Так или иначе ни один алгоритм компрессии сигнала не может обеспечить предсказуемого (в смысле объема выходного потока) коэффициента сжатия.

Особенность измерительного сигнала электрофизиологии - его всплесковый характер. Для обработки подобных сигналов разработан вейвлет-метод декомпозиции и реконструкции сигнала. Основной его идеей является разложение сигнала по заданному алгоритму на коэффициенты во временной области и трансмиссию исключительно последних. На приемной стороне с применением обратного алгоритма производится реконструкция сигнала. Собственно вейвлет-кодирование не предусматривает компрессию сигнала и не дает уменьшения объема информации при передаче коэффициентов разложения, однако, имеется возможность обработки коэффициентов с целью исключения избыточности биологического сигнала.

Всплесковая особенность биологического сигнала позволяет построить декомпозицию на основе вычисления сверток сигнала с выбранными вейвлетами. Серьезной проблемой остается выбор вейвлета, по вычислительным возможностям адекватного способности микроконтроллерного ядра работать по алгоритму в реальном времени.

В этом отношении вейвлеты более высоких порядков позволяют значительно повысить эффективность кодирования. На рис.2 представлены вейвлеты Хаара и Daubechies 3. На рис.3 представлено графическое представление коэффициентов декомпозиции выбранного сигнала (кардиограммы) и их объема.

Рис.2.Вейвлеты Хаара и Daubechies 3.

А) 2500 отсчетов 1:1 (исходный сигнал)

Б) 313 отсчетов 1:8

В) 161 отсчет 1:16

Рис.3.Декомпозиция ЭКГ-сигнала с применением вейвлет- кодирования.

А) Исходный сигнал - 2500 отсчетов

Б) Графическое представление коэффициентов декомпозиции по Хаару - 313 отсчетов

В) Графическое представление коэффициентов декомпозиции по - Daubechies 3 - 161 отсчёт

Необходимо отметить, что на рис.3 представлены коэффициенты разложения во временной области, но не сами сигналы. Реконструкция сигнала позволит визуально полностью восстановить сигнал, но даже коэффициенты позволяют констатировать высокую эффективность вейвлет метода.

К достоинствам метода можно отнести относительную простоту вычислительных операций, их итеративность, низкие требования в оперативной памяти и соответствие входного потока к выходному как степень двойки (1:8, 1:16 и т.п.).

.2       Использование методов вейвлет-кодирования для сжатия биологических сигналов

Для некоторого сигнала S длины N дискретное вейвлет - преобразование (ДВП) максимально состоит из log2N уровней разложения, уровней декомпозиции. На первом шаге, начиная с исходного сигнала S, получают два множества коэффициентов: аппроксимационные коэффициенты cA1 и коэффициенты детализации cD1. Эти коэффициенты получаются сверткой сигнала S с импульсной характеристикой фильтра нижних частот LoF_D для получения аппроксимации и фильтра верхних частот HiF_D для детализации. После чего следует децимация полученных коэффициентов.

Графически первый уровень представлен на рис.4.

Рис.4.Первый уровень декомпозиции сигнала S.

Если n = длина(S), то сигналы F и G (рис.4) имеют длину n+2N-1 и тогда коэффициенты cA1 и cD1 имеют длину ((n-1)/2)+N. На следующем шаге производится декомпозиция аппроксимационных коэффициентов cA1 на две последовательности по тому же алгоритму с получением на выходе cA2 и cD2, и так далее.

Прямое дискретное вейвлет-преобразование

На рис.5 обобщёно представлен алгоритм прямой декомпозиции коэффициентов. Инициализация алгоритма производится принятием cA0 = S.

Рис.5.Алгоритм прямой декомпозиции коэффициентов.

Вейвлет декомпозиция сигнала S, анализируемого на уровне j, имеет следующую структуру: [cAj, cDj, ..., cD1](8)

Рис.6.Структура процесса декомпозиции при j=3.

Напротив, начиная с коэффициентов cAj и cDj с использованием алгоритма обратного вейвлет-преобразования можно реконструировать cAj-1.

Алгоритм реконструкции на некотором уровне j представлен на рис.7.

Рис.7.Алгоритм реконструкции на некотором уровне j.

Обозначим h = LoF_R (импульсная характеристика ФНЧ) и g = HiF_R (импульсная характеристика ФВЧ). Необходимо определить переход от уровня j к уровню j+1 аппроксимационных коэффициентов процесса декомпозиции (аналогичным образом могут быть получены и коэффициенты детализации, но при использовании фильтра g вместо h).

(AK(j))KÎZ - координаты вектора Aj.

 (9)

(AK(j+1))KÎZ - координаты вектора Aj+1.

Полученный результат объясняется особенностями функций fj,k и yj,k (шкалирующей функции и импульсной характеристики вейвлета).

(10)

Ak(j+1) вычисляется как

 (11)

Эта формула сходна с выражением свертки. Вычислительные операции по объему не превышают операций по стандартной цифровой обработке. Пусть h*(k)=h(-k) и

(12)

Тогда:

(13)

Это определяет децимацию полученной на выходе последовательности координат векторов.

Инициализация выполняется при Ak(0)=S(k), где S(k) - входная последовательность (отсчеты обрабатываемого сигнала).

Некоторые основополагающие особенности функций fj,k и yj,k можно назвать:

1. Семейство (f0,k, kZ) сформировано ортонормальными функциями. Как следствие, для любого j (fj,k, kZ) являются ортонормальными;

2. Семейство (yj,k, jZ, kZ) также является ортонормальными функциями;

3. Для любого j (fj,k, kZ) ортогонально к (yj’,k, j’£ j, kZ);

4. Между двумя последовательными шкалами имеется соотношение:

5. Координата fj+1,0 на fj,k есть hk и не зависит от j; координата fj+1,n на fj,k эквивалентна (fj+1,n , fj,k) = hk-2n;

6. Перечисленные соотношения составляют основу алгоритма;

7. Фильтр высоких частот g используется в отношениях, соединяющих функции и . Между двумя последовательными шкалами имеются следующие соотношения:

8. Процедура реконструкции сигнала A0=A1+D1 то же, что Aj=Aj+1+Dj+1:

Пусть an, dn, ak0 определены как:

Координата ak0 определяется как:

По причине подобия вычислительных операций сумма Snanhk-2n определяется (следующая сумма Sndngk-2n определяется аналогично):

Если преобразовать последовательность (an) в новую последовательность (a*n), определенную как …, a-1, 0 , a0, 0, a1, 0, a2, 0, … или a*2n = a*n, a*2n+1 = 0, тогда:

(14)

или в общем случае:

(15)

Так как процедура реконструкции становится следующей:

Заменить последовательности a и d на последовательности a* и d*, вставляя нули;

Обработать последовательности a и d фильтрами h и g соответственно;

Суммировать полученные последовательности;

Полученные три операции выполняются относительно просто микроконтроллерными узлами и содержать предсказуемое число отсчетов на каждом этапе обработки.

Из приведенных рассуждений можно видеть, что в процессе декомпозиции общий объем коэффициентов разложения не меньше объема исходного сигнала S. Это утверждение верно, если требуется точно восстановить исходный сигнал по коэффициентам. Если предположить, что биологические сигналы содержат исключительную избыточность (прежде всего шумовую неинформативную последовательность), то часть коэффициентов разложения можно либо исключить, либо выполнить над ними жесткую пороговую обработку.

