Содержание к диссертации
Введение
1 Аналитический обзор аварий с выбросом аварийно химически опасных веществ, методов принятия управленческих решений и методов математического прогнозирования масштабов заражения. Постановка задач исследования 11
1.1 Анализ аварий на химически опасных объектах в России и Тульской области. Виды химически опасных аварий и их классификация. Характеристика очагов поражения, возникающих при авариях с выбросом аварийно химически опасных веществ 11
1.2 Анализ существующих классификаций химически опасных объектов, методов оценки химической обстановки при авариях с выбросом аварийно химически опасных веществ и методов моделирования сложных систем 26
1.3 Характеристика и токсическое поражение АХОВ 34
1.4 Применение компьютерных технологий для решения экологических задач и проблем промышленной безопасности 36
1.5 Постановка задач исследования 41
2 Метод ранжирования химически опасных объектов 42
2.1 Метод ранжирования химически опасных объектов и понятие «Интегральный показатель ранжирования» 42
2.2 Представление химически опасных объектов и их свойств 46
2.3 Метод расчета интегрального показателя ранжирования химически опасных объектов 51
2.4 Применение метода ранжирования химически опасных объектов 59
2.5 Выводы 68
3 Метод принятия управленческих решений в условиях аварий с выбросом аварийно химически опасных веществ 69
3.1 Применение модифицированных сетей Петри при моделировании аварийных ситуаций с выбросом аварийно химически опасных веществ и принятия управленческих решений при их возникновении 69
3.2 Выбор критерия эффективности формирования плана по предупреждению и ликвидации последствий аварий с выбросом аварийно химически опасных веществ 78
3.3 Построение информационной сети взаимодействия органов управления, сил и средств ликвидации аварии с выбросом аварийно химически опасных веществ и ее последствий на основе сетей Петри 81
3.4 Выводы 88
4 Реализация системы поддержки принятия управленческих решений в условиях аварий с выбросом аварийно химически опасных веществ в виде программного комплекса 89
4.1 Формирование геоинформационных систем и построение электронных карт местности 90
4.2 Назначение программного модуля «Разлив» 94
4.3 Интерфейс программного модуля «Разлив» 98
4.4 Выводы 123
Заключение 124
Список использованных источников 126
- Анализ аварий на химически опасных объектах в России и Тульской области. Виды химически опасных аварий и их классификация. Характеристика очагов поражения, возникающих при авариях с выбросом аварийно химически опасных веществ
- Метод ранжирования химически опасных объектов и понятие «Интегральный показатель ранжирования»
- Применение модифицированных сетей Петри при моделировании аварийных ситуаций с выбросом аварийно химически опасных веществ и принятия управленческих решений при их возникновении
- Формирование геоинформационных систем и построение электронных карт местности
Введение к работе
Результаты анализа данных по химическим авариям показали, что, несмотря на общее снижение числа объектов химической промышленности в последние годы, число аварий не уменьшается, а наоборот, доля аварий на этих предприятиях стабильно возрастает. Химики выделили, синтезировали более 12 миллионов веществ, ежегодно создают 500 тысяч новых соединений, около 80 тысяч из них поступает на рынок, но лишь 1000 подвергается тщательному тестированию [10].
Коммерческий оборот применяет 100 тыс. токсичных искусственно получаемых продуктов, около 300 опасных веществ транспортируют по железным дорогам. Более 80 % опасных грузов на железных дорогах составляют легковоспламеняющиеся жидкости, химические энергоносители, едкие, ядовитые вещества. Количество потенциально опасных веществ растет безостановочно, транспортировка опасных грузов и аварийно химически опасных веществ (АХОВ) увеличивает вероятность аварий, пожаров, загрязнения атмосферы, гидросферы, литосферы.
Ряд аварий, происшедших за последние годы на химических предприятиях в разных странах, резко обострил проблему безопасности химического производства и привел к принятию в некоторых странах более жестких мер по контролю за производством, хранением и транспортировкой токсичных химических веществ. Наряду с этим на многих химических предприятиях контроль за соблюдением правил безопасности является недостаточным, отсутствуют планы действий в аварийных условиях, нет подготовленных для такого случая формирований и т.д.
