Innowacyjne metody redukcji hałasu Dariusz Pleban Centralny Instytut Ochrony Pracy - Państwowy Instytut Badawczy
Plan wystąpienia 1. Wprowadzenie 2. Hałas w liczbach 3. Przykłady innowacyjnych rozwiązań ograniczających narażenie na hałas 4. Podsumowanie
Hałas każdy niepożądany dźwięk, który może być uciążliwy albo szkodliwy dla zdrowia lub zwiększać ryzyko wypadku przy pracy
Poziomy hałasu 120dB 85d B 80dB Wartość najwyższego dopuszczalnego natężenia (NDN) w środowisku pracy Wartość progu działania szkodliwego (Dz. U. 2005 r., nr 157, poz. 1318) 75dB Wartości dopuszczalne ze 65dB względu na możliwość 55dB realizacji przez pracownika jego zadań (wg PN-N-01307) 0dB Poziom ekspozycji na hałas odniesiony do 8-godzinnego dobowego wymiaru czasu pracy
Źródła hałasu Poziom Źródło hałasu dźwięku A w db Maszyny stanowiące źródło energii 98 130 Urządzenia przepływowe 98 120 Maszyny do obróbki plastycznej 92 120 Narzędzia i silniki pneumatyczne 90 120 Urządzenia transportu wewnątrzzakładowego 98 112 Maszyny włókiennicze 93 114 Maszyny do rozdrabniania, kruszenia, przesiewania, przecinania, oczyszczania 96 111 Obrabiarki skrawające do drewna 92 108 Obrabiarki skrawające do metali 92 105 90 100 110 120 130 db
Narażenie na czynniki szkodliwe i uciążliwe w UE
Narażenie na hałas w UE Pracownicy skarżący się na hałas, przez co najmniej ¼ czasu pracy w wybranych państwach członkowskich UE (wg badań Europejskiej Fundacji na rzecz Poprawy Warunków Życia i Pracy)
Zatrudnienie w warunkach zagrożenia (w tys.) Zatrudnieni w warunkach zagrożenia czynnikami szkodliwymi i uciążliwymi w latach 1995-2014 350 300 250 200 150 100 50 0 1995 2000 2005 2010 2012 2013 2014 hałas 330,8 241,6 220,5 199 195,5 190,1 184,3 wibracje 44,9 20,1 17,8 19,1 15,5 15,2 14,9 substancje chemiczne 63,4 41,1 24,1 18,3 17,6 15,4 13,4 pyły 202,6 120,1 83,9 73 74 70,1 64 nadmierne obciążenie fizyczne 128 72,7 63,3 73,5 74,9 77 74,9
Zawodowe uszkodzenie słuchu (2014 r.) 169 przypadków ubytku słuchu (7,2% wszystkich chorób zawodowych): przetwórstwo przemysłowe: 94 z tego: - produkcja mebli: 23 - produkcja metalowych wyrobów gotowych: 19 - produkcja maszyn i urządzeń gdzieindziej nie sklasyfikowanych: 12 górnictwo i wydobywanie: 36 budownictwo: 14
Ograniczanie narażenia na hałas Przepisy prawa Normy Metody organizacyjne i rozwiązania techniczne
Ograniczanie narażenia na hałas Rozwiązania techniczne Redukcja hałasu u źródła (zmiana konstrukcji urządzenia) Metody organizacyjne Środki ochrony zbiorowej przed hałasem (obudowy, ekrany, kabiny) Środki ochrony indywidualnej (nauszniki, wkładki) Metody organizacyjne (przerwy w pracy, rotacja pracowników)
Zasada aktywnej redukcji hałasu
Podstawowy schemat układu aktywnej redukcji hałasu
Sieć neuronowa do zastosowań w systemach aktywnej redukcji hałasu z uwzględnieniem zjawisk nieliniowych Redukcja hałasu = Schemat układu aktywnej redukcji hałasu opartego na sieci neuronowej Sztuczna sieć neuronowa
Sygnalizator pojazdu uprzywilejowanego zintegrowany z układem komunikacji i układem aktywnej redukcji hałasu
Aktywne układy dźwiękochłonno-izolacyjne sterowane algorytmami działającymi w oparciu o sieć neuronową i algorytm genetyczny Model aktywnego układu dźwiękochłonno-izolacyjnego Rozkład natężenia dźwięku promieniowanego przez układ przed (z lewej) i po (z prawej) włączeniu aktywnej redukcji hałasu Widmo hałasu promieniowanego przez układ przed i po włączeniu aktywnej redukcji hałasu Prototyp obudowy dźwiękochłonno-izolacyjnej z aktywnym układem dźwiękochłonno-izolacyjnym Kompozytowe przetworniki piezoelektryczne MFC jako elementy wykonawcze (aktuatory) Wielokanałowe sterowanie neuronowe (z adaptacją parametrów wykorzystują algorytm genetyczny) z wykorzystaniem procesora sygnałowego, Obniżenie poziomu dźwięku do 20 db, także dla nieliniowych zakresów wychyleń elementów konstrukcyjnych Układ sterujący aktywnego układu dźwiękochłonnoizolacyjnego
Model aktywnego ustroju dźwiękochłonno-izolacyjnego o zmiennym tłumieniu i izolacyjności detektory płyta metalowa aktuatory MFC Model elementu obudowy transformatora Skuteczność aktywnej redukcji hałasu ustroju dźwiękochłonnoizolacyjnego wynosi ok. 20 db.
