<<
>>

2.2. Метод синтеза нечетких математических моделей прогнозирования и ранней диагностики профессиональных заболеваний работников электроэнергетики.

Выбранный в работе базовый математический аппарат методологии синтеза гибридных нечетких решающих правил в известной литературе

изложен как общие рекомендации по выбору адекватных решаемой задаче нечетких моделей из заданного их набора [64, 65, 66, 75].

Решение сложных специфических задач, к которым относятся задачи, решаемые в данной диссертационной работе, требует анализа прямой применимости известных методов синтеза и при необходимости разработки новых методов, учитывающих специфику структуры данных и способов их обработки с целью достижения наилучших результатов по качеству и времени принимаемых решений.

Основной специфической особенностью решаемых в работе задач является то, что в реальных условиях, на людей обслуживающих объекты электроэнергетики, кроме основного мощного электромагнитного поля промышленной частоты в 50 Гц действуют сочетанные электромагнитные поля радиочастотного диапазона, включая резонансную частоту атомов водорода молекул воды (42 мГц), а также, в определенных географических и производственных условиях крайне высокие частоты (радиолокация, беспроводные компьютерные сети и др.), которые совпадают с частотой информационных процессов биообъектов и мощные постоянные магнитные поля, например в зоне действия Курской магнитной аномалии.

В известных работах посвященных воздействию электромагнитных полей на человека изучается влияние выделенного класса электромагнитных полей, например промышленных электросетей, на состояние здоровья человека. Например, в работе [93] приведены математические модели «связывающие» заболевание сердечно-сосудистой системы с воздействием промышленных электросетей и радиотрансляционных установок в черте города. В работах [63, 94] приводятся математические модели

прогнозирования и ранней диагностики заболеваний от контакта человека с постоянным магнитным полем в условиях Курской магнитной аномалии, в сочетании с другими факторами риска Железногорского района Курской области.

Другие аналогичные работы исследуют риски других типов полей в основном без учета их сочетанного воздействия [2, 80, 86, 89, 96].

Имеется ряд работ посвященных качественному анализу влияния сочетанных (одна частота от разных источников) и смешанных (различные частоты) электромагнитных полей с выдвижением предложений (гипотез) о том, что сочетанные и смешанные воздействия усиливают негативный эффект от такого воздействия на организм человека, однако в известной литературе отсутствует описание методов, моделей и алгоритмов позволяющих с приемлемой для практики точностью прогнозировать появление и развитие сопутствующих заболеваний и негативное изменение функционального состояния [1, 6, 7, 8, 9, 10, 13, 14, 16, 89, 96].

Сложность, неопределенность и слабая изученность механизмов сочетанного воздействия электромагнитных полей различной модальности на организм человека делает затруднительными использование традиционных и широко применяемых методов прогнозирования и теории распознавания образов для решения, поставленных в работе задач. Эта сложность усиливается тем, что воздействие электромагнитных полей на человека сопровождается: непостоянством интенсивности воздействующих

электромагнитных полей; трудностью учета времени воздействия на человека полей различной модальности, наличием целого ряда других экзогенных и эндогенных факторов риска с плохо учитываемой их динамикой и т.д.

С учетом перечисленных особенностей воздействия на организм человека факторов риска связанных с производством и передачей промышленных электромагнитных полей предлагаются следующие рекомендации по синтезу искомых гибридных нечетких решающих правил.

На первом этапе синтеза формируется группа экспертов имеющих опыт синтеза гибридных нечетких решающих правил для прогнозирования и диагностики профессиональных заболеваний, понимающих механизмы воздействия на человека электромагнитных полей, владеющих методами системного анализа в биомедицинских исследованиях и подготовленных к экспертной работе по методу Дельфи.

Количественный состав экспертной

группы определяется требованиями, принятыми в квалиметрии. Качество работы экспертов проверяется на тестовых задачах по коэффициенту конкордации.