Большинство аварий на химических производствах происходит из-за нарушений правил техники безопасности, общей слабой готовности к ним. Как правило, отсутствует взаимодействие руководства предприятия с населением, которое даже не ставится в известность об опасности, грозящей со
стороны этого предприятия. Поэтому должны быть предусмотрены совместные действия руководителей предприятий с региональным и городским руководством, пожарными, медицинскими службами, органами гражданской обороны, а также добровольными спасательными командами.
Большинство потенциально опасных химических объектов расположено таким образом, что авария на одном из них, например, пожар, может спровоцировать пожары, взрывы на других объектах, выброс ядовитых веществ в атмосферу, воду, на почву. Пожары особенно опасны для химических грузов. При пожаре удар пламени в стенку емкости под давлением повышает температуру стенки до 700-800 С, разуплотнение стали приводит к ее разрушению. Это явление известно как «взрыв расширяющихся паров вскипающей жидкости» [69].
Статистика аварийных событий с АХОВ показывает, что около 18 % от всех крушений поездов произошли с поездами, в составе которых следовали опасные грузы и АХОВ. На рисунке 1 приведена диаграмма аварий перевозке некоторых АХОВ железнодорожным транспортом [106].
Остальные Олеум кислота
55% 5% 7,5%
Рисунок 1 - Аварии при перевозке некоторых АХОВ железнодорожным транспортом.
Учитывая анализ аварийных происшествий, было сосредоточено внимание на фактах участия следующих опасных грузов в указанных событиях:
аммиак, серная и соляная кислоты, хлор, олеум, аммиачная вода, азотная кислота, жидкая сера, толуол [106].
Ущерб, наносимый авариями, возникающими на опасных объектах, имеющих АХОВ, может быть уменьшен, если есть четкая и своевременная информация об опасностях и мерах безопасности, которые необходимо соблюдать для предотвращения аварий, в случаях ликвидации их последствий.
В связи с этим перед управляющими структурами стоят задачи принятия эффективных по предотвращению и ликвидации последствий аварий, связанных с выбросом химически опасных веществ, моделирования возможных аварийных ситуаций и прогнозирования их последствий. В связи с этим задача разработки приоритетов при распределении ресурсов на защиту территорий от химических аварий является важной. В настоящее время в региональных управлениях МЧС зачастую расчеты по оценке обстановки при авариях с выбросом АХОВ производятся вручную по методикам, разработанным еще в 80-90-ых годах, необходимая информация представлена в виде таблиц и отображается на бумажных картах, что затрудняет восприятие информации и снижает эффективность принятия решений после анализа этих карт. Более наглядно информацию о химически опасных объектах представлять на электронных картах местности. Поэтому особое значение в системах управления придается задаче ранжирования (сравнительной оценки) химически опасных объектов (ХОО) выбранному критерию. Решение этих задач требует обеспечения органов управления оперативной и надежной информацией.
Наиболее полно новые подходы проявляют свои достоинства при использовании компьютеров, которые получили широкое применение. ЭВМ позволяет хранить и обрабатывать огромные массивы данных, производить расчеты, что вручную делать достаточно затруднительно. Поэтому необходима разработка соответствующего программного обеспечения и методов, которые могут быть реализованы на компьютере. Для повышения эффектив-
ности управления целесообразно создавать системы управления аварийными ситуациями на химических предприятиях. В рамках такой системы должна быть реализована начальная идентификация аварии, т. е. определены параметры на ее начальной стадии. Анализ прошлых аварий показывает, что меры по их ликвидации принимаются слишком поздно и часто не те, которые необходимы. Это происходит из-за недооценки серьезности аварий и ошибочного выбора средств их ликвидации. Система должна действовать практически при всех типах химических аварий, позволять контролировать токсичность выбросов предприятий химической промышленности, мест захоронения токсичных отходов и т. д. Работая в режиме консультации, система должна выдавать информацию следующего содержания: общая информация об аварии, состоянии и динамике аварии, оценка основных параметров, предложения по управленческим решениям и т. д.
