Человек как элемент системы «Человек- среда"

Вновь прибывающие в  растущие города переселенцы часто  вынуждены осваивать малопригодные  для проживания и подверженные опасным природным процессам участки: склоны холмов, поймы рек, заболоченные и прибрежные территории. Ситуация часто усугубляется отсутствием заблаговременной инженерной подготовки и соответствующей инфраструктуры на вновь осваиваемых территориях и возведением конструктивно несовершенных зданий. Это приводит к тому, что города все чаще оказываются в центре разрушительных стихийных бедствий, где страдания и гибель людей приобретают все более массовый характер.

На урбанизированных территориях техногенные воздействия часто приводят к опусканию территорий в результате дополнительной статической и динамической нагрузки от зданий, сооружений и транспортных систем города. Процессы опускания городских территорий резко активизируются при извлечении подземных вод, нефти и газа. В северо-восточной части Токио, например, отмечена максимальная величина снижения уровня земной поверхности – около 4,5 м за период с 1920 по 1980 г.

Рост численности жителей  Земли стимулирует рост энергетики, транспорта, промышленности, причем прирост потребления материальных и энергетических ресурсов имеют более высокие темпы роста, чем прирост населения.   По статистическим данным  население США [4] в 1970 году составляло всего 7% от населения Планеты, тогда как ими  было использовано 30% всей мировой электроэнергии.  Во многих странах развитие энергетики достигалось (и достигается) за счет сжигания угля, мазута и природного газа,  это более губительно для биосферы, чем использование энергии ветра, воды и атомной энергии. Например, в России в 1985 году на долю ТЭС приходилось 74,5% произведенной энергии; на долю ГЭС – 13,5%; на долю АЭС – 12%.

Развитие  промышленности сопровождается не только увеличением выбросов загрязняющих веществ в атмосферу, но и вовлечением в производство и быт новых химических элементов. В настоящее время в окружающей среде накопилось около 50 тысяч видов химических соединений, не разрушаемых деструкторами экосистем (отходы пластмасс, полиэтиленовая пленка, изоляция и др.).

Человек всегда стремился  к обеспечению личной безопасности и сохранению своего здоровья на всех этапах своего развития. Это стремление стало мотивацией многих его поступков, но каждое деяние влекло за собой новые опасности: создание надежного жилища – это стремление защитить себя и свою семью от непогоды и хищных животных. Но с появлением жилища появились новые опасности и вредности: кровля жилища может обрушиться, дом – загореться, задымиться и др.

Наличие в современных  жилищах бытовых приборов облегчает быт, делает его комфортным. Но одновременно это вносит целый комплекс опасностей: электромагнитные поля,   повышенный уровень радиации,  контакт с токсичными веществами и др.

Аналогично развиваются  процессы и в производственной среде. Техническая революция внесла целый букет опасностей:  создание двигателя внутреннего сгорания привело к повышению травматизма на автодорогах, потребовало защиты человека от действия отработанных газов, масел, продуктов износа шин и др.

 Ряд чрезвычайных  опасных ситуаций  создают военные ведомства. К ним относятся повышенный радиационный и химический фон, загрязнения компонент окружающей среды ядовитыми отравляющими веществами.

Энергетический уровень естественных опасностей и вредностей практически стабилен. Антропогенные же факторы непрерывно повышают свои энергетические показатели.

1.5  Последовательность изучения опасности

 

Предотвращение  любой опасности базируется на знании их причин. Между реализованными опасностями  и их причинами  возникновения  наблюдается причинно-следственная связь: опасность – есть следствие некоторой (некоторых) причины, которая, в свою очередь, является следствием другой причины. Таким образом, причины и опасности образуют  цепные структуры, которые, будучи изображенными графически, напоминают деревья. Поэтому при исследовании опасностей используют понятия «дерево опасностей» или  «дерево причин и опасностей» [1, 10].

Процесс построения дерева  многоэтапный, степень детализации диктуется только целесообразностью.

Стадия 1. Предварительный анализ опасности:

Шаг 1. Выявление всех источников опасности.

Шаг 2. Определение частей системы, которые могут  вызвать выявленные  опасности.

