Введение к работе
Актуальность проблемы. Состояние безопасности электроустановок в агропромышленном комплексе достигло недопустимо низкого уровня.
Неблагополучной является обстановка с пожарами, значительную долю которых (20...30 %) составляют пожары от электротехнических причин (электропожары). В 2005 г. в Российской Федерации зарегистрировано 226952 пожара, прямой материальный ущерб составил 6774,4 млн. руб.
В сельской местности России зарегистрировано 77292 пожара, материальный ущерб составил 2244,0 млн. руб. Доля пожаров в сельской местности составила 34,1 % от общего показателя по России. Нарушение правил устройства и эксплуатации электрооборудования стало причиной каждого пятого пожара (19%), а доля ущерба от них превысила 21%.
Неблагополучным остается и положение с электротравматизмом. Ежегодно в России от поражений электрическим током в электроустановках зданий гибнет более 4500 человек, теряет трудоспособность и получает инвалидность около 30 000 человек.
Некоторое снижение в последние годы производственного травматизма в сельском хозяйстве объясняется не улучшением состояния электробезопасности, а падением производства сельскохозяйственной продукции в государственном секторе экономики. В целом сравнительный анализ статистических данных показывает, что электротравматизм в России в течение последних десятилетий возрастал и к настоящему времени увеличился почти в три раза, в то время как происходило его снижение в экономически развитых странах. Уровень бытового электротравматизма в России более-чем на порядок превышает аналогичный показатель в США и Японии,
Состояние электроустановок, вызывающее гибель людей и пожары, как в сельском хозяйстве, так и в целом по России, стало представлять угрозу национальной безопасности страны. Это вызвало необходимость включения проблемы обеспечения безопасности электроустановок в Перечень критических технологий, утвержденный Президентом РФ 30 марта 2002 г.
Решение этой проблемы возможно на основе массовой реализации эффективных систем обеспечения безопасности электроустановок (СБЭ).
Цель исследования - разработка методов и средств оптимизации процессов массового создания перспективных систем безопасности электроустановок на объектах АПК с учетом их многовариантности в условиях ограниченного финансирования.
Для достижения установленной цели были поставлены и решены следующие основные задачи:
1. Выполнить системный анализ процесса массового создания
перспективных СБЭ на основе выделения систем безопасности на от
дельном объекте и на множестве объектов. Разработать концепцию
оценки совокупной эффективности системы безопасности на множест
ве объектов по известным значениям показателей эффективности сис
тем безопасности на отдельных объектах.
-
Развить технологию моделирования и разработать модели электропоражений в условиях функционирования системы безопасности на отдельном объекте.
-
Разработать концептуальную модель процесса создания перспективных систем безопасности электроустановок на множестве объектов.
-
Разработать математические модели, позволяющие оценивать эффективность процесса создания перспективных систем безопасности электроустановок на множестве объектов.
-
Разработать методы оптимизации стратегий создания систем безопасности электроустановок.
-
Разработать средства реализации выбора оптимальных стратегий, включающие методическое, информационное и программное обеспечение.
Объект исследования. Системы безопасности электроустановок на объектах агропромышленного комплекса.
Предмет исследования. Методы оптимизации процессов массового создания перспективных систем безопасности электроустановок в условиях ограниченного финансирования и многовариантности систем.
Методы исследования. Системный подход, системный анализ, системотехника, исследование операций, теория вероятностей и математическая статистика, методы прикладной информатики.
Научная новизна исследования заключается в следующем:
- разработана концептуальная модель и выполнено формализо
ванное описание процесса массового создания перспективных систем
безопасности электроустановок;
разработана математическая модель процесса массового создания перспективных систем безопасности, позволяющая оценивать значения показателей эффективности такого процесса в аспектах электро-и пожаробезопасности на основе предварительно подсчитываемых значений показателей эффективности систем безопасности на отдельных объектах;
разработаны методы моделирования опасности электропоражений при защите различными системами безопасности, учитывающие динамику надежности системы зануления, физиологический эффект самопроизвольного разрыва человеком электрической цепи и новые функциональные характеристики устройств защитного отключения по току утечки;
- разработаны методы оптимизации стратегий создания систем
безопасности электроустановок на множестве объектов для стратегий
различных видов с учетом ограничений;
- обоснована структура комплекса средств практической реали
зации разработанных методов выбора оптимальных стратегий, вклю
чающего информационное, программное и методическое обеспечение.