Внедрение в практику современной системы, реализованной с помощью новейших компьютерных средств, которая будет содержать всевозможные базы данных и учитывать различные условия и показатели химической аварии, освободит сотрудников от рутинной работы и позволит поднять эффективность ее деятельности и оптимизировать принятие необходимых решений. В связи с этим задача разработки соответствующей системы поддержки принятия управленческих решений, позволяющей ранжировать ХОО в соответствии с выбранным критерием, прогнозировать и моделировать процесс развития аварийных ситуаций с выбросом АХОВ, принимать эффективные решения по ликвидации их последствий, является актуальной.
Данная работа посвящена разработке метода ранжирования объектов химической промышленности по выбранному критерию, метода принятия управленческих решений в условиях аварий с выбросом АХОВ, и их последствий, задачам повышения эффективности принятия управленческих решений в условиях аварий на ХОО, а также алгоритмического и программного обеспечения по оценке обстановки при авариях на ХОО, что представ-
ляет научную и практическую ценность. Практическое применение данных методов позволяет повысить эффективность принятия управленческих решений при возникновении аварий с выбросом АХОВ и ликвидации их последствий.
Задачами управления в чрезвычайных ситуациях техногенного характера занимался целый ряд специалистов в нашей стране и за рубежом, среди них Кульба В.В. и Архипова Н.И., которые выделили особенности создания и функционирования систем управления в условиях чрезвычайных ситуаций, описали их структуру, общие принципы принятия решений. Безопасность при техногенных воздействиях, и, в частности, химических авариях, исследовали Белов П.Г., Маршалл В.В., Брушлинский Н.Н., Измалков В.И., Lindell Michael К., Givri J. R. и др. Некоторые методы прогнозирования и оценки последствий техногенных аварий и чрезвычайных ситуаций можно найти в трудах A.M. Козлитина. Он классифицирует химические аварии по сфере возникновения, дает подробное описание фаз развития таких аварий, приводит методику оценки масштабов заражения территории в результате химической аварии.
Цель исследования. Повышение эффективности принятия управленческих решений при возникновении аварий с выбросом АХОВ и ликвидации их последствий с помощью системы поддержки принятия управленческих решений.
Для достижения указанной цели ставятся следующие задачи:
Анализ современных методов оценки масштабов заражения территории АХОВ, классификаций ХОО и промышленных регионов по степени опасности.
Разработка метода ранжирования ХОО и введение понятия «Интегральный показатель ранжирования» ХОО по выбранному критерию.
Разработка метода принятия управленческих решений в условиях аварий, связанных с выбросом АХОВ.
4. Выбор критерия эффективности формирования плана по предупреж
дению и ликвидации последствий аварий с выбросом АХОВ.
5. Реализация системы поддержки принятия управленческих решений в
условиях аварий на ХОО в виде программного комплекса, позволяющего ви
зуализировать обстановку и процесс развития аварии с выбросом АХОВ на
электронной карте местности.
Методы исследования базировались на теории управления, теории принятия решений, методах моделирования сложных систем. Научная новизна заключается в следующем:
введено понятие «Интегральный показатель ранжирования» ХОО по выбранному критерию и определен набор свойств, отличающихся качественной природой и видом размерности измеряемой величины и учитываемых при расчете интегрального показателя ранжирования;
разработан метод ранжирования ХОО по выбранному критерию для отображения их на электронной карте местности и представления ситуации при авариях с выбросом АХОВ;
разработан метод принятия управленческих решений для анализа развития аварий с выбросом АХОВ и взаимодействия всех подразделений при ликвидации ее последствий.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечивается корректностью постановки задач и подтверждается применением апробированных математических методов при разработке метода ранжирования ХОО, метода принятия управленческих решений при авариях с выбросом АХОВ, положительными заключениями экспертов в Главном управлении по делам ГО и ЧС Тульской области, где проводилась отработка разработанных методов.
Практическая значимость работы. На основе разработанных методов сформирована система поддержки принятия управленческих решений в условиях аварий с выбросом АХОВ и ликвидации их последствий в виде программного комплекса, который используется в практической деятельности
управлений по делам ГО и ЧС, а также в качестве обучающей системы при проведении учений для отработки взаимодействия между различными подразделениями, участвующими в ликвидации химической аварии.