Алгоритм компрессии сигнала таким образом выглядит:

1) Декомпозиция сигнала до необходимой глубины j;

2) Выполнение пороговой обработки коэффициентов детализации (как имеющими наименьшую энтропию);

3) Реконструкция сигнала.

В результате жесткой пороговой обработки коэффициентов появляется значительное число нулевых коэффициентов и становится возможным применение классических методов сжатия сигнала, описанных в разделе 3.2.

Но результаты исследования, выполненные в настоящей работе показывают, что в случае, если достаточно для реконструкции коэффициентов с уровня Ajmax, то нет необходимости в дополнительной компрессии, - достаточно выполнять только децимацию.

3.3 Практическое применение алгоритма сжатия на основе математического аппарата вейвлет-преобразования

Рис.8. MATLAB модель канала декомпозиции и реконструкции без пороговой обработки.

Рассмотрим пример декомпозиции некоторого сигнала и оценим его степень сжатия. Для выполнения данной процедуры была создана модель компрессора в системе MATLAB (рис.8):

3.3.1 Обработка электромиограммы

Исходный сигнал содержит 9000 отсчетов (сигнал электромиограммы) и представлен на рис.9.

Рис.9. Исходный сигнал электромиограммы на входе системы компрессии (Time Scope 2).

После декомпозиции, исключении всех коэффициентов, кроме A3, реконструированный сигнал полностью содержит необходимую физиологическую информацию (рис.10), но содержит в 8 раз меньший объем отсчетов.

Рис.10. Реконструированный сигнал электромиограммы на выходе системы декомпрессии (Time Scope 1).

Результаты исследования некоторых других сигналов показали, что не для всех последовательностей возможно отбрасывание всех коэффициентов, кроме A3. В общем случае необходимо выполнять пороговую обработку в реальном времени.

Результаты исследования некоторых сигналов представлены в таблице 3. Алгоритм вейвлет-анализа: вид дерева разложения на основании энтропийного критерия Нj=Sdjklog2(djk), теоретическое значение амплитудного порога, достижимый коэффициент компрессии.

Таблица 3. Результаты компресси некоторых биологических сигналов.

Из таблицы 3 видно, что процент сохраненной энергии практически 100 % при коэффициенте компрессии от 7 раз и более. Такой характер сохраняется для всех исследованных сигналов. Необходимость выполнения пороговой обработки для некоторых сигналов потребовала разработки специализированной микросхемы вейвлет - процессора. Назначение этой микросхемы - декомпозиция, пороговая обработка (трешолдинг) и реконструкция сигнала. На передающей стороне такая микросхема в реальном времени осуществляет декомпозицию и трешолдинг и передает обработанные коэффициенты на приемную сторону, где такая же микросхема выполняет реконструкцию.

Вейвлет-обработка биологических сигналов в предложенной системе позволила получить дополнительно некоторые преимущества их диагностики, что явилось решающим фактором в процессе исследования методов обработки и сжатия биологических сигналов.

Для примера можно привести особенности вейвлет-обработки двух сигналов - сигнала тонов Короткова и кардиограммы (в исследовании использовались записи сигналов, полученных в эксперименте с применением измерительных модулей предложенной системы, - все результаты экспериментально подтверждены).

.3.2 Обработка сигнал тонов Короткова

После выделения тонов сигнал не пригоден для классической фильтрации с целью удаления шума, так как полезный сигнал расположен в одной с шумом частотной области. Отличие состоит в амплитуде сигнала и шума. В этой связи жесткая пороговая обработка вейвлет-кодером является наиболее оптимальным решением. Удаление шума позволит не только сделать сигнал “более читаемым”, но и обеспечит возможность его оптимальной компрессии за счет удаления последовательности нулевых коэффициентов разложения. Однако, кроме “стандартных” достоинств применения вейвлет-метода положительным для работы с сигналом оказалась возможность автоматического выделения “истинных” тонов Короткова, что на практике так или иначе выполняется. Полученный эффект достигнут за счет правильного выбора величины порогов обработки коэффициентов разложения. На рис.11 представлен исходный сигнал тонов. Виден шум.

Рис. 11. Исходная запись тонов Короткова.

Рис.12. Тоны Короткова после обработки. Присутствуют только “истинные” тоны при отсутствии шума в сигнале

После пороговой обработки коэффициентов разложения оставлены только “истинные” тоны (рис.12).

Рис.13. Сигнал кардиограммы до и после обработки вейвлет-кодером.

3.3.3 Обработка электрокардиосигнала

На рис.13. представлен результат записи кардиосигнала после его обработки вейвлет-кодером. Видно, что удален шум и оставлены только информативные компоненты. За счет этого стало возможным его сжатие в 7-8 раз. Однако, для автоматической диагностики сигнала это не единственное преимущество. Модуль кардиосигнала производит автоматическую диагностику динамики кардиоритма. С этой целью должна быть решена задача выделения R-R интервалов, то есть задача локализации R - зубцов. В [91] предложен работоспособный метод автоматического детектирования QRS комплекса при наличии вейвлет-декомпозиции сигнала. Метод не требует дополнительных вычислительных операций и является исключительно аналитическим. Например, кроме фильтрации, компрессии сигнала кардиограммы и применения исследованного метода разложения по 3 уровням, он позволяет упростить процедуру локализации QRS - комплекса.

Таким образом, применение вейвлет-преобразования для сжатия информации позволяет сделать вывод о целесообразности его применения. Предлагаемые процедуры разложения исходного биологического сигнала и его реконструкции обеспечивают сохранение основной энергии сигнала (не менее 90%). Кроме того, данные методы обеспечивают одновременную фильтрацию помех в биологическом сигнале, причём удаётся отфильтровать помехи в полезном спектре частот. Использование вейвлет-преобразования для оценки биологических сигналов даёт уникальную возможность практически непрерывного частотного анализа. Существенным полезным свойством вейвлет-преобразования является относительная простота вычислений, которые могут производиться современными микроконтроллерами в реальном масштабе времени.

3.4 Использование современных микропроцессорных средств для поддержки вейвлет кодирования-декодирования и передачи по каналу радиотелеметрии

Важной особенностью предложенной измерительной системы является использование предложенного и разработанного вейвлет-процессора, функционально совмещенного с модулятором радиотелеметрического канала. Вейвлет-процессор выполняет “на лету” декомпозицию измерительного сигнала, децимацию, пороговую обработку и перекодирование информации для передачи в канале связи (модуляцию). Структура выполняемых вейвлет-процессором функций представлена на рисунке 3.4.

Рис.14. Структура программной последовательности работы вейвлет-процессора.

В настоящем исследовании были использованы RISC микроконтроллеры серии AVR AT90 фирмы “ATMEL”. Контроллеры данной серии способны выполнять относительно сложные команды за 80 - 100 нс при приемлемом потреблении тока (до 4 мА @8МГц, 3 вольта). Альтернативные решения могут быть найдены в серии контроллеров PIC16 фирмы “Microchip”, но они преимущественно EPROM контроллеры и по системе команд уступают серии AT90.

