Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Системный анализ проблем безопасности при жизнеобеспечении административно-территориальных единиц
1.1. Анализ взаимосвязей и структур «аварийных служб», на предмет 26
обеспечения ими безопасности населения, объектов социально культурного назначения и промышленности в ATE
1.1.1. Пожарная охрана 27
1.1.2. Госавтоинспекция 28
1.1.3. Здравоохранение 28
1.1.4. Полиция 29
1.1.5. Вневедомственная охрана 29
1.1.6. Водоканал 30
1.1.7. Энерго-теплоснабжение 30
1.1.8. Газоснабжение 31
1.1.9. Жилищно-коммунальное хозяйство
1.1.10. Налоговая инспекция 32
1.1.11. Казначейство и банковская структура 32
1.1.12. Прокуратура З 3
1.1.13. «01-Пожар» 33
1.1.14. «02 - Происшествие» 35
1.1.15. «03 - Скорая медицинская помощь» 36
1.1.16. «04 - Газовая авария» 37
1.1.17. «05 - Энерго-, тепло- или водо-канализационная авария 38
1.1.18. Единый алгоритм «аварийных действий» 3 8
1.1.19. Постановка задач моделирования и оптимизации процессов функционирования служб жизнеобеспечения 40
1.2. Анализ пожарной безопасности жизнедеятельности 43
1.3. Анализ транспортно-энергетической безопасности 49
1.4. Основные причины снижения безопасности жизнедеятельности и обоснование направлений диссертационного исследования -Q
ГЛАВА 2. Вероятностно-физический подход к качеству, надежности и опасности материалов, изделий, технических средств, объектов и к «человеческому фактору» 77
2.1. Метод и автоматизированная система определения и диагностики век
тор-функций жизненного цикла веществ и материалов 77
2.1.1. Сигналы и образы в акустической эмиссии 81
2.1.2. Специфика диагностики материалов: нано-, микро- и макродеструкция материалов, как процессы изменения их структуры и «старения» при эксплуатации 87
2.1.3. Регистрация термодинамических параметров материалов 91
2.1.4. Регистрация электромагнитных параметров материалов 94
2.1.5. Регистрация акустических параметров материалов 94
2.1.6. Способ термодинамического и акустико-эмиссионного эталонирования 96
2.1.7. Регистрация деструкции, пиролиза и изменений «пожарных» параметров материалов 97
2.1.8. Автоматизированный комплекс диагностики и испытаний веществ и материалов 103
2.2. Вероятностно-физический метод определения надежности и опасности 108
электрорадиоэлементов, приборов, оборудования и объектов
2.2.1. Проблемы качества, надежности и безопасности изделий 108
2.2.2 Вероятностно-физическая модель надежности изделий 110
2.2.3. Вероятностная физико-химическая модель пожарной
опасности изделий 116
2.2.4. Вероятностная физико-химическая модель взрывоопасное материалов и изделий из них 122
2.2.5. Вероятностно-физическая модель электрической опасности изделий 124
2.2.6. Вероятностно-биофизическая модель токсичности 126
2.2.7. Термодинамическая модель надежности и безопасности 128
2.3. Вероятностно-физический метод стендовых испытаний электроприборов
2.3.1. Математическая модель стендовых испытаний 133
2.3.2. Методология реализации ускоренных испытаний 135
2.4. Автоматизация технологического прогона и приемо-сдаточных испы- 141
таний электроприборов.
2.4.1. Анализ результатов исследований электроприборов и радиоэлектронной аппаратуры 141
2.4.2. Модульные системы термоэлектронной защиты в автоматизации технологического прогона и приемо сдаточных испытаний электроприборов. 145
2.4.3. «Интеллектуализация» электроприборов в радиоизвещатели тех носферной опасности и её навигации (РИТОН) 146
2.5. Автоматизированная система квалиметрии электроприборов 155
2.5.1. Модель контроля производителя электроприбора 155
2.5.2. Радиоконтроль наработки и отказов электроприборов 157
2.5.3. Синтез автоматизированной системы квалиметрии электроприборов 158
2.6. Синтез автоматизированной системы предотвращения и
обнаружения пожаров и проникновений на объектах ATE 159
2.7. «Человеческий фактор», как психофизическая опасность 161
2.7.1. Математическая модель сознания 161
2.7.2. Термодинамическая модель сознания 163
2.7.3. Электродинамическая модель сознания 165
2.7.4. Вектор психофизической опасности 166
ГЛАВА 3. Оптимизация и автоматизация методов и средств обеспечения пожарной безопасности ate и объектов промышленности в них 167
3.1. Оптимизация и автоматизация оперативно-тактической деятельности противопожарной службы 170
3.1.1. Новые модели и алгоритмы оперативно-тактической деятельности 170
3.1.2. Модели и алгоритмы обработки данных о пожарах
3.1.3. Численный метод анализа пожаров на Юге России по разработанным моделям 194
3.1.4. Метод «виртуального анализа внедрения» 210
3.2. «Красная волна» в управлении движением пожарной техники 212
3.2.1. Анализ существующих проблем, методов и средств
управления ускоренным проездом пожарной техники на пожар 212
3.2.2. Синтез системы управления «Красная волна» и технико экономическое моделирование её эффективности 215
3.3. Оптимизация пожарно-профилактической деятельности 220
3.3.1. Системный анализ и моделирование деятельности ГПС по пожарной профилактике, противопожарной пропаганде, консультированию и обучению 220
3.3.2. Модель добровольного противопожарного формирования (ДПФ) 227
3.3.3. Модель «Инспектора государственного пожарного надзора» (ГПН) 230
3.4. Проблемная ориентация (интеграция) автоматизированных систем управления промышленными объектами ATE 235
3.4.1. Модификация АСУТП и АСУП 235
3.4.2. Модификация АСУТП ПЗ объекта 236
3.4.3. Принципы создания АСУ биотехнологиями (АСУБТ) объекта по утилизации С02 и Н20 в геосферу и компенсации выжигаемого 02 237
3.4.4. Интегрированная АСУБТП котельной 238
3.4.5. Метод и программно-технический комплекс термомагнитной сепарации воздуха 245
3.4.6. Принципы «тиражирования» ИАСУ БТП и синтез моделей си
стем для промышленности и объектов топливно-энергетического комплек- 249
са
3.5. Система адаптивного пожарно-энергетического налогообложения 259
3.5.1. Противопожарная оборона, как «смесь» публичных, коллективных и частных благ 260
3.5.2. Сравнительный анализ «страхового и налогового»
подходов в области пожарной безопасности 262
3.5.3. Синтез САПЭН 269
ГЛАВА 4. Макросистема синергетического обеспечения пожарной безопасности региона
4.1. Проверка «предсказательной силы» моделей МСО ПБ 277
4.2. Модель гибридной вычислительно-связной системы (ГВСС)
4.2.1. Системный анализ существующих радиосетей 281
4.2.2. Системный синтез ГВСС
4.3. Модель безрангового привлечения сил и средств на пожар 298
4.4. Синтез МСО ПБ 301
4.4.1. Синтез «стартовой» структуры МСО ПБ и алгоритмов функционирования и связи с сетевой макроподсистемой ATE «Профилактика» 302
4.4.2. Синтез «стартовой» структуры МСО ПБ и алгоритмов функционирования и связи с сетевой макроподсистемой ATE «Происшествие» 304
4.4.3. Синтез «стартовой» структуры МСО ПБ и алгоритмов функционирования и связи с сетевой макроподсистемой ATE
«Ресурсы» 306
4.4.4. Расчет сокращения потерь при виртуальном внедрении модели ИГПН с ДПФ 306
4.4.5. Расчет сокращения потерь при виртуальном внедрении модели СИЗОД 308
4.4.6. Расчет затрат при виртуальном внедрении «стартовой» структуры МСО ПБ и её эффективности 308
4.4.7. Оптимизация структуры 2-й очереди МСО ПБ 312
4.4.8. Расчет затрат при виртуальном внедрении 2-й очереди МСО ПБ и её эффективности 318
4.4.9. Оптимизация структуры 3-й очереди МСО ПБ 321