Внедрение и апробация результатов работы. Основные научные и практические результаты диссертационной работы реализованы в виде программного комплекса, позволяющего проводить расчеты масштабов заражения территории АХОВ и визуализировать процесс развития химической аварии на электронной карте местности. Результаты работы внедрены в практическую деятельность специалистов в Главном управлении по делам ГО и ЧС Тульской области и в качестве обучающей системы при проведении учений для отработки взаимодействия между различными подразделениями, участвующими в ликвидации химической аварии, в крупном химическом предприятии ОАО «Щекиноазот» и в учебном процессе. Программный комплекс передан для распространения среди предприятий химической отрасли в Тульское отделение «Химическое общество Д.И. Менделеева».
Анализ аварий на химически опасных объектах в России и Тульской области. Виды химически опасных аварий и их классификация. Характеристика очагов поражения, возникающих при авариях с выбросом аварийно химически опасных веществ
Многие страны, и Россия в том числе, сталкиваются с необходимостью ликвидации в кратчайшие сроки последствий крупномасштабных аварийных ситуаций на предприятиях промышленного значения. Ежегодно в мире случается множество подобных аварий. Если крупномасштабная промышленная авария возникает в индустриальном районе, крупном городе, она неизбежно ведет к значительным разрушениям и потерям и может унести сотни и тысячи человеческих жизней.
Анализ развития химических аварий и принятие оперативных решений осложняются весьма существенной неопределенностью оценок их основных факторов, неоднозначностью в выборе способов их ликвидации, сложностью количественной оценки эффективности принимаемых решений. Руководящим органам даже при значительных материальных ресурсах приходится действовать в условиях острого дефицита времени, ограниченной точности и достоверности информации, что может привести к принятию нерациональных и даже ошибочных решений, а, следовательно, и к большим потерям не только материального плана [81-85].
В структуре промышленного производства в России, и в частности, в Тульской области основными отраслями являются машиностроение, метал лообработка, химия, нефтехимия, металлургия, энергетика. Наряду с ними значительную роль играют пищевая, перерабатывающая и легкая промышленность.
Деятельность предприятий, практически всех промышленных комплексов, теплоэнергетики и сельского хозяйства, быстро развивающегося автотранспорта, в течение многих лет сопровождалась возникновением аварий разных масштабов. Создалась весьма напряженная техногенная обстановка.
Населенные пункты и промышленные предприятия области размещены неравномерно. Большинство их сосредоточенно в центральной части, где может быть выделен крупный промышленный узел, включающий города Тула, Щекино, Киреевск, Новомосковск, Узловая, Донской, Северо-Задонск, Кимовск, Богородицк и др. Ряд предприятий, крупных по своим масштабам, расположен на периферии области - в городах Алексин, Суворов, Белев, Ефремов и некоторых других.
Наиболее опасными объектами являются предприятия химической промышленности, особенно те, которые производят кислоты, резинотехнические изделия, пластмассы, моющие средства, искусственный каучук, минеральные удобрения.
На рисунке 1.1 отмечены следующие виды промышленной деятельности в населенных пунктах: 1 - комбинаты энергетического, машиностроительного, химического комплексов; 2 - комбинаты машиностроительный, химический, текстильный; 3 - текстильная промышленность; 4 - предприятия лёгкой промышленности, железнодорожного транспорта, ГРЭС; 5 - заводы: биохимический, мясомолочной промышленности; 6 - предприятия цементной, лёгкой, пищевой промышленности; 7 - предприятия лёгкой промышленности, ГРЭС; 8 - заводы: машиностроительный, стекольный, горнодобывающий комбинат; 9 - заводы: химический, цементный; 10 - заводы: машиностроительный, сахарный, кожевенный; 11 - заводы: электротехнический, машиностроительный, предприятия лёгкой промышленности; 12 -комбинат пищевой промышленности; 13 - заводы: «Вторцветмет», биохимический, машиностроительный; 14 - заводы: сталепрокатный, машиностроительный, предприятия лёгкой промышленности; 15 - комбинаты: мебельной, пищевой промышленности; 16 - заводы: механический, стекольный; 17 - заводы: пластмассовых изделий, овощных концентратов; 18 - завод чугунолитейный; 19 - заводы: турбинный, транспортного машиностроения, комбинаты: химический, пищевой, лесохимической промышленности; 20 - завод НИИ художественных промыслов; 21 - атомная электростанция.
