенными данными программа рассчитывает возможные варианты модели, проранжировав их в порядке убывания критерия качества модели – коэффициента детерминации (квадрата коэффициента корреляции между экспериментальными и рассчитанными значениями исследуемого показателя).

Последовательный перебор графических представлений моделей в порядке убывания коэффициента детерминации позволяет проанализировать найденные модели на предмет отсутствия «нехарактерных всплесков» значений отклика Z.

В данном случае требуемым условиям удовлетворяет модель ранга 25, номер формулы в справочнике программы № 2157, коэффициент детерминации r2=0,996.

На рис. 7 представлено графическое изображение модели, ограниченное интервалами значений факторов ССО [0;9], t [0;6] и интервалом значений отклика СCOHb [0;80] Рисунок 7. Графическое представление модели содержания карбоксигемоглобина в крови от концентрации монооксида углерода и времени экспозиции.

Графику представленной модели соответствует нелинейная степенная функция вида:

С учетом найденных коэффициентов, итоговое уравнение модели будет выглядеть следующим образом:

где СCOHb – содержание карбоксигемоглобина в крови человека, %;

ССО – концентрация монооксида углерода в воздухе, мг/л;

t – время экспозиции, ч.

Расчетные данные, полученные по уравнению (23) приведены в табл. 2.

Содержание СОHb в крови человека при различных действующих концентрациях Действующая Содержание НвСО, % при времени экспозиции, мин Действующая Содержание НвСО, % при времени экспозиции, мин Полученные результаты свидетельствуют о хорошей сходимости с экспериментальными данными. В большинстве случаев АПВЧС для монооксида углерода превышают 1 мг/л, однако, учитывая относительно узкую широту токсического действия монооксида углерода, высокую индивидуальную чувствительность человека и, несмотря на выраженную устойчивость к данному веществу детей по сравнению с взрослыми, можно рекомендовать АПВЧС=1 мг/л для времени экспзиции 30 мин.

В третьей главе «Разработка информационно-логической модели базы данных для поддержки проектирования самоспасателей» анализируется и производится выбор средства разработки информационных систем и создается вербальная модель подмножеств данных. На основе вербальной модели данных в среде ERwin 4.0 SP1 разрабатывается информационно-логическая модель данных.

В структурном моделировании за последнее десятилетие сформировалась новая технология CASE (Computer-Aided System Engineering- автоматизированная система проектирования). CASE-технология представляет собой совокупность методологий анализа, проектирования, разработки и сопровождения сложных автоматизированных систем, поддерживаемую комплексом взаимосвязанных средств автоматизации.

Схема процесса оценки и выбора CASE-средства, изображенная на рис. 8, описывает общую ситуацию оценки и выбора, а также показывает зависимость между ними.

Оценка и выбор могут выполняться независимо друг от друга или вместе, каждый из этих процессов требует применения определенных критериев.

Входной информацией для процесса оценки является:

определение потребностей пользователя;

цели и ограничения проекта;

данные о существующих и доступных CASE-средствах;

список критериев, используемых в процессе оценки.

На основе проведенного анализа, в качестве программной среды разработки информационно-логической модели базы данных для поддержки проектирования самоспасателей была выбрана среда проектирования ERwin 4.0 SP1.

Ниже приводятся результаты оценки, повлиявшие на выбор данного CASEсредства:

поддерживает прямое (создание БД на основе модели) и обратное (генерация модели по имеющейся базе данных) проектирование для 20 типов систем управления базами данных (СУБД): ORACLE, Informix, Ingres, Sybase, DB/2, Microsoft SQL Server, Progress и др.);

Рисунок 8. Схема процесса оценки и выбора CASE-средства оптимизирует модель в соответствии с физическими характеристиками целевой СУБД;

удобный интерфейс и автоматизация рутинных процедур;

поддерживает нотации: IDEF1х, IE, Dimensional (последняя - для проектирования хранилищ данных);

позволяет повторно использовать компоненты созданных ранее моделей, а также использовать наработки других разработчиков;

позволяет переносить структуру базы данных из СУБД одного типа в другую позволяет документировать структуру БД;

позволяет, используя визуальные средства, описать структуру БД, а затем автоматически генерировать файлы данных для любого типа СУБД.

поддержка работы с БД на физическом уровне, учитывая особенности каждой конкретной СУБД.

Также в третьей главе разработана вербальная модель по следующему подмножеству данных:

данные по опасным химическим веществам;

данные по существующим портативным фильтрующим СИЗОД;

данные по сорбентам на основе активированного угля;

данные по активированному углю, использующемуся в качестве сорбента в фильтрующе-сорбирующих элементах самоспасателей данные по катализаторам, использующимся непосредственно для фильтрующе-сорбирующего элемента портативного СИЗОД;

данные по нормативно-методическому обеспечению в области разработки портативных фильтрующих СИЗОД.