При подборе экспертной группы и тестовых заданий для неё следует иметь ввиду, что по данным литературных источников электромагнитные поля «напрямую» воздействует на нервную и иммунную систему человека. Снижение иммунитета совместно с другими факторами риска, характерны для конкретной местности и конкретных производств и условий передачи электрической энергии с наибольшей вероятностью провоцируют заболевания сердечно-сосудистой системы, системы дыхания, желудочно­кишечного тракта и мочеполовой системы.

На втором этапе исследований определяется тип предприятий электроэнергетики, (теплоэлектростанции (ТЭС), атомные электростанции АЭС, гидроэлектрические станции (ГЭС), подстанции, обслуживание высоковольтных линий электропередач (ЛЭП) и др.). Для выбранного типа предприятий определяется спектр частот электромагнитного воздействия, средняя мощность и индивидуальное (персональное для каждого работника) оценочное время воздействия.

Анализ литературных источников и собственные исследования показывают, что наиболее существенные факторы риска характерны для нескольких диапазонов частот: промышленная частота электропередач 50 Гц; радиочастота в районе 42 мГц (резонансная частота ядер атомов водорода); постоянное магнитное поле высокой напряженности; крайне высокие частоты, опасные диапазоны которых соизмеримы с частотными диапазонами информационного обмена по органам и системам организма человека наиболее сильно «поддающимся» действию других «сильнодействующих» фактов риска.

При синтезе элементов нечетких решающих правил, учитывающих влияние электромагнитных излучений на организм человека следует учитывать нелинейный характер рисков, который характеризуется тем, что

при малом времени даже очень интенсивных воздействий риск возникновения профессиональных заболеваний практически отсутствует, а по мере увеличения этого времени риск появления и развития заболеваний нервной и иммунной систем растет существенно нелинейно, имея естественней порог «насыщения» при возникновении профессиональной патологии.

Изучаются условия труда в конкретных производственных условиях и определяются производственные факторы риска (кроме электромагнитных полей) порождающие появление и развитие профессиональных заболеваний. Анализ источников литературы и собственные наблюдения позволили сделать вывод, что наибольшие риски (при отсутствии чрезвычайных ситуаций) характерны для тепловых электростанций (микроклимат с повышенной температурой и сквозняками, высокий уровень шумов и вибрация (паровые котлы, мельницы помола угля, насосы, вентиляторы и др.), содержание в воздухе некоторых цехов химических веществ (бензапирен, диоксид азота и серы, фенол, оксид углерода, токсичная пыль и др.)

По выделенным факторам риска формируется алфавит классов исследуемых профессиональных заболеваний. Считается, что в условиях ТЭС повышены риски онкологических заболеваний, заболеваний системы дыхания, вибрационная болезнь, кохлеарный неврит, заболевания нервной системы, заболевания вызываемые интоксикацией и др.

Изучаются дополнительные экологические и природные факторы риска не связанные с производством и транспортировкой электроэнергии, по которым уточняется список алфавита исследуемых классов состояния здоровья.

Для выбранных классов заболеваний в соответствии с рекомендациями [63, 66, 75, 81, 82, 94, 109, 111] определяются индивидуальные факторы риска и списки показателей, которые с учетом имеющихся медико­технических и экологических ограничений целесообразно измерять у

обследуемых традиционными методами исследуемыми в медицине, а с учетом рекомендаций [34, 67, 72, 76, 77], возможное применением методов рефлексодиагностики.

С учетом рекомендаций [66, 69, 75, 119, 123] выбираются методы и средства оценки функционального состояния, которое влияет как на надежность и качество работы человека в условиях производственной деятельности, так на его состояние здоровья.

В работах [75, 119] было показано, что при синтезе прогностических решающих правил кроме традиционно-используемых признаков целесообразно оценивать функциональное состояние и функциональный резерв всего организма и его органов и систем.

С учетом этого рекомендуется выбрать методы и средства контроля функционального резерва организма и его систем руководствуясь, например рекомендациями работ [22, 66, 75, 119, 127].

На третьем этапе исследований для выбранного алфавита классов состояний и при наличии медико-технических возможностей определяются независимые от принятых в данной работе, методы и средства оценки исследуемых классов состояний.