В 2004 году на территории Российской Федерации произошло 1134 чрезвычайных ситуаций, что на 35% больше, чем в 2003 году (838). Подавляющее их число произошло в техногенной сфере - 863 (в 2003 году - 518). Больше всего чрезвычайных ситуаций произошло в Приволжско-Уральском (288), Сибирском (201) и Северо-Западном (191) регионах. В результате произошедших в 2004 году в России чрезвычайных ситуаций погибло 2 тысячи 459 человек и пострадало 23 тысячи 182 человека.
В ноябре 2005 года на территории Российской Федерации было зарегистрировано 284 чрезвычайных ситуации, в том числе 267 техногенного характера. В результате этих чрезвычайных ситуаций пострадало 813 человек и 564 погибло. Спасено 249 человек Доля чрезвычайных ситуаций, связанных с выбросом АХОВ, составила около 8-Ю % от всех ЧС техногенного характера [88,95,123].
Дадим определения основным терминам, используемым в работе. Химическая авария - авария на химически опасном объекте, сопровождающаяся проливом или выбросом опасных химических веществ, способная привести к гибели или химическому заражению людей, продовольствия, пищевого сырья и кормов, сельскохозяйственных животных и растений, или к химическому заражению окружающей природной среды [109].
В общем виде под химически опасной аварией понимается нарушение технологических процессов, на производстве, повреждение (разрушение) трубопроводов, емкостей, хранилищ, транспортных средств, приводящее к выбросу АХОВ.
Аварийно химически опасные вещества (АХОВ) - опасное химическое вещество, производимое, хранящееся, транспортируемое, применяемое на объектах экономики, при аварийном выбросе (разливе) которого может про изойти заражение окружающей среды в поражающих живой организм концентрациях (токсодозах) [112].
Метод ранжирования химически опасных объектов и понятие «Интегральный показатель ранжирования»
Задача системы управления чрезвычайными ситуациями (СУЧС), и в частности авариями с выбросом АХОВ, в стационарных условиях состоит в про-тивоаварийном упреждающем планировании. Его основными целями являются: сбор информации для прогнозирования возможного развития аварии и ее последствий; накопление ресурсов, необходимых для ее ликвидации, разработка специальных прогнозов, которые позволяют эффективно реагировать на ожидаемые проблемы, паспортизация и категоризация предприятий, цехов, участков, технологий, регионов и т.д. В данном режиме определяются и создаются нормативные, законодательные и экономические механизмы, направленные на минимизацию риска и ущерба от аварии.
Эффективные подсистемы противоаварийного упреждающего планирования должны не только прогнозировать возникновение возможных аварийных ситуаций, но и предусматривать соответствующие превентивные меры, причем упор следует делать на устранение исходных причин, а не возникающих последствий.
Вместе с тем превентивный план должен быть достаточно гибким, чтобы на его основе в случае необходимости могла быть построена конкретная программа действий, включающая срочные меры по проведению спасательных и других неотложных работ (СиДНР). В такой план требуется включать посек-торный анализ, чтобы ни одна область деятельности не оставалась без внимания. В плане определяются потребности в персонале, участки, на которых могут быть приняты и расселены пострадавшие, наличие продовольствия и возможные узкие места в системе материально-технического обеспечения. Ценность такого плана в момент возникновения аварии состоит в том, что он сократит до минимума время сбора информации и принятия необходимых оперативных решений.
Режим повышенной готовности характеризуется наличием информации о признаках потенциальной угрозы возникновения аварии. Задачами СУЧС в этом режиме являются разработка и осуществление детальных планов мероприятий по предупреждению либо смягчению последствий аварии с выбросом АХОВ на основе заранее подготовленных сценариев ее развития и ответных действий. В рамках СУЧС реализуются методы упреждающего выявления возникновения и признаков развития аварии на химическом объекте и быстрого реагирования на изменяющуюся аварийную обстановку.
