Мониторинг микроклимата как многофакторная экологическая проблема

Журнал "АНРИ" 2006 г. №3

Мониторинг микроклимата как многофакторная экологическая проблема

Федорович Г.В. , ООО «НТМ-Защита»

Введение.

В сложном комплексе взаимосвязанных явлений, объединенных понятием "окружающая среда", можно выделить ряд факторов, оказывающих превалирующее влияние на состояние и здоровье человека. Если ограничиться рутинными ситуациями, т.е. исключить наиболее экстремальные воздействия (напр. эпидемии, вредные химические вещества на производстве, ионизирующие излучения и пр.), то микроклимат, несомненно, является одним из наиболее существенных факторов среды (из других, сопоставимых по значимости, факторов можно отметить шум и инсоляцию). Роль этого фактора растет вместе с индустриализацией общества, ведущей к увеличению времени, которое человек проводит в закрытых помещениях – жилых и производственных.

Серьезные научные исследования влияния микроклимата жилых и производственных помещений на состояние, работоспособность и здоровье людей начались в первой половине прошлого века вместе с развитием массового жилищного и промышленного строительства. Обзор отечественных достижений в этой области можно найти, например, в монографиях [1], [2], [3] и др.

Резюмируя кратко изложенное в этих книгах, можно отметить, что в целом в стране сложилась вполне работоспособная система санитарно-гигиенического нормирования и контроля, включающая процедуры установления требований к параметрам микроклимата, процедуры подтверждения соответствия и контроля за соблюдением этих требований. Отечественная система является в целом достаточно эффективной и в настоящее время устойчиво функционирует и развивается. Однако, в связи с проводимой в Российской Федерации подготовкой к присоединению к ВТО, предстоят изменения как технического регулирования в целом, так и изменения структуры и функций органов надзора за соблюдением требований технического регламента в области экологической безопасности.

Первоочередной задачей при этом является приведение в соответствие российских правил установления обязательных требований и правил подтверждения выполнения этих требований, международным нормам и практике. Определенная изолированность отечественной системы регулирования в области экологической безопасности, имевшая место в прошлом, привела к тому, что многое в международной практике является новым для отечественных специалистов. В результате, предыдущий опыт работы может в ряде случаев оказаться недостаточным или даже неприемлемым. В этой связи приоритетное значение для подготовки отечественной системы к деятельности в условиях членства РФ в ВТО должна иметь реализация программ повышения квалификации сотрудников службы Роспотребнадзора.

Возможно, логика появления и законодательного закрепления норм экологической безопасности в промышленно развитых странах будет яснее, если иметь в виду, что основным мотивом деятельности в этой области является обеспокоенность общества возможным неблагоприятным воздействием окружающей среды на здоровье человека. Потенциальный риск такого воздействия создает проблемы для широкого круга лиц, принимающих решения. Целью выработки норм является помощь тем, кто в процессе принятия решений сталкивается с сочетанием общественной полемики, неопределенностью результатов научных исследований и необходимостью размещения и эксплуатации новых производств. Стандарты и нормы безопасности играют роль «реперных точек», опираясь на которые можно вести содержательный и конструктивный диалог. Используемые таким образом, стандарты и нормы должны помочь общественности более эффективно взаимодействовать с госучреждениями по охране окружающей среды и здоровья человека, а также с производителями оборудования в областях, в которых могут появиться причины для обеспокоенности.

Смена точки зрения на нормы экологической безопасности немедленно приводит к смене методов оценки результатов экологического мониторинга. Если раньше было достаточным непосредственное сопоставление результатов измерения с нормативами для ответа на вопрос «соответствует - не соответствует», то в дальнейшем потребуется более глубокий и всесторонний анализ совокупного воздействия определенных факторов окружающей среды на самочувствие, активность и отдаленные последствия для здоровья человека.

Основания, методы и средства (в том числе и аппаратурные) такого анализа тезисно обсуждаются ниже на примере мониторинга параметров микроклимата жилых и производственных помещений. Достаточно подробно современная аксиоматика, медико-биологические и физико-математические основы экологического мониторинга параметров микроклимата обсуждаются в книге [4], поэтому ниже будем использовать ссылки на соответствующие результаты.

1. Многофакторный характер проблемы.

