Probabilistic model of the human body electric impedance

• Autorzy: Korniluk W. , Sajewicz D.

Warianty tytułu

PL

Probabilistyczny model impedancji elektrycznej ciała ludzkiego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Knowledge of probabilistic model of the impedance, with regard to major factors and circumstances, is necessary to the correct dimensioning of electric shock protection and assessing the shock risk as well as investigating incidents of electric shock. Short characterization of the electric conductivity of human body is introduced in the article. Presented equivalent circuit of the human body impedance makes possible, in the sufficient degree, studying the dependence of this impedance value on essential physical quantities and circumstances (the contact surface area, the state of epidermis, ambient temperature, shock voltage rms value, frequency, duration of shock and the shock path). Mathematical description of the probabilistic model of the human body impedance, basing on such equivalent circuit, has the form of logarithm-normal distribution. In construction and verification of the probabilistic model, new results of Biegelmeier and other authors studies as well as IEC reports have been taken into consideration. Chosen approximation results of new IEC recommendations concerning the quantiles of the human body impedance and resistance realized by means of probabilistic model are presented. The structure of the Bayesian network of the human body impedance is proposed. The network maps causal relationships between unconditional nodes representing definite shock conditions (factors and circumstances) and the conditional nodes representing the elements of the human body impedance equivalent circuit. Exemplary dependences allowing causal concluding in formed Bayesian network are presented.

PL

Znajomość probabilistycznego modelu impedancji, z uwzględnieniem istotnych czynników i okoliczności, jest niezbędna do poprawnego wymiarowania ochrony przeciwporażeniowej, oceny ryzyka porażeniowego oraz badania wypadków porażenia. W artykule przedstawiono krótką charakterystykę przewodnictwa elektrycznego ciała człowieka. Zaprezentowano schemat zastępczy impedancji ciała ludzkiego, który umożliwia w dostatecznym stopniu odwzorowanie zależności wartości tej impedancji od istotnych, z punktu widzenia ochrony przeciwporażeniowej, wielkości fizycznych i okoliczności (powierzchni styczności, stanu naskórka, temperatury otoczenia, wartości skutecznej napięcia rażeniowego, częstotliwości, czasu trwania rażenia i drogi rażenia). Opracowany matematyczny opis probabilistycznego modelu impedancji ciała ludzkiego, oparty na schemacie zastępczym tej impedancji, ma postać warunkowego rozkładu logarytmonormalnego. Przy budowie i weryfikacji probabilistycznego modelu impedancji ciała ludzkiego uwzględniono nowe wyniki badań Biegelmeiera i innych autorów oraz ustalenia IEC. Zamieszczono wybrane wyniki aproksymacji nowych ustaleń IEC odnośnie kwantyli impedancji i rezystancji ciała ludzkiego dokonane za pomocą opracowanego modelu probabilistycznego. Zaproponowano, na podstawie utworzonego modelu, strukturę sieci bayesowskiej impedancji ciała ludzkiego. Sieć ta odwzorowuje związki przyczynowo-skutkowe pomiędzy węzłami bezwarunkowymi reprezentującymi określone warunki rażeniowe (czynniki i okoliczności) a węzłami warunkowymi reprezentującymi wielkości elektryczne schematu zastępczego impedancji ciała człowieka. Ponadto przedstawiono przykładowe zależności odnośnie wnioskowania przyczynowego i skutkowego w utworzonej sieci bayesowskiej.

Słowa kluczowe

EN

human body impedance; probabilistic model; Bayesian network

PL

impedancja ciała człowieka; model probabilistyczny; sieć bayesowska

• Wydawca: Polish Academy of Sciences, Committee on Electrical Engineering
• Czasopismo: Archives of Electrical Engineering
• Rocznik: 2009
• Tom: Vol. 58, nr 1-2
• Strony: 43--58
• Opis fizyczny: Bibliogr. 4 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Korniluk W.

autor

Sajewicz D.

• Faculty of Electrical Engineering, Bialystok Technical University,

Bibliografia

• 1. Korni1uk W.: Probabilistyczne metody oceny skuteczności ochrony przeciwporażeniowej w urządzeniach elektrycznych niskiego napięcia (Probabilistic methods for calculating the effectiveness of protection against electric shock by low voltage electrical installations - in Polish). Bialystok Technical University. Bialystok 1993.
• 2. Biegelmeier G., et al.: Schutz in elektrischen Anlagen. Band 1: Gefahren durch den elektrischen Strom. VDE VERLAG GMBH. Berlin 2003.
• 3. Biegelmeier G., Kieback D., Antoni H.: Conventional threshold values of tolerable risks for the appearance of ventricular fibrillation caused by electric shacks wit alternating current 50/60 Hz and direct current respectively. ESF - Technical Publication Series No. 3E. ESF – Vienna 2002.
• 4. International Electrotechnical Commission: IEC - Report 479, Second Edition. Part I: General aspects, Chapter 1: Electrical impedance of the human body, 1985.