Прогнозирование возможностей возникновения химической аварии и превентивное планирование базируются на регулярной оценке тенденций развития текущей ситуации, а также ресурсов, необходимых и для ее улучшения, стабилизации и снижения тяжести последствий ее развития.
Отсутствие необходимой информации часто становится основным препятствием для организации системы раннего предупреждения. Во многих случаях это обусловлено недостаточно активным поиском, выявлением и использованием необходимых данных. Чтобы не потерять и полностью использовать имеющиеся возможности и преимущества, необходимо не только совершенствовать работу подсистемы противоаварийного упреждающего планирования, но и повышать готовность руководителей к работе в условиях высокой степени неопределенности, их умение учитывать долгосрочные прогнозы, несмотря на их расплывчатость и неполноту [25].
Задача защиты населения и территорий от аварийных ситуаций техногенного характера в качестве составляющих включает создание и применение комплексной оценки обстановки на территориях и осуществление мер по предупреждению аварий.
Исходными в обеспечении безопасности жизнедеятельности населения субъекта Российской Федерации является анализ регионального пространства опасностей. Административные образования, территориально-промышленные комплексы в силу особенностей географического положения, плотности населения, природных условий, уровня экономического развития, состояния промышленных объектов и инфраструктуры отличаются с точки зрения опасности возникновения техногенных аварий. При ограниченных ресурсах, выделяемых на снижение различных видов рисков, важным является выделение приоритетов в их распределении.
В связи с вышеизложенным представляется актуальной проблема разработки процедуры распределения ресурсов на защиту территорий о воздействия АХОВ в результате аварии на ХОО. В настоящее время в региональных отделениях МЧС зачастую расчеты по оценке обстановки при авариях с выбросом АХОВ производятся вручную по методикам, разработанным еще в 80-90-ых годах, необходимая информация представлена в виде таблиц и отображается на бумажных картах, что затрудняет восприятие информации и снижает эффективность принятия решений после анализа этих карт. Более наглядно было бы информацию о химически опасных объектах (ХОО) представлять на электронных картах местности. Поэтому особое значение в системах управления придается задаче ранжирования (сравнительной оценки) ХОО выбранному критерию.
Применение модифицированных сетей Петри при моделировании аварийных ситуаций с выбросом аварийно химически опасных веществ и принятия управленческих решений при их возникновении
Целевое назначение и особенности развития химической аварии позволяют определить систему управления процессом развития аварии на химически опасных объектах как организационно-экономического управления, которая характеризуется комплексным взаимодействием элементов, распределенных на значительной территории, наличием иерархических компонентов в этих системах. В условиях аварии с выбросом АХОВ и ликвидации ее последствий приходится иметь дело с множеством взаимосвязанных процессов случайного характера, развивающихся параллельно во времени и асинхронно взаимодействующих друг с другом, что позволяет отнести их к классу стохастических дискретных динамических систем. Использование традиционных математических методов для анализа складывающейся ситуации и тенденций ее развития, а также для оценки эффективности принятия решений по ликвидации аварии зачастую не позволяет адекватно описать все аспекты, связанные с ней.
В последнее время для нужд исследования техносферы интенсивно разрабатываются диаграммы влияния, относящиеся к классу семантических функциональных сетей. Такие сети являются графами, но отличаются дополнительной информацией, содержащихся в их узлах и дугах (ребрах). Из них наиболее пригодны в исследованиях условий возникновения и предупреждения техно-сферных происшествий так называемые сети стохастической структуры типа Петри. Достоинства таких сетей: а) возможность объединения логических и графических способов пред ставления исследуемых событий; б) учет стохастичности информации, выраженной узлами и дугами; в) доступность для моделирования параллельно протекающих, цикличе ских и многократно наблюдаемых процессов: г) наибольшие (по сравнению с другими типами диаграмм) логические возможности - в смысле строгости, компактности и простоты корректировки условий наблюдения моделируемых событий и явлений [12, 13, 84].
Эти сети имеют в общем случае четыре типа символов - источник, сток, метка или планка и статистика. В отличие от графов и деревьев узлы сети Петри могут характеризоваться и окраской. Раскраска, т.е. использование разноцветных маркеров, позволяет учесть разнородность состояний или потоков информации, моделируемых сетями Петри. В целом же эти и другие дополнительные возможности стохастических функциональных сетей позволяют не только увеличить множество учитываемых признаков моделируемого объекта или процесса, но и упростить их структуру.