В организмах млекопитающих работает множество тонких и сложных механизмов, обеспечивающих гомеостаз - постоянство физико-химических параметров внутренней среды. В некотором (достаточно широко толкуемом) смысле эти механизмы действуют по принципу отрицательной обратной связи: функции отдельных органов представляют собой совокупный результат функций отдельных клеток этих органов, а эти клеточные функции определяются действием регулирующих органов. Активная стабилизация внутренней среды, ее постоянство, независящее от изменения внешних условий, позволяет метаболическим процессам протекать с постоянной скоростью и дает возможность млекопитающим оставаться одинаково активными и в холодном и в жарком климате. По-видимому, именно это свойство обусловило тенденцию к увеличению размеров тела и росту абсолютной и относительной величины мозга у млекопитающих.

Множественность внешних воздействий в совокупности со сложностью механизмов обратных связей, поддерживающих гомеостаз, практически исключает возможность сколько-нибудь эффективного детерминированного описания их с помощью строгих математических алгоритмов. Эта концепция, возможно и не формулируемая явно, определяет направление большинства работ гигиенистов-климатологов. Реальная неопределенность априорных оценочных суждений об эффектах воздействия внешней среды на живые организмы оставляет единственную возможность получить какие-либо внятные результаты – использовать человека как прибор для оценки физиологических эффектов изменения параметров микроклимата. Объективизация результатов достигается с помощью набора статистики ответов на вопрос о самочувствии и последующего поиска корреляции этой статистики с более-менее произвольным набором параметров, определяющих микроклимат.

На этом пути открывается практически неограниченный простор для введения раз-личного рода "эффективных", "действующих", "ощущаемых" и пр. параметров, конструирования приборов и введения специальных единиц для измерения этих химерических величин и интерпретации результатов в терминах, никак не определенных и нигде более не употребляющихся. Отсюда же различного рода многомерные номограммы, многопараметрические эмпирические зависимости и пр., предназначенные для определения совокупного действия множества термодинамических параметров микроклимата. Хороший обзор таких умопостроений в области расчета комфортных параметров микроклимата, которыми изобилуют работы гигиенистов-климатологов первой половины прошлого столетия и столь же поучительные примеры тупикового развития науки в этих направлениях, приведены в книге [5].

В последнее время (примерно последняя треть ХХ века) пришло понимание необходимости смены понятийной системы в области гигиенической климатологии: перехода от детерминистстких к вероятностным заключениям, использование методики выработки экспертных суждений, построение гигиенических шкал для факторов среды и их агрегирование и пр.


Поясним сказанное несколькими примерами.

1.1. Соотношение теплоотдачи и теплообмена.

 Представляется вполне оправданным предположение, что сколь бы сложными не были бы процессы в организме и в окружающей среде, на границе между этими двумя системами действуют вполне обозримые процессы теплообмена, достаточно хорошо понятые и описанные в различных разделах науки (термодинамика, молекулярная физика и т.п.) и техники (различные типы теплообмена, испарение влаги и пр.). Эти процессы можно описывать, измерять и анализировать, отвлекаясь от сложности процессов, идущих "по соседству". В частности, можно рассматривать разность F(W,{Y},{X}) между теплом W, выделяемым в организме при определенном уровне мышечной активности и суммарным теплопотоком S J({X},{Y}) от организма в среду. Здесь и ниже через J обозначен поток тепла по отдельным каналам теплообмена (кондуктивный теплообмен, радиационный, легочный и пр.), через {X} обозначена совокупность климатических параметров среды, {Y} - термодинамические характеристики кожного покрова (температура кожи tк , скорость потовыделения и т.п.), знак S символизирует суммирование по всем каналам теплообмена. Эта разность F(W, {Y},{X}) = W - S J должна быть приравнена к нулю в случае термодинамического равновесия организма со средой. Соотношение

F(W, {Y},{X}) = 0          (1)

не следует рассматривать как уравнение и пытаться "решить" его как обычное алгебраическое уравнение. Здесь слишком много взаимосвязанных, плохо определенных и вариабельных параметров. Определение одного из них имеет смысл только если считать, что про остальные мы знаем все. Как правило, это не так.

Тем не менее, соотношение (1) использовать можно, однако только для отыскания ответов на правильно заданные вопросы. Например, можно поставить задачу о компенсации эффектов изменения одного из параметров целенаправленным изменением других. Для этого в качестве "целевой функции" следует выбирать не выполнение более-менее произвольных норм, а сохранение комфортных теплоощущений при изменении или внешних условий или состояния человека ( степень теплоизолированности за счет одежды, интенсивность работы и пр.).