4.4.10. Расчет затрат при виртуальном внедрении 3-й очереди МСО ПБ и её эффективности 326
ГЛАВА 5. Геоинформационная макросистема синергетического обеспечения безопасности дорожного движения в ATE (ГИМСО БД) 330
5.1. Системный анализ дорожно-транспортных инфраструктур 330
5.2. «Интеллектуализация транспорта», как основа Блочной Автотранспортной Коммуникационной Системы Автоматизированной Навигации/Надзора (БАКСАН) 339
5.2.1. Радиоидентификатор и подсистема динамической
радиоидентификации и защиты ТС и водителя 340
5.2.2. Подсистема ультразвукового и магнитоэлектрического
подавления и контроля «топливного вреда» 349
5.2.3. Подсистема адаптивной обработки и контроля входящих и отработанных газов 356
5.2.4. Подсистема идентификации водителя и защиты (ПИВЗ) ТС 360
5.3. Биофизическая Локально-Объектная Дорожно-Инженерная Система (БЛОДИС) 361
5.3.1. Модели биотуннелей 361
5.3.2. Радиосветофоры 363
5.3.3. Радиознаки дорожного движения 363
5.3.4. Подсистема диагностики дорожно-транспортного вреда 363
5.3.5. Самоорганизация передвижения 364
5.4. Коммуникационная Автоматизированная Подсистема
Компьютерного Административного Надзора (КАПКАН) и синтез ГИМСО
БД 365
5.4.1. Положение КАПКАН в структуре ГИМСО БД 365
5.4.2. Размерность и требования к КАПКАН и ГИМСО БД в целом 365
5.4.3. Требования к макросистеме в целом 366 5.4.4. Перечень функций макросистемы 371
5.4.5. Источники возникновения и использования входной
и выходной информации 372
5.4.6. Требования к режимам функционирования системы 376
5.5. Математическая модель системы адаптивного дорожно-транспортного налогообложения (САДТЭН) в ГИМСО БД 376
5.5.1. О применении экономико-математической модели межотраслевого баланса 376
5.5.2. Адаптация модели Леонтьева к ГИМСО БД 380
5.5.3. Математическая модель функционирования ГИМСО БД 382
5.6. Макромодель самоорганизации, оптимизирующая ГИМСО БД 386
5.6.1. Обоснование макромодели 390
5.6.2. Реинвестиционная модель эффективности ГИМСО БД 394
5.6.3. Эффективность «виртуального внедрения» ГИМСО БД 396
ГЛАВА 6. Геоинформационная макросистема синергетического управления техносферной безопасностью (ГИМСУ ТБ) ATE
6.1. Необходимые и достаточные условия синтеза ГИМСУ ТБ 402
6.1.1. Статистика преступных деяний опасных для жизнедеятельности 403
6.1.2. Синергетика подавления преступных деяний 404
6.2. Методика синтеза ГИМСУ ТБ 407
6.2.1. Моделирование единой ГИС ATE 408
6.2.2. Комплексирование «биотуннелей и Красных волн» 410
6.2.3. Радиоконтроль оперативно-тактических действий 411
6.2.4. Тиражирование адаптивных систем 4 6.3. Модель оценки эффективности синтеза ГИМСУ ТБ 413
6.4. ГУМСУ ТБ, как инструмент самоорганизации продовольственной безопасности
6.4.1. Элементы продовольственной безопасности 416
6.4.2. Перспективы использования ГИМСУ ТБ в сельском хозяйстве 417
Основные результаты работы (заключение) 419
Список цитированной литературы
- Вневедомственная охрана
- Специфика диагностики материалов: нано-, микро- и макродеструкция материалов, как процессы изменения их структуры и «старения» при эксплуатации
- Модели и алгоритмы обработки данных о пожарах
- Синтез «стартовой» структуры МСО ПБ и алгоритмов функционирования и связи с сетевой макроподсистемой ATE «Происшествие»
Введение к работе
Актуальность темы. Для решения проблем безопасности требуется организованная деятельность в решении научных, технических, политических, экономических и социальных задач, которые влияют на социально-экономические потери в обществе. Такая деятельность осуществляется в рамках искусственно созданных человеком формирований, называемых организационными системами управления (ОСУ), которые охватывают федеральные и региональные государственные службы и учреждения, общественные организации, различные промышленные предприятия всех форм собственности, компании, холдинги, банки, кооперативы и т.д. Количество таких объектов в нашей стране измеряется сотнями тысяч, и продолжает расти, а количество персонала в ОСУ - десятками миллионов.
Несмотря на это, ОСУ, как специфический класс систем, постоянно ускользали из поля зрения исследователей, в то время как, главным условием и основой нормальной жизнедеятельности людей является их безопасность. И, поскольку техносфера, оборудование и транспорт, производственные и жилые здания, промышленные объекты и другие продукты человеческой деятельности, не только потенциально опасна, но и потенциально уязвима, то под техносферной безопасностью понимается вероятность защищённости как населения и территорий от поражающего воздействия техносферы, так и самой техносферы от опасных событий техногенного, криминогенного и природного характера.
Актуальность данной работы обуславливается постоянной проблемой выбора наилучшего (или оптимального) решения, которая ещё больше повышается при управлении процессами, обеспечивающими безопасность, многие из которых являются быстротекущими и многопараметрическими (взрывы, пожары, дорожно-транспортные происшествия, террористические акты и т.д.). В этом случае, и в связи с ограниченными возможностями человека, необходимыми условиями сокращения социально-экономических потерь от указанных событий являются создание «внутри ОСУ», различных автоматизированных систем управления (АСУ, АСУП и АСУТП), автоматизированных систем контроля (АСК) и систем автоматического управления (САУ), «следящих» за тем, чтобы процессы на объектах управления не попадали за границы (уставки) и в аварийные режимы, в т.ч. с учетом «человеческого фактора».
Таким образом, ОСУ техносферной безопасностью (ТБ) административно- территориальных единиц (АТЕ) должны представлять собой макросистемы (МС), в которых функционируют автоматизированные и неавтоматизированные системы управления различными промышленными объектами и службами жизнеобеспечения, «связанные» между собой каналами связи и передачи данных (в т.ч. радиосвязи с передвигающимися объектами, включая определение их координат в АТЕ).
Создание крупных и проблемно-ориентированных систем, а МС ТБ АТЕ являются именно такими, потребовало разработки соответствующего математического аппарата теории оптимального управления, основы которого представлены в работах зарубежных и отечественных авторов: Р.Беллмана, В.Б. Болтянского, Дж. Нэша, Л.С. Понтрягина, Г. Хакена, В.И. Арнольда, И.Пригожина, Н.Н. Моисеева, А.А.Колесникова, в т.ч. в области безопасности - Артамонова В.С., Брушлинского Н.Н., Гаврилея В.М., Махутова Н.А., Микеева А.К., Минаева В.А., Русака О.Н., Топольского Н.Г., Фролова К.В. и других. В то же время в современных условиях возрастает роль «минимаксного» управления, т.е. управления с минимальными потерями и с максимальной эффективностью использования ресурсов при штатных и нештатных ситуациях. Попыток решить указанные проблемы при создании ОСУ немного и все они, как показывает статистика потерь, пока безуспешны. Следовательно, необходимы исследования взаимосвязей и процессов самоорганизации безопасности, экономики и права, т.е. влияния вынужденной организации (законов, стандартов, норм и правил) на их самоорганизацию и на ежегодный уровень социально-экономических потерь в обществе, что является «отражением» их взаимного несоответствия (десинхроноза) и возможности неисполнения.