Выводы по главе 3

Рассмотрены классические методы компрессии биологических сигналов. Осуществлён анализ их достоинств и недостатков. Предложено использовать математический аппарат вейвлет-преобразования для обработки биологических сигналов, имеющих всплесковый характер. Рассмотрены принципы декомпозиции и реконструкции сжимаемого сигнала с помощью вейвлет-преобразования. Показано, что процедура компрессии содержит три этапа: декомпозиция, пороговая обработка коэффициентов детализации, реконструкция. Проведены экспериментальные исследования в системе “MATLAB“. Осуществлена компрессия различных биологических сигналов, имеющих различную природу. Показано, что потери информации при компрессии/декомпрессии составляет не более 1% при коэффициенте сжатия, равном 8. Предложено использовать аппарат вейвлет-преобразования для обработки биологических сигналов, особенно для сигналов, имеющих всплесковый характер. Предложено использовать RISC микроконтроллеры серии AVR AT90 фирмы “ATMEL” для реализации предложенных методов вейвлет-преобразования при компрессии/декомпрессии медико-биологической информации и передаче её по каналу радиотелеметрии.

Глава 4. Организационно-экономическая часть

Современное состояние технических средств биотелеметрии, особенно в России, оставляет желать лучшего. К сожалению, новая техника не разрабатывается и не производится, а существующий парк средств регистрации физиологической информации устарел морально и физически. Обращая взгляд на Западный рынок можно заметить, что существуют достаточно развитые технические средства биотелеметрии, однако в подавляющем большинстве случаев они представляю собой системы решающие локальные задачи. При этом канал связи, представляющий собой радиочастотную виртуальную магистраль, не оптимизирован по быстродействию и ограничен в пропускной способности. Это является существенным недостатком.

Данная дипломная работа посвящёна разработке методов компрессии и восстановления медико-биологической информации в канале связи устройств биотехнического комплекса.

.1 Построение, расчет и оптимизация сетевого графика выполнения дипломной работы

Сетевой график обеспечивает наглядность взаимных связей выполняемых работ, допускает внесение изменений в результате принимаемых решений и позволяет установить перечень и непрерывную последовательность работ, их резервы времени. Путем перераспределения ресурсов, в целях оптимизации плана, обеспечить наиболее благоприятные условия выполнения всего комплекса работ.

В сетевом графике существуют два основных элемента - событие и работа: событие - это вершина графа, работа - это ребро графа. Работа - это совокупность приемов и действий, необходимых для выполнения конкретной задачи или достижения определенной цели. Событие - это констатация некоего состояния или факта, а не процесс, поэтому событие не имеет продолжительности. Событие i (кроме исходного) является однозначным результатом выполнения работ и обычно обозначается кружком, разделенным на 4 сектора.

№ соб. - номер события;(i) - поздний срок наступления события;(i) - ранний срок наступления события;(i) - резерв времени события.

На сетевом графике особый интерес представляет критический путь, т.е. полный путь с наибольшей суммарной продолжительностью.

Путем называется любая последовательность в сети, в которой конечное событие каждой работы совпадает с начальным событием следующей за ней работы. Длина пути равна сумме продолжительностей составляющих его работ.

Зная список этапов проекта и структурную схему, строим сетевую модель, образованную соответствующим числом работ и событий. Для определения логической взаимосвязи между всеми операциями составляется перечень их в логической последовательности, который представлен в таблице 3

Для каждого этапа определим экспертным путем следующие значения:

ti-jmin - нижняя граница длительности работы

ti-jmax - верхняя граница длительности работы

ti-jож = (3ti-jmin + 2ti-jmax)/5 - математическое ожидание длительности.

Через i обозначим начальное событие, а через j - конечное событие.

Полученные значения представим в таблице 4.

Таблица 4.

Этапы работ по разработке комплекса.

На основании данных таблицы 4 можно построить упрощенную модель сетевого графика.

Сетевой график обеспечивает наглядность взаимных связей между выполняемыми работами, допускает внесение изменений в результаты принимаемых решений и позволяет установить перечень и непрерывную последовательность работ, резервы времени, а так же дает возможность путем перераспределения ресурсов в целях оптимизации плана обеспечивать наиболее благоприятные условия выполнения всего комплекса работ.

В сетевом графике существуют два основных элемента - событие и работа. Вершина графа - событие, ребро графа - работа.

Под термином “работа” принимается совокупность приемов, действий или естественных процессов, необходимых для выполнения конкретной задачи или достижения определенной цели. Работа изображается линией со стрелкой, направленной от одной окружности к другой. Событие определяет факт получения конечных результатов всех предшествующих ему работ и готовность к началу непосредственно следующих за ним работ. Окружность изображает событие, т. е. однозначный результат, получаемой после выполнения одной или нескольких работ, заканчивающихся этим событием.

Любая последовательность в сети называется путем, в котором конечное событие каждой работы совпадает с начальным событием следующей за ней работы. Длина пути равна сумме продолжительностей составляющих его работ.

Полным путем называется непрерывная последовательность взаимосвязанных работ и событий, начинающаяся исходным и заканчивающаяся завершающим событием. Полный путь, имеющий наибольшую суммарную продолжительность выполняемых работ, называется критическим.

Ненапряженные пути - это полные пути сетевого графика, которые по продолжительности меньше критического пути. Ненапряженные пути обладают важным свойством: на участках, не совпадающих с критической последовательностью работ, они имеют резервы времени. Это означает, что задержка в совершении событий, не лежащих на критическом пути, до определенного момента (до исчерпания располагаемых резервов) не влияет на сроки завершения разработки в целом.

Критические пути резервами не располагают. Если наступление какого - либо события, находящегося на критическом пути, будет задержано, то в соответствии с данным выше определением критического пути, либо будет отодвинуто на тот же срок наступление завершающего события, либо должны быть сокращены на такое же в сумме время продолжительности работ, расположенных на критическом пути после этого события (цепочка последующих работ). Таким образом, если даже удастся обеспечить соблюдение установленного срока наступления завершающего события при задержке выполнения какой - либо из работ критического пути, то это достигается за счет переоценки сроков выполнения других работ, или сокращения времени их выполнения.

4.1.1 Расчет основных параметров сетевой модели

После построения полной сетевой модели, необходимо рассчитать календарные временные параметры. Календарно временные параметры представляют собой информационное обеспечение для планирования проекта по факту времени.

Основные временные параметры сети:

ti-j- продолжительность работы

tpi - ранний возможный срок наступления события

tni- поздний допустимый срок наступления события

tрнi-j - ранний возможный срок начала работы

tpoi-j - ранний возможный срок окончания работы

tпнi-j - поздний допустимый срок начала работы

tпоi-j - поздний допустимый срок окончания работы

Ri - резерв времени события

Rпi-j- полный резерв времени работы

Lкр - критический путь

t(Lкр) - длина критического пути

Pк - вероятность выполнения работы к директивному сроку

Кнi-j - коэффициент напряженности выполнения работы

индекс i - номер начального события работы

индекс j - номер конечного события работы

Расчет сроков начала и окончания работ, расчет резервов времени:

Ранний возможный срок наступления события равен пути максимальной длины из начального события в данное и устанавливает нижнюю календарную границу свершения события:

tрj = tрi + ti - j

Поздний допустимый срок наступления события определяется как разность

между длиной критического пути и максимальным по продолжительности путем, следующим за этим событием, и устанавливает верхнюю календарную границу совершения события, совместимую с длиной критического пути:

tпi = t кр - t (Lmax)

Для событий, лежащих на критическом пути, tрi = tпi

Ранний возможный срок начала работы определяется ранним возможным сроком наступления предшествующего этой работе события:

tрнi-j =tрi

Ранний возможный срок окончания работы определяется суммой раннего возможного срока наступления предшествующего этой работе события и продолжительности этой работы:

tрoi-j =tрi+ti-j

Поздний допустимый срок начала работы определяется как разность между поздним допустимым сроком наступления завершающего эту работу события и продолжительностью этой работы:

tпнi-j = tпj - ti-j

Поздний допустимый срок окончания работы определяется поздним допустимым сроком наступления завершающего эту работу события:

tпoi-j =tпj

Резерв времени события определяется как разность между поздним и ранним сроками наступления события, он показывает, на какое предельно допустимое время можно задержать наступление этого события, не увеличивая общего времени окончания всех работ:

Rj = tпj - tpj

Полный резерв времени работы определяется как разность между поздними и ранними сроками начала или окончания работы, он показывает на какое минимальное время можно увеличить продолжительность работы, не изменяя длины критического пути:

Rпi-j = tпоi-j - tpоi-j

Рассчитанные временные параметры сетевой модели по событиям приведены в таблице 4 Рассчитанные временные параметры сетевой модели по работам приведены в таблице 5.