Строгая постановка задачи может быть такой: пусть заданы параметры микроклимата {X}, полное энерговыделение W , и полный (со всей поверхности тела) коэффициент теплоотдачи С, причем этот набор обеспечивает комфортные теплоощущения человека. Допустим, одна из переменных несколько изменилась. Как надо изменить другую переменную, чтобы вернуть прежнее теплоощущение, например, в охлаждающей среде сохранить неизменной средневзвешенную температуру кожи ? Для ответа на этот вопрос достаточно ограничиться небольшими изменениями переменных, т.к. анализ процессов теплообмена (см.[Тимофеева]) свидетельствует, что даже небольшие изменения, например, температуры воздуха, могут существенно менять теплоощущения. Если потребовать, чтобы изменения переменных не нарушали условия (1), получим условия на дифференциальные приращения:

d W *( ∂F / ∂ W) + dC*( ∂F / ∂C ) + SdХ*( ∂F / ∂Х ) = 0          (2)

здесь, как принято, частные производные по одной из переменных берутся при условии, что остальные переменные постоянны и кроме того, считаем, что температура кожи неизменна (именно для этого и изменяются другие переменные). Из соотношения (2) можно подобрать требуемые величины изменения переменных.

 Пусть, например, на da изменилась влажность воздуха. Если энерговыделение и степень теплоизолированности тела не изменились (dWпол = 0, dC = 0), то компенсировать изменение влажности воздуха da можно изменением его температуры на величину dt , причем из (2) следует:

dt = - da * (∂F / ∂a)/ (∂F / ∂t)          (3)

Подставляя сюда значения производных (при этом принимаем С = 10 Вт/ 0С, W = 200 Вт), получим

(dt/da) ≈ 0,15 oC м3 / г          (4)

Можно заключить, что, изменения температуры воздуха на доли градуса компенсируют изменения влагосодержания в воздухе в единицы г/м3. Аналогично можно решить задачу о компенсации роста энерговыделения уменьшением теплосопротивления одежды и ряд других задач [Тимофеева Е.И., 2005].

1.2. Статистическая природа проблемы.

Достаточно рутинной ситуацией в области экологического мониторинга является невоспроизводимость результатов измерений. Замеры одного и того же параметра произведенные в одной точке практически вслед друг за другом могут продемонстрировать существенные различия. Причина почти очевидна - в области экологического мониторинга, как правило, приходится иметь дело с малыми величинами регистрируемого параметра (например – скорости движения воздуха в помещении), причем сами эти величины есть результат действия многих, не связанных друг с другом, факторов. Можно принять за основу факт, что реально измеряемые метеопараметры случайны, соответственно - нормирование в области экологического мониторинга должно учитывать реальный (случайный) характер нормируемых величин и сами нормы должны формулироваться в соответствующей системе понятий.

Самое простое - следует ограничивать не верхний (или нижний) предел величины метеопараметра (в этом случае практически всегда можно дождаться выхода за этот предел), а, например, среднее число выбросов за данный уровень или (что практически то же самое) среднюю относительную длительность нахождения системы вне заданых пределов. Исчерпывающее вероятностное описание характеристик выбросов случайной величины было дано в работах S.O.Rice [6]. В частности, для определения среднего (в единицу времени) числа Ω выбросов за уровень х=а необходимо знать распределения плотности вероятности F(x,v) как самой нормируемой величины x, так и скорости ее изменения v:

∞ 
              Ω = ∫ v F(x=a,v) dv

о

Если нормировать уровень а и величину Ω, то задачей мониторинга становится экспериментальное определение статистических характеристик процесса Х(t) – функции распределения F(х,v), либо ее моментов. Уже такое нормирование, очевидно, требует нового подхода к процессам измерения. При этом следует использовать аппаратуру, способную регистрировать не только величину параметра, но и его статистические характеристики.

Доведение этой идеи до логического завершения приводит к подходу, в рамках которого целью экологического мониторинга является принятие решения о качестве среды. Соответственно вероятностному характеру используемых при этом данных, решение должно основываться на вероятностной логике. В общем виде задача формулируется в следующих терминах.

