Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Проблемы управления пожарными подразделениями при тушении пожаров 15
1.1. Существующие проблемы обеспечения пожарной безопасности крупных городов 15
1.2. Анализ задач, решаемых руководителем тушения пожара при организации управления на пожаре 22
1.3. Анализ существующих автоматизированных систем поддержки принятия решений, применяемых для оперативного управления пожарными подразделениями 51
Выводы по главе 1 66
Глава 2. Решение задачи определения ранга пожара в жилых и админи стративных зданиях 70
2.1. Существующие методы определения номера (ранга) пожара 70
2.2. Оперативно-тактическая характеристика административных и жилых зданий в крупных городах 73
2.3. Анализ известных методов получения экспертных оценок 82
2.4. Разработка метода оценки компетентности эксперта для решения задачи определения ранга пожара 87
2.5. Алгоритм и методика решения задачи определения ранга пожара в жилых и административных зданиях 95
Выводы по главе 2 98
Глава 3. Модели определения ранга пожара в жилых и административных зданиях и экспериментальная оценка полученных научных результатов 102
3.1. Математическая модель определения ранга пожара в жилых и административных зданиях на основе теории нечетких множеств 102
3.2. Определение ранга пожара на объекте по диаграммам его состояния..! 14
3.3. Предложения по применению информационных систем поддержки принятия решений для определения ранга пожара 122
3.4. Экспериментальная оценка полученных научных результатов 128
Выводы по главе 3 136
Заключение 139
Литература 142
Приложения 152
- Анализ задач, решаемых руководителем тушения пожара при организации управления на пожаре
- Анализ существующих автоматизированных систем поддержки принятия решений, применяемых для оперативного управления пожарными подразделениями
- Оперативно-тактическая характеристика административных и жилых зданий в крупных городах
- Предложения по применению информационных систем поддержки принятия решений для определения ранга пожара
Введение к работе
Актуальность диссертационного исследования. Одной из актуальных задач в области управления Комитета противопожарной службой (КПС) Министерства по чрезвычайным ситуациям (МЧС) Республики Казахстан (РК) является организация управлениями пожарно-спасательными подразделениями, особенно в крупных городах-мегаполисах: Астана и Алматы. Вышесказанное объясняется тем, что действия пожарных подразделений по тушению пожаров и ликвидации последствий аварий и катастроф осуществляется в сложных условиях, представляющих собой угрозу для жизни и здоровья. Поэтому от повышения эффективности управленческой деятельности руководителей и должностных лиц Департаментов противопожарной службы (ДПС) этих городов-мегаполисов зависит жизнь и здоровье людей, повышается возможность существенно уменьшить вредные последствия для экологии, сберечь имущество граждан и снизить экономический ущерб для организаций и промышленных предприятий от пожаров.
Роль городов в развитии общества непрерывно возрастает. Растет население городов, увеличивается их территория; меняется характер городских поселений, они сливаются, образуя агломерации, мегаполисы. Если в начале XX века в городах проживало только 14% населения Земли, к 1950 году -30%, то в начале XXI века уже примерно половина населения Земли живет в городах, а в наиболее развитых странах более 70-90% их населения являются жителями городов.
Урбанизация порождает много проблем социального, экономического и экологического характера. В городах возникает большинство пожаров, аварий и других чрезвычайных происшествий, уносящих человеческие жизни и ценности.
Постоянное нарастание пожарной угрозы в городе диктует необходимость повышения эффективности систем пожарной безопасности объектов, для чего требуется проведение целого комплекса мероприятий, в том числе:
повышение качества пожарной техники;
широкое внедрение автоматических систем пожарной сигнализации и тушения пожаров, противодымной защиты;
повышение качества оперативного управления пожарными подразделениями;
улучшение надзорно-профилактической противопожарной деятельности;
повышение профессионального уровня работников пожарной охраны.
В этом комплексе мероприятий особо следует отметить повышение качества оперативного управления подразделениями пожарной охраны в целях обеспечения рационального использования ограниченных ресурсов и оптимизации деятельности всей системы пожарной охраны.