В работах [22, 72, 85, 88, 120, 121, 122] рекомендуется для задач прогнозирования и ранней диагностики, а также для оценки условия психоэмоционального напряжения и уплотнения (основные классы функциональных состояний) использовать электрические сопротивления биологически активных точек (БАТ) поскольку эти характеристики энергетического состояния меридианных структур организма меняют свои параметры задолго до появления соответствующих клинически определяемых синдромов. В работах [46, 63, 66, 75, 81, 82, 94, 109, 111, 150] описаны математические модели прогнозирования и ранней диагностики заболеваний системы дыхания, сердечно-сосудистой системы, желудочно­кишечного тракта, нервной и мочеполовой системы. Наличие независимых средств принятия решений о состоянии здоровья и его изменениях позволяет

сформировать обучающие и контрольные выборки, позволяющие исследовать структуру изучаемых классов состояний с формированием рекомендаций по синтезу искомых решающих правил, а так же произвести статистическую проверку качества работы синтезированных решающих правил в соответствии с общей методологией синтеза гибридных нечетких решающих правил [66, 75].

С учетом того, что сочетанные и смешанные воздействия электромагнитных полей в сочетании с другими факторами риска могут вызвать мультипликативный эффект в изменении состояния здоровья и функционального состояния работников обслуживающих

энергопредприятия, энергоустановки и линии электропередач в аппарат разведочного анализа необходимо включить нечеткую модификацию метода группового учета аргуметнов ориентированного (в составе общей методологии синтеза гибридных нечетких решающих правил) на выявление возможных мультипликативных связей между исследуемыми классами состояний и исследуемой структурой признаков (факторов риска) с получением частных и (или) финальных правил принятия решений включая задачи прогнозирования и ранней диагностики [66, 75, 78].

На четвертом этапе синтеза осуществляется получение искомых математических моделей с учетом имеющихся медико-технических и экономических возможностей.

Учитывая ведущую роль электромагнитных излучений в появлении и развитие профессиональных заболеваний работников, занятых в электроэнергетике и слабую изученность этого типа факторов риска, рассмотрим несколько вариантов синтеза соответствующих частных решающих правил по прогнозированию и ранней диагностике заболеваний нервной и иммунной систем с учетом общей методологии синтеза гибридных нечетких решающих правил.

При наличии репрезентативных обучающих выборок с использованием алгоритмов МГУА устанавливаются взаимосвязи между выбранными

диапазонами частотсредними мощностями излучений воздействующих на человека на этих частотах Pjстажем работы в течении которого обследуемый находился в зоне воздействия диапазони откликом в

виде прогнозов и ранних диапазонов по классу

В соответствии с методикой, описанной в работах [66, 75, 78] определяется частная уверенность UEP1в прогнозе (раннем диагнозе) заболеваний класса ωlв виде выражения:

где- базовая переменная определяется полиномами Колмогорова-Г абора для модели с номером r в классе ωl.

В общем виде базовая переменная Zявляется функционалом от параметровто есть

где Fфункции связи между базовой переменной, параметрами электромагнитных полей и стажем работы; j = 1,....,m, m- число исследуемых частотных диапазонов (составляющих) с обязательным включением основной генерируемой частоты (50 Гц) и при необходимости постоянного магнитного поля, являющего внешним экологическим фактором.

В работах [66, 75, 78] дается развернутое описание процедур синтеза нечетких моделей принятия решений на базе МГУА. При наличии

репрезентативной обучающей выборки модель 2.14 будет наиболее точной, но её синтез требует проведения большой и продолжительной исследовательской работы, требует значительных трудовых и временных ресурсов при наличии кадров соответствующей квалификации.

Приемлемые по точности модели с меньшими ресурсами для их синтеза может быть получена исходя из предположения, что для каждого из выбранных частотных диапазонов на конкретных рабочих местах определяется средняя напряженность электрического Eи магнитного H полей, причем в соответствующих санитарных нормах и правилах определены предельно допустимые уровни этих полей и приводится список патологий, характерных для воздействия полей промышленной частоты (50 Гц) и радиочастотного диапазона.