Среда описывается N измеряемыми параметрами X = {x1, x2, … xN}, ее состояние относится к одному из К классов(например, микроклимат рабочей зоны может быть (1) оптимальным, (2) приемлемым, (3) вредным, (4) опасным) W = {w1, w2, … wk}. На основании измерений реальных значений параметров Х следует принять одно из L решений из набора A = {a1, a2, … aL}. Очевидно, что принимаемое решение может быть только вероятностным по существу. Здесь определяющую.роль играет не только вероятностный характер результата отдельного измерения, но и само решение может формулироваться лишь как вероятностное: «Решение ai вероятно лучше, чем решение aj »

Существует вероятность обнаружения любого значения параметров Х для сред любого класса из W, однако для различных сред эти вероятности различны. Иными словами, вероятность Р обнаружения Х зависит от w как от параметра:

P = P(X,w)          (5)

Сама по себе вероятность реализации состояния среды w вероятностна, т.е. существует вероятность P(w) принадлежности среды к любому из состояний W. Очевидно, что априорная вероятность обнаружения параметра х определяется соотношением

             k = K 
                                         P(X) =S P(X,wk)*P(wk)
          (6) 
              k = 1   

Реальный интерес представляет обратная задача – по измеренному набору величин Х определить к какому классу относится среда. Это можно сделать, используя теорему Байеса для апостериорных вероятностей

P(wi,X) = P(X,wi)*P(wi)/P(X)          (7)

Используя последнее соотношение можно по результатам измерений Х определить наиболее вероятное состояние среды, но и не более того. Это ограничение принципиально, поэтому никакое увеличение точности измерительных приборов не позволит сказать о среде больше, чем говорит формула (7). Из этой же формулы следует, что результат – соотнесение среды с одним из возможных классов W зависит не только от результата Х конкретного измерения, но и от априорных вероятностей обнаружить среду в одном из состояний W. Иными словами, узаконить можно только метод классификации среды:

  • Нормировать вероятность обнаружения параметра Х в среде класса wi
  • Проводить предварительную «паспортизацию» среды, т.е. задавать априорные вероятности нахождения ее в одном из состояний W,

Для выбора одного из решений А необходимо a’priori задать матрицу потерь Mij , связанных с каждым из возможных решений. Эта матрица определяет цену ошибки от решения ai , принятого при обнаружении среды в состоянии wj . Далее следует рассчи-тать суммарный риск R(ai,X), принятия решения ai в том случае, если измерения дали величину параметра Х. Очевидно:

                     j = K 
R(a i, X) =S Mij *P(wj X)          (8) 
                       j = 1

В рамках такой стратегии принятия решений необходимо вычислить все возможные риски и выбрать решение, для которого суммарный риск минимален. Здесь вновь проявляется многофакторность экологических проблем. Известно, что тяжесть условий по одному из параметров, в определенных пределах можно компенсировать улучшением условий по другим параметрам. Соотношения (1-8) дают математически строгую основу для оценки эффективности такой компенсации.

Для реализации такого подхода необходимо, однако, изменить как подход к гигиеническому нормированию (поставить его на «вероятностное основание»), так и использовать специфические приборы экологического мониторинга – многоканальные, обладающие памятью, способные определять статистические характеристики регистрируемых параметров, снабженные логикой принятия (или подсказки) решения. Наличие таких возможностей у прибора представляется гораздо более важным, нежели стандартные метрологические характеристики – погрешность измерений, время выхода на рабочие параметры и пр

Последнее становится ясным, если учесть, что вопрос о необходимой точности регистрации непосредственно связан с вариабельностью и случайной природой результатов экологического мониторинга. Необходимая точность должна определяться надежностью результатов не самого измерения, а риском неверной классификации среды и ошибочного решения. Как видно из приведенных соотношений (5-8), возможные ошибки определяются не только точностью исходных данных, но и точностью априорной информации о среде и ее вероятных состояниях. Если последние характеризуются ошибками 50 – 100 %, становится неважным с точностью 5% или с точностью 25% регистрируются сами метеопараметры.

Оборотной стороной завышенных требований к точности измерений может стать потеря точности решения, принимаемого на основе этих измерений. Дело в том, что существует прямая связь между точностью и оперативностью измерений. Единичный отсчет занимает немного времени, но если результатом должны стать статистические характеристики экологической обстановки, получение надежных результатов может занять не один рабочий день.

Выбор того или иного метода представляет собой компромисс между требованиями точности и оперативности. Здесь обоснованные метрологические требования являются решающим фактором, определяющим не только выбор того или иного метода измерений, но и саму принципиальную возможность получения необходимых результатов.

1.3. Прогностическая ценность результатов.

Результаты экологического мониторинга имеют практическую ценность лишь постольку, поскольку они имеют прогностическую значимость – знание настоящего состояния среды может быть как-то использовано лишь в том случае, если мы сможем утверждать, что пребывание человека в этой среде в настоящем приведет к определенным последствиям в более-менее отдаленном будущем.

Заслуга в ясном осознании и явном введении в экологическую науку этого фактора принадлежит П.О.Фангеру [7]. Именно им введен рассчитываемый на основе измерений микроклиматических параметров среды и сведений о находящихся в этой среде людях прогноз ощущений степени комфортности этой среды – показатель PMV (Predicted Mean Vote). Первоначальная идея П.О.Фангера такова. Активность человека характеризуется тепловыделением М (обозначения П.О.Ф.), его состояние – суммарными (по различным каналам) теплопотерями W. Показатель комфорта PMV пропорционален разности между тепловыделением и теплопотерями PMV = A*(M-W). Коэффициент пропорциональности А в этой формуле зависит (хотя и слабо) от тепловыделения М Если M >W, происходит перегрев организма, что выражается в ощущении "тепла", "жары" и т.п. В обратном случае происходит переохлаждение организма, что выражается в ощущении "прохлады", "холода" и т.п. Дальнейшее сводится к определению величины M и подсчету W. С показателем комфорта PMV однозначно связана величина PРD (Predicted Percentage Dissatisfied) - ожидаемый процент недовольных микроклиматическими условиями, это чисто эмпирический показатель, определяемый результатами статистических исследований на добровольцах. Идея оказалась достаточно плодотворной, в дальнейшем учитывалось напряжение систем терморегуляции, направленное на поддержание теплового баланса, раздельно рассматривался нагревающий и охлаждающий микроклимат и пр. В настоящее время расчеты показателя PMV стали составной частью международного стандарта ISO 7730 [8]. Сами по себе расчеты достаточно сложны, в стандарт ISO 7730 входит программа (для персональных компьютеров) расчета PMV .

Связь показателя PMV с теплоощущениями людей задается т.н. шкалой субъективного теплоощущения. Целочисленно дискретизированная шкала выглядит следующим образом (см.также [9]):
Холодно…………………………- 3
Прохладно……………………   - 2
Слегка прохладно…………… - 1
Комфорт………………………….0
Слегка тепло……………………..1
Тепло…………………………….. 2
Жарко……………………………. 3

однако, рассчитанный показатель PMV может принимать и промежуточные (дробные) значения. Очевидно, что для априорного определения параметров микроклимата, воспринимаемого как комфортный, необходимо учитывать характер активности (суммарное энерговыделение) человека, относительную открытость поверхности кожи или термосопротивление одежды и пр. Однако, анализ процессов теплообмена c учетом этих факторов (см. подробнее [4]) дает возможность вполне адекватно определить как комфортные параметры микроклимата, так и теплоощущения при отклонении параметров от комфортных значений.

Значение индекса PMV при выполнении работы с полным энерговыделением Wпол, при различных температурах воздуха.

 

 Wпол

Температура воздуха (оС)

 (Вт)

 5

 7,5

 10

 12,5

 15

 17,5

 20

 22,5

 25

 27,5

30

32,5

35   

 37,5 

 90

 

 

 

 

 

 

 2,39

  -1,20

 0,41

   0,78

 1,48

  1,92

  -2,28

2,58

 100 

 

 

 

 

 

 -2,86

 -1,90

  -0,50

 

 1,02

  1,61

 2,03

 2,36

 

 110

 

 

 

 

 

 -2,50

   -1,33

 0,29

 

 1,20

   1,73

 2,12

 2,44

 

 120

 

 

 

 

 -2,98

   -2,07

 -0,69

 

 0,43

  1,35

  1,84

 2,21

 2,52

 

 130

 

 

 

 

 -2,68

  -1,56

 0,04

 

 0,77

   1,48

 1,93

2,29

 

 

 140

 

 

 

 

 -2,30

  -0,97

  0,85

 

 0,98

 1,60

  2,02

 2,37

 

 

 150

 

 

 

  -2,89

 -1,86

 -0,31

 

 

 1,14

  1,70

 2,11

 2,44

 

 

 160

 

 

 

  -2,58

  -1,34

 0,44

 

 

 1,28

 1,80

 2,19

 2,52

 

 

 170

 

 

 

 

  -2,20

-0,74

 

  0,54

 1,41

  1,89

2,27

  2,59

 

 

 180

 

 

  -2,87

 -1,75

  -0,06

 

 

  0,80

1,52

  1,98

 2,35

 

 

 

190

 

 

 -2,56

   -1,21

0,74

 

 

 1,00

 1,64

  2,07

 2,43

 

 

 

 200

 