Известно, что основой оперативного управления является принятие решения руководителем тушения пожара (РТП). От его обоснованности во многом зависит функционирование сил и средств пожарной охраны и эффективность мер по предотвращению пожара, его ликвидации, спасению людей и материальных ценностей. Характерной особенностью принятия решений руководителем тушения пожаров при управлении оперативными пожарными подразделениями являются крайне ограниченное время для принятия решений и недостаточность конкретной информации о пожарах, в том числе:
о причинах пожаров (взрыв газовоздушной смеси, поджог, неисправность электротехники, неосторожное обращение с огнем и др.);
о местах возникновения пожаров, направлениях и времени их свободного развития, площади пожаров;
о состоянии технических средств пожаротушения и дымоудаления в зданиях;
- о количестве людей, подлежащих эвакуации и местах их нахождения.
Существующие в настоящее время документы нормативного и методического характера требуют жесткого норматива выделения сил и средств от подразделений пожарной охраны, и не всегда учитывают складывающуюся на текущий момент оперативную обстановку в городе. В подобном случае руководителю тушения пожара приходится полагаться только на свой опыт, знания и интуицию, что не может гарантировать эффективного результата. Из-за этого зачастую остаются без должного прикрытия некоторые обслуживаемые районы, в которых могут произойти серьезные пожары. Руководитель тушения пожара в таких случаях сталкивается с многокритериальной задачей с противоречивыми целями. Такие задачи являются наиболее сложными в теории принятия решений, и применительно к задаче оптимального привлечения сил и средств пожарной охраны для ликвидации пожара они до конца не решены, для их решения необходимо учитывать комплексность проблемы, многовариантность и неочевидность многих ситуаций оперативной обстановки. При этом игнорирование тех или иных связей и отношений между элементами обстановки может означать одностороннее, а следовательно, искаженное отражение действительности, что, в свою очередь, может явиться причиной серьезных ошибок в решении задач, возникающих перед подразделениями пожарной охраны.
Повышение качества оперативного управления пожарными подразделениями требует применения новых информационных и телекоммуникационных технологий, реализуемых на компьютерной технике и автоматизированных системах связи. Требуется совершенствовать и научные методы принятия решений. Существует настоятельная необходимость ускоренного перехода от сложившихся традиционных методов управления к комплексному применению автоматизированных (человеко-машинных) систем управления, в которых осуществляется диалог человека с персональным компьютером (ПК), где ПК выдает обоснованные рекомендации по принятию решения, а
окончательное решение принимает человек - лицо, принимающее решение (ЛПР), в частности руководитель тушения пожара, наделенный соответствующими правами. С этой целью следует разрабатывать информационные системы поддержки принятия управленческих решений, способствующих более детальной подготовке решений с применением заранее разработанных рекомендаций высококвалифицированных специалистов. Автоматизация процесса управления силами и средствами, оснащение пожарных подразделений вычислительной техникой дают возможность снизить субъективный фактор при их принятии.
В настоящее время во многих странах мира компьютерные технологии управления широко внедряются в работу спасательных служб и подразделений пожарной охраны, автоматизацией охвачены практически все звенья управления, вычислительной техникой оснащены даже пожарные автомобили. Например, в пожарных автомобилях фирмы «Бронто» в системах управления коленчатыми подъемниками и автолестницами (50 и более метров высота подъема) присутствуют элементы искусственного интеллекта.
Однако создание систем поддержки принятия решений, информационно-аналитических систем затруднено тем, что их глубина зависит от эффективного взаимодействия постановщика проблемы и специалиста по предоставлению и систематизации необходимых данных, обрабатываемых компьютером. Преодоление этих затруднений обусловило целесообразность создания методов и инструментальных средств, обеспечивающих автоматизированную выработку рекомендаций для лица, принимающего решение.
Разрабатываемая информационная система поддержки принятия управленческих решений, предполагает решение задачи определения ранга пожара в жилых и административных зданиях.
Так как в работе рассматривается проблема повышения обоснованности эффективности управленческих решений, то важное значение имеют во-
просы исследования автоматизированных систем управления и решения задачи целесообразности их модернизации на базе создания ИСППР.
Научная задача, решаемая в диссертационной работе заключается в разработке информационной системы поддержки принятия решений по определению ранга пожара в жилых и административных зданиях, а также математической модели определения ранга пожара в жилых и административных зданиях, алгоритмов и методик решения задачи определения ранга пожара в жилых и административных зданиях для использования в данной информационной системе.