Для постоянного магнитного поля характерного для некоторых регионов расположения предприятий электроэнергетики основным фактором риска является напряженность магнитного поля H0, а соответствующие стандартные нормы и правила устанавливают предельно допустимый уровень для производственных условий 8 кА/м.

Для Курской магнитной аномалии напряженность геомагнитного поля земли достигает 2 Эрстсда при пороговом значении 0,45 Эрстсда, что соответствует 159 А/м и 35,8 А/м.

С учетом сказанного и с учетом рекомендаций [46, 66, 71, 75, 96] в качестве базовых переменных для построения функций принадлежности целесообразно использовать выражения:

50

где- среднее значение характеристик электромагнитного поля частотного диапазонадля электромагнитных полей промышленных и

радиочастот,- средняя напряженность постоянного магнитного поля

земли;- предельно допустимый уровень напряженности (для

j

геомагнитного поля Земли - фоновое значение поля равно 35,8 А/м); tj- время нахождения человека в зоне действия электромагнитного (магнитного) поля диапазонанормировочная функция степени влияния

электромагнитного поля диапазонана появление и развитие заболевания степени влияния времени нахождения обследуемого под воздействием электромагнитного (магнитного) поля диапазона

При построении графиков функций принадлежностиэксперты

руководствуются данным литературы, собственными знаниями о частоте заболеваний ω вызываемых действием электромагнитных полей различной модальности, интенсивности и длительности.

«Хорошей» подсказкой для построения соответствующих графиков является наличие гистограмм распределения объектов из исследуемых классов состояний по шкаламРекомендации по построению

графиковс получением соответствующих аналитических моделей

приведены в работах [66, 71, 75].

Типовые графики функций степени влияния и функции принадлежности приведены на рис. 2.1

Рисунок 2.1 Варианты типовых графов

В частном варианте при затруднениях в построении функций эксперты могут реализовать бальную оценкустепени влияния

электромагнитного поля диапазонадля типового перечня условий труда работников предприятий электроэнергетики, например, по шкале 0,. ..,10 на которой определяется соответствующая функция степени влияния Для формирования шкалыможет быть использован следующей

фрагмент опросника.

1. Рабочее место и (или) мероприятия по охране труда организованы таким образом, что у работников практически не наблюдаются профессиональные заболевания провоцируемые воздействием ЭМП промышленный частоты - 0 балов.

2. Ориентировочно у 10% работников появляется заболевания нервной и иммунной системы в течение 10 лет работы - 1 балл.

3. Ориентировочно у 20% работников появляются заболевания нервной и иммунной системы в течении 10 лет работы - 2 балла.

В другом варианте вопросы могут быть связаны с напряженностью электромагнитного поля, причем вопросы могут включать характеристики смешанного поля.

При смешанном воздействии электромагнитных полей на организм человека функции принадлежности определяются для всех существенных для решаемых задач полос частот. Агрегация этих функций принадлежности осуществляется в соответствии с общей методологией синтеза гибридных нечетких решающих правил:

где- функция агрегации по всем выбранным диапазонам частотпо классу

<< | >>
Источник: Мясоедова Марина Анатольевна. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ И РАННЯЯ ДИАГНОСТИКА ПРОФЕССИОНАЛЬНЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ РАБОТНИКОВ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ОТРАСЛИ НА ОСНОВЕ ГИБРИДНЫХ НЕЧЕТКИХ МОДЕЛЕЙ. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Курск - 2019. 2019

Еще по теме 2.2. Метод синтеза нечетких математических моделей прогнозирования и ранней диагностики профессиональных заболеваний работников электроэнергетики.:

  1. Степашов Роман Владимирович. МЕТОД, МОДЕЛИ И АЛГОРИТМ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ И РАННЕЙ ДИАГНОСТИКИ ПРОФЕССИОНАЛЬНЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ РАБОТНИКОВ АГРОПРОМЫШЛЕННОГО КОМПЛЕКСА, КОНТАКТИРУЮЩИХ С ЯДОХИМИКАТАМИ, НА ОСНОВЕ ГИБРИДНЫХ НЕЧЕТКИХ ТЕХНОЛОГИЙ. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Курск - 2018, 2018
  2. 2 метод и модель нечеткого прогнозирования и ранней диагностики профессиональных заболеваний работников агропромышленного комплекса, контактирующих с ядохимикатами
  3. 2.2. Метод синтеза нечетких решающих правил прогнозирования и ранней диагностики работников агропромышленного комплекса, контактирующих с ядохимикатами.
  4. 2.3. Информационно-аналитическая модель принятия решений по прогнозированию и ранней диагностике профессиональных заболеваний.
  5. СИНТЕЗ НЕЧЕТКИХ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ И РАННЕЙ ДИАГНОСТИКИ ЗАБОЛЕВАНИЙ, ПРОВОЦИРУЕМЫХ ДЕЙСТВИЕМ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ЯДОХИМИКАТОВ.
  6. 3.3. Синтез гибридных нечетких моделей ранней диагностики профессиональных заболеваний работников агропромышленного комплекса, занятых в растениеводстве.
  7. 4.3. Экспериментальная проверка математических моделей прогнозирования и ранней диагностики заболеваний работников агропромышленного комплекса, контактирующих с ядохимикатами.
  8. 2.4 Метод синтеза гетерогенных математических моделей прогнозирования повторного инфаркта миокарда в реабилитационном периоде
  9. Синтез математических моделей прогнозирования ишемических рисков на основе традиционных предикторов сердечно-сосудистых осложнений
  10. Мясоедова Марина Анатольевна. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ И РАННЯЯ ДИАГНОСТИКА ПРОФЕССИОНАЛЬНЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ РАБОТНИКОВ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ОТРАСЛИ НА ОСНОВЕ ГИБРИДНЫХ НЕЧЕТКИХ МОДЕЛЕЙ. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Курск - 2019, 2019
  11. СОДЕРЖАНИЕ
  12. ВВЕДЕНИЕ
  13. 2.2. Метод синтеза нечетких математических моделей прогнозирования и ранней диагностики профессиональных заболеваний работников электроэнергетики.
  14. Выводы второй главы
  15. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ И РАННЕЙ ДИАГНОСТИКИ ПРОФЕССИОНАЛЬНЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ, ПРОВОЦИРУЕМЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМИ ПОЛЯМИ.
  16. Информационно-аналитическая модель принятия решений прогнозирования и ранней диагностики профессиональных заболеваний в электроэнергетике.
  17. Синтез нечетких решающих правил прогнозирования и ранней диагностики заболеваний нервной системы.
  18. Синтез нечетких решающих правил прогнозирования и ранней диагностики заболеваний иммунной системы.
  19. Экспериментальная проверка математических моделей прогнозирования и ранней диагностики заболеваний нервной и иммунной системы в условиях действия электромагнитных полей.
- Акушерство и гинекология - Анатомия - Андрология - Биология - Болезни уха, горла и носа - Валеология - Ветеринария - Внутренние болезни - Военно-полевая медицина - Восстановительная медицина - Гастроэнтерология и гепатология - Гематология - Геронтология, гериатрия - Гигиена и санэпидконтроль - Дерматология - Диетология - Здравоохранение - Иммунология и аллергология - Интенсивная терапия, анестезиология и реанимация - Инфекционные заболевания - Информационные технологии в медицине - История медицины - Кардиология - Клинические методы диагностики - Кожные и венерические болезни - Комплементарная медицина - Лучевая диагностика, лучевая терапия - Маммология - Медицина катастроф - Медицинская паразитология - Медицинская этика - Медицинские приборы - Медицинское право - Наследственные болезни - Неврология и нейрохирургия - Нефрология - Онкология - Организация системы здравоохранения - Оториноларингология - Офтальмология - Патофизиология - Педиатрия - Приборы медицинского назначения - Психиатрия - Психология - Пульмонология - Стоматология - Судебная медицина - Токсикология - Травматология - Фармакология и фармацевтика - Физиология - Фтизиатрия - Хирургия - Эмбриология и гистология - Эпидемиология -