Практическая ценность работы. Разработана научная база и комплекс средств практической реализации перспективных систем безопасности электроустановок на множестве объектов, обеспечивающие наибольшую совокупную эффективность этих систем в процессе их создания и дальнейшей эксплуатации.
Реализация результатов работы. Научные положения, выводы и рекомендации использованы при разработке Государственной программы Министерства образования Российской Федерации на 2004-2007 годы "Безопасность образовательного учреждения"; проекта региональной целевой программы "Производство устройств защитного отключения и оснащение жилых, общественных и производственных зданий в Сибири до 2010 года"; "Плана мероприятий по обеспечению безопасности электроустановок в городах и районах Алтайского края на 2004-2008 годы", нормативно-технических сборников "Нормативные основы устройства и эксплуатации электроустановок" и "Правила устройства, эксплуатация и безопасность электроустаноэок".
Результаты исследований использованы при подготовке методиг ческих указаний "Расчет и проектирование перспективных систем
электропожаробезопасности в сельском хозяйстве" и "Оптимизация систем безопасности электроустановок АПК".
Работа выполнялась в соответствии с государственной научно-технической программой 0.51.21 на 1986-1990 гг. и до 2000 г. "Разработать и внедрить новые методы и технические средства электрификации сельского хозяйства", "Концепцией энергетического обеспечения сельскохозяйственного производства в условиях многоукладной экономики" и решением совместного заседания Совета Безопасности Российской Федерации и Президиума Государственного совета Российской Федерации от 13 ноября 2003 г. о развертывании фундаментальных, поисковых и прикладных исследований в интересах защищенности опасных объектов и населения.
Апробация работы. Основные материалы и результаты работ представлялись и обсуждались на 9 и 10-й международной научно-технической конференции "Защита от поражений электрическим током" (Польша, Лодзь, 1993 и 1995 г.); tl-й международной научно-технической конференции "Электробезопасность - 97" (Польша, Лодзь, 1997 г.); 12-й международной научно-технической конференции "Электробезопасность - 99" (Польша, Лодзь, 1999 г.); пятой региональной научно-практической конференции "Проблемы инновационного развития АПК и сельского хозяйства Алтайского края в переходных условиях" (Барнаул, 2002 г.); международной научно-практи-ческой конференции "Региональные аспекты обеспечения социальной безопасности населения юга Западной Сибири - проблемы защиты от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера" (Барнаул, 2003 г); Всероссийской научно-практической конференции "Проблемы энергосбережения и энергобезопасности Сибири" (Барнаул, 2003 г.); второй международной научно-прак-тической конференции "Региональные аспекты обеспечения социальной безопасности населения юга Западной Сибири - проблемы снижения рисков и смягчения последствий чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера" (Барнаул, 2004 г.).
На защиту выносятся :
1. Концептуальная модель и формализованное описание процесса
массового создания перспективных систем безопасности электроуста
новок
-
Способ оценки эффективности стратегии создания СБЭ на множестве объектов, учитывающий динамику их реализации.
-
Математические модели электропоражений людей, учитывающие надежность системы зануления, эффект самопроизвольного разры-
ва человеком электрической цепи и характеристики устройств защитного отключения.
-
Математические модели для оценки эффективности стратегий создания перспективных систем безопасности на множестве объектов.
-
Методы оптимизации стратегий создания систем безопасности электроустановок
-
Комплекс средств практической реализации методов выбора оптимальных стратегий, включающий информационное, профаммное и методическое обеспечения.
Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 61-й научной работе, в том числе в одном авторском свидетельстве и одном свидетельстве на разработку профаммы для ЭВМ
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5-ти разделов (глав), заключения, списка использованных источников и приложений. Работа изложена на 394 страницах машинописного текста, содержит 44 рисунка, 24 таблицы, 6 приложений. Список использованных источников включает 186 наименований.