Цель работы: разработка научно-обоснованных методов принятия управленческих решений при определении необходимого количества сил и средств при тушении пожаров в условиях крупного города, позволяющих повысить эффективность функционирования пожарных подразделений за счет правильного определения ранга пожара в жилых и административных зданиях.
Основные задачи работы:
- обоснование необходимости применения информационных систем
поддержки принятия решений (ИСППР) в управлении пожарными подразде
лениями при тушении пожаров в условиях города;
разработка методов и алгоритмов решения задачи определения ранга пожара для различных объектов;
разработка математической модели определения ранга пожара в жилых и административных зданиях;
разработка методов формализации и представления в базе знаний параметров, характеризующих ранг пожара;
разработка информационной системы поддержки принятия решений для определения ранга пожара в административных и жилых зданиях;
- экспериментальная проверка методов решения задачи определения
ранга пожара в административных и жилых зданиях, и эффективности при
менения ИСППР.
Объект исследования - системы поддержки принятия решений при оперативном управлении пожарными подразделениями.
Предмет исследования - модели и методы определения ранга пожара с применением автоматизированных систем поддержки принятия решений.
Методы исследования, применяемые в работе, базируются на теории систем, теории принятия решений, теории управления, методах экспертной классификации и теории нечётких множеств.
Научная новизна работы заключается в следующем:
разработанная математическая модель определения ранга пожара в жилых и административных зданиях обеспечивает полноту выявления и учета возможных ситуаций и уменьшает субъективный характер принятия решений, основана на математическом аппарате теории нечетких множеств, с учетом положений экспертной классификации и методов построения диаграмм состояния исследуемого объекта в многомерном пространстве его параметров, на основе этой модели разработаны алгоритм и методика решения задачи определения ранга пожара в жилых и административных зданиях;
разработаны алгоритм и методика решения задачи определения ранга пожара в жилых и административных зданиях на основе экспертной классификации определения ранга пожара. Основным преимуществом данного метода решения задачи является возможность формализовать любые параметры и произвольное их количество;
предложенная информационная система поддержки принятия решений для определения ранга пожара позволяет использовать два способа решения задачи по определению ранга пожара в зависимости от типа формализации параметров.
На защиту выносятся:
Математическая модель определения ранга пожара в жилых и административных зданиях на основе теории нечетких множеств.
Алгоритмы и методики решения задачи определения ранга пожара в жилых и административных зданиях.
Предложения по применению информационной системы поддержки принятия решений для определения ранга пожара.
Обоснованность и достоверность полученных результатов обеспечивается применением апробированного математического аппарата теории нечетких множеств и экспертной классификации в процессе формализации параметров, характеризующих ранг пожара, а также экспериментальной проверкой на практике разработанных математических моделей определения ранга пожара.
Научно-практическая значимость работы заключается в следующем:
данные исследования позволили выработать новые подходы к разработке информационных систем поддержки принятия управленческих решений при оперативном управлении пожарными подразделениями;
в работе доказана эффективность применения математического аппарата теории нечетких множеств и экспертной классификации для решения задачи определения ранга пожара;
- применение разработанной информационной системы поддержки
принятия решений для определения ранга пожара в административных и жи
лых зданиях позволит повысить обоснованность принятия решений и опера
тивность управления пожарными подразделениями.
Разработанная ИСППР может применяться руководителями оперативных пожарных подразделений для оценки текущего состояния пожара и динамики его развития. Система предоставляет руководителям оперативных подразделений, в том числе и диспетчеру Центра управления силами возможность в любой момент времени определить необходимый состав сил и средств
на основе оперативной информации, источником которой являются данные разведки пожара. ИСППР позволяет осуществлять сравнительный анализ эффективности деятельности руководителей пожарных подразделений на различных пожарах. При наличии соответствующей информации ИСППР позволяет провести сравнительный анализ принятых руководящим составом решений по определению необходимых сил и средств, кроме того, ИСППР позволяет оценить принятие определённого варианта управленческого решения на пожарно-такти-ческих учениях и занятиях.