Таким образом, налицо научная проблема: нахождение условий самоорганизации безопасности, экономики и права, минимизирующих социально-экономические потери, и разработка на их основе методов, моделей и средств автоматизации управления техносферной безопасностью. В зарубежной и отечественной науке эта проблема мало изучена, что свидетельствует об актуальности темы.
Цели и задачи исследования. Цель диссертации заключается в разработке автоматизированных средств и систем управления техносферной безопасностью АТЕ на основе вероятностно-физических методов анализа существующих ОСУ и синтеза синергетических методов, моделей и средств, обеспечивающих предотвращение и ликвидацию аварий и пожаров на промышленных и жилых объектах, дорожно-транспортных происшествий (ДТП), преступлений, несчастных случаев и чрезвычайных происшествий в АТЕ природного, техногенного и криминогенного характера, сокращающих социально-экономические потери от них. Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие основные задачи:
провести анализ существующих современных научных методов и подходов к решению проблем техносферной безопасности,
определить и сформулировать основные теоретические и понятийные аспекты диагностики техносферного вреда и его компонентов (пожарного, энергетического, транспортного, экологического и др.),
найти условия самоорганизации процессов обеспечения техносферной безопасности,
синтезировать модели и средства диагностики техносферного вреда и его компонентов,
разработать методологию построения автоматизированной макросистемы синергетиче- ского управления техносферной безопасностью,
осуществить практическую реализацию разработанных методов, моделей и средств автоматизации управления техносферной безопасностью, в т.ч. путем моделирования на статистических данных социально-экономических потерь от пожаров, аварий, дорожно- транспортных происшествий и ЧС природного, техногенного и криминогенного характера.
Объект исследований. Объектами исследований являются промышленные и жилые объекты техносферы, а также население с ОСУ СЖ АТЕ (районов, городов и т.д.), функционирование которых определяет уровень (вероятность) безопасной жизнедеятельности в них.
Предметом исследований являются методы, модели и технологии функционирования промышленных и жилых объектов техносферы, населения и СЖ АТЕ, включающие определение опасностей, процессы их обнаружения и предотвращения, а также модели автоматизированных средств и систем компенсации и подавления опасностей с помощью процессов самоорганизации и управления.
Методы исследования. Основными методами исследования являются системный анализ и системный синтез функционирования промышленных и жилых объектов, субъектов (населения) и ОСУ СЖ в АТЕ, которые представляют собой сложные технические и человеко- машинные системы обеспечения процессов жизнедеятельности в АТЕ. Исследования базируются также на использовании термодинамики, электродинамики, синергетики, хронобиологии, методов аналитического и дискретного моделирования, компьютерных методов обработки информации, теории массового обслуживания и распознавания образов.
Достоверность полученных результатов обеспечивается корректностью постановки задач, строгостью использования математического аппарата, четкостью и ясностью выявляемых физических, химических, биологических, технологических, психологических и социальных эффектов, в т.ч. на многолетней статистике социально-экономических потерь от пожаров, ДТП и других происшествий, а также согласованностью результатов, полученных с использованием предлагаемых методов и средств исследования с результатами других исследователей.
Научная новизна диссертационного исследования заключается в следующем:
разработан не имеющий мировых аналогов автоматизированный комплекс баро- электро-термо-акустометрии, базирующийся на предложенном автором вероятностно- физическом методе количественной оценки долговечности, устойчивости и опасности твердых материалов, обращающихся в промышленном производстве и в быту, через вектор- функции их жизненного цикла, на которые получены патенты РФ (№ 2324923 от 20.05.2008, № 2343467 от 10.01.2009 и № 2399910 от 20.09.2010), отмеченные дипломом Национальной академии наук пожарной безопасности (23.05.2012);
систематизированы принципы автоматизации и интеграции технологического прогона и приемо-сдаточных испытаний при промышленном производстве электроприборов, позволяющие определять стадии их «жизненного цикла» (с помощью позисторных термозондов, на который получен патент РФ на изобретение № 2060566 от 20.05.1996), базирующиеся на модели их «интеллектуализации», которая поднимает на порядок безопасность электроприборов при эксплуатации и приводит во взаимное соответствие их технический и пожаробезопасный ресурс, превращая их в радиоизвещатели техносферной опасности и навигации (РИТОН), на которых синтезирована автоматизированная система предотвращения и обнаружения происшествий (АСПОП) - пожаров, аварий и взрывов на промышленных и жилых объектах;
впервые предложена модель автоматизированной макросистемы квалиметрии электроприборов (АМСКЭ), которая позволяет дополнить менеджмент качества ИСО 9000, представляя изменение качества электроприборов, как совокупность необратимых потерь надежности, эксплуатационной безопасности и потребительских характеристик;
разработана новая универсальная модель описания и классификации процессов функционирования жилых и промышленных объектов и всех служб жизнеобеспечения АТЕ в четырех проблемно-ориентированных сетевых макроподсистемах: «Профилактика», «Ресурсы», «Происшествия» и «Потери», которая позволяет оптимизировать структуры СЖ и разработать модели управления ими по отклонениям от нормального функционирования, названным нано-, микро- и макроавариями»;
создана методология моделирования и оценки эффективности функционирования сложных систем с минимизацией социально-экономических потерь в них, устраняющая противоречия между научными, техническими, экономическими и правовыми знаниями, нормами и правилами, путем введения новых понятий - публичного, коллективного и частного вреда, которые в единстве с общепринятыми понятиями публичных, коллективных и частных благ позволяют провести объективацию, изменить показатели и кардинально улучшить социально-экономическое состояние АТЕ с помощью разработанных систем адаптивного налогообложения с реинвестиционным механизмом их функционирования;
предложен новый способ интеграции автоматизированных систем управления объектами промышленности, обеспечивающий безопасность технологических процессов (АСУБТП) в них (на примерах котельной промышленного или коммунального предприятия, угольной шахты, добычи и использования торфа), базирующийся на методе термомагнитной сепарации воздуха на кислород, используемый в техпроцессах, и азот - для предотвращения загораний и тушения пожаров, на способ и сепаратор для которого получен патент РФ на изобретение (№ 2428242 от 10.09.2011);
впервые получены математические вероятностно-физические, организационно- технические и биотехнологические модели, которые позволили синтезировать автоматизированную макросистему синергетического обеспечения пожарной безопасности АТЕ (АМСО ПБ), а также геоинформационную макросистему синергетического обеспечения безопасности дорожного движения в АТЕ (ГИМСО БД);
разработан метод обеспечения совместимости и интеграции совокупности АСУ БТП объектов промышленности и жилья с макросистемами управления всеми службами жизнеобеспечения АТЕ в геоинформационную макросистему синергетического управления тех- носферной безопасностью (ГИМСУ ТБ), через сетевые макроподсистемы - «Профилактика», «Ресурсы», «Происшествия» и «Потери», путем взаимосвязи их между собой с помощью автоматизированной гибридной вычислительно-связной системы, которая помимо каналов связи и передачи данных каждой СЖ реализует местоопределение, радиоконтроль и радиоуправление объектами и персоналом на территории АТЕ, с лазерным зондированием среды и подстилающей поверхности;
разработана автоматизированная интернет-технология поддержки принятия решения (алгоритмы и комплексы программ анализа пожарно-энергетического вреда - и дорожно-транспортно-экологического вреда в АТЕ -), с помощью которых выполнены расчеты по Югу России, подтверждающие эффективность их применения.
Научные положения, выносимые на защиту:
-
-
Метод вероятностно-физического анализа систем управления безопасностью АТЕ (пожарно-энергетической, дорожно-транспортной и т.д.) и синтеза автоматизированных систем обеспечения безопасности.
-
Методика «защитной интеллектуализации» технических средств повышенной опасности (электроприборов, транспорта и т.д.), превращающий их в новые средства технического обеспечения АСУ - в радиоизвещатели техносферной опасности и её навигации, построенные на основе вероятностно-физических методов, моделей и информационных технологий оценки и контроля надежности и опасности промышленной продукции (материалов и изделий из них), использующие вектор-функции жизненного цикла материалов, получаемые баро-электро-термо-акустометрией, в результате применения которых синтезированы:
автоматизированная макросистема квалиметрии электроприборов,
автоматизированная система предотвращения и обнаружения происшествий (аварий, пожаров, взрывов, ДТП) в АТЕ.
-
Методология проблемно-ориентированной интеграции автоматизированных систем управления в топливно-энергетической промышленности (на примерах ТЭЦ и котельных промышленных и коммунальных предприятий, угольных шахт и торфяников), с помощью программно-технического комплекса диспетчеризации и термомагнитной сепарации воздуха на кислород (парамагнетик), используемый при сжигании топлива, и азот (диамагне- тик), применяемый для предотвращения загораний и тушения пожаров, позволяющая использовать атмосферу для противопожарной защиты техносферы и биосферы, а в «связке» с биофизическими моделями - для защиты атмосферы, биосферы и геосферы от техносферы.
-
Модели и алгоритмы оценки эффективности решения задач управления безопасностью АТЕ, построенные на основе определения публичного, коллективного и частного вреда (пожарно-энергетического, дорожно-транспортного и т.д.), что минимизирует социально- экономические потери в АТЕ от аварий, пожаров, ДТП и т.д., и предоставляет возможность, с помощью статистического анализа временных рядов, получить функции плотности вероятности соответствующих потерь, интегрирование изменений которых дает ретропрогноз эффективности принимаемых решений, а также позволяет оценить затраты по достижению установленного уровня безопасности в АТЕ и осуществить автоматизированное управление финансированием, для достижения указанного уровня с помощью реинвестици- онного механизма и автоматизированных систем адаптивного налогообложения (пожар- но-энергетического, дорожно-транспортно-экологического и т.д.).
-
Методология построения автоматизированной макросистемы синергетического обеспечения пожарной безопасности (АМСО ПБ) АТЕ с помощью защищаемых положений, что позволяет за счет эмерджентности макросистемы снизить количество пожаров, гибель, травмы и материальный ущерб от них на порядок и более.
-
Средства и методы проектирования автоматизированной геоинформационной макросистемы синергетического обеспечения безопасности дорожного движения (ГИМСО БД), сформированные с помощью защищаемых положений, позволяющие за счет эмерджентности макросистемы снизить количество ДТП, гибель, травмы и материальный ущерб от них на порядок и более.
-
Метод обеспечения совместимости и интеграции АСУ БТП объектов промышленности и жилого сектора с макросистемами управления всеми службами жизнеобеспечения АТЕ в геоинформационную макросистему синергетического управления техносферной безопасностью (ГИМСУ ТБ) путем взаимосвязи их между собой с помощью гибридной вычислительно-связной системы через проблемно-ориентированные сетевые макроподсистемы - «Профилактика», «Ресурсы», «Происшествия» и «Потери», а также, сосредоточения персонала администрации АТЕ и оперативных подразделений всех СЖ в зданиях-мачтах центров управления силами и средствами (ЦУСС) АТЕ, что позволяет за счет эмерджентности ГИМСУ ТБ поднять вероятность защищённости (безопасности) населения в АТЕ до нормативного уровня по ГОСТ 12.1.004.
Теоретическая значимость работы заключается в том, что выполненное исследование решает актуальную научную задачу разработки вероятностно-физической методологии анализа и синтеза синергетических структур СЖ, позволяющих повысить уровень техносферной безопасности промышленных и жилых объектов и АТЕ в целом, за счет автоматизации и самоорганизации СЖ и населения. Разработанные модели и методы развивают теоретические основы анализа, синтеза и обработки информации в автоматизированных и интегрированных системах обеспечения безопасной жизнедеятельности на основе системного подхода, синергетики, электродинамики и термодинамики.
Практическая значимость работы. Излагаемые аспекты диссертации развивают методологию практического применения системного анализа и синтеза организационных и интегрированных систем обеспечения безопасности промышленных и жилых объектов, самоорганизующихся в условиях штатных и нештатных ситуаций в АТЕ. Модели, средства и алгоритмы, описывающие автоматизированные макросистемы обеспечения безопасности дорожного движения и пожарной безопасности АТЕ, могут быть использованы при создании районных, городских и региональных систем управления. Программно-технические средства оценки надежности, устойчивости и пожарной опасности материалов и изделий из них можно использовать при их сертификации и экспертизе в лабораториях и центрах Ростехрегулирования, МЧС и Минюста России, а также на объектах промышленности, в НИИ, КБ и при подготовке специалистов в ВУЗах.
Реализация результатов работы. В 2000 году под руководством автора некоторые из разработанных методов и моделей были подготовлены и направлены Министерством образования РФ в Федеральную программу «Пожарная безопасность и социальная защита 2001 - 2005 г.г.».
В 2001 году на основе полученных результатов было разработано технико-экономическое обоснование (ТЭО) создания в г. Ростове-на-Дону «Коммуникационной Адаптивной макроСистемы Контроля Автотранспортного Движения» («КАСКАД») - прототипа ГИМСО БД, которая заинтересовала МВД России (исх.№ 13/Ц-4401 от 25.10.2001), была одобрена Полномочным представителем Президента России в Южном Федеральном округе (исх.№ А52-24-6 от 04.01.2002) и Законодательным собранием Ростовской области (исх№ 01.4-429/1521 от 30.01.2002), а 7 июня 2004 года была предложена соискателем на парламентских слушаниях в
Совете Федерации «Об оптимизации правового обеспечения безопасности дорожного движения в Российской Федерации».
С 2002 года круглосуточно на сервере , созданном под руководством соискателя, функционируют сайты с "on-line"- расчетами по моделям, изложенным в диссертации («пожарные» - и «дорожные» - ), что позволяет пользователю Интернета применить их в научных, учебных или профессиональных целях.
Материалы диссертации в виде электронного учебника «Диагностика материалов и изделий из них», разработанного по гранту ЮФУ 05/6-98, с 2007 года общедоступны на сервере , созданном под руководством соискателя.
Теоретические и методические разработки и модели использованы в учебных процессах и квалификационных работах студентов, слушателей и аспирантов в Ростовском государственном строительном университете и в Академии ГПС МЧС России. Часть созданных методов, средств и систем прошли экспертизу и зарегистрированы в Федеральной службе по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам, что делает их доступными широкому кругу специалистов.