 

 -2,16

 -0,57

 

 

 

 1,17

   1,74

2,16

 2,51

 

 

 

 210

 

 -2,87

   -1,66

0,20

 

 

 

 1,32

 1,85

  2,25

2,59

 

 

 

 220

 

 -2,52

  -1,04

 

 

 

   0,62

 1,47

1,96

  2,35

 

 

 

 

 230

 

  -2,05

 -0,27

 

 

 

  0,91

 1,61

 2,07

  2,45

 

 

 

 

 240

   -2,80

 -1,43

0,68

 

 

 

 1,15

 1,76

 2,19

 2,55

 

 

 

 

 250

  -2,33

 -0,61

 

 

 

 

 1,36

 1,90

  2,31

 

 

 

 

 

 260

  -1,67

0,45

 

 

 

  0,77

1,56

  2,05

  2,44

 

 

 

 

 

 270

 -0,75

 

 

 

 

  1,13

 1,76

 2,21

 2,58

 

 

 

 

 

 

 При анализе предполагалось, что человек одет так, что полный (со всей поверхности тела) коэффициент теплоотдачи С равен 10 Вт/оС, радиационная температура совпадает с температурой воздуха, относительная влажность воздуха RH = 50%, движение воздуха происходит со скоростью 0,1 м/с. Все эти ограничения непринципиальны, аналогичные результаты могут быть получены и для других значений указанных параметров. В целом анализ дает вполне разумные результаты, согласующиеся с медицинскими данными по теплоощущениям в нагревающей и охлаждающей среде. Следует отметить, однако, что диапазоны температур, которые следует считать комфортными при выполнении работ с заданным энерговыделением, лежат ниже, чем определено в действующих отечественных стандартах и нормах.

Кратко резюмируя изложенное в настоящем разделе, можно сказать, что

1) Федеральный закон № 184-ФЗ “О техническом регулировании” закладывает основы радикальной реформы всей системы установления обязательных требований к процессам производства, выполнению работ и оказания услуг, а также оценки и подтверждения соответствия. Результатом реформы будут концептуальные изменения в подходе к роли государственного регулирования, "гармонизация" российских норм и практики их контроля с международными нормами и практикой стран-членов Всемирной торговой организации (ВТО).
2) Применительно к специфике работы служб Роспотребнадзора, можно прогнозировать как смену логических оснований правил установления обязательных требований и правил подтверждения выполнения этих требований, так и смысла основополагающих понятий, с помощью которых определяется процесс формирования обязательных требований и система подтверждения соответствия.
3) Повышение требований к качеству выводов об исследуемой окружающей среде ведет к повышению требований к качеству исходных материалов и, в конечном итоге – к новым требованиям к измерительной аппаратуре, к ее «интеллектуальному обеспечению». Последнее должно включать достаточно развитый математический аппарат анализа результатов измерений и вывода экспертных заключений. Эта сторона проблемы иллюстрируется ниже на примере современного Измерителя параметров микроклимата «Метеоскоп».

2. Современное приборное обеспечение.

Парк аппаратных средств контроля параметров микроклимата, использующихся в настоящее время, включает широкую гамму измерительных приборов - от простейших, сконструированных несколько десятилетий назад, до современных высокоточных, с встроенными микропроцессорами и программным управлением. Предлагается широкий выбор измерителей для выполнения различных измерительных задач. Эти приборы применяются при производстве, эксплуатации и техническом обслуживании вентиляционного и отопительного оборудования, систем кондиционирования и увлажнения воздуха и пр.

Следует иметь в виду, что задачи экологического контроля достаточно специфичны. Например, в задачах экологического контроля часто необходимы длительные серии измерений довольно вариабельных величин, поэтому к приборам предъявляются жесткие требования по стабильности и длительности автономных измерений с возможностью запоминания длинных рядов данных. Многофакторность проблемы приводит к целесообразности использования многоканальных измерителей, позволяющих производить одновременное измерение нескольких метеопараметров.

Современным приборам совершенно необходим стандартный RS-232 интерфейс, позволяющий при создании мониторинговых измерительных систем объединить их с приборами и устройствами многих стран-производителей измерительной и компьютерной техники. Система интерфейса (интерфейс) предназначена для связи тестовых измерительных приборов, периферийных устройств и контроллеров – персональных компьютеров, миникомпьютеров – при использовании их в компьютеризированной системе измерений.