Внедрение результатов исследования. Результаты исследования внедрены в практическую деятельность Департаментов противопожарной службы городов Астана и Алматы Комитета противопожарной службы Министерства по чрезвычайным ситуациям Республики Казахстан. Внедрение результатов диссертационной работы подтверждается соответствующими актами.
Апробация работы. Научные результаты, полученные в исследовании, докладывались и обсуждались на заседаниях кафедры организации пожаротушения и проведения аварийно-спасательных работ Санкт-Петербургского университета ГПС МЧС России, а также на следующих научно-практических конференциях:
- международной научно-практической конференции «Проблемы взаи
модействия МВД и МЧС России в сфере обеспечения безопасности дорожно
го движения», Санкт-Петербург, 16-17 марта 2006 г.;
- международной научно-практической конференции «Актуальные
проблемы защиты населения и территорий от пожаров и катастроф», Санкт-
Петербург, 21 июня 2006 г.
- международной научно-практической конференции «Подготовка кад
ров в системе предупреждения и ликвидации последствий чрезвычайных си
туаций», Санкт-Петербург, 14 сентября 2006 г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 4 печатных работы, в том числе статья в журнале, рекомендованном ВАК Министерства образования и науки РФ.
Анализ задач, решаемых руководителем тушения пожара при организации управления на пожаре
Структура Комитета противопожарной службы Министерства по чрезвычайным ситуациям Республики Казахстан представлена на рис. 1.1, а на рис. 1.2 предложена типовая структура Департамента противопожарной службы областей, городов Астаны и Алматы КПС МЧС РК. Под управлением подразделениями на пожаре следует понимать процесс целенаправленного воздействия руководителя тушения пожара (РТП), а также подчиненного ему оперативного штаба пожаротушения (ОШ) на личный состав пожарных подразделений и других служб с целью успешного ведения боевых действий, связанных с непосредственным тушением пожара и проведение связанных с ним первоочередных аварийно-спасательных работ. Под процессом воздействия следует понимать отдачу приказаний с постановкой конкретных задач личному составу, прибывшему на пожар. Тушение пожара - это комплекс управленческих решений и боевых действий, направленных на обеспечение безопасности людей, животных, спасение материальных ценностей и ликвидацию горения [10]. Управление на пожаре предусматривает: оценку оперативной обстановки и создание соответствующей структуры управления боевыми действиями на пожаре; планирование действий по тушению пожара, в том числе определение необходимых сил и средств, принятие решений на боевые действия по тушению пожара; прогнозирование складывающейся оперативной обстановки; осуществление в установленном порядке учета изменения обстановки на пожаре, использование сил и средств на тушение, а также регистрацию необходимой информации через диспетчера Единой дежурно-диспетчерской службы (ЕДДС) города; проведение других мероприятий, обеспечивающих эффективность боевых действий по тушению пожара [10]. В зависимости от обстановки личный состав пожарно-спасательных подразделений решает следующие задачи: a) спасание людей, эвакуация людей (животных); b) эвакуация или защита имущества; c) непосредственное введение стволов на тушение; d) проведение работ по вскрытию и разборки конструкций; e) удаление дыма; f) защита соседних зданий и помещений; g) нахождение в резерве, патрулирование оцепление. Принятие решения РТП на отдачу приказания осуществляется исходя из оценки обстановки, сложившейся на пожаре. Объективность оценки обстановки на пожаре и правильность принятия решения зависит от: профессиональной подготовки РТП; качества проведения разведки пожара и способности прогнозировать ход развития пожара.