Апробация работы. Теоретические и практические результаты, представленные в диссертации, докладывались на 6 научных семинарах, на 9 региональных, 42 Всероссийских и 78 международных конференциях, симпозиумах, форумах и конгрессах, основные из которых: Всесоюз. конф., посвящ. 30-летию НПО «Импульс» (Северодонецк: НПО «Импульс», 1986), ХП Всерос.науч.-практ.конф. «Научно-техническое обеспечение противопожарных и аварийно-спасательных работ» (Балашиха: ВНИИПО, 1993), II Междунар. конф. «Информатизация систем безопасности - ИСБ 93» (Москва: ВИПТШ, 1993), 6-й и 8-й Междунар. Конф. "Системы безопасности - СБ 97,99"(Москва: МИПБ МВД РФ, 1997 и 1999), Межд.конф. «Современные проблемы национальной безопасности: Россия в ХХІ век с миром и согласием» (Ростов н/Д: РЮИ МВД РФ-АПБН,1999); 9-15 и 17-20 Между- нар.конф. «Системы безопасности» - СБ 2000-2006 и СБ 2008-2012» (Москва: АГПС МЧС РФ, 2000-2012); Науч.-тех.конф. по межотрасл. Программе Минатома и Минобразования РФ «Научно-инновационное сотрудничество» (Москва: МИФИ, 2002); Всерос. науч.-практ. конф. «Техносферная безопасность, надежность, качество, энергосбережение» (РГСУ, 20022012); VI Междунар.науч.-практ.конф. «Экономика природопользования и природоохраны» (Пенза :ПДЗ-МАНЭБ, 2003); 24-26 науч.-практ. конф.с междунар .участием «Композиционные материалы в промышленности - СЛАВПОЛИКОМ» (Ялта-Киев: УИЦ «Наука, техника, технология», 2004-2006), 1-й и 2-й Межд.конф. "Наука и будущее: идеи, которые изменят мир" (Москва: ГГМ им.Вернадского -Фонд "Наука и будущее», 2004 и 2005); 12-й и 13-й Международной конф. «Современные методы и средства неразрушающего контроля и технической диагностики» (Ялта-Киев: УИЦ «Наука, техника, технология», 2004, 2005); 13,14 и 16-й междунар. конф. «Проблемы управления безопасностью сложных систем» (Москва: ИПУ РАН - 2005, 2006 и 2008); Межд. науч.-практ. конф. «Строительство-2007,2008,2009» (Ростов н/Д: РГСУ, 2007-2009); Междунар. научно-практич. конф «Пожарная и аварийная безопасность» (Иваново: ИГПС МЧС РФ - 2008,2011); XVII Межд.конф. по химической термодинамике в России (RCCT 2009, Казань:РХО им.Д.И.Менделеева); Научно-методич. конф. «Современные информационные технологии в образовании: Южный федеральный округ - СИТО 2009,2010,2011» (Ростов н/Д: ЮГИНФО, 2009-2011); XIV молодеж. конф.- школы с междунар. участием «Современные проблемы математического моделирования» (Ростов н/Д: ЮФУ-2011); Всерос. науч.-практ. конф. «Предупреждение преступлений и административных правонарушений в сфере обеспечения безопасности дорожного движения» (Краснодар: КрУ МВД РФ-2011); 4-й междунар.науч.конф. «Системный синтез и прикладная синергетика» (Пятигорск-Таганрог: ТТИ ЮФУ-2011); European Science and Technology: materials of the international research and practice conference (Wiesbaden, Germany-2012); Russian-Taiwanese Symposium "Physics and Mechanics of New Materials and Their Applications"(Rostov-on-Don, 2012).
Результаты работы отражены в отчетах ряда госбюджетных НИР, выполненных в рамках Программ Минобразования РФ: Межвузовской НТП 1996-99 г.г. «Качество и безопасность технологий, продукции, образовательных услуг и объектов» (НИР-4.65), в которой соискатель был руководителем; гранта Минобразования РФ (2001-2002г.г.) № ТОО-13.0- 2500 «Модель адаптивной системы безопасности дорожного движения с пассивной локацией транспортных средств (рук.- д.ф.-м.н., проф. Денисенко П.Ф) и НИР Межотраслевой НТП с АО «АВТОВАЗ» (2002-2003 г.г.) «Модель оценки и утилизации дорожно- транспортного вреда и система реализации её в автомобиле (проект 02.06.004 - шифр «БАКСАН», рук.- д.т.н., проф. Панич А.Е.), где соискатель был ответственным исполнителем, как и в гранте ЮФУ-2007 «Методы и средства диагностики и испытаний материалов и изделий из них» (№ 05/6-98-рук. к.ф.-м.н. Буйло С.И.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано более 200 работ, полный список которых приведен в тексте диссертации, в том числе: 4 монографии, 4 патента РФ, 4 заявки на изобретения и 18 публикаций в изданиях, включенных ВАК РФ в Перечень изданий для публикации результатов докторских диссертаций. Более 60 работ опубликовано после защиты кандидатской диссертации, в числе которых 2 монографии, 2 патента РФ, 3 заявки на изобретения и 11 публикаций в ВАКовских журналах.
Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 422 страницах и состоит из введения, шести глав и заключения, содержащих 22 таблицы и 74 рисунка, со списком литературы из 499 источников на 26 страницах и приложением на 35 листах.
Вневедомственная охрана
Информационные и физические ресурсы государственной инспекции по безопасности дорожного движения (ИР и ФР ГИБДД) включают в себя [1,2, 18,36,40,167,238,357,426,439,442]: - дислокацию, техническое состояние, принадлежность объектам и субъектам средств автомототранспорта и автодорог; - условия управляемости дорожным движением и уровень дорожно-транспортной опасности объектов и дорожно-транспортной инфраструктуры ATE, включая государственную статистику ДТП (количество ДТП, погибших и травмированных, причины и ущерб от них, времена и средства выполнения оперативно-тактических задач, обстоятельства и технические характеристики объектов ДТП, возрастные и социальные характеристики погибших, пострадавших и др.); - наличие и состояние собственных зданий и сооружений, технических средств и личного состава ГИБДД и добровольных формирований в ATE, а также служебную статистику (кадровую, профилактическую, маттехснабжения и др.); - наличие и расход денежных средств при осуществлении своей деятельности в ATE. 1.1.3. Здравоохранение Информационные и физические ресурсы здравоохранения(ИР и ФР ЗО) включают в себя [18,40,292, 441,442]: - дислокацию по объектам, возрастную дифференциацию и состояние здоровья субъектов (населения) ATE; - санитарно-гигиенические условия объектов ATE, а также уровень их эпидемиологической опасности; - наличие и состояние медучреждений, спецтехники, медпрепаратов, медперсонала, а также отраслевых и добровольных формирований объектов, включая государственную статистику заболеваний и демографии (смертность, рождаемость, число вызовов неотложной медицинской помощи, диагнозы и меры оказания медицинской помощи и другие характеристики); - наличие и расход денежных средств при осуществлении своей деятельности в ATE. 1.1.4. Полиция Информационные и физические ресурсы полиции (ИР и ФР ОВД) включают в себя [32,40,162,238,441,442]: - дислокацию, возрастную дифференциацию и трудоустроенность субъектов (населения) ATE; - правоохранительные условия хозяйственных и культурных объектов и уровень правопорядка ATE, включая государственную статистику происшествий и преступлений; - наличие и состояние собственных зданий и сооружений, оснащенность личного состава подразделений внутренних дел и добровольных формирований объектов, а также служебную статистику (количество заявлений граждан, дел административной и уголовной деятельности и др.); - наличие и расход денежных средств при осуществлении своей деятельности в ATE.
Информационные и физические ресурсы вневедомственной охраны (ИР и ФР ОВО) включают в себя [40,319,441,442]: - дислокацию, принадлежность и условия охраны объектов; - уровень опасности проникновения на объекты, включая служебную статистику (количество нарушений, ложных срабатываний, ущерб от проникновений на защищаемые объекты, времена и средства выполнения оперативно-тактических задач, производственные/бытовые и технические характеристики объекта и т.д.); - наличие и состояние собственных зданий и сооружений, оснащенность стационарными и мобильными средствами, личный состав подразделений и пожарно-сторожевой охраны объектов, а также служебную статистику (кадровую, профилактическую, маттехснабжения и др.); - наличие и расход денежных средств при осуществлении своей деятельности в ATE.
Информационные и физические ресурсы водоканализационной службы (ИР и ФР ВК) включают в себя [18,40,361,441,442]: - дислокацию, ведомственную принадлежность и техническое состояние водоканализационных сетей; - наличие и состояние собственных зданий и сооружений, оснащенность стационарными и мобильными средствами, персонал подразделений водоканала и аналогичных служб объектов ATE, а также служебную статистику (количество аварий и заявлений граждан о дефектах, времена и средства выполнения оперативно-тактических задач, производственные/бытовые и технические характеристики объекта аварии и др-); - наличие и расход денежных средств при осуществлении своей деятельности в ATE.