На основании таблицы 5 строится полный сетевой график дипломного проекта, который приведен на рисунке 16.

Таблица 5.

Основные временные параметры сетевой модели по событиям

Таблица 6.

Временные параметры сетевой модели по работам.

.1.2 Оптимизация сетевого графика

Оптимизация по временным параметрам.

Для оптимизации по временным параметрам вычисляется коэффициент напряженности выполнения работы, показывающий насколько свободно можно располагать имеющимися резервами времени, рассчитывается по формуле:

гдеt’i,j - совпадающая с длиной критического пути величина отрезка пути, проходящего через данную работу.

Кн (1 - 2) = 1 - 31/ (97 - 1) = 0,68

Кн (2 - 5) = 1 - 24/ (97 - 8) = 0,73

Кн (1 - 3) = 1 - 21/ (97 - 7) = 0,77

Кн (4 - 6) = 1 - 21/ (97 - 7) = 0,77

Кн (5 - 13) = 1 - 22/ (97 -10) = 0,75

Кн (6 - 13) = 1 - 19/ (97 - 9) = 0,78

Вероятность выполнения проекта к директивному сроку сводится к вычислению вероятности попадания в область кривой нормального распределения при заданном математическом ожидании и дисперсии некоторой случайной величины, представляющей длину критического пути.

Рассчитывается вероятность свершения конечного события в заданный срок Рк, при этом 0,35 <= Pk <= 0,65. Если Рк <= 0,35, опасность нарушения срока настолько велика, что необходимо повторное планирование с перераспределением ресурсов. При Рк >=0,65 работы критического пути имеют избыточные ресурсы, что вызывает необходимость проведения повторного расчета сетевого графика.

Вероятность рассчитывается через меру разброса ожидаемого времени выполнения работы (т.е. дисперсию работы, лежащей на критическом пути), определяемую по формуле:

б2 (0 - 1) = ((4 - 1) / 5)2 = 0,36

б2 (1 - 4) = ((9 - 5) / 5)2 = 0,64

б2 (4 - 7) = ((12 - 6) / 5)2 = 1,44

б2 (7 - 8) = ((12 - 6) / 5)2 = 1,44

б2 (8 - 9) = ((14 - 7) / 5)2 = 1,96

б2 (9 - 10) = ((16 - 10) / 5)2 = 1,44

б2 (10 - 11) = ((5 - 1) / 5)2 = 0,64

б2 (11 - 12) = ((4 - 1) / 5)2 = 0,36

б2 (12 - 13) = ((2 - 1) / 5)2 = 0,04

б2 (13 - 14) = ((14 - 10) / 5)2 = 0,64

б2 (14 - 16) = ((7 - 3) / 5)2 = 0,64

б2 (16 - 17) = ((8 - 4) / 5)2 = 0,64

б2 (17 - 18) = ((10 - 4) / 5)2 = 0,36

б2 (18 - 19) = ((11 - 6) / 5)2 = 1

б2 (19 - 20) = ((3 - 1) / 5)2 = 0,16

Аргумент нормальной функции распределения вероятностей определяется по формуле:

где Z - аргумент нормальной функции распределения вероятностей.

По графику функции нормального распределения (рис.15), определим вероятность свершения завершающего события в заданный срок,

Рк = 0,61

,35 <= 0,61 <= 0,65

Рис.15. Кривая нормального распределения

Рис. 16. Оптимизированный сетевой график

4.1.3 Оптимизация по трудовым ресурсам

При оптимизации анализируются структура графа, трудоемкость и длительность выполнения каждой работы, вероятность завершения разработок в заданный срок и загрузка исполнителей. Распределение исполнителей, связанное со сроками работ, определяют путем построения “карты работ” или графика потребности в исполнителях, далее строится оптимизированный сетевой график.

4.2     Расчет себестоимости и оптовой цены разработки

Рассмотрев поэтапно виды производимых работ, время, необходимое на их осуществление, и количество исполнителей закрепленных за данными работами, определим затраты на проведение дипломной работы.

Затраты на проведение работы включают:

1) Заработную плату участников, проводимой работы.

2)      Затраты на материалы и различные виды энергии.

)        Накладные расходы.

4.2.1  Расчет капитальных вложений

Капитальные вложения на необходимое специальное оборудование представляет собой сумму затрат на его приобретение, доставку и монтаж.

Величина капитальных вложений условно приравнивается к суммарной стоимости всех основных фондов, используемых для проведения научно-исследовательской работы.

Амортизационные отчисления определяются по формуле

= (Cо´Ha´T)/(100´12),    (1)

где А - амортизационные отчисления, руб.;

Со - стоимость оборудования, руб.;

На - норма амортизации, %;

Т - время использования оборудования, месяцев.

Затраты на оборудование и величина амортизации приведены в Таблице 7.

Таблица 7. Стоимость оборудования и сумма его амортизации

4.2.2  Расчет заработной платы участников, проводимой работы

Затраты на заработную плату включают основную и дополнительную заработную плату с отчислением на социальное страхование. Основная заработная плата состоит из заработной платы непосредственных исполнителей, руководителей, и консультантов. Затраты на основную заработную плату определяются умножением размера месячной заработной платы на число месяцев, отводимых на выполнение задачи. Дополнительная заработная плата устанавливается в размере 20 % от суммы затрат по статье "Основная заработная плата",

Отчисления на социальное страхование вычисляется от фонда заработной платы с учетом ставки единого социального налога 35,6%

Фонд заработной платы

Таблица 8.

4.2.3  Расчет затрат на материалы и комплектующие изделия

В этой статье учитывается суммарная стоимость материалов и комплектующих изделий, а также затраты на их приобретение и доставку. Расчет стоимости материалов и комплектующих изделий заносятся в таблицы.

Затраты на приобретение основных и вспомогательных материалов.

Таблица 9.

4.2.4  Расчет энергетических затрат

В составе энергетических затрат определяются затраты на электроэнергию, отопление и воду, израсходованные на технологические нужды при выполнении исследования.

Расчет стоимости потребляемой электроэнергии производится по формуле

Зэ = Пм kм Т Ц,  (2)

где Зэ - затраты на электроэнергию, руб.;

Пм - паспортная мощность электрооборудования, кВт;

kм - коэффициент использования мощности электрооборудования, 0,8;

Т - время работы электрооборудования, ч;

Ц - цена 1 кВт × ч электроэнергии, руб.

Затраты на электроэнергию

Таблица 10.

Затраты на освещение, отопление и водоснабжение устанавливаются на основании данных о расходовании воды, пара, электроэнергии и стоимости их единицы.

