Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Проблемы принятия управленческих решений лицами, проводящими эвакуацию при пожарах в зданиях торговых центров 10
1.1 Обоснование необходимости применения системы поддержки управления в составе системы оповещения и управления эвакуацией 10
1.2 Проблемы принятия управленческих решений лицом, проводящим эвакуацию из задания при пожаре 19
1.3 Системы управления эвакуацией при пожаре 23
1.4 Выводы по первой главе 38
ГЛАВА 2. Математическая модель определения безопасного маршрута движения людей при пожаре в зданиях торговых центров 41
2.1 Анализ подходов, применяемых к определению маршрутов движения при пожаре 41
2.2 Условия безопасной эвакуации людей при пожаре в зданиях торговых центров 47
2.3 Показатель, характеризующий безопасность маршрута движения людей при пожаре 53
2.4 Алгоритм определения безопасного маршрута движения людей при пожаре 63
2.5 Выводы по второй главе 70
ГЛАВА 3. Компьютерное моделирование для решения задачи поддержки управления эвакуации людей при пожаре 71
3.1 Описание модели движения людей и модели распространения опасных факторов пожара 71
3.2 Моделирование процесса эвакуации и распространения опасных факторов пожара на Т-образном пересечении путей эвакуации и в здании с одинаковыми участками эвакуации 82
3.3 Моделирование эвакуации и распространения опасных факторов пожара в торговом центре 101
3.4 Выводы по третьей главе 115
ГЛАВА 4. Разработка системы информационно-аналитической поддержки управления эвакуацией 116
4.1 Разработка структурной схемы системы поддержки управления эвакуацией при пожаре из зданий торговых центров 116
4.2 Определение места системы поддержки управления эвакуацией в составе автоматизированной системы пожаровзрывобезопасности 130
4.3 Информационно-аналитическое обеспечение управления эвакуаци ей людей 133
4.4 Разработка программного обеспечения системы поддержки управления эвакуацией при пожаре 136
4.5 Рекомендации по информационно-аналитическому обеспечению 138
4.6 Выводы по четвертой главе 143
Заключение 144
Список сокращений
- Проблемы принятия управленческих решений лицом, проводящим эвакуацию из задания при пожаре
- Показатель, характеризующий безопасность маршрута движения людей при пожаре
- Моделирование процесса эвакуации и распространения опасных факторов пожара на Т-образном пересечении путей эвакуации и в здании с одинаковыми участками эвакуации
- Определение места системы поддержки управления эвакуацией в составе автоматизированной системы пожаровзрывобезопасности
Введение к работе
Актуальность исследования. Анализ систем оповещения и управления эвакуацией (СОУЭ) как в России, так и за рубежом, показал, что в существующих системах, управление, обозначенное в термине «система оповещения и управления эвакуацией», в большей степени относится к управлению оповещением, а не процессом эвакуации. Единичные требования к управлению эвакуацией, обуславливают отсутствие принципов и алгоритмов, по которым должно производиться управление, а также сведений, которые являются приоритетными, при определении направления эвакуации. Практические не определены ни степень участия персонала, ни задачи лица, принимающего решения (ЛПР) при эвакуации.
Отсутствие моделей и алгоритмов информационно-аналитической поддержки процесса управления эвакуацией людей приводит к тому, что ЛПР не может объективно оценить весь спектр опасностей и определять безопасные маршруты движения людей в ходе эвакуации. В большинстве структур СОУЭ не предусмотрено применение специального программного и математического обеспечения направленного на поддержку принятия решений в ходе эвакуации людей из здания при пожаре, что снижает эффективность управленческой деятельности.
Особенно остро данные проблемы проявляются в зданиях со сложными архитектурными решениями, большим количеством эвакуационных путей и выходов. Одними из таких зданий являются крупные торговые центры. Исследования многих авторов свидетельствуют о неравномерном распределении людей внутри торгового центра, определенных проблемах в организации персоналом процесса эвