196
Issue 11(46), Volume 1 | ISSN 3030-377X | 25.05.2025
SCIENCE SHINE
INTERNATIONAL SCIENTIFIC JOURNAL
ИНТЕГРАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЙ ИНТЕРНЕТА ВЕЩЕЙ (IOT) В
СИСТЕМУ ОХРАНЫ ТРУДА НА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМ
ТРАНСПОРТЕ
Н. В. Яронова
Ташкентский государственный транспортный университет
Аннотация: с
татья посвящена анализу современного состояния системы
охраны труда на железнодорожном транспорте и возможностям её
совершенствования за счёт внедрения технологий Интернета вещей (IoT).
Рассмотрены организационная структура охраны труда, функции профильных
подразделений и взаимодействие с государственными регуляторами. Особое
внимание уделено потенциалу IoT для мониторинга условий труда в реальном
времени, предиктивной аналитики и повышения безопасности персонала.
Приведены основные подходы к расчёту энергетического бюджета при
проектировании сетей передачи данных для обеспечения охраны труда, а также
проведен анализ эффективности внедрения данных решений на практике.
Материал может быть полезен специалистам в области промышленной
безопасности, инженерам и исследователям в сфере транспорта.
Ключевые слова:
охрана труда, железнодорожный транспорт, IoT,
мониторинг,
безопасность,
предиктивная
аналитика,
промышленная
безопасность, энергетический бюджет, беспроводная связь, автоматизация
Обзор существующей структуры: высшее управление, служба охраны
труда, технические инспекторы и специалисты по охране труда, инженерно–
технический персонал и рабочие, комитет по охране труда, Взаимодействие с
государственными регуляторными органами.
Высшее управление – Включает в себя руководство железнодорожной
компании или отдела безопасности, которое устанавливает политику и
стратегию в области охраны труда, разрабатывает корпоративные стандарты и
контролирует их соблюдение.
Служба охраны труда – специализированное подразделение, ответственное
за реализацию политики охраны труда, проведение инструктажей, обучение
персонала, мониторинг условий труда и предотвращение профессиональных
рисков. Эта служба также занимается расследованием несчастных случаев на
производстве.
197
Issue 11(46), Volume 1 | ISSN 3030-377X | 25.05.2025
SCIENCE SHINE
INTERNATIONAL SCIENTIFIC JOURNAL
Технические инспекторы и специалисты по охране труда – осуществляют
непосредственный контроль за соблюдением техники безопасности на
конкретных участках железнодорожной сети. Они проводят регулярные
проверки оборудования и инфраструктуры на предмет соответствия стандартам
безопасности.
Инженерно–технический персонал и рабочие – на этом уровне происходит
прямое выполнение всех регламентов и правил охраны труда, установленных
вышестоящими инстанциями. Все сотрудники обязаны проходить регулярные
обучения по вопросам безопасности и использовать предписанное защитное
оборудование.
Комитет по охране труда – в некоторых организациях функционируют
специальные комитеты, включающие представителей как администрации, так и
рабочих. Эти комитеты рассматривают вопросы, связанные с условиями труда,
и участвуют в разработке мероприятий по улучшению техники безопасности.
Взаимодействие
с
государственными
регуляторными
органами–
железнодорожные компании регулярно взаимодействуют с государственными
органами, такими как инспекция по труду и министерства, ответственные за
транспорт и здравоохранение. Это взаимодействие помогает обеспечить
соблюдение национальных стандартов и законодательства в области охраны
труда.
С внедрением технологий Интернета вещей (IoT) на железнодорожных
объектах, появилась возможность значительно повысить уровень мониторинга
и управления процессами охраны труда. Рассмотрим основные аспекты
критического анализа эффективности существующих процессов с учетом
данных, собранных через IoT: Мониторинг и контроль в реальном времени,
сбор и анализ данных, предиктивная аналитика, улучшение условий труда и
эргономика.
Внедрение технологий Интернета вещей (IoT) предоставляет значительные
возможности для повышения уровня безопасности и эффективности охраны
труда на железнодорожных объектах. Это включает в себя анализ данных для
предотвращения инцидентов, автоматизацию контроля за рабочей средой и
обучение персонала с использованием новейших технологий. Разработка этих
предложений обеспечит более безопасные и контролируемые условия работы.
Использование теоретических знаний включает глубокий анализ основных
принципов и норм безопасности. Основываясь на этих знаниях, студент может
критически оценить существующие условия и процедуры безопасности на
198
Issue 11(46), Volume 1 | ISSN 3030-377X | 25.05.2025
SCIENCE SHINE
INTERNATIONAL SCIENTIFIC JOURNAL
предприятиях железнодорожной отрасли. Теоретическая база обеспечивает
понимание таких аспектов, как риск–менеджмент, методы предотвращения
несчастных
случаев,
а
также
методики
создания
безопасного
производственного окружения (рис. 1).
Рис. 1. Модернизация антенны
Интеграция передового опыта происходит через анализ и внедрение
лучших практик и нормативных требований, освоенных во время
производственной практики. Этот процесс включает изучение новейших
разработок в области охраны труда и адаптацию проверенных подходов к
уникальным условиям и требованиям железнодорожной отрасли. Примеры
таких практик могут включать в себя стратегии реагирования на чрезвычайные
ситуации, использование персональных средств защиты, и системы раннего
обнаружения опасностей.
Разработка и внедрение IoT решений направлена на внедрение
инновационных технологических решений, которые улучшают процессы сбора,
анализа и управления данными о состоянии безопасности на рабочих местах.
Интеграция IoT в системы безопасности железнодорожных предприятий
позволяет осуществлять непрерывный мониторинг различных параметров,
таких как температура, вибрация оборудования, и уровни опасных веществ в
воздухе. Собранные данные анализируются в реальном времени, что
способствует оперативному выявлению потенциальных угроз и немедленному
реагированию на них, минимизируя риски для здоровья и жизни работников.
199
Issue 11(46), Volume 1 | ISSN 3030-377X | 25.05.2025
SCIENCE SHINE
INTERNATIONAL SCIENTIFIC JOURNAL
Этот подход не только повышает уровень безопасности на объектах
железнодорожного транспорта, но и способствует формированию культуры
безопасности, где каждый работник осведомлен о потенциальных опасностях и
знает, как на них реагировать. Внедрение передовых технологий и методов,
таких как IoT, позволяет компаниям переходить от реактивных мер
безопасности к превентивным, что является знаком мировых стандартов в
области охраны труда.
Расчеты и аналитическая часть
Максимально допустимые потери (МДП) – это как лимит на количество
энергии, которое можно потерять по пути сигнала от передатчика к приёмнику.
Эквивалентная изотропная излучаемая мощность (ЭИИМ) – это сила
сигнала, который передатчик отправляет во все стороны.
Минимальная мощность сигнала на входе приёмника – это минимальное
количество сигнала, которое приёмник должен получить, чтобы понять, что ему
передали.
Потери в канале связи – это все преграды на пути сигнала, которые могут
ослабить его мощность, например, здания, деревья или другие помехи.
Когда мы строим сеть, мы сначала считаем, сколько энергии сигнал теряет
по пути, чтобы убедиться, что на приёмнике сигнал всё ещё будет достаточно
сильным, чтобы его можно было правильно распознать (рис. 2).
Рис. 2. Принцип расчета энергетического бюджета
Базовая станция отправляет сигнал мощностью 100 Вт.
Модем (пользовательское устройство) принимает этот сигнал и может
также отправлять свой сигнал мощностью, но уже меньшей – 23 дБм.
200
Issue 11(46), Volume 1 | ISSN 3030-377X | 25.05.2025
SCIENCE SHINE
INTERNATIONAL SCIENTIFIC JOURNAL
Энергетический бюджет – это подсчёт всех потерь мощности сигнала на
пути от базовой станции к модему и обратно. Нужно учитывать все
препятствия на пути сигнала, например, здания или деревья.
Край ячейки – это самое дальнее место от базовой станции, где модем ещё
может принимать сигнал, но уже с трудом.
Режим разнесенной передачи – это способ улучшить качество связи, когда
модем и базовая станция используют разные пути или каналы для передачи
данных.
Это помогает понять, как сделать связь между базовой станцией и
модемом стабильной и качественной, даже если модем находится далеко от
станции. Расчет максимально допустимых потерь производится по формуле:
, (1)
где
– ЭИИМ передатчика, дБм;
– чувствительность приемника, дБм;
– коэффициент усиления антенны приемника, дБм;
– потери в фидерном тракте приемника, дБ;
– запас на проникновение сигнала в помещение, дБ;
– запас на внутрисистемные помехи, дБ;
– запас на затенение, дБ;
– выигрыш от хэндовера, дБ.
Запас на проникновение сигнала в помещение
- 22 дБ в условиях плотной городской застройки;
- 17 дБ в условиях средней городской застройки;
- 12 дБ в условиях редкой застройки (в пригороде);
- 8 дБ в сельской местности (на открытой местности в автомобиле).
– запас на затенение, дБ принимаем равным 8, 7 дБ (для требуемой
вероятности покрытия равной 95% и среднеквадратичного отклонения потерей
на затенение 8дБ).
Размер запаса, для внутрисистемных помех
характеризует увеличение
мощности шума на входе приемника. Расчет предполагает, что запас для
внутрисистемных помех в системе равен по формуле:
( )
(2)
где
– относительная загрузка соты в восходящей или нисходящей линии.
( )
7, 96 дБ,
201
Issue 11(46), Volume 1 | ISSN 3030-377X | 25.05.2025
SCIENCE SHINE
INTERNATIONAL SCIENTIFIC JOURNAL
( )
4, 56 дБ,
Запас на внутрисистемные помехи зависит от нагрузки на ячейку: чем
больше допустимая нагрузка на ячейку, тем больше запас должен быть принят
во внимание при расчете. Когда нагрузка увеличивается до 100%, диапазон
помех стремится к бесконечности, а зона покрытия соты падает до нуля (рис. 4.
3). Из двух значений TIR, полученных для UL и DL, выбирается минимум, в
соответствии с которым выполняется дальнейший расчет радиуса действия
базовой станции.
Рис. 3. Зависимость запаса на внутрисистемные помехи от загрузки соты
Находим коэффициент шумовой полосы приёмника по формуле:
B
,
(3)
где
- число выделенных ресурсных блоков;
-– (радиоканал в сетях 5G определяется как ресурсный блок РБ).
Подставляем значения:
𝐵
= 273 * 30 *
=8, 19 ∙
,
𝐵
= 133 * 30 *
=3, 99 ∙
.
Находим PN (мощность теплового шума приемника, дБм) по следующей
формуле:
( )
,
(4)
= 10 lg (100 *1, 38 *
* 293 * 8, 19 *
)= -114, 79 дБм,
202
Issue 11(46), Volume 1 | ISSN 3030-377X | 25.05.2025
SCIENCE SHINE
INTERNATIONAL SCIENTIFIC JOURNAL
= 10 lg (100 *1, 38 *
* 293 * 3, 99 *
)= -117, 92 дБм.
Таблица 1
Максимальная полоса частот в зависимости от разноса между под
несущими
SCS
(кГц
)
5
МГ
ц
10
МГ
ц
15
МГ
ц
20
МГ
ц
25
МГ
ц
30
МГ
ц
40
МГ
ц
50
МГ
ц
60
МГ
ц
80
МГ
ц
90
МГ
ц
100
МГ
ц
15
25
52
79
106
133
160
216
270
-
-
-
-
30
11
24
38
51
65
78
106
133
162
217
245
273
60
-
11
18
24
31
38
51
65
79
107
121
135
Чувствительность приемника SRX определяется по формуле:
,
(5)
где
– требуемое отношение сигнал/шум приемника, дБ;
– коэффициент шума приемника, дБ.