Расход электроэнергии на освещение определяется по формуле

осв = Нэ Sп Вэф Восв, (3)

где Нэ - норма расхода электроэнергии на освещение 1 м2 площади, кВт × ч/м2;

Sп - освещаемая площадь помещения, м2;

Вэф - планируемое количество дней работы;

Восв - время искусственного освещения в сутки, ч.

Подставляя в выражение (3) числовые значения, получаем

Qосв = 0,1´21´97´5 = 1 018,5 кВт ч

Отсюда затраты на освещение:

018,5´0,63 = 641,66 руб.

С учетом электроэнергии потребляемой оборудованием, затраты на электроэнергию составят:

,92 + 641,66 = 741,57 руб.

Затраты на отопление определяем, исходя из нормы оплаты на 1 м2 отапливаемого помещения и длительности отопительного сезона по формуле

Пот = Нот Sп Вэф/30,   (4)

где Нэ - норма оплаты за отопление 1 м2 площади, руб/мес;

Sп - отапливаемая площадь помещения, м2;

Вэф - планируемое количество дней работы;

Подставляя в выражение (4) числовые значения, получаем

Пот = 6,14´21´97/30 = 416,91 руб.

Расход воды на хозяйственные нужды (мытье помещений и аппаратуры) Wм (м3) вычисляется по формуле

м = Нw Sп Вэф / 1000,  (5)

где Нw - норма расхода воды на 1 м2 площади пола в сутки (1,5 л);

Sп -площадь помещения, м2;

Вэф - планируемое количество дней работы.

Подставляя в выражение (5) числовые значения, получаем

Wм = 1,5´31´97/1000 = 3,06 м3.

Расход воды на санитарно-гигиенические нужды Wс определяется следующим образом, м3:

Wc = H′w Ряв Вэф / 1000,      (6)

где H′w - норма расхода воды в сутки на одного человека (100 л);

Ряв - явочное число работников;

Вэф - планируемое количество дней работы.

Подставляя в выражение (6) числовые значения, получаем

Wc = 100´1´97/1000 = 9,7 м3.

С учетом средней стоимости одного кубометра воды 16,47 руб. получаем суммарные затраты на воду:

(30,6 + 9,7)´16,47 = 210,08 руб.

Для определения общей суммы текущих (эксплуатационных) затрат составим таблицу. Смета рассчитана по отдельным статьям, отражающим состав текущих затрат при выполнении исследования, которые включают основные и накладные расходы.

К основным расходам относятся затраты на материалы, заработная плата и амортизация.

Накладные расходы, включающие затраты на содержание учебно-вспомогательного и административно-управленческого персонала, на отопление, освещение, содержание в чистоте и ремонт зданий, канцелярские и прочие хозяйственные расходы, принимаются в размере 35% от суммы основной и дополнительной заработной платы.

Смета затрат на проведение научно-исследовательской работы

Таблица 11.

4.3     Конкурентоспособность

Современные 8-разрядные RISC-микроконтроллеры занимают промежуточную нишу по своим техническим характеристикам между классическими 8-разрядными микроконтроллерами и их 16-разрядными кузенами. Высокая производительность и меньшая, чем у 16-разрядных МК, цена превращают RISC-микроконтроллеры в мощный инструмент для построения эффективных многофункциональных контроллеров, используемых в самых разнообразных приложениях.

Существующие микроконтроллеры типа PIC и AVR выпускаются ведущими зарубежными медицинскими фирмами (Microchip и Atmel), их стоимость намного выше, так как они производятся на основе импортных компонентов, при том, что они не вполне адаптированы под российские стандарты.

Производство отечественных микроконтроллеров не развито, несмотря на то, что разработки в этой области ведутся. Единственный на сегодня российский производитель ОАО «Ангстрем» не является на данном этапе мощным конкуретом, потому конкурентоспособность данной разработки достаточно высока

4.4 Определение социального эффекта

Внедрение описанного метода вейвлет-кодирования в систему биотехнического информационно-измерительного комплекса позволит существенно улучшить оперативный контроль за состоянием больного, быстро и в удобной форме получить информацию об измерениях жизненно важных параметров организма. Применение вейвлет-метода для регистрации и обработки сигнала повышает качество производимых измерений, за счет точности и быстродействия системы измерения и увеличения числа проводимых измерений. Освобождается время медицинского персонала для более качественного ухода за больными, более качественного выполнения назначений врача. Это дает возможность более эффективно использовать оборудование, в том числе и вычислительную технику и позволяет медицинскому персоналу большее внимание уделять уходу за больными.

Т.к. ранее экспериментальные данные обрабатывались вручную, экономический эффект рассчитаем по следующей формуле:

(7

где  - полная заработная плата работника, решавшего эту задачу вручную, руб./мес.;

 - полная заработная плата работника, решавшего эту задачу с помощью ЭВМ, руб./мес.;

tм.в. - машинное время, необходимое для решение задачи на ЭВМ;

Сэкс - эксплуатационные затраты, приходящиеся на 1 час машинного времени.

Учитывая, что ранее для решения данной задачи требовалось привлечение двух высококвалифицированных специалистов, подставляет числовые значения в выражение (7) и получаем

Э = 1,21´2500´2 - (150х7 + 1,21´1300´1) = 2377,00 руб.

Получаем ожидаемый годовой экономический эффект - 28 524,00 руб.

.5 Структурная схема бизнес-плана

Принципиальные позиции плана.

Бизнес-план является одним из первых обобщающих документов обоснования инвестиций и содержит укрупненные данные о планируемой номенклатуре и объемах выпуска продукции, характеристики рынков сбыта и сырьевой базы, потребность производства в земельных, энергетических и трудовых ресурсах, а также содержит ряд показателей, дающих представление о коммерческой, бюджетной и экономической эффективности рассматриваемого проекта и в первую очередь представляющих интерес для участников-инвесторов проекта. Расчеты показателей адаптированы к требованиям и условиям современного отечественного и зарубежного инвестирования

. Основные цели разработки:

·   организация массового использования вейвлет-кодеров и распространение их в России и за рубежом;

·   представление в аренду и оказание платных услуг населению.

·   мониторинг состояния здоровья в процессе проведения нагрузочно-оздоровительных мероприятий;

·   контроль показателей здоровья при реабилитации пациентов в условиях амбулаторного лечения;

2. Описание главных областей применения:

·   экспресс-контроль и прогноз показателей здоровья у лиц, заключающих договоры медицинского страхования;

·   клиническая диагностика;

·   консультационные услуги в домашних условиях;

·   прогноз показателей здоровья у тяжелобольных.

З. Возможности системы:

- биотелеметрия;

·   электронная база данных;

·   визуальный контроль качества записи;

·   автоматический анализ и вычисление параметров ЭКГ;

·   суточный прогноз состояния.

4.       Возможные рынки сбыта данной разработки:

·   медицинские учреждения Комитетов по здравоохранению: поликлиники, больницы, медсанчасти и т.д.;

·   специализированные медицинские учреждения;

·   медицинские центры по оказанию платных услуг населению;

·   санатории и профилактории;

·   семейные врачи и простое население;

5.       Планируемый объем продажи прибыли в прогнозах:

·   1 квартал - 10 шт. - 30000 руб.;

- 2 квартал - 20 шт. - 25000 руб.;

·   4,5 квартал - 30 -40 шт. - 20000 руб.;

·   6,7 квартал - 50 - 60 шт. - 15000 руб.;

·   8,9 квартал - 70 - 80 шт. - 10000 руб.;

·   10,11,12 квартал - 90 100 шт. - 5000 руб.