В зависимости от количества сил и средств, привлекаемых для тушения пожара, существуют различные формы управления подразделениями пожарной охраны. При работе на пожаре одного караула управление (руководство) подразделениями осуществляется одним лицом (старшим лицом начальствующего состава, возглавляющим караул) (рис. 1.3). В соответствии с положением Боевого устава пожарной охраны (БУЛО) это лицо является руководителем тушения пожара - РТП. Именно РТП решает в этом случае весь комплекс вопросов, связанных с организацией тушения пожара: 1. Проведение разведки. 2. Определение решающего направления боевых действий (РНБД). 3. Варианты и направление боевого развертывания. 4. Организацию подачи огнетушащих средств. 5. Передачу информации на центр управления силами (ЦУС) гарнизона. 6. Непосредственное руководство личным составом. Это возможно, если пожар принял незначительные размеры и может быть ликвидирован силами одного, двух отделений, т.е. одного караула. Если работает несколько караулов, в этом случае управляет подразделениями старший начальник, возглавляющий караул той части, в районе выезда которой возник пожар, или в соответствии с порядком, установленным в гарнизоне. К управлению на отдельных участках в данном случае старший начальник может привлекать участвующий в тушении пожара начальствующий состав (рис. 1.4). При тушении пожара, принявшего значительные размеры, где требуется привлечение значительного количества сил и средств, форма организации тушения пожара и управления пожарными подразделениями более сложна, так как РТП один просто физически не в силах решать тот же круг вопросов, что и при незначительном пожаре, так как даже для проведения разведки и выбора решающего направления, если проводить разведку одним РТП будет затрачиваться столько времени, что борьба с огнем вообще может оказаться бессмысленной. Практика показывает, что управление подразделениями более 8-10 отделений одним РТП будет неэффективным, так как контроль за их действиями, постановка им задач, наряду с решением других вопросов (организация работы тыла, взаимодействие с администрацией, службами города), решение вопросов, связанных с ведением разведки и передачи сообщений становиться невозможным.
Анализ существующих автоматизированных систем поддержки принятия решений, применяемых для оперативного управления пожарными подразделениями
Использование информационных технологий в деятельности КПС МЧС РК открывает широкие возможности для разработки и создания на их основе нового класса автоматизированных систем - информационных систем поддержки принятия решений (ИСППР), т.е. таких систем, которые на основе заложенной в них информации смогут «подсказывать» руководителю, какое решение является наиболее обоснованным и правильным. ИСППР работают достаточно успешно в различных областях человеческой деятельности в течение ряда лет. Хорошо известны система «PROSPEKTOR» интерпретирующая данные геологической разведки; система медицинской диагностики «MYKIN», диагностирующая бактериальные инфекции; «PUFF», диагностирующая легочные заболевания, интерпретируя данные измерения функций легких; в военном деле «ADEPT», которая оценивает ситуации, интерпретируя инструментальные разведданные; «RTC», классифицирующая корабли, интерпретируя радарные изображения. Данные системы преобразуют количественную и качественную информацию и выдают лицу, принимающему решение (ЛИР), рекомендации по выбору того или иного решения [99]. Для анализа количественной и качественной информации в данных системах традиционно применяются различные математические методы.
В числе математических методов, применяемых для формализации качественной и количественной информации, можно назвать теорию игр, теорию массового обслуживания, методы вероятностной оценки и другие. Нечисловые экспертные оценки также формализуют с помощью математической теории нечётких множеств, впервые представленной в 1965 г. в работах Л. Заде [51] и развитой другими учёными. Для системного анализа множества факторов, влияющих на принятие решения, широко применяют метод анализа иерархий, предложенный Т. Саати [88, 89], который позволяет формировать интегральные критерии эффективности принимаемых решений на основе иерархической структуры, состоящей из частных критериев.
Практический мировой опыт эффективного управления в различных отраслях доказывает потребность в применении информационных систем поддержки принятия решений, в которых используются знания и опыт специалистов, работающих в данных областях человеческой деятельности. Работу ИСППР руководителя тушения пожара можно продемонстрировать с помощью структурной схеме на рис. 1.8.
По рисунку можно проследить основные этапы выработки управленческого решения. Основным инструментом, позволяющим существенно повысить эффективность работы руководителя, является ЭВМ (в нашем случае это, как правило, ноутбук, т.е. переносной персональный компьютер (ПК)) со специализированным программным обеспечением.
Полученная первичная информация обрабатывается и в структурированном виде поступает в систему поддержки принятия решений, где осуществляется оценка параметров пожара, и затем в базе знаний отыскиваются возможные варианты решения задачи по тушению пожара, и на основании полученных данных системой руководитель принимает решение. Создание автоматизированных систем информационного обеспечения и типовой технологической схемы обработки информации в пожарной охране была активизирована Республиканским государственным предприятием (РГП) «Специализированным научно-исследовательским центром пожарной безопасности и гражданской обороны» (СНИЦПБиГО) МЧС РК с участием практических работников и специализированных организаций [43].