Информационные и физические ресурсы службы зперго-теплоснабжения (ИР и ФР ЭТС) включают в себя [7,8,40,81,126,242,299,441,442]: - дислокацию, ведомственную принадлежность и техническое состояние энергетических и тепловых сетей и распредустройств в ATE, включая государственную статистику по объектам энергонадзора; - уровень обеспеченности электрической и тепловой энергией объектов и субъектов ATE и потребления ими указанных ресурсов; - наличие и состояние собственных зданий и сооружений, оснащенность стационарными и мобильными средствами, персонал подразделений энерго теплоснабжения и аналогичных служб объектов ATE, а также служебную статистику (кадровую, профилактическую, маттехснабжения и др.); - наличие и расход денежных средств при осуществлении своей деятельности в ATE. 1.1.8. Газоснабжение Информационные и физические ресурсы газоаварийной службы (ИР и ФР ГС) включают в себя [40,441,442]: - дислокацию, принадлежность объектам и субъектам и техническое состояние газораспределительных сетей и устройств; - уровень газообеспечения и газопотребления объектов ATE; - наличие и состояние собственных зданий и сооружений, технических средств, персонал подразделений газоаварийной и эксплуатационной службы, а также аналогичных служб городских объектов, а также служебную статистику («аварийную», кадровую, профилактическую, маттехснабжения и др-);
Специфика диагностики материалов: нано-, микро- и макродеструкция материалов, как процессы изменения их структуры и «старения» при эксплуатации
Способ микроскопии поверхности, на предмет синхронной регистрации «порогов протекания», характеризующих микродеструкцию и «старение» образца, реализуемую соответствующим сопряжением оптической части микроскопа «МИКРАН» с «Инфралюм ФТ-801» [49,50,262], планируется обеспечить через те же «окна» в источниках тепла/холода (рис.2.4).
Превращение неравенств Семенова, Зельдовича и Франк-Каменецкого в уравнения с помощью соответствующих критериев воспламенения ЭРМ (Se, FK И Ze=Q/S) и объединение их в систему стало возможным, во-первых, в результате реализации квази-изотермического режима в окрестности точки воспламенения, во-вторых, из-за однонаправленности теплового потока в образец, что обеспечивается конструкцией ТЭД, а в-третьих, и это-главное, благодаря точному измерению и определению большинства переменных, включая фиксацию момента воспламенения по сигналам АЭ [49,50]: где Ze - критерий Зельдовича (критическая плотность теплового потока); X коэффициент теплопроводности газовой фазы; R - газовая постоянная; Тп - температура печи; Еа - энергия активации пиролиза образца; Н - тепловой эффект реакции в газовой фазе; К - предэкспонент; Se - критерий Семенова (Se=0,368); Q - теплота, подведенная к образцу; V - текущий объём образца; S - текущая площадь поверхности образца; а текущий коэффициент теплоотдачи образца; Тпо-температура поверхности образца; FK критерий Франк-Каменецкого (FK=2,00); r-линейный размер образца; Х,о коэф.теплопроводности образца; То-температура образца.
Из решения системы (2.24) методом подстановки параметров в точке воспламенения, вычисляются Н - тепловой эффект реакции в газовой фазе, Ea - энергия активации пиролиза образца и К - предэкспонент. Далее вычисляются энергии активации - EDi стадий деструкции, соответствующих температурам стадий (Тр,Тпл,Ттл), и, после вычисления FKD1, этих стадий, рассчитываются тепловые эффекты в них - HDi.
При решении системы уравнений (2.24) используются следующие измеряемые параметры и формулы расчета с ними: характерный размер г (высота образца) — -С (определяется по 2.13), коэффициент теплопроводности образца — Х0 (определяется по 2.16), коэффициент теплоотдачи образца — а = Ві-Я0/ - (число Био определяется в ходе испытаний по радиационной формуле Ві = аі(Т)ІХ0(Т), с учетом числа Кирпичева Ki =enaoiRIX , характеризующего отношение энергии, переданной излучением, к энергии, переданной теплопроводностью по 2.19) объем образца — V - mlp (масса и объем измеряются, а плотность определяется по 2.15). площадь поверхности образца (цилиндра) — S = г, V = -гп/р , где m -масса и р - плотность образца, а , - фактор формы определяется из отношения площади к объему образца: _ = 2nR(e + R) _ R-i =_ _ + J_=e ,s=e.y
В отличие от прежнего решения [49,50], при указанных выше текущих и граничных условиях, и с учетом замены переменных система (2.24) решается так: 1 шаг - делением 3-го уравнения на 2-е (Fic/Se) и подстановкой значений всех переменных в точке воспламенения, находится энергия активации вос подстановка формул (2.25 и 2.26) в 1-е уравнение системы (2.24) и нахождение теплоты реакции в газовой фазе, которая, при критическом тепловом потоке Зельдовича и является теплотой воспламенения Н (для упрощения записи выражение под знаком логарифма обозначено LnEa): Ze2 = 2ЛВ -Н-Кехр Е„
Отметим, что до момента убыли массы образца в результате процессов деструкции (порогов протекания, сублимации, плавления, пиролиза), т.е. до регистрации изменения то , тепловая энергия сообщаемая образцу «расходуется» на изменение энтропии, температуры и теплообмен с окружающей средой в ТЭД (теплопроводностью и излучением). При этом, за исключением «поведения» на периодических квазилинейных участках температуры, энтропия образца с повышением температуры нарастает, изменяясь скачком в точке воспламенения.
Следовательно, энергия активации воспламенения - Еа является энергией связи - Эсв, поэтому её уравнение можно представить в следующем виде: В результате преобразований системы уравнений (2.24) с использованием полученного выражения (2.30) вместо энергии активации - Еа, получим новую систему (2.3.1), в которой площадь поверхности образца представлена через объем и фактор формы (S- f V), что позволяет в дальнейшем получать 101 функции производства энтропии (AS\) образцов стадий жизненного цикла (как разность между точками её изменений к интервалам времени этих изменений):
Таким образом, для диагностики основных характеристик и пожарной опасности твердых веществ и материалов, а также их ускоренных испытаний на старение, необходимо и достаточно реализовать синхронизацию, перечисленных выше методов и средств в автоматизированный диагностический комплекс (рис.2.6). «Срез» вышеперечисленных регистрируемых параметров можно представить в виде 38-ми параметрической вектор-функции «жизненного цикла» образца (ВФЖЦ) в условиях эксплуатации - F [Ph Th ть 1Ь pt, Хь аи CPi, CVi, /?,, Уъ Сь К Хь Уь Hit Sh Foh Bih Eh Kh Gb vb р&/Еіг ffb Щ, QfRj), tgab єи ць /Uj-j2/ jjt, L/Rjt, Єі-a/ti С І hit, NAi, Uit Git rj,)], по которой в многомерном пространстве фазовых состояний материалов в условиях эксплуатации, можно осуществить идентификацию стадий этого цикла [49,50].
Как следует из блок-схемы (рис.2.7) автоматизированного комплекса диагностики и испытаний (АКДИ), макет которого был изготовлен на базе венгерского установки СТА (DERJVATOGRAF 1500), аналитические весы (7) заменены - магнитометрическими (фирмы "Sartorius"-WZA224CW), с диапазоном взвешивания от 100 микрограмм до 220 грамм, с разрешением 10 мкг. для ТГ и 1 микрограмм - для ДТГ, со встроенной поверочной гирей 200г. Вместо одной из электропечей на поворотном кронштейне установлен тер мокриостат Пельтье, а во вторую - вставлено «окно».