6.       Потенциальные возможности разработки на рынке:

·   приобретение клиентуры;

·   известность на рынке;

·   гибкая система скидок;

·   рост объема продаж;

·   внедрение новых технологий;

·   растущий спрос на относительно дешевые и простые для практического использования компьютерные системы мониторинга показателей здоровья.

Выводы по главе 4

На основании расчетов, приведенных в данной главе, можно сделать вывод, что разработка алгоритмов и программного обеспечения для микропроцессорного блока управления имеет высокую конкурентоспособность и, следовательно, должен завоевать отечественный рынок.

Данная разработка позволит качественно повысить состояние обследуемых больных, сократить время нахождения в стационаре, улучшить их психологическое состояние и тем самым общество получит более здоровых и трудоспособных граждан.

информация организм вейвлет преобразование

Глава 5. Безопасность жизнедеятельности

.1 Анализ потенциальных опасных и вредных факторов, воздействующих на разработчика и пользователя математического метода вейвлет-преобразования.

Безопасность жизнедеятельности - это комплекс мероприятий, направленных на обеспечение безопасности человека в среде обитания. Охрана здоровья трудящихся, обеспечение безопасности условий труда, ликвидация профессиональных заболеваний и производственного травматизма составляет одну из главных забот человеческого общества. Особенно это актуально в наше время, когда стремление людей использовать экологически чистую продукцию чрезвычайно велико, а во главу угла на любом рабочем месте ставятся достойные условия труда, которые работодатель и старается обеспечить.

В современном мире темпы жизни велики и продолжают ускоряться, условия труда меняются и соответственно меняются мероприятия, необходимые для обеспечения безопасности. Например, еще лет 15 тому назад вычислительная техника не была настолько распространена, а сейчас компьютеры есть повсеместно. Развитие вычислительной техники сделало широкодоступным огромные информационные ресурсы, вовлекло в индустрию переработки информации миллионы людей. Сейчас трудно найти отрасль науки или техники, где не использовались бы компьютеры. Видоизменяя практическую деятельность человека, они породили большое число технических, психофизиологических, медицинских, эргономических проблем, без современного решения которых невозможно полно реализовать потенциальные возможности как современной вычислительной техники, так и работающего на ней человека. Кажущаяся простота работы на ЭВМ обманчива, на что указывают и субъективные ощущения работников, и те публикации, которые, опираясь на многочисленные исследования, констатируют вредность этой работы. Работа программиста относится ко второй категории тяжести по воздействию факторов производства на здоровье человека и его работоспособность.

.1.1 Анализ потенциально опасных и вредных факторов на рабочем месте

Работа пользователя ЭВМ и ПЭВМ, помимо напряженного нервно-эмоционального характера труда, повышенной нагрузки на зрительный анализатор, недостатка подвижности и физической активности, сопровождается и воздействием на его организм электромагнитных и электростатических полей, шума, неудовлетворительного освещения и микроклимата.

Действующие “Единые санитарные нормы и правила для пользователей информационно-вычислительной техникой” не имеют достаточно обоснованной регламентации условий труда. Эти нормы лишь указывают на то, что ЭВМ являются источниками широкополосных электромагнитных излучений: мягкого рентгеновского, ультрафиолетового, ближнего инфракрасного, радиочастотного диапазона, сверх- и инфранизкочастотного, а также электростатических полей. Кроме того, они создают аэроионные потоки и электростатическое поле.

Особенностью труда операторов вычислительной техники является повышенное зрительное напряжение, связанное со слежением за информацией. Оператор утомляется из-за постоянного мелькания, неустойчивости и нечеткости изображения, необходимости частой переадаптации глаз к освещенности дисплея и общей освещенности помещения. Неблагоприятно влияют на зрение разноудаленность, нечеткость и слабая контрастность изображения на экране, расплывчатость, яркие вспышки света, плохое качество исходного документа, используемого при работе в режиме ввода данных. На органы зрения воздействует появление ярких пятен за счет отражения светового потока на клавиатуре и экране, различие в освещенности рабочей поверхности и ее окружения.

Помимо этого пользователь длительное время имеет дело с поверхностями разной яркости: экран дисплея и окружающие предметы. При переводе взгляда от ярко освещенного предмета на поверхность, менее освещенную, например клавиатуру, документ или какой-либо другой предмет, у пользователя наступает астенопия, т.е. утомляемость глаза. В результате человек за компьютером быстро утомляется, у него ухудшается внимание, снижается работоспособность, что вызывает реакцию психического напряжения (стресс).

Хотя в состоянии стресса у операторов ПК отмечается повышение работоспособности, общая собранность, более четкие действия, ускоряется двигательная реакция, однако механизм эмоциональной стимуляции имеет физический предел, за которым наступает отрицательный эффект, когда психической напряжение, достигая максимального уровня, утрачивает свое прямое, выработанное в процессе эволюции назначение - повышение физической и психической активности человека и даже переутомление. Стрессы являются причиной головокружений, тошноты, депрессий, стенокардии, снижении трудоспособности, легкой возбудимости, невозможности долго концентрировать внимание, хронических головных болей, нарушений сна, отсутствия аппетита.

.1.2 Факторы, влияющие на зрение

Недостаточность освещения приводит к напряжению зрения, ослабляет внимание, приводит к наступлению преждевременной утомленности. Чрезмерно яркое освещение вызывает ослепление, раздражение и резь в глазах. Неправильное направление света на рабочем месте может создавать резкие тени, блики, дезориентировать работающего. Все эти причины могут привести к несчастному случаю или профзаболеваниям, поэтому столь важен правильный расчет освещенности.

Согласно СНиП II-4-79 в помещениях вычислительных центров необходимо применить систему комбинированного освещения.

Кроме того, все поле зрения должно быть освещено достаточно равномерно - это основное гигиеническое требование. Иными словами, степень освещения помещения и яркость экрана компьютера должны быть примерно одинаковыми, т.к. яркий свет в районе периферийного зрения значительно увеличивает напряженность глаз и, как следствие, приводит к их быстрой утомляемости.

5.1.3 Параметры микроклимата

Вычислительная техника является источником существенных тепловыделений, что может привести к повышению температуры и снижению относительной влажности в помещении.

Параметры микроклимата могут меняться в широких пределах, в то время как необходимым условием жизнедеятельности человека является поддержание постоянства температуры тела благодаря терморегуляции, т.е. способности организма регулировать отдачу тепла в окружающую среду. Принцип нормирования микроклимата - создание оптимальных условий для теплообмена тела человека с окружающей средой.

В помещениях, где установлены компьютеры, должны соблюдаться определенные параметры микроклимата. В санитарных нормах СН-245-71 установлены величины параметров микроклимата, создающие комфортные условия. Эти нормы устанавливаются в зависимости от времени года, характера трудового процесса и характера производственного помещения

Объем помещений, в которых размещены работники вычислительных центров, не должен быть меньше 19,5м3/человека с учетом максимального числа одновременно работающих в смену.

Для обеспечения комфортных условий используются как организационные методы (рациональная организация проведения работ в зависимости от времени года и суток, чередование труда и отдыха), так и технические средства (вентиляция, кондиционирование воздуха, отопительная система).

.1.4 Шум и вибрация

Шум ухудшает условия труда, оказывая вредное действие на организм человека. Работающие в условиях длительного шумового воздействия испытывают раздражительность, головные боли, головокружение, снижение памяти, повышенную утомляемость, понижение аппетита, боли в ушах и т. д.