В настоящее время достаточно хорошо классифицированы и отобраны для автоматизации комплексы различных задач. Их реализация осуществляется в рамках построения автоматизированных информационных систем различной специализации (диаграмма фонда программных средств представле на на рис. 1.9). Они способствуют улучшению информационного обеспечения в качестве основы для принятия управленческих решений, повышения эффективности решения задач оперативного характера, возложенных на КПС МЧС РК. крупных городах мира, а компьютерные технологии и современные средства связи давно являются обязательным компонентом оснащения не только ЕДЦС и пожарных частей, но и пожарных и аварийно-спасательных автомобилей.
Необходимость внедрения автоматизированных систем в практику объясняется тем, что при одновременном возникновении в городе более двух пожаров, и быстром изменении оперативной обстановки, руководители оперативных подразделений, и в частности диспетчер центра управления силами (ЦУС) Управления противопожарной службы (УПС) не в состоянии без средств автоматизации рационально и тем более оптимально управлять силами и средствами Департаментов противопожарной службы (ДПС) областей, городов Астаны и Алматы КПС МЧС РК. Значительные потери времени могут происходить при выборе оптимального состава техники, установлении связи, передаче приказов в пожарную часть, контроле их выполнения и т.д. Кроме того, теряется время на текущую ручную регистрацию основных управленческих решений, приказов по использованию сил и средств и т. д. В экстремальных условиях, возникающих при сложной оперативной обстановке в городе, резко возрастает количество ошибок в принятии решений руководителями оперативных подразделений.
Для поддержки принятия решений руководителей оперативных по-жарно-спасательных подразделений при тушении пожаров в РГП «СНИЦ-ПБиГО» КПС МЧС РК разработаны ряд программных средств, одним из них является автоматизированное рабочее место (АРМ) «Диспетчер» (аналогичное разработано во ФГУ «Всероссийский научно-исследовательский институт противопожарной обороны» (ВНИИПО) МЧС России). АРМ «Диспетчер» содержит более 100 задач автоматизации функций диспетчерского персонала [100]. Задачи, решаемые АРМ «Диспетчер», сгруппированы в три подсистемы: «Мобилизация», «Информационное обеспечение служб пожа ротушения» и «Работа с базой данных». Подсистема «Мобилизация» содержит комплексы задач: «Выезд», «Строевая записка», «Оповещение», «Сбор личного состава» и «Привлечение сил и средств». Комплекс задач «Выезд» обеспечивает решение задач: «Заявка», «Обстановка», «Передислокация», «Техника», «Корректировка техники».
Остановимся кратко на некоторых задачах входящих в рамки моего диссертационного исследования.
Оперативно-тактическая характеристика административных и жилых зданий в крупных городах
Как уже было сказано выше, наиболее важным аспектом при тушении пожаров является правильное определение ранга пожара, т. е. установление необходимых сил и средств для ликвидации горения. При определении необходимых сил и средств руководителем тушения пожара учитывается множество параметров, характеризующих складывающуюся обстановку на горящем объекте. Эти параметры для различных групп объектов имеют некоторые отличия. Построим информационную систему поддержки принятия решений определения ранга пожара на примере административных и жилых зданий, так как именно на этих объектах происходит большее число пожаров и гибели людей. Рассмотрим оперативно-тактическую характеристику зданий для выявления параметров, влияющих на установление номера вызова пожарных подразделений. В современной архитектурно-строительной практике здания различаются по назначению: гражданские, промышленные и сельскохозяйственные. К гражданским зданиям относятся здания, предназначенные для обслуживания бытовых, общественных и культурных потребностей человека.
Эти здания разделяют на жилые (квартирного типа, общежития, гостиницы, мотели, пансионаты, туристические базы) и общественные (административные, учебные, детские учреждения, культурно - просветительные, торговые, коммунальные и другие). В зависимости от материала, из которого выполнены стены, жилые и административные здания подразделяют на: каменные, деревянные и железобетонные. По виду и размеру строительных конструкций различают здания из мелких штучных элементов (кирпич, мелкие блоки), здания из крупноразмерных элементов (крупноблочные и крупнопанельные) и монолитные здания. По этажности жилые и административные здания условно подразделяют на малоэтажные (высотой до трех этажей), многоэтажные (от четырех до девяти этажей), здания повышенной этажности (от 10 до 25 этажей) и высотные (более 25 этажей). В зависимости от вида несущего остова различают две основные конструктивные схемы зданий - с несущими стенами и каркасную. В зданиях с несущими стенами нагрузку от перекрытий и крыши воспринимают стены: продольные, поперечные или одновременно те и другие.