На герметизируемое посадочное место (ГПМ) с тиглем-термоэлектро-дилатометром на термоакустическом шток-волноводе (ТЭД ТАШВ - 3 рис. 2.7), в котором размещается образец, опускается источник тепла/холода (термокриостат - 1 или электропечь - 13), тепловые сенсоры которых (4, 18, 24) подключены к многоканальному измерителю температуры (модули УСО в контроллере 21).
ТЭД имеет три электрических сенсора (две молибденовые обкладки и крышка тигля). Нижняя молибденовая обкладка 8, закрепленная неподвижно, подключается проводником, проходящим по каналу ТАШВ 5, подключается к одному из измерителей иммитанса 19, которые присоединены к ПК и компьютеру (ФС) по интерфейсу RS-232. Подвижная молибденовая верхняя обкладка 9 подключается аналогично. Указанные обкладки являются «RXC-сенсором» образца в термоэлектродилатометре. Второй «С-сенсор» термо-электродилатометра образуется верхней обкладкой 4 и молибденовой крышкой 10, которая фиксируется неподвижно (для обеспечения нормированного расстояния пТЭд), и проводником по каналу ТАШВ 5 подключается ко второму измерителю иммитанса 19. Подводимые и принимаемые сигналы электрических сенсоров преобразовываются измерителями иммитанса 19 (Е7-20) в соответствующие параметры и вводятся в ПК (21) и компьютер (ФС) 23.
Для непрерывного взвешивания образца ТЭД устанавливается и закрепляется на платформе аналитических весов 7 весоизмерительной системы с высокой разрешающей способностью и встроенной калибровочной гирей, которые передают данные весоизмерения в ПК (21) и компьютер (ФС) 23 по интерфейсу RS-232.
Контроллер 21 с модулями УСО осуществляет управление АКДИ (блоки питания термоэлементов Пельтье, форвакуумный насос, датчики разряжения и системы трубопроводов для упрощения на блок-схеме не показаны) по программе компьютера (ФС) 23. При этом ПК ведет «подбазу данных» всех сенсоров, МСИ и режимов испытаний на жестком диске.
Модели и алгоритмы обработки данных о пожарах
Причины ущерба в жилом секторе В то же время данные ночных пожаров свидетельствуют о том, что 45% погибших «приходится» на !4 времени суток: интервал с 12 часов ночи до 6 утра. Следовательно, одними автономными пожарными извещателя-ми в жилье не обойтись. Недостаточно обнаружить загорание и разбудить жильцов при возникновении пожара в жилых зданиях, необходимо вооружить их индивидуальными средствами защиты (например, фильтрующими противогазами - рис.3.10), чтобы в них они могли эвакуироваться, или дождаться прибытия пожарных и не погибнуть, т.к. среднее время получения человеком смертельной дозы от продуктов горения составляет 27,5 минут [279,308,360], а существующее среднее время свободного развития пожара, полученное по новому уравнению ОТД- 37,1 минуты, (рис.3.3).
Таким образом, новое уравнение ОТД (3.9) позволяет провести детальный анализ оперативно-тактической деятельности гарнизонов ГПС и определить стратегические, тактические и вспомогательные направления совершен 2 Рисунок 3.10 - Газодымозащитный комплект
Комплект ГДЗК-У относится к средствам самоспасения и применяется при объемном содержании кислорода в воздухе не менее 17% и высокой концентрации токсичных веществ. Комплект одноразового использования. Комплект ГДЗК-У предназначен для индивидуальной защиты органов дыхания, зрения и головы человека (в т.ч. дети старше 12 лет) от токсичных продуктов горения. Используется при эвакуации из задымленных помещений при различных аварийных ситуациях, техногенных авариях и природных катастрофах. Обеспечивает защиту при температуре окружающей среды от 0 до +60С: Сохраняет защитные свойства после кратковременного воздействия температуры 200С — в течение одной минуты и открытого пламени с температурой 850С — в течение пяти секунд В течение 30 минут защищает от вредных веществ (предусмотренных в НПБ 302-2001 как контрольные) Защита органов дыхания на уровне фильтрующего противогаза марки М.
стратегическое направление ОТД - обеспечение обнаружения и сообщения о загорании, взрыве или пожаре, путем установки в каждом доме/квартире и на хозяйствующих объектах в каждом населенном пункте радиосредств автоматической пожарной сигнализации, в т.ч. «интеллектуальных ЭП», обеспечивающих надежность обнаружения и подачи сигнала тревоги в ДПФ и/или ПЧ ATE не ниже 0,999999, а в жилом секторе кроме этого - оснащение каждого жителя, включая детей, ГДЗК; тактическое направление ОТД - осуществление информационного обеспечения ГПС, путем создания системы связи с каждым населенным пунктом в ATE и ДПФ в нём, с оснащением диспетчеров ПЧ городов и районов автоматизированными рабочими местами (АРМ-диспетчер) с ГИС и банком данных обо всех объектах в радиусе выезда каждой ПЧ, с возможностью расчета оптимальных планов пожаротушения, включая привлечение ДПФ; вспомогательное направление ОТД - оснащение всех ПЧ автомобилями быстрого реагирования (1-й ход -«скорая пожарная помощь») и участие в создании совместно с ГИБДД систем управления дорожным движением с организационно-техническими средствами, обеспечивающими повышение скорости движения ПА в 2 раза и снижающими вероятность ДТП с ПА в 500 раз, а также оснащение каждого ДПФ современной передвижной установкой тушения пожара (типа «Гейзер»).
В связи с тем, что решить и стратегические, и тактические, и вспомогательные задачи невозможно без соответствующих финансовых ресурсов, было выполнено моделирование их эффективности при «виртуальном внедрении», по сокращению социально-экономических потерь, с помощью «генерации соответствующих распределений Эрланга» и интегрирования функций плотности вероятности соответствующих параметров (пожаров, ущерба, гибели и т.д.) в существующих ИОДах (3.51), результаты которого позволили обощить их в виде «Метода и методики оценки социально-экономических потерь», изложенной ниже.
Особенности расчета экономической эффективности пожарно-профи-лактических мероприятий (НИМ) заключаются в том, что под ППМ понимается комплекс организационно-технических мер (организационных мероприятий и технических средств), направленных или на исключение возможности возникновения пожара (снижения вероятности пожара по ГОСТ 12.1.004), или на предотвращение воздействия на людей опасных факторов пожара (ОФП) и ограничение материального ущерба от него. В связи с этим расчет годового экономического эффекта ППМ проводится обычно по методике, разработанной ВНИИТТО [286]: Э = [(Я, -772 -Зт) - ЕН Щ А2, (3.79) где П\- годовые потери от пожаров при существующей системе, руб.; Пг- годовые потери от пожаров после внедрения ППМ, руб.; Зт - текущие затраты, руб.; К - единовременные (капитальные) затраты на внедрение ППМ, руб.; Ен \lt— нормативный коэффи 210 циент окупаемости затрат; t - время охвата ППМ, лет; А . - объем внедрения ППМ, ед. (единицей может быть здание, мероприятие, объект, система и т.д.), а потери от пожаров рассчитываются по формуле: nt= (Ппр + Лкос) Рп + ПГ РГ+ ПТ РТ, (3.80) где Ппр - прямой материальный ущерб от пожаров в течение года, руб.; Пкос- косвенные потери от пожаров в течение года, руб.; Пг потери от гибели населения на пожарах в течение года, руб.; Пг- потери от травм населения на пожарах в течение года, руб.; Рп - вероятность возникновения пожара; Рт - вероятность травмирования населения на пожаре; Рг - вероятность гибели населения на пожаре.