В отличие от детерминистских сетей, где необходима реализация всех дуг для достижения конкретного их узла, стохастические сети могут ограничиваться выполнением лишь части этих условий. Отдельные элементы таких сетей могут не иметь физического смысла, а использоваться лишь для указания логической последовательности реализации моделируемого процесса [84].
Сочетание мощного математического аппарата с наглядностью представления, возможность моделирования причинно-следственных связей между событиями параллельных и конфликтных ситуаций, оценки временных и случайных характеристик протекающих процессов обусловили широкое использование сетей Петри при моделировании стохастических дискретных динамических систем [66].
Для осуществления функций управления и . анализа развития аварии с выбросом АХОВ предлагается использовать метод принятия управленческих решений, основанный на применении языка модифицированных сетей Петри, в дальнейшем именуемых обобщенными сетями Петри. Воспользуемся общими определениями, изложенными в работе [66] для более ясного представления дальнейших исследований.
В основе данного метода лежит моделирование аварийной ситуации и процесса ее развития, а также действий всех подразделений при ликвидации как самой аварии на ХОО, так и ее последствий. Объектом моделирования является некоторая территория (область, промышленный район) с ее инфраструктурой. В качестве элементов модели выделим химически опасные объекты (вредные производства, склады опасных для населения и окружающей среды веществ и т.д.), защищаемые объекты (народно-хозяйственные объекты, население, рассредоточенное по населенным пунктам, жилым массивам, зданиям в зависимости от степени детализации модели, мосты, водоисточники и т. д.), силы и средства предупреждения и ликвидации последствий химической аварии, стационарные и организуемые в случае наступления аварии пункты обслуживания различного типа (дезактивация, места сбора для эвакуации, убежища), объекты размещения транспортных средств и строительной техники, пункты управления силами и средствами (основной, запасной, мобильные).
Формирование геоинформационных систем и построение электронных карт местности
Развитие электронно-вычислительной техники привело к созданию геоинформационных систем. Архитектура геоинформационных систем подразумевает наличие 4 основных компонентов [28-38]: - электронная карта местности; - топологии; - базы данных; - программные модули.
Базы данных представляют собой таблицы, в которые занесены свойства объектов, расположенных на электронной карте, при этом одно из полей таблицы должно содержать идентификационный номер объекта на карте.
Программные модули позволяют связывать объекты на электронной карте и в базе данных, производить выборку объектов по определенным свойствам.
К прикладным задачам относятся задачи моделирования физических процессов, статистической обработки массивов данных, визуальное отображение расчетных данных и т. д. Также сюда можно отнести пользовательские формы и интерфейсы.
Геоинформационными системами, как правило, решаются задачи пространственного моделирования. Пространственное моделирование в терминах ГИС - прежде всего задачи, при решении которых рассматривается положение некоторого объекта в двумерных географических координатах [50-58].
При формировании ГИС очень важен процесс выбора программного обеспечения. На первый план выходит проблема изготовления электронной карты. Форма электронных карт имеет большое значение в их последующей обработке. Наиболее эффективен формат графических файлов компании Autodesk dwg. Он предоставляет большие возможности при хранении данных о ГИС и обработке и универсален, так как легко преобразуется в формат dxf, который поддерживают многие графические пакеты.
На современном рынке программного обеспечения существует тенденция к объединению всех четырех компонентов ГИС в едином программном комплексе.
Также существует несколько разработок собственных ГИС, имеющих свой внутренний формат электронных карт и баз данных. Однако более целесообразно использовать различные программы для специфичных задач. Такая структура ГИС сделает систему легко изменяемой и модифицируемой. Формирование отчетов является оптимальным в программе Microsoft WORD. Обработка массивов данных в приложения управления СУБД (Access, Oracle), решение прикладных задач следует производить в модулях dll, написанных на языках программирования высокого уровня таких как Visual C++, Borland C++ Builder Assembler. Это позволит резко уменьшить время на про изводство расчетов и обработку больших массивов данных. Модули, связывающие базы данных с объектами электронных карт, как правило, лучше выполнять на средствах, управляющих электронными картами. Принципиальными особенностями условий функционирования органов регионального планирования и управления авариями с выбросом АХОВ на промышленных объектах являются: а) частичная предсказуемость серьезных проблем и возможностей их решения; б) частичная предсказуемость мест возникновения и сценариев развития химической аварии; в) слабая предсказуемость масштаба и времени возникновения химической аварии; г) непредсказуемость ряда неблагоприятных событий и ситуаций, обу словленных возникновением и развитием химической аварии, т. е. наличие стратегических неожиданностей.