В каркасных зданиях все нагрузки передаются на каркас, т. е. на систему связанных между собой вертикальных элементов - колонн и горизонтальных балок (прогонов или ригелей). Степень огнестойкости жилых и административных зданий разделяют на первую, вторую, третью, четвертую и пятую. Во всех проектируемых и строящихся зданиях данного типа предусмотрены мусоропроводы, электрические и газовые сети, системы отопления, вентиляции, лифты и другое инженерное оборудование. Пассажирские лифты устраивают в жилых и административных зданиях при отметке пола верхнего этажа над уровнем тротуара 15 м и более. Лифты, с одной стороны, могут быть использованы для подъема пожарных и подачи средств тушения на этажи. С другой стороны, лифтовые шахты могут служить путями распространения пожара по этажам, т.е. способствовать развитию пожара. Во многих жилых и административных зданиях устраивают подвалы, которые используются как подсобные помещения для размещения складов, мастерских и т. д. Поэтому при пожаре в подвале можно встретиться с горением самых различных по своим свойствам и опасностям материалов. В современных зданиях все конструкции подвалов выполнены из несгораемых материалов. Но в зданиях старой постройки встречаются еще сгораемые и трудносгораемые перекрытия, иногда с пустотами. Большинство подвальных помещений имеют мало проемов, как правило, один или два дверных и один или два оконных. Нередко окна защищены металлическими решетками, что затрудняет их использование при тушении пожара. Планировка подвала может быть разнообразной и сложной. Большие по площади подвалы разделяются на отдельные секции, часто сообщающиеся между собой дверными проемами. Внутри секций устраиваются перегородки различной степени огнестойкости. Подвальные помещения могут иметь сообщения с этажами и даже с чердаками через вентиляционные, мусоропроводные каналы, металлические трубы коммуникаций, шахты, люки. Высота подвальных помещений не превышает 1,5 -2 м, что затрудняет продвижение личного состава при тушении пожаров. Одним из основных факторов, определяющих обстановку на пожарах в жилых и административных зданиях, является пожарная нагрузка, которая достигает 50 кг/м и более. В нее входят горючие строительные конструкции, облицовочные материалы, мебель, ковры, одежда.
Назначение, этажность и другие элементы, характеризующие здание, влияют только на отдельные (частные) стороны развития и тушения пожаров в помещениях. Задача руководителей тушения пожара состоит в том, чтобы, прежде всего, выявить общие параметры развития пожаров в зданиях, и на их основе разработать наиболее эффективные способы и приемы тушения пожаров в них. Известно, что общим признаком любого пожара является неорганизованный процесс горения, который невозможен без наличия газообмена - притока свежего воздуха в зону горения с одновременным выходом продуктов сгорания из этой зоны. Условия газообмена при пожаре в здании отличны от тех, которые существуют при пожаре на открытом пространстве.