Подставляем наше значение:
-114, 79+7+7=-100, 79 ,
= -117, 92+2+11. 5=-104, 42.
Далее находим эффективную изотропно излучаемую мощность
, дБм по
следующей формуле:
,
(6)
где
– выходная мощность передатчика, дБм;
– выигрыш от сложения мощности передатчиков, дБ;
– коэффициент усиления антенны передатчика, дБ;
– потери в фидерном тракте передатчика, дБ.
Подставляем наше значение:
= 50+3+18-0, 4=70, 6 дБ,
= 23+0+0-0=23 дБ.
Рассчитываем максимально допустимые потери для линии DL и UL по
формуле:
= 70, 6+100, 79+0-0-22-7, 96-8, 7+0 = 132, 73,
= 23+104, 42+18-0, 4-22-4, 56-8, 7+0 = 109, 76.
Заключение
203
Issue 11(46), Volume 1 | ISSN 3030-377X | 25.05.2025
SCIENCE SHINE
INTERNATIONAL SCIENTIFIC JOURNAL
Применение современных подходов и аналитических инструментов
способствует более глубокому и точному мониторингу условий труда, что в
конечном итоге приводит к улучшению рабочей среды и снижению риска
профессиональных заболеваний и травм.
Проекты по внедрению IoT предоставляют возможности для реализации
предиктивной
аналитики,
обеспечивая
предварительное
выявление
потенциальных
опасностей,
что
позволяет
предпринимать
меры
предосторожности заранее, до возникновения аварийных ситуаций. Кроме того,
автоматизация сбора и анализа данных существенно упрощает процесс
контроля и управления охраной труда, делая его более надежным и менее
зависимым от человеческого фактора.
В ходе работы были рассмотрены теоретические аспекты охраны труда,
интеграция передового опыта и практическое применение полученных знаний.
Активное внедрение рекомендаций и разработанных мероприятий на практике
показывает
их
эффективность
и
преимущества
для
предприятий
железнодорожной отрасли.
Список использованных источников:
1. Неволин, Д. Г. , Петрусь, И. П. «Помехо устойчивость беспроводных
оптических локальных сетей передачи данных на базе светодиодов видимого
излучения: монография. » – Екатеринбург: УрГУПС, 2017. – 144 с.
2. Росляков А. В. , Ваняшин С. В. , Гребешков А. Ю. , Самсонов М. Ю.
«Интернет вещей». – Самара: ПГУТИ, АСТАРД 2014 г.
3. Роуз Д. «Будущее вещей: Как сказка и фантастика становятся
реальностью. » – М. : Альпина нон-фикшн, 2015 г. Мачей Кранц «Интернет
вещей. Новая технологическая революция». – М. : ЭКСМО, 2018 г.
4. Latif Ullah Khan. «Visible light communication: Applications, architecture,
standardization and research challenges. » – Department of Electrical Engineering,
University of Engineering & Technology, Peshawar, Volume 3, Issue 2, May 2017,
Pages 78-88.
5. Гончаров Н. Р. Охрана труда на предприятиях связи. -М. , 1971. – 392 с.
6. Климов В. Л. Передовые методы организации безопасности труда//
Безопасность труда в промышленности. 1981. № 9. С. 58—59.
7. Михайлов А. Ф. , Ефимов Г. К. Охрана труда в хозяйстве сигнализации и
связи. -М. , 1979. – 151 с.
8. Основные положения управления работой по охране труда на
железнодорожном транспорте. -М. , 1985. – 17 с.
9. Русак О. Н. Труд без опасности. -Л. , 1986. – 191 с.