Именно это, последнее, обстоятельство позволяет использовать всю мощь современного аналитического аппарата для комплексной статистической обработки результатов, составления экспертных суждений и заключений, вычисления прогностических показателей. Таким образом, современная аппаратура экологического контроля должна быть поддержана развитым программным обеспечением, аккумулирующим современные достижения и учитывающим основные тенденции развития исследований в области стандартов и норм безопасности.

Если сложить все перечисленные требования, которым должны отвечать современные инструменты контроля за параметрами микроклимата, окажется, что возможности выбора подходящего оборудования на отечественном рынке не так уж и велики. Примером прибора, отвечающего таким требованиям, может служить Измеритель параметров микроклимата "Метеоскоп", выпускаемый ООО "НТМ-Защита".

Измеритель параметров микроклимата «Метеоскоп» соединяет в себе метрологические характеристики профессиональных приборов с простотой использования домашней техники. Это портативный аппарат с возможностями стационарного

Каналы измерения:
(1) скорость воздушного потока в диапазоне от 0,1 м/с до 20 м/с с погрешностью 5% .
(2) температуры воздуха в диапазоне от – 10 оС до +50 оС с погрешностью ± 0,2 оС
(3) влажность воздуха в диапазоне от 30% до 98% с погрешностью ± 3%
(4) атмосферное давление в диапазоне от 600 мм Hg до 825 мм Hg с погрешностью ±1 мм Hg .

Прибор специализирован для проведения комплексного экологического монито-ринга среды в жилых и производственных помещениях.

Области применения:

  • Аттестация рабочих мест
  • Определение категории тяжести труда
  • Гигиенические исследования
  • Обследования систем вентиляции, отопления, кондиционирования
  • Изучение микроклимата в жилых и общественных зданиях

Применение прогрессивных технических решений, конструктивных элементов, в частности быстродействующего микроконтроллера, пленочной клавиатуры, обуславливает высокую надежность прибора.

Интерфейс пользователя:

  • 4-х строчный (по 16 знаков в строке) ЖКИ – монитор.
  •  Встроенные часы
  • Соединение с персональной ЭВМ через стандартный порт RS-232.

«Метеоскоп» размещается в удобном для переноса кейсе, комплектуется всеми необходимыми аксессуарами. Прибор готов к работе через 30 секунд после включения.

2.1. Работа Измерителя в режиме автономных измерений.

В режим стандартных измерений «Метеоскоп» входит сразу после включения, если положителен результат автотестирования. Требуемый режим измерений устанавливается кнопочным управлением нажатием на кнопку «Старт».

В стандартном режиме прибор работает как четырехканальный (каналы измерения температуры воздуха, влажности, давления и скорости воздушных движений) измеритель метеопараметров – результаты измерений отображаются на экране прибора

В специальном режиме можно проводить измерения по отдельным (из перечисленных) каналов, усреднять результаты по выбранному пользователем интервалу времени (от единиц минут до часа), записывать результаты в память прибора для последующего чтения их и передачи в персональный компьютер. В памяти фиксируются:

  • места замеров
  • время начала замеров на каждом месте
  •  количество замеров на каждом месте.

Одним из специальных режимов работы является работа с памятью прибора - либо последовательное чтение записанных результатов, либо передача записанных результатов в персональный компьютер для последующего их оформления в виде протокола измерений или составления заключения по результатам измерений.

Для перехода в специальные режимы измерений пользователь выбирает из предлагаемых пунктов Меню нужный режим работы, вводит его (кнопкой «Ввод») в процессор прибора и кнопкой "Старт" запускает либо нужные измерения, либо работу с памятью и персональным компьютером.

2.2. Программа «НТМ-ЭкоМ»

Достоинством прибора является то, что его можно объединять с персональным компьютером, что позволяет архивировать и просматривать результаты предыдущих измерений, повышая тем самым эффективность и объем обследований. Этой задаче служит программный пакет «НТМ-ЭкоМ», работающий в среде WINDOWS, для обеспечения сбора данных, их обработки и анализа согласно гигиеническим критериям оценки и классификации условий труда по вредности и опасности факторов производ-ственной среды, тяжести и напряженности трудового процесса (согласно [10]). Результаты выводятся в стандартизованном виде на экран монитора. Встроенный текстовый редактор позволяет создавать принятые у пользователя бланки и формы, писать и редактировать заключения. После выполнения необходимого редактирования материала, будут получены все необходимые данные для печати отчета. Последующая распечатка документов – в стандартном режиме среды WINDOWS .