На открытом пространстве газообмен зависит в основном от разности температур продуктов горения и атмосферного воздуха, а при пожаре в здании газообмен зависит также от архитектурно-строительной, технологической характеристики и объемно-планировочного решения здания в целом. Рассмотрим наиболее общие факторы, определяющие пожарную обстановку в помещениях зданий. Пожарная обстановка в любом помещении здания, характеризуется следующими основными среднеобъемными параметрами состояния: плотностью газовой среды в объеме горящего помещения, давлением в горящем помещении, температурой, концентрацией компонентов газовой среды. Главными факторами, определяющими изменение этих параметров при развитии пожаров в помещениях зданий, являются: - агрегатное состояние, величина пожарной нагрузки и ее распределение в помещении (сосредоточенная или равнораспределенная); - коэффициент условий газообмена - Кг. Под коэффициентом условий газообмена Кг понимается отношение площади отверстий в ограждающих конструкциях помещения S0 к площади пола „[81]
Предложения по применению информационных систем поддержки принятия решений для определения ранга пожара
В данном параграфе рассмотрены практические управленческие задачи, которые могут быть решены руководителями оперативных подразделений пожарной охраны МЧС Республики Казахстан с помощью разработанной информационной системы поддержки принятия решений, и представлены полученные от экспертов исходные данные для работы систем. Основной целью применения информационных систем поддержки принятия решений (ИСППР) при управлении пожарными подразделениями является выработка оптимальных управляющих воздействий, направленных на повышение эффективности деятельности пожарных подразделений. Разработанная ИСППР может применяться руководителями оперативных пожарных подразделений для решения следующих типов управленческих задач: 1. Оценка текущего состояния пожара и динамики его развития. Системы предоставляют руководителям оперативных подразделений, в том числе и диспетчеру Центра управления силами возможность в любой момент времени определить необходимый состав сил и средств на основе оперативной информации, источником которой являются данные разведки пожара. 2. Сравнительный анализ эффективности деятельности руководителей пожарных подразделений на различных пожарах. При наличии соответствующей информации ИСППР позволяют провести сравнительный анализ принятых руководящим составом решений по определению необходимых сил и средств. Системы поддержки принятия решений позволяют оценить принятие определённого варианта управленческого решения на пожарно-тактических учениях и занятиях. В связи со значительными временными, трудовыми и материальными затратами, необходимыми для полной реализации предлагаемых информационных систем поддержки принятия решений, при апробации работы был сделан ряд допущений, несколько упрощающих процедуру решения задач. По данным методам были разработаны пробные функциональные версии программного обеспечения, позволяющие реализовать описанные в главе 2 принципы. Для проверки работы информационной системы поддержки принятия решений по определению ранга пожара получены данные от экспертов, т.е. руководителей тушения пожара. Модели ИСППР построены для гарнизонов пожарной охраны, в которых определено три номера вызовов (ранга пожара) для привлечения сил и средств [45].
В первой модели использованы следующие признаки, характеризующие пожар: Q] - площадь пожара, Q2 - этаж, на котором произошел пожар, Qi - присутствие людей на объекте. Признак Q\ имеет значения: qn 50 м ; q\2- 30 S 150 м ; qn 150м2. Признак Q2 имеет значения: q2\-l -7 этажи; #22-8-12 этажи; #2з - 13 -30 этажи. Признак Qi имеет значения: q3[ - нет людей; q есть люди. В этом случае множество всех гипотетически возможных состояний объекта, на котором возник пожар, равняется декартовому произведению признаков: Экспертами заполнена таблица характерности значений диагностического признака по отношению к каждому из рангов пожара (см. таблицу 3.3). При этом цифра «1» в таблице обозначает наиболее характерное значение признака для свойства (ранга пожара), указанного в первом столбце таблицы, «2» - относительно характерное значение признака для данного ранга, «3» -наименее характерное. Проведя расчеты для каждого Pt, используя таблицу 3.3, полученные значения занесли в таблицу 3.4. По второму методу решения задачи определения ранга пожара также получены данные от экспертов. На рисунке 3.6 представлены функции принадлежности параметров, характеризующих ранг пожара, где у\ - площадь пожара, уг - количество человек, уз - этаж, на котором произошел пожар. Р], Pi, Ръ - соответственно первый, второй, третий ранг пожара [46]. Полученные данные в процессе экспертного опроса руководителей тушения пожара введены в базу данных программ для экспериментальной оценки функционирования систем поддержки принятия решений.
Вид диалогового окна программы «Первый способ определения ранга пожара в административных и жилых зданиях» представлен на рис. 3.6. Вид диалогового окна программы «Второй способ определения ранга пожара в административных и жилых зданиях» представлен на рис. 3.7 [46]. В предложенной на рис. 3.6 первом способе определения ранга пожара в административных и жилых зданиях информационной системы поддержки принятия решений использованы следующие входные параметры: площадь пожара, номер этажа, на котором произошел пожар, количество человек, находящихся в зоне пожара (компьютерная программа приведена в Приложении 1). В втором способе определения ранга пожара в административных и жилых зданиях в ИСППР на рис. 3.7 использованы входные параметры: площадь пожара, номер этажа, на котором произошел пожар, количество человек, находящихся в зоне пожара (компьютерная программа приведена в Приложении 2).