Уровень шума на рабочем месте математиков-программистов и операторов видеоматериалов не должен превышать 50дБА, а в залах обработки информации на вычислительных машинах - 65дБА. Для снижения уровня шума стены и потолок помещений, где установлены компьютеры, могут быть облицованы звукопоглощающими материалами. Уровень вибрации в помещениях вычислительных центров может быть снижен путем установки оборудования на специальные виброизоляторы.

.1.5 Электромагнитное и ионизирующее излучения.

Большинство ученых считают, что как кратковременное, так и длительное воздействие всех видов излучения от экрана монитора не опасно для здоровья персонала, обслуживающего компьютеры. Однако исчерпывающих данных относительно опасности воздействия излучения от мониторов на работающих с компьютерами не существует и исследования в этом направлении продолжаются. Существует мнение, что электромагнитные поля дисплеев могут инициировать изменения в клетках вплоть до нарушения синтеза ДНК, а пульсирующие излучения очень низкой частоты оказывают и прямое негативное воздействие на белые кровяные клетки.

Хотя дисплеи и являются потенциальными источниками УФ, в реальных условиях уровни УФ-А излучения (320 - 400 мкм) в десятки раз ниже допустимого уровня 10 Вт/см. В остальных диапазонах (УФ-В, УФ-С) ультрафиолетового излучения вообще не регистрируется.

То же самое можно сказать и о мягком рентгеновском излучении, которое в несколько раз ниже нормы 100 мкР/с. А та часть рентгеновского излучения, которая остается не поглощенной экраном, слишком мала и не представляет серьезной опасности. Так, на расстоянии 5 см от экрана зафиксировано всего от 0,05 до 0,1 млР/ч, т.е. в 10 раз меньше излучения, которое используется для получения рентгеновских снимков. На расстоянии 20 - 30 см от экрана приборы уже ничего не фиксируют, т.е. рентгеновское излучение на этом расстоянии практически отсутствует.

Следует отметить, что большинство мониторов создает повышенный уровень электростатического поля: 58 и 7 кВ/м на расстоянии 5 и 30 см от экрана соответственно у немецких дисплеев, 75/90 и 8/9 - у американских, 72 и 9 - у тайваньских, 75 и 11 - у польских.

Допустимые значения параметров неионизирующих электромагнитных излучений от монитора компьютера представлены в табл. 1.1

Таблица 12. Допустимые значения параметров неионизирующих электромагнитных излучений (в соответствии с СанПиН 2.2.2.542-96)

Для снижения воздействия этих видов излучения рекомендуется применять мониторы с пониженным уровнем излучения (MPR-II, TCO-92, TCO-99) и устанавливать защитные экраны.

Необходимо отметить, что в последнее время стали приобретать широкое распространение жидкокристаллические мониторы (LCD - (Liquid Crystal Display), преимуществом которых перед обычными ЭЛТ (на электронно-лучевой трубке) является, прежде всего, отсутствие вредных для человека электромагнитных излучений и компактность.

5.1.6 Эргономические требования к рабочему месту

Программист проводит свой рабочий день в основном в сидячем положении, что само по себе способствует развитию заболеваний, связанных с малоподвижным образом жизни, но во избежание развития более серьезных последствий, необходимо занимать во время работы правильную позу, иметь удобную мебель, расположение на столе всех предметов должно быть также удобным, т.е. рабочее место и расположение всех его элементов должно соответствовать антропометрическим, физическим и психологическим требованиям. Существуют определенные требования к проектированию рабочего места, определяющие такие параметры как длина/высота столешницы, высота стула, расположение клавиатуры и пр.

.1.7 Электробезопасность

Для обеспечения электробезопасности должна быть исключена возможность контакта пользователя с токоведущими элементами, находящимися под напряжением. Для этого розетки, разъемы и провода размещены в недоступных или закрытых для пользователей местах.

Электропроводка в помещении выполнена в соответствии с требованиями ПУЭ, инструкциями по проектированию электрооборудования общественных зданий массового строительства ВСН 19-74 и СНиП 111-33-76. Провода и кабели, применяемые для электропроводки, имеют изоляцию, рассчитанную на напряжение переменного тока не ниже 500 В.

Выбор сечения проводников питания в зависимости от их вида, тока нагрузки и способа прокладки проведен согласно пп. 1.3.1 - 1.3.11 ПУЭ.

Устройство распределительных щитов произведено в соответствии с ПУЭ. Токоведущие части в распределительных щитах закрыты сплошным ограждением с замком. Распределительные щиты снабжены кнопкой аварийного отключения, обеспечивающей отключение электропитания всего помещения (за исключением общего освещения). К работе с электроприборами допускаются лица, прошедшие инструктаж по правилам эксплуатации ВТ и технике безопасности, оформленные в надлежащем порядке в специальном журнале.

5.1.8 Противопожарная безопасность

При воздействии пожара на людей возникают такие опасные факторы, как открытый огонь и искры, повышенная температура воздуха и предметов, токсичные продукты горения, дым, пониженное содержание кислорода в воздухе, обрушение и повреждение зданий, сооружений и технологических установок.

Предотвращение образования источников зажигания в горючей среде достигается: регламентацией применения и режима эксплуатации оборудования, которое может явиться источниками зажигания; применением электрооборудования, соответствующего классу пожаровзрывоопасности помещения; применением оборудования, удовлетворяющего требованиям электростатической искробезопасности; устройством молниезащиты зданий, сооружений, оборудования. Система пожарной защиты предусматривает применение средств пожаротушения, коллективных и индивидуальных средств защиты, эвакуацию людей. В служебных помещениях должны быть вывешены «Планы эвакуации людей при пожаре», регламентирующие действия персонала в случае возникновения очага возгорания и указывающий места расположения пожарной техники, а в необходимых местах размещены ручные огнетушители - углекислотные ОУ-8.

5.1.9 Оценки факторов рабочей среды

Таблица 13.

5.1.10 Определение категории тяжести работ

Комплексная оценка факторов рабочей среды производится с учетом медико-физиологической классификации тяжести работ. Тяжесть работ - это степень совокупного воздействия всех факторов производства на здоровье человека и его работоспособность. Классификация выделяет шесть категорий тяжести работ Для определения категории тяжести работ каждый из факторов рабочей среды, действующих на человека на рабочем месте, оценивается по шестибальной системе, согласно критериям балльной оценки факторов рабочей среды. Затем была определена интегральная балльная оценка условий труда по формуле:

Ит = [Xmax + (6 - Xmax) / (6 x (n - 1)) x SUM (Xi)] x 10

где Хmах - наивысшая из полученных бальных оценок;

Xi - бальная оценка по i-ому из учитываемых факторов;

n - число учитываемых факторов без максимальных (Хmах).

Подставив полученные значение в данное уравнение, получим:

Ит = [3 + (6 - 3) / (6 х (9-1) * 19) *10 = (3 + 1,19)*10 = 41,9.

Таблица 14. Категория тяжести труда

Из табл. 14 видно, что работа программистом соответствует III категории тяжести труда.

.2 Разработка организационных и технических мероприятий по обеспечению электробезопасности на рабочем месте

Помещение по опасности поражения электрическим током можно отнести к 1 классу, т.е. это помещение без повышенной опасности (сухое, не пыльное, с нормальной температурой воздуха, изолированными полами и малым числом заземленных приборов).

