Методы и алгоритмы мониторинга и прогнозирования риска природных пожаров на объектах деревообрабатывающей промышленности Озерова, Марина Игоревна

Введение к работе

Актуальность работы

Интенсивное внедрение информационных технологий в управление промышленными объектами, необходимость повышения достоверности и качества исходной информации, лежащей в основе формирования управленческих воздействий, требуют создания новых методов и алгоритмов анализа и обработки данных и моделирования процессов управления предприятием.

Создание собственной сырьевой базы на предприятии деревообрабатывающей промышленности значительно сокращает сроки изготовления и снижает себестоимость продукции. Сегодня особенно актуально формирование механизма управления деревообрабатывающим предприятием, начиная с нулевого цикла и заканчивая сдачей готовой продукции, при объединении разноуровневых циклов производства в единый комплекс; при этом следует учитывать технологические особенности каждого этапа. При автоматизации процесса заготовки сырья важно соблюдение требований по обеспечению надлежащего уровня профилактики и предупреждения пожароопасных ситуаций на вверенных лесных территориях. Однако существующие методики оценки риска возникновения природного пожара из-за большого и разнородного объема информации не приемлемы для применения на отдельном предприятии. В этой ситуации следует ориентироваться на более простые и экономичные мобильные технологии по прогнозированию пожарной опасности предприятия, интеграцию новых методов обработки информации, позволяющих осуществлять сбор, обработку и предоставление оперативных данных о состоянии подведомственной территории леса, а также формировать управляющие решения, направленные на обеспечение пожарной безопасности производства.

В область разработки и применения методов системного анализа сложных прикладных объектов исследования, обработки информации, включая вопросы совершенствования управления и принятия решений, большой вклад внесли работы Р.И. Макарова, А.В. Кострова, С.С. Садыко- ва, Д.Е. Андрианова, Ю.Д. Моторыгина, А. А. Денисова.

Сегодня перспективным является применение интеллектуальных технологий, методов теории нечетких множеств, которые являются удобным средством моделирования сложных динамических процессов в условиях многокритериальности и неопределенности. Процесс развития природного пожара является труднопрогнозируемым процессом, который зависит от многих граничных условий и факторов, и в этих условиях целесообразно использовать нечеткие модели вывода. Вопросы практического применения нечетких моделей рассматривались в работах Н. Г. Ярушкиной, И. Ба- тыршина Х. Танаки, К. Сонга, однако подход к прогнозированию природных пожаров с точки зрения нечетких моделей в них не был рассмотрен.

В связи с этим исследование, назначением которого является разработка математической модели и комплекса программ мониторинга и прогнозирования рисков возникновения природных пожаров на основе иерархического нечеткого вывода, является актуальным.

Объектом исследования диссертационной работы является информационная система управления предприятием, работающая в условиях неоднородности и низкой доступности информации.

Предмет исследования - методы и решения, направленные на совершенствование системы управления.

Целью работы является повешение эффективности прогнозирования пожарной опасности и результатов управленческих решений, направленных на предупреждение опасных ситуаций на предприятии деревообрабатывающей промышленности.

Для достижения поставленной цели были решены следующие основные задачи:

1. Исследованы данные, влияющие на возникновение пожарной опасности; проанализированы существующие методы мониторинга и прогнозирования природных пожаров, существующие математические модели оценки пожарной опасности.

2. Разработана структура информационной системы предприятия деревообрабатывающей промышленности.

3. Разработана человеко-машинная процедура принятия решений по оценке риска природного пожара на территории предприятия деревообрабатывающей промышленности.

4. Разработана методика оценки риска природного пожара на территории предприятия деревообрабатывающей промышленности с использованием теории нечетких множеств, обеспечивающая необходимую степень достоверности получаемых результатов.

Разработана объектно-ориентированная архитектура программного комплекса, реализующего алгоритмы определения риска возникновения природных пожаров. Научная новизна

Предложены новые математические модели для расчета основных факторов, влияющих на риск возникновения природного пожара, позволяющие повысить точность прогнозирования риска возникновения пожара.

4. 1. Разработана система экспертных оценок для описания факторов, определяющих риск возникновения природного пожара.

   2. Построена математическая модель прогнозирования природных пожаров на основе иерархического нечеткого вывода по Сугено с нечетко заданными факторами, позволяющая проводить оценку риска возникновения природных пожаров на объектах деревообрабатывающей

   промышленности с учетом многофакторности и неопределенности условий протекания процесса природного пожара.

   3. Разработаны алгоритмы оценки риска природных пожаров с использованием аппарата иерархического нечеткого вывода, позволяющие осуществлять прогнозирование пожара на основе нечетко заданных исходных данных. Методы исследования

   В работе использованы: системный анализ, теория систем, теория нечетких множеств, классификации, эксперимента и методы математического моделирования.

   На защиту выносятся

   4. 2. 1. Алгоритм определения риска возникновения природных пожаров, использующий в качестве исходных данных лингвистические переменные.

         2. Математические модели факторов возникновения природных пожаров, повышающие точность прогнозирования.

         3. Методика организации лесопожарного мониторинга на предприятии деревообрабатывающей промышленности.

         Практическая значимость работы. Разработанные методы мониторинга и прогнозирования риска природных пожаров позволили повысить достоверность получаемых расчетных величин опасности природного пожарного риска. Они учитывают индивидуальные особенности объекта, неопределенность факторов пожарного риска и позволяют в процессе расчета увеличивать количество учитываемых факторов.

         Результаты расчетов используются в качестве количественного показателя пожарной опасности объектов, необходимого для принятия решений, направленных на снижение уровня пожарного риска объектов деревообрабатывающей промышленности.

         Результаты исследований используются в практической работе ГУ МЧС России по Владимирской области при оценке фактической степени природной пожарной опасности промышленных предприятий, расположенных на подведомственных территориях. Разработанный алгоритм успешно применяется при проведении аудита пожарной безопасности объектов деревообрабатывающей промышленности организациями Новтехсто- рой и «СТРОЙ - КОМПЛЕКС» г. Боровичи Новгородской области.

         Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались и обсуждались на следующих конференциях: ЯГПУ (Ярославль); СГТУ (Самара); Международной научно-практической конференции «Современные направления теоретических и прикладных исследований» (Одесса); Международной научно-практической конференции «Информационные технологии в науки и образовании» (Шахты-2012); международной научно-практической конференции «Электронная Казань 2013».

         Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 научных работ, в том числе 5 в изданиях из перечня ВАК, получено 2 свидетельства о регистрации программных продуктов.

         Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложения. Объем работы составляет 150 страницы, в том числе 131 страница основного текста, 10 страниц список литературы, 42 рисунка и 12 таблиц.

         Похожие диссертации на Методы и алгоритмы мониторинга и прогнозирования риска природных пожаров на объектах деревообрабатывающей промышленности

         

         Методы и средства обработки цифровых аэрокосмических изображений объектов промышленности для создания тематических слоев геопространственной информацииМирошниченко Сергей Юрьевич

         Метод сжатия и визуализации обобщенных спектральных данных объектов пищевой и химической промышленностиЧернов, Евгений Александрович

         Методы и модели представления знаний и система управления знаниями для обеспечения безопасности на производственных объектах с использованием облачных технологий : на примере предприятия газовой промышленностиПензина, Владислава Юрьевна

         

         Методы и алгоритмы оценки индивидуальной пылевой нагрузки работников предприятий асбестодобывающей промышленностиБидинский Кирилл Константинович

         

         Методы, модели и алгоритмы интеллектуального анализа данных при создании обучающих систем в текстильной и легкой промышленностиПименов Виктор Игоревич

         

         Методы и алгоритмы для систем мониторинга локальных сетейСторожук Дмитрий Олегович

         Метод и алгоритмы обработки информации в моноимпульсной системе мониторинга источников радиоизлученияФилиппов, Роман Николаевич

         

         Метод и алгоритмы управления потоками данных в беспроводных системах промышленного мониторингаИванова, Ирина Алексеевна

         

         Методы и алгоритмы решения задачи оптимального расположения станций при развитии сетей геофизического мониторингаТрухачев Андрей Александрович

         

         Модели и алгоритмы программно-целевого планирования и оценки создания системы кадастра объектов недвижимости в интересах предприятий промышленностиСоболева Марина Юрьевна