Aktywny ochronnik słuchu układ aktywnej redukcji hałasu sterowany algorytmem o stałych parametrach ustalanych z wykorzystaniem algorytmu genetycznego zastosowano zmodyfikowane wąskopasmowe filtry NOTCH o zmiennej częstotliwości pracy, skuteczność aktywnej redukcji hałasu do 25 db Tłumienie aktywnego ochronnika słuchu w zakresie niskich częstotliwości Schemat działania aktywnego ochronnika słuchu
Interaktywny system do nauki prawidłowego użytkowania środków ochrony indywidualnej słuchu Multimedialny poradnik na temat środków ochrony indywidualnej słuchu zawierający m.in. filmy instruktażowe Stanowisko robocze do nauki prawidłowego użytkowania ochronników słuchu Szkoleniowy ochronnik słuchu Aplikacja komputerowa do nauki prawidłowego użytkowania ochronników słuchu Nauszniki testowe
System zdalnego monitoringu parametrów wibroakustycznych środowiska pracy ciągłe monitorowane parametrów wibroakustycznych środowiska pracy układy pomiarowe (mierniki hałasu i drgań mechanicznych) zasilane są z wykorzystaniem odnawialnych źródeł energii termicznej, słonecznej i mechanicznej (drgań) Układ modelowy systemu
Układ sygnalizujący przekroczenie wartości dopuszczalnych hałasu pod czaszami nauszników przeciwhałasowych L Cpeak > 135dB L Amax > 115dB L A > 85dB
Wskaźnik dozymetryczny do monitorowania narażenia na hałas na stanowiskach pracy Mikrofon pomiarowy Wł./Wył. L Amax > 115dB L Cpeak > 135dB L EX > 85dB L A > 85dB Monitorowanie narażenia na hałas na stanowiskach pracy i sygnalizowania wystąpienia przekroczenia wartości dopuszczalnych hałasu: poziomu ekspozycji na hałas odniesionego do 8-godzinnego dnia pracy wynoszącego 85 db, maksymalnego poziomu dźwięku A wynoszącego 115 db, szczytowego poziomu dźwięku C wynoszącego 135 db,
Algorytmy genetyczne do minimalizacji ryzyka zawodowego związanego z ekspozycją na hałas w przedsiębiorstwach produkcyjnych
Adaptacyjny sygnalizator dźwiękowy na przejściach dla pieszych automatycznie dostosowujący się poziom ciśnienia akustycznego emitowanego sygnału sygnalizatora do hałasu otoczenia, uwzględnienie efektu maskowania sygnału sygnalizatora przez sygnał hałasu Schemat blokowy zintegrowanego sygnalizatora dźwiękowego
Tłumienie dźwięku, db Wkładki przeciwhałasowe dla muzyków Wkładki formowane indywidualnie dla użytkownika Charakterystyka tłumienia dźwięku wkładek dla muzyków Wkładki skrzydełkowe (uniwersalne)
Podsumowanie (1) Stan narażenia na hałas w państwach UE praktycznie nie zmienia się od 20 lat Hałas jest dominującym czynnikiem szkodliwym i uciążliwym w środowisku pracy Postęp technologiczny i wprowadzanie nowych technologii (np. wykorzystanie alternatywnych źródeł energii energetyka wiatrowa) wymagają rozwoju metod badań hałasu, jak również opracowywania nowych rozwiązań ograniczających narażenie na hałas
Podsumowanie (2) Konieczny jest dalszy rozwój kierunków badań wykorzystujących nowe technologie oraz innowacyjne rozwiązania środków technicznych bardziej efektywnych w redukcji hałasu, w tym m.in. wykorzystujących materiały inteligentne, algorytmy genetyczne, sieci neuronowe oraz techniki metod aktywnych redukcji hałasu
Dziękuję za uwagę