Шаг 3. Внесение ограничений  в систему, т.е. исключение опасностей, которые не могут случиться.

Стадия 2.  Выявление последовательности опасных ситуаций, построение дерева событий и опасностей.

Стадия 3. Анализ последствий, расчет риска.

На рис. 1.2 показано дерево опасности, которое может быть построено для анализа причин возможной смерти космонавта. Заштрихованные блоки дерева – маловероятные события, которыми при анализе можно пренебречь.

 

1.6 Принципы обеспечения безопасности

 

Основное желаемое состояние  объектов – безопасное. Состояние безопасности достигается при условии, что действующие на объект опасности сведены до предельно допустимого минимума.

Существует четыре  основных группы принципов обеспечения безопасности: ориентирующие, технические, организационные и управленческие.

1) ориентирующие:

• активность оператора;
• гуманность деятельности;
• замена оператора;
• ликвидация причин опасности.

2) технические:

• блокировка;
• герметизация;
• защита расстоянием;
• введение слабого  звена;
• категоризации;
• экранирования.

3) организационные:

• информации;
• резервирования;
• нормирования;
• подбора кадров;
• эргонометричности.

4) управленческие:

• адекватности;
• контроля;
• обратной связи;
• ответственности;
• плановости;
• стимулирования.

Рассмотрим более подробно некоторые из  принципов [1, 6].

Принцип нормирования заключается в установлении таких параметров системы, соблюдение которых обеспечивает защиту человека от соответствующей опасности. Примерами использования принципа нормирования являются установление ПДК (предельно допустимой концентрации), ПДС (предельно допустимого сброса), ограничения продолжительности трудовой деятельности (введение пенсионного возраста) и др.

Принцип слабого  звена – в систему вводится элемент, который реагирует на изменение некоторого параметра, предотвращая опасность, например, плавкие вставки, предохранительные клапаны и др.

Принцип информирования заключается в передаче и усвоении   персоналом сведений, выполнение которых обеспечит соответствующий уровень безопасности: инструктаж, предупреждающие и запрещающие знаки, сигналы светофора и др.

Принцип категорирования состоит в делении объектов на классы  или категории по признакам, связанным с опасностью; например, все вещества делят на  четыре класса по степени их вредности.

Эргонометрические принципы. Эргономика – одна из наук, на которую опирается дисциплина БЖД. Эргономика – наука о комфортных условиях труда и быта или  о совместимости характеристик человека и характеристик окружающей среды. Специалистами выделено 5 видов эргонометрических совместимостей:

1. Информационная совместимость. В системе «Человек- Система-Среда» оператор часто не управляет системой непосредственно, а через органы управления. Сами объекты управления могут быть невидимыми и неосязаемыми, а оператор видит лишь показания приборов, т.е. средства отображения информации. Управление осуществляется посредством рычагов либо  кнопок (сенсомоторные устройства).

Сенсомоторные устройства + средства отображения информации = информационная модель системы.

Информационная модель должна адекватно отображать реальную систему.

2. Биофизическая совместимость. Подразумевается создание такой окружающей среды, которая обеспечивает приемлемую работоспособность и нормальное физиологическое состояние оператора. Для многих факторов законодательно приняты оптимальные и предельные значения характеристик среды, например, концентрация фенола в питьевой воде не должна превышать 0,001 мг/л.
3. Энергетическая совместимость. Предусматривает согласование органов управления с оптимальными возможностями оператора в отношении скорости, прилагаемых усилий, мощности.
4. Пространственно-антропометрическая совместимость.  Предполагает учет размеров тела человека, возможности обзора пространства и др.  Например, регламентируется  расстояние от пульта управления до оператора.
5. Технико-эстетическая совместимость. Заключается в обеспечении удовлетворенности оператора от общения с системой.