Результаты детальной и высокоточной регистрации параметров микроклимата, одновременный ввод 4-х метеопараметров, оптимизированы для использования с программным обеспечением «НТМ-ЭкоМ», что является основой для автоматического формирования заключения с высокой вероятностью достоверности, это кардинально облегчает работу персонала

Приобретая прибор «Метеоскоп» с программным пакетом «НТМ-ЭкоМ», покупатель приобретает сконцентрированный в нем опыт ведущих исследовательских организаций в области комплексного анализа показателей, характеризующих микроклиматические условия в жилых и общественных зданиях, в производственных помещениях и на рабочих местах.

Компания-производитель «Метеоскопа» не только производит «интеллектуальные» приборы, она также на высоком уровне осуществляет техническую поддержку, консультации и обслуживание потребителей своей продукции. Это необходимое условие для эффективной работы по современным стандартам в области экологического мониторинга.

Заключение.

Практика показывает, что не существует простого соответствия между объективным значением тех или иных изменений экономической системы, экономической политики и их свойствами быть замеченным и легко осмысленными участниками экономической жизни. Одним из примеров, подтверждающим данный тезис, является проблема реформирования технического регулирования, которая встала на повестку дня российских реформ в начале XXI века. По масштабам ожидаемых изменений эта реформа вполне сопоставима с такими преобразованиями первой половины 90-х годов прошлого века как либерализация цен и приватизация.

Важнейшим шагом в реализации политики, направленной на реформирование экономики, было принятие 15 декабря 2002 года Федерального закона № 184-ФЗ “О техническом регулировании”. Этот закон закладывает основы радикальной реформы всей системы установления обязательных требований к продукции, процессам производства, выполнению работ и оказания услуг, а также оценки и подтверждения соответствия. Закон находится в блоке первоочередных законодательных актов, подлежащих принятию в связи с предстоящим присоединением России к Всемирной торговой организации. Одной из задач всех служб государственного контроля при этом является приведение в соответствие российских правил установления обязательных требований и правил подтверждения выполнения этих требований, международным нормам и практике.

В области экологической безопасности это требует глубокого и всестороннего анализа совокупного воздействия определенных факторов окружающей среды на самочувствие, активность и отдаленные последствия для здоровья человека. Такой анализ должен учитывать многофакторный характер проблемы, использовать математически строгие формулируемые в адекватных терминах постановки задач о тепловом балансе в системе человек - окружающая среда, применять статистические методы, соответствующие вероятностному характеру исходных данных, ответы должны основываться на вероятностной логике.

Переход на современный уровень исследований окружающей среды необходимо ведет к повышению требований к исходным материалам и, в конечном итоге – к новым требованиям к измерительной аппаратуре, к ее «интеллектуальному обеспечению». Последнее должно включать достаточно развитый математический аппарат анализа результатов измерений и вывода экспертных заключений, отвечающий перечисленным выше условиям. Это, в свою очередь, ставит новые задачи перед производителями контрольно - измерительной аппаратуры для экологического мониторинга.

Литература

1. Губернский Ю.Д., Корневская Е.И. Гигиенические основы кондиционирования микроклимата жилых и общественных зданий. М., Медицина, 1978, 192 с.
2. Медведев В.И. (ред) Физиологические механизмы оптимизации деятельности. Л., Наука, 1985, 136 с.
3. Измеров В.Ф. (ред) Руководство по гигиене труда. М, Медицина, 1987, 368 с.
4. Тимофеева Е.И., Федорович Г.В. Экологический мониторинг параметров микроклимата. М., НТМ-Защита, 2005, 193 с.
5. Бахинди Л., Тепловой микроклимат помещений. М., Стройиздат, 1981, 248 с.
6. Rice S.O., Mathematical Analysis of Random Noise, Bell.Sys.Tech.J. v.23, 1944.
7. Fanger, P. O. Thermal Comfort. McGraw-Hill, New York, NY.1970, 244 pp
8. Moderate thermal environments – Determination of the PMV and PPD indices and specification of the conditions for thermal comfort. ISO 7730-84 (E).
9. Кричагин В.И. Принципы объективной оценки теплового состояния организма. - В кн. Авиационная и космическая медицина (под ред. Парина В.В.).-М. 1963. с. 310-314.
10. Руководство Р 2.2.013-94. Гигиена труда. Гигиенические критерии оценки условий труда по показателям вредности и опасности факторов производственной среды, тяжести и напряженности трудового процесса. Госкомсанэпиднадзор России, М, 1994, 42 с. 

Скачать документ