На рабочем месте из всего оборудования металлическим является лишь корпус системного блока компьютера, но здесь используются системные блоки, отвечающие стандарту фирмы IBM, в которых кроме рабочей изоляции предусмотрен элемент для заземления и провод с заземляющей жилой для присоединения к источнику питания. Таким образом, оборудование обменного пункта выполнено по классу 1 (ПУЭ).

Электробезопасность помещения обеспечивается в соответствии с ПУЭ. Опасное и вредное воздействие на людей электрического тока, электрической дуги и электромагнитных полей проявляется в виде электротравм и профессиональных заболеваний.

Степень опасного и вредного воздействия на человека электрического тока, электрической дуги и электромагнитных полей зависит от:

·   Рода и величины напряжения и тока

·   Частоты электрического тока

·   Пути тока через тело человека

·   Продолжительности воздействия на организм человека

Электробезопасность в помещении лаборатории обеспечивается техническими способами и средствами защиты, а так же организационными и техническими мероприятиями.

В течении работы на корпусе компьютера накапливается статическое электричество. На расстоянии 5-10 см от экрана напряженность электростатического поля составляет 60-280 кВ/м, то есть в 10 раз превышает норму 20 кВ/м. Для уменьшения напряжённости применяются увлажнители и нейтрализаторы, антистатическое покрытие пола.

Электробезопасность обеспечивается в соответствии с ГОСТ 12.1. 030. - 81, техническими способами и средствами защиты, а так же организационными и техническими мероприятиями. Опасное и вредное воздействие на людей электрического тока проявляется в виде электротравм и профессиональных заболеваний.

Рассмотрим основные причины поражения электрическим током на рабочем месте:

1. Прикосновение к металлическим нетоковедущим частям системного блока ПЭВМ, которые могут оказаться под напряжением в результате повреждения изоляции.

2. Запрещенное использование электрических приборов, таких как электрические плиты, чайники, обогреватели.

Так как все токоведущие части ЭВМ изолированы, то случайное прикосновение к токоведущим частям исключено, а для обеспечения защиты от прикосновения к металлическим нетоковедущим частям, которые могут оказаться под напряжением в результате повреждения изоляции, можно применить защитное заземление.

Заземление корпуса ЭВМ обеспечено подведением заземляющей жилы к питающим розеткам. Сопротивление заземления 4 Ом, согласно (ПУЭ) для электроустановок с напряжением до 1000 В.

Основным организационным мероприятием является инструктаж и обучение безопасным методам труда, а так же проверка знаний правил безопасности и инструкций в соответствии с занимаемой должностью применительно к выполняемой работе.

Выводы по главе 5

В результате рассмотрения элементов составляющих факторов рабочей среды, было выявлено, что наиболее существенное влияние в качестве потенциально опасных и вредных факторов на рабочем месте оказывает непосредственная работа за персональным компьютером и нарушение режима труда и отдыха.

Для улучшения условий труда и были разработаны соответствующие организационные мероприятия и правила, постоянное выполнение и следование которым способно максимально защитить человека от пагубного воздействия вредных факторов. Необходимо отслеживать тщательное выполнение этих требований работниками и обязательно оговаривать в трудовом договоре при найме на работу. В случае нарушения правил, меры должны быть кардинальными - надо предусмотреть систему штрафов и иных административных наказаний вплоть до увольнения сотрудников. Руководству следует понимать, что пренебрежение безопасностью недопустимо, т.к. может нанести непоправимый ущерб, как здоровью самого человека, так и всему производству в целом.

Заключение

Осуществлён анализ представлений об информационной организации структур организма. Показано, что организм человека - сложная нелинейная система, взаимодействующая на информационном уровне с внешней и внутренней средой. Предложено использовать методы клинической информатики для оценки состояния организма. Показано, что для повышения скорости обмена информацией, необходимо использовать методы её оптимального кодирования. Предложено использовать методы сжатия информации в канале связи с помощью математического аппарата вейвлет-преобразования. Рассмотрены преимущества математического аппарата вейвлет-преобразования и осуществлён анализ основных его принципов. Предложено использовать аппарат вейвлет-преобразования для сжатия биотелеметрической информации. Рассмотрены классические методы компрессии биологических сигналов. Предложено использовать математический аппарат вейвлет-преобразования для обработки биологических сигналов, имеющих всплесковый характер. Рассмотрены принципы декомпозиции и реконструкции сжимаемого сигнала с помощью вейвлет-преобразования. Показано, что процедура компрессии содержит три этапа: декомпозиция, пороговая обработка коэффициентов детализации, реконструкция. Осуществлена компрессия различных биологических сигналов, имеющих различную природу. Показано, что потери информации при компрессии/декомпрессии составляет не более 1% при коэффициенте сжатия, равном 8.

Предложено использовать RISC микроконтроллеры серии AVR AT90 фирмы “ATMEL” для реализации предложенных методов вейвлет-преобразования при компрессии/декомпрессии медико-биологической информации и передаче её по каналу радиотелеметрии.

Список литературы:

1.       Астафьева Н.М. Вейвлет-анализ: основы теории и примеры применения. // Успехи физических наук. - 1996. - Том 166, №11. - с. 1145-1170.

.        Баевский Р.М. Прогнозирование состояния на грани нормы и патологии.- М.: Мир, 1976.- С. 21.

.        Баевский Р.М., Кирилов О.И., Клецкин С.В.Математический анализ изменений сердечного ритма при стрессе. - М.: Наука, 1984. -219с.

.        Гутников В.С. Фильтрация измерительных сигналов. - Энергоатомиздат, Ленингр. отд-ние, 1990.-192с.

.        Мала С. Вэйвлеты в обработке сигналов. - М.: Мир, 2005. - С. 27-30

.        Мастрюков Д.В. Алгоритмы сжатия информации. Часть 2. Арифметическое кодирование. // Монитор.- 1994.-№1.-С. 21-32.

.        Микрокомпьютеры в физиологии. Под ред. П. Фрейзера. - М.: Мир, 1990. - 383с.

.        Абрамов Л.А. Основы кодирования и декодирования телеметрической информации: Учеб.пособие.- Харьков, 1977.- 82 c.

.        Бакалов В.П. Методы биотелеметрии.- Л.: Наука, 1983.- 176 с.-(Методы физиологических исследований).

.        Бакалов В.П., Миррахимов М.М. Теоретические проблемы биотелеметрии / АН Киргизской ССР. - Фрунзе,1978.- 308c.

.        Витерби А.Д., Омура Дж.К. Принципы цифровой связи и кодирования :Пер. с англ./Под ред. К.Ш. Зигангирова.-М.: Радио и связь, 1982.-536 с., ил.-(Стат. теория связи; Вып.18).

.        Дмитриев В.И., Хромов В.В. Помехоустойчивое кодирование в системах передачи данных: Учеб.пособие.- Л.: Изд. ЛПИ, 1988.- 80 с.

.        Муттер В.М. Основы помехоустойчивой телепередачи информации.-Л.:Энергоатомиздат. Ленингр.отд-ние, 1990.- 288 с., ил.

.        Хэмминг Р.В. Теория кодирования и теория информации: Пер. с англ.-М: Радио и связь, 1983.-176 с.,ил.

.        Гуткин В.И., Рогалев В.А. Безопасность жизнедеятельности и чрезвычайные ситуации, СПб; МАНЭБ, 2006

. Гуткин В.И., Мельникова Е.В. Безопасность жизнедеятельности. Основы физиологии и рациональные условия деятельности. ; Учебное пособие.- СПб; СЗТУ, 2003