CC BY
53
УДК 621.313; 534.6
АВТОМАТИЗАЦИЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ ОБЕСПЕЧЕНИЯ АКУСТИЧЕСКОГО КОМФОРТА АКТИВНЫХ ОБЪЕКТОВ КОММУНАЛЬНОГО ХОЗЯЙСТВА НА ОСНОВЕ ПРОГРАММНОГО ПРОДУКТА “ЭКСПЕРТ”
СЕРИКОВ ЯЛ, НЕСТЕРЕНКО С.В., БЕЛЯЕВА Т.Н.
Приводится постановка и вариант решения задачи обеспечения акустического комфорта в рабочей зоне и на прилегающей селитебной территории насосных станций систем водоснабжения и канализации. Описываются функциональные возможности разработанного специализированного программного обеспечения “Эксперт”.
В настоящее время специализированные программные продукты, системы, обеспечивающие быстрое и качественное решение поставленных задач на различных этапах исследования, становятся одним из определяющих средств повышения эффективности выполнения необходимого объема работ. С привлечением таких продуктов, систем могут решаться задачи научного плана, ускоренной обработки массивов данных, различные прикладные задачи.
Для решения конкретной задачи — обеспечение акустического комфорта рабочих мест и селитебной зоны, прилегающей к насосным станциям водоснабжения и канализации, был проведен анализ существующих методик измерения и исследования производственного шума. Этот анализ показал, что конечным выводам исследования реального шумового поля предшествует значительный объем камеральных работ.
Если рассматривать ход решения этой задачи, то необходимо отметить, что разработка даже стандартных шумозащитных средств также сопряжена со значительным объемом вычислительных работ. В частности, применение метода интерференции для снижения уровня звукового давления требует расчета параметров корректирующих источников звука на среднегеометрических частотах каждой октавной полосы, на которых указанный параметр превышает предельно допустимые значения.
Акустически активные объекты коммунального хозяйства, расположенные в сложившейся зоне жилой застройки, являются практически всегда акустическими загрязнителями как производственной среды, так и окружающей их селитебной территории. Это объясняется тем, что объективные обстоятельства развития городов и поселков городского типа, имеющих развитую систему водоснабжения и канализации, предопределили застройку территории, прилегающей к ее акустически активным объектам, селитебной зоной.
Как правило, расширение зоны жилой застройки в этих случаях осуществлялось без предварительной экспертизы уровней производственного шума, генерируемого рассматриваемыми объектами, определения зоны акустического дискомфорта.
Наиболее остро данная проблема стоит в развитых промышленных центрах, в которых инфраструктура города развивалась в соответствии с увеличением производственных мощностей, расширением объемов производства. К таким городам, в частности, относится и г. Изюм, в котором сосредоточены значительные производственные объекты. В связи с этим системы водоснабжения и канализации имеют там развитую структуру. При этом, как указано выше, объективные обстоятельства развития города предопределили расположение некоторых жилых районов в зоне ранее сооруженных насосных станций этих систем.
Учитывая современное состояние экономики Украины, можно объяснить как неудовлетворительные условия труда работающих по фактору шума, так и расширение зоны акустического дискомфорта на селитебную территорию.
Естественно, что в рассматриваемых случаях для оценки условий труда работающих по фактору производственного шума и шумового режима селитебных территорий, прилегающих к анализируемым объектам коммунального хозяйства, выбора на ее основе вариантов шумозащитных мероприятий необходимо исследовать акустическое поле такого коммунального объекта, определить границы зон акустического дискомфорта.
Условия труда работающих по рассматриваемому вредному производственному фактору определяются, исходя из результатов сравнения реальных данных с предельно допустимыми величинами уровней звука, соответствующих виду производственной деятельности [1].
В свою очередь зона акустического дискомфорта представляет собой часть территории, прилегающей к производственному предприятию или коммунальному объекту. Она характеризуется тем, что во всех ее точках эквивалентные уровни звука, создаваемые рассматриваемыми источниками шума, превышают регламентируемый нормами допустимый эквивалентный уровень звука.
Необходимая обработка данных исследования шумового поля в производственных помещениях и селитебной зоне требует большого количества рутинных математических операций и графических работ по построению гистограмм “среднегеометрические частоты октавных полос—уровень звукового давления”. Такое положение послужило достаточным основанием для разработки специализированного программного обеспечения.
В результате такой постановки задачи было создано специализированное программное обеспечение -система “Эксперт”, в основу обработки данных которой положен дифференциальный метод исследования шумового поля. Для решения задачи снижения уровней звукового давления до предельно допустимых значений в разработанном программном обеспечении использовался интерференцион-
122
РИ, 2001, № 3
ный метод. Важно, что в функциональные возможности системы “Эксперт” заложена и возможность расчета параметров, корректирующих источники звука.
Чтобы сравнить полученные результаты обработки данных измерений, предельно допустимых уровней звукового давления и результатов расчета параметров корректирующих источников звука, в системе предусмотрено представление этих гистограмм для каждой точки измерения в одной системе координат.
Промежуточные и окончательные результаты расчетов, гистограммы “среднегеометрические частоты октавных полос — уровень звукового давления”,
протокол измерений могут быть представлены в виде твердой копии. С этой целью, а также для удобства пользователя в архитектуре разработанной системы предусмотрен диалоговый режим.
Укрупненный алгоритм системы “Эксперт” изображен на рис. 1.