Получение коррелированных данных пожаров, гибели, травм, уничтоженных и поврежденных площадей, позволяют создать метод «виртуального анализа внедрения» (ВАВ) оперативно-профилактических мероприятий, путем вычисления соответствующих распределений Эрланга и интегрирования функций плотности вероятности соответствующих параметров (пожаров, ущерба, гибели и т.д.) по времени свободного развития пожара, и оценки изменения социально-экономических потерь (77,-) в уравнении (3.79) через разность интегралов соответствующих функций плотности вероятности (ущерба, гибели и т.д.) в ИОДе, при изменении числа пожаров по времени их свободного развития {tcJn - параметр масштаба функций Эрланга "п"-го порядка), т.е. с учетом изменений времён, характеризующих решение стратегических, тактических и вспомогательных задач: (t06+tCp+tcc) - матожидание времени обнаружения и сообщения, tpd - матожидание времени решения диспетчером задачи, tCJl - матожидание времени следования на пожар, tp - матожидание времени разведки, t6p - матожидание времени боевого развертывания, Тогда, используя формулу связи косвенных потерь с прямым материальным ущербом через коэффициент 5,72 [347], а также усреднённые данные «стоимости» потерь от гибели и травматизма людей на пожарах из таблицы Приложения 16 методики ВНИИПО [286], получим вместо формулы потерь (3.80), следующее уравнение [68]:
Синтез «стартовой» структуры МСО ПБ и алгоритмов функционирования и связи с сетевой макроподсистемой ATE «Происшествие»
Тогда «адресное раннее обнаружение» опасных факторов (дым, температура и т.д.) соответствующими извещателями позволяет ПЭВМ автоматически: рассчитать массив маршрутов ко всем пожарным частям гарнизона, вычислить времена их прибытия к месту пожара и отсортировать по возрас 300 танию, с учетом условий и скорости движения (при этом может оказаться, что «быстрее приедет» ПА, имеющий не самый короткий маршрут), рассчитать площадь и условия распространения пожара к моменту прибытия 1-го боевого расчета (а также 2-го, 3-го и т.д.), рассчитать оперативный план пожаротушения, с учетом наличия и исправности первичных средств пожаротушения (ПСП) и персонала на объекте пожара, включая компектность ПА и личного состава 1-го боевого расчета, - рассчитать необходимые дополнительные силы и средства и времена их прибытия к месту пожара, рассчитать предполагаемые материальные и людские потери, в зависимости от наличия на объекте в данный момент (в среднем) персонала и материальных ценностей.
Современные средства вычислительной техники (СВТ) и программное обеспечение (ПО) ГИС позволяют реализовать безранговый метод в считанные доли секунды, а средства связи (СС) и визуализации (СВ) в состоянии включить сигнал тревоги в пожарных частях, высылаемых на данный пожар, и за время сбора по тревоге (45 секунд) распечатать приказ на выезд, с маршрутом следования и оперативным планом пожаротушения в нём, что не требует закрепления объектов за какой-нибудь определенной ПЧ, как это принято в существующей системе.
Синтезируем структуру МСО ПБ с учетом «интерфейса» с сетевыми макроподсистемами «Профилактика», «Происшествие», «Ресурсы» и «Потери» (рис.4.4), как совокупность описанных выше моделей, методов и средств, без раскрытия алгоритмов «внутренних связей» систем и подсистем МСО ПБ, а также без ГИС и «взаимодействия» СЖ, и методом виртуального анализа-внедрения, оценим:
Допустим, что по Указу Президента РФ в порядке государственно-правового эксперимента, изменяющего на Юге России во время его проведения необходимые Кодексы, Законы и постановления Правительства РФ, в 1995 году на территории Ростовской области, Краснодарского и Ставропольского краёв, началось создание МСО ПБ. При этом, в отличие от мировой и отечественной практики, в «стартовой» структуре макросистемы, или как это принято в АСУ - в 1-й очереди реализуем только задачи пожарной профилактики.
Синтез «стартовой» структуры МСО ПБ и алгоритмов функционирования и связи с сетевой макроподсистемой ATE «Профилактика»
Как следует из функциональной структуры МСО ПБ (рис.4.4), с макроподсистемой ATE «Профилактика» взаимодействуют три подсистемы МСО ПБ: - подсистема профилактики (государственный пожарный надзор), по строенная на модели «Инспектор ГПН» (гл.З, разд.3.3, п.3.3.2), с привлечени ем в дальнейшем модели «человеческого фактора» для объектов повышенной опасности (гл.2, разд.2.7), - объектовая подсистема (добровольные пожарные формирования), построенная на модели «ДПФ» (гл.З, разд.3.3, п.3.3.3), - подсистема обучения и противопожарной пропаганды (консультационно-учебные центры), построенная на модели «КУЦ» (гл.З, разд.3.3, п.3.3.1), с привлечением в дальнейшем модели «человеческого фактора» ко всем посетителям КУЦ (гл.2, разд.2.7).
Включим в «стартовую» структуру модели МСО ПБ реализацию «ключевых» функций (задач) указанных подсистем, с оценкой предполагаемых единовременных и текущих затрат, а также оптимизации модели системы адаптивного пожарно-энергетического налогообложения (САПЭН) в макроподсистеме «Ресурсы ATE».
Пусть в каждом населенном пункте организуются ДПФ, уполномоченные проводить контрольные обследования жилья и хозяйствующих объектов (независимо от формы собственности и ведомственной принадлежности, за исключением тех, на которых есть ведомственная ПЧ или ПЧ МЧС РФ), с выдачей предупреждений и предписаний, обязательных для их исполнения физическими и юридическими лицами, копии которых в тот же день направляются в орган ГПН ATE, на территории которого находится объект.
Для этого на «стартовом этапе» каждое ДПФ оснащается «ноутбуком» с Интернет-модемом и сотовым телефоном (средние единовременные затраты 15,0 тыс.руб., текущие - 3,0 тыс.руб. в год). Численность ДПФ устанавливается в зависимости от численности населения и количества объектов в населённом пункте (среднее значение 3 человека), при этом члены ДПФ, незави симо от места их основной работы, обеспечиваются денежно-вещевым довольствием из бюджета ATE (средние текущие затраты: начальник -100,0 тыс.руб. в год, член ДПФ - 20,0 тыс. руб. в год).
На каждом промышленном объекте, где нет ведомственной ПЧ, организуются ДПФ, уполномоченные проводить контрольные обследования этих объектов, с выдачей предупреждений и предписаний, обязательных для их исполнения физическими и юридическими лицами, копии которых в тот же день направляются в орган ГПН ATE (район города, город, поселок го родского типа, райцентр), где расположен объект. Численность, оснащение и обеспечение ДПФ, а также единовременные и текущие затраты из бюджета ATE аналогичны.
Для внедрения «модели ИГПН» каждый инспектор ГПН оснащается «ноутбуком» с Интернет-модемом и сотовым телефоном (средние единовременные затраты 15,0 тыс.руб., текущие - 3,0 тыс.руб. в год), а также транспортным средством в зависимости от района надзора (сельский: внедорожник «ТаГАЗ/Tager» - единовременные затраты 430,0 тыс.руб., текущие -70,0 тыс.руб. в год; городской: легковой ТаГАЗЛ а-единовременные затраты 350,0 тыс.руб., текущие - 50,0 тыс.руб. в год).
Консультационно-учебный центр (КУЦ) создается в каждой районной (городской) инспекции ГПН, путем перевода в него сотрудников отделения (сектора, группы) пропаганды, с оснащением необходимыми площадями и оргтехникой (средние единовременные затраты 250,0 тыс.руб., текущие - 50,0 тыс.руб. в год) и введением дополнительной штатной единицы начальника КУЦ (среднее денежно-вещевое довольствие - 250,0 тыс.руб. в год).
Похожие диссертации на Методы, модели и средства автоматизации управления техносферной безопасностью
-