На основе вербальной модели данных в среде ERwin 4.0 SP1 с использованием нотации IDEF1х разработана информационно-логическая модель базы данных для поддержки принятия решений при разработке портативных фильтрующих средств индивидуальной защиты органов дыхания (Рис. 9).

Рис. 9. Информационно-логическая модель базы данных Необходимо отметить, что с целью удовлетворения требований к реляционной модели данных, структура данных информационно-логической модели приведена к третьей нормальной форме (форме 3NF).

В соответствии с правилами нотации IDEF1х пунктирными линиями обозначены неидентифицирующие связи, сплошными линиями изображены идентифицирующие связи. Мощность отношения содержит буквенное обозначение на конце связи:

Z означает, что сущность-родитель связана с нулем или одним экземпляром сущности-потомка;

Р означает, что сущность-родитель связана с одним или большим количеством экземпляров сущности-потомка;

N означает, что каждая сущность-родитель связана с нулем, одним или большим количеством экземпляров сущности-потомка (по умолчанию обозначение мощности связи N не ставится).

В заключении сформулированы основные результаты работы:

выполнен системный анализ средств индивидуальной защиты органов проведен аудит нормативно-методических источников информации;

предложена классификация портативных фильтрующих средств индивидуальной защиты органов дыхания в общей системе средств индивидуальной защиты органов дыхания;

разработан метод оценки эффективности применения портативных фильтрующих средств индивидуальной защиты органов дыхания в условиях чрезвычайных ситуаций для поддержки принятия решений на этапе разработки самоспасателей;

разработан метод расчета оценочных значений аварийных пределов воздействия вредных химических веществ на примере монооксида разработана информационно-логическая модель базы данных для поддержки принятия решений при проектировании самоспасателей.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Статьи в журналах, рекомендованных ВАК для опубликования результатов диссертационных работ:

1. Матвиенко Н.Н., Поташников П.Ф., Федоров Н.П., Баюкин М.В., Матвиенко А.Н.

Фильтрующие самоспасатели и защита от монооксида углерода // Научно-технический журнал "Пожаровзрывобезопасность". –2006. –Т. 15, №5, –С. 48-51.

Статьи и тезисы докладов:

2. Ярыгин Г.А., Баюкин М.В. Информационное обеспечение методов контроля средств индивидуальной защиты органов дыхания (СИЗОД) // Информационно-аналитический бюллетень "Ученые записки МИТХТ", –2005. Вып.14, –С. 53-57.

3. Баюкин М.В. Количественный подход к определению зависимости содержания карбоксигемоглобина (СOHb) в крови человека от содержания монооксида углерода (СО) во вдыхаемом воздухе и времени экспозиции // Тезисы докладов XII Международной научно-технической конференции студентов и аспирантов. –М.: МЭИ, 2006. –Т. 2, –С. 211Баюкин М.В., Матвиенко А.Н. Эколого-экономические проблемы гигиены труда работников промышленных предприятий // Тезисы докладов XI Международной научнотехнической конференции "Наукоемкие химические технологии-2006", – г. Самара:

"Самарский государственный технический университет" –2006. –Т. 2, –С. 114-115.

5. Батырев В.В., Баюкин М.В. Оценка эффективности применения самоспасателей для защиты населения в чрезвычайных ситуациях// Информ.-аналит. журнал. Химическая и биологическая безопасность. – 2007. – № 9-10.

6. Матвиенко Н.Н., Баюкин М.В. Разработка портативного средства индивидуальной защиты органов дыхания от продуктов горения (шифр «Фильтр-П»)./ Деп. отчет о НИР. М., Научно-внедренческий центр ООО «Эпицентр маркет». Инв.№ 05-15, 2005 г. 74 с.

7. Матвиенко Н.Н., Баюкин М.В. Разработка новых методик оценки защитных свойств защитного капюшона./ Деп. отчет о НИР. М., Научно-внедренческий центр ООО «Эпицентр маркет». Инв.№ 06-04, 2006 г. 112 с.

8. Матвиенко Н.Н., Баюкин М.В. Разработка специальных сорбирующих элементов для капюшона защитного «Феникс» (Шифр «Фильтр-С»)./ Деп. отчет о НИР. М., Научновнедренческий центр ООО «Эпицентр маркет». Инв.№ 05-14, 2005 г. 84 с.

9. Матвиенко Н.Н., Баюкин М.В. Разработка усиленного сорбирующего элемента для капюшона защитного «Феникс» (Шифр «Фильтр-У»)./ Деп. отчет о НИР. М., Научновнедренческий центр ООО «Эпицентр маркет». Инв.№ 05-09, 2005 г. 104 с.

Подписано в печать 16.04.2007. Сдано в производство 24.04.2007.

Формат бумаги 60х90 1/16. Объем 1,5 п.л.

107140, г.Москва, ул. Краснопрудная, вл.13. т.264- Изготовление брошюр, авторефератов, печать и переплет диссертаций