Система “Эксперт” была апробирована на Изюм-ском коммунальном производственном водопроводно-канализационном предприятии.
Система “Эксперт” предусматривает решение следующих задач:
1. Расчет эквивалентной площади звукопоглощения А по формуле A =as ■ Sv , где as — средний
Рис. 1. Укрупненный алгоритм специализированной программной системы “Эксперт” РИ, 2001, № 3
123
коэффициент звукопоглощения, зависящий от типа помещения и характера звукоотражающих и звукопоглощающих поверхностей; Sv — площадь ограждающих поверхностей в помещении (учитывая пол).
2. Выбор эффективного измерительного расстояния d между источником шума и микрофонами. Величина d зависит от постоянной K , вычисляемой по формуле
K = 10lg
1 + 4 A (1 -as)
где S — площадь измерительной поверхности:
S = 4 аЬ + ас + С
' (а + Ь + с + 2d) ’
а = 0,5/i + d; Ь = 0,5І2 + d; с = I3 + d .
Здесь li, I2,13 — размеры источника шума. Измерительное расстояние d выбирается из условий K < 7 и 0,2 < d < 1,25 , предусмотренных требованиями ГОСТ по методам измерения шумовых характеристик [2].
3. Построение схемы расположения точек измерения относительно границ источника шума (рис.2). При этом точки 1-4 располагаются на высоте hi = 0,25(Ь + с - d) от пола, которая должна быть не менее 0,15 м, а точки 5-8 — на высоте h2 = 0,25(bi + с - d), где bi = 0,5(Ь + с -d)< Ь [3].
4. Построение гистограмм “среднегеометрические частоты октавных полос — уровни звукового давления” для:
а) реального источника шума во всех точках измерения;
б) предельно-допустимых значений уровней звука.
5. Выбор вида деятельности, определяющего предельно-допустимые уровни звукового давления.
6. Расчеты параметров интерференционных источников звука, корректирующих акустическое поле реального источника шума, и построение соответствующей гистограммы.
При расчетах используются формулы:
р 2
P = 2-10“5-10L/20, W =-.
2рс
Здесь L — уровень звукового давления (дБ); р — действующее значение звукового давления (П); W — мощность источника звука (Вт); р — плотность воздуха (кг/м3); с — скорость звука в воздухе (м/с).
7. Составление протокола измерений.
8. Получение твердых копий:
а) характеристик изучаемого объекта;
б) схемы расположения точек измерения ;
в) измеренных уровней звукового давления;
г) гистограмм реального, предельно допустимого и скорректированного шума;
д) параметров корректирующих источников звука;
е) протокола измерений.
Измерения параметров шумового поля производились на прилегающей селитебной территории, а также в рабочих зонах, в камерах насосных станций и в помещениях расположения обслуживающего персонала.
Исследования разработанной системы показали ее эффективность в решении поставленных задач. Результаты выполнения необходимых графических построений, сравнения данных расчетов параметров корректирующих источников звука характеризуются достаточной наглядностью и высоким уровнем достоверности.
Литература: 1. Санітарні норми виробничого шуму, ультразвуку та інфразвуку. ДСН 3.3.6.037-99. К, 1999. 36с. 2. Двигатели и генераторы электрические. Методы измерения шума при вращении. Международная организация по стандартизации. Рекомендация ИСО. Р. 1680. 1970. 28 с. 3. ГОСТ. 12.1.026-80 - ГОСТ 12.1.028-80. Шум. Методы определения шумовых характеристик источников шума. Гос. комитет СССР по стандар-там.М., 1980. 32с.
Поступила в редколлегию 14.06.2001 Рецензент: д-р техн. наук, проф. Торкатюк В.И.
СХЕМА РАСПОЛОЖЕНИЯ ТОЧЕК ИЗМЕРЕНИЯ
Точки 1,2,3,4-располошены на расстоянии .5 м от границ агрегата на его осях симметрии Точки 5,6,7,8-располошены на расстояниях .6499999761581421 м и .625 м от осей симметрии агрегата Точки 1,2,3,4-располошены на высоте .324999988079071 от пола Точки 5,6,7,8-располошены на высоте .7124999761581421 от пола
2 <)
3
-е-
4 о
<30
6,7
1
-е-
2,4
—®—
Рис. 2. Схема расположения точек измерения
Сериков Яков Александрович, канд. техн. наук, доцент кафедры безопасности жизнедеятельности Харьковской государственной академии городского хозяйства. Научные интересы: безопасность жизнедеятельности. Увлечения и хобби: искусство, музыка. Адрес: Украина, 61002, Харьков, ул. Революции, 12, тел. (0572) 45-90-28.
Нестеренко Светлана Владимировна, аспирант кафедры безопасности жизнедеятельности Харьковской государственной академии городского хозяйства. Научные интересы: безопасность жизнедеятельности. Увлечения и хобби: музыка. Адрес: Украина, 61002, Харьков, ул. Революции, 12, тел. (0572) 45-90-28.
Беляева Тамара Николаевна, научный сотрудник Научного физико-технологического центра Министерства образования и науки и НАН Украины. Научные интересы: безопасность жизнедеятельности. Увлечения и хобби: вязание, художественная литература. Адрес: Украина, 61145, Харьков, ул. Новгородская, 1, тел/факс: (0572) 32-10-31.
<30
5,8
1
-©
124
РИ, 2001, № 3