Контрольные вопросы к теме 1

 

1. Привести примеры потенциальных и реальных опасностей.
2. Привести примеры природных, антропогенных, техногенных,  спортивных, социальных, военных опасностей.
3. Нарисовать дерево опасности для анализа возможной смерти   оператора ЭВМ на рабочем месте.
4. Назвать основные группы принципов, на которых основывается организация безопасности жизнедеятельности.
5. К какому принципу обеспечения безопасности жизнедеятельности относится введение курса БЖД?
6. Назвать основные эргонометрические совместимости.
7. Какую основную эргонометрическую совместимость необходимо учитывать в работе программиста?
8. На каких принципах основаны системы обеспечения безопасности в компьютере?
9. Приведите реальные примеры  положительной и отрицательной связи элементов, изображенных на рисунке 1.2 стрелками.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 Человек как элемент системы                                                    «Человек – среда»

2.1 Основные элементы защитной  системы                человека

 

За миллионы лет в  ходе эволюции у человека выработалась надежная естественная защитная система от опасностей. Как она устроена и каковы ее основные  элементы?

Человек осуществляет  связь со средой посредством анализаторов, которые называются органами чувств.  Характеристики анализаторов необходимо учитывать при  создании  систем безопасности.  Любой анализатор состоит из рецептора, проводящих путей и мозгового центра. Рецептор превращает энергию раздражителя в нервный импульс. Передающие пути передают импульс в кору головного мозга. Мозговой центр обрабатывает информацию и принимает в ответ на нее решение.

Основой естественной системы  защиты от опасности является нервная система, которая подразделяется на центральную и периферическую [1, 4]. Центральная нервная система (ЦНС) включает в себя головной и спинной мозг и состоит из десятков миллиардов нервных клеток. Периферическую нервную систему составляют особые волокна – нервы, которые пронизывают все без исключения органы. С нервными волокнами связаны специальные чувствительные аппараты, воспринимающие сигналы внешнего мира и самого организма, которые академик И.П. Павлов назвал рецепторами (датчиками). Все рецепторы имеют  специализацию: одни реагируют на укол, другие – на температуру и т.д. В зависимости от природы раздражителя  датчики подразделяются на несколько групп:

• механорецепторы – вестибулярные, гравитационные рецепторы, рецепторы кожи и опорно-двигательного аппарата и др.;
• терморецепторы – воспринимают температуру как внутри организма, так и в окружающей организм среде;
• хеморецепторы – реагируют на воздействие химических веществ (рецепторы вкуса, обоняния);
• фоторецепторы – воспринимают световые раздражители;
• болевые рецепторы – особая группа, возбуждаемая механическими, химическими или тепловыми раздражителями.

Морфологически рецепторы  представляют собой чувствительную клетку, снабженную, чаще всего, волосками – «ресничками». Для возбуждения фоторецептора, например, достаточно 5–10 фотонов; для обонятельного – одной молекулы вещества. При длительном воздействии раздражителя на рецептор чувствительность последнего постепенно снижается, когда действие раздражителя исчезает – чувствительность восстанавливается. С помощью анализаторов человек получает информацию об окружающем мире. Анализаторы превращают энергию раздражения в нервные импульсы, которые со скоростью около 120 м/с поступают по нервам в ЦНС. Здесь они распознаются, вырабатывается ответное решение организма, затем  поступают приказы для исполнительных органов, которые совершают нужные действия. Таким образом, нервная система, обеспечивая реакцию организма на внешние  раздражители, приводит организм в равновесие с окружающей средой. Эту деятельность физиолог И.М. Сеченов  назвал рефлекторной. Благодаря рефлекторной деятельности организм человека защищен от опасностей (в рамках возможностей человека).

При описании анализаторов используют следующие характеристики:

• Пороговая величина.  Наименьшая величина раздражения, которая  вызывает ощущение. Для начала ощущения нужно достичь определенной для данного рецептора пороговой величины. 
• Предельное значение. Величина раздражения, выше которой анализатор перестает работать адекватно. Например, вместо очень громкого звука человек может почувствовать боль в ушах.
• Диапазон чувствительности анализатора. Интервал от порога чувствительности до предельного значения называют  диапазоном чувствительности анализатора.
• Дифференциальный порог. Минимальная разность между интенсивностями двух раздражителей, которая вызывает едва заметное различие ощущений, называется дифференциальным порогом.
• Латентный период. Время от начала действия раздражителя до появления ощущения.