Этими условиями диктуется необходимость преимущественного использования в системе управления аварийными ситуациями на ХОО методов планирования и управления, основанных на предвидении проблем, ситуаций и событий, принятии гибких экстренных решений, ориентированных на внешнее окружение системы (природная среда, условия жизнеобеспечения населения и персонала предприятий и организаций, материальные и культурные ценности региона, социально-политическая обстановка и т. д.). Такие методы могут быть эффективно реализованы в программном модуле «Разлив», являющимся частью программного комплекса для поддержки принятия управленческих решений в условиях аварий на ХОО, который предназначен для наглядного отображения на электронной цифровой карте местности, функционирующей в среде географической информационной системы AutoCAD Мар 2000І, процессов развития аварий с выбросом АХОВ [128-130].
В качестве методической основы для разработки программного модуля «Разлив» использована методика, действующая в системе гражданской обороны [74]. Т.е. в данной работе был разработан программный модуль, который предназначен для построения сектора возможного заражения на электронной карте местности. Для правильного функционирования модулей требуется Pentium 4, Celeron 1,7 и выше, объем памяти не менее 256 Мв, видеокарта не менее 16 Мв, 20 Мв свободного места на диске, операционная система Windows 98 и выше, установленная система AutoCAD Мар 2000І, наличие в системе текстового процессора Microsoft Word 97 и выше.
Программный модуль [28-38, 50-57, 61]: - разработан в среде AutoCAD Мар 2000І и предназначен для построения на электронной карте местности возможных зон поражения при разливе (выбросе) АХОВ; - разработан для электронной карты Тульской обл.; - может быть использован на других картах, при необходимой их доработке, существует методика доработки карты; - предполагает создание сценариев аварии, учитывая исходные данные приведенные в методике, сохранение сценариев в виде отдельных файлов для последующей их загрузки; - позволяет анализировать процесс протекания аварийной ситуации с учетом времени, быстро оценивать обстановку используя начальные данные поступившие об аварии, создавать нормативные документы указания по ее ликвидации на определенных объектах; - может быть полезен при анализе аварий и принятия верных решений для их ликвидации, а также для обучения персонала ГО и ЧС посредством проведения компьютерных игр на электронных картах; - может работать на электронных картах любых территорий выполненных в формате AutoCAD Мар 2000І. Указывается, что могут быть разработаны сценарии возникновения и развития аварий с выбросом АХОВ, которые целесообразно создавать для всех потенциально опасных химических объектов и предприятий выделенного промышленного района на базе предварительного составления их паспортов риска, содержащих данные о местоположении, ведомственной подчиненности, производственном потенциале, типах возможных аварий и их масштабах, внутренних (технологических) и внешних причинах их возникновения, мероприятиях и средствах предупреждения, имеющихся возможностях, силах и средствах ликвидации и проведения спасательных и других неотложных работ, связанных с авариями с выбросом АХОВ, и прочие данные.
Сценарий возникновения и развития химической аварии формулируется в терминах множеств альтернативных неблагоприятных возможных событий (угроз) и связей между ними, возникающих, реализующихся и отображающихся на временной шкале выбранного масштаба (часы, сутки). Он содержит все элементы множества альтернативных путей развития отдельной аварии или их комбинации на конкретных потенциально опасных химических объектах. Каждый альтернативный путь развития химической аварии характеризуется объемами ожидаемых ущербов и потерь, которые рассчитывают по имеющимся методикам головных отраслевых институтов.
Похожие диссертации на Повышение эффективности принятия управленческих решений при авариях с выбросом аварийно химически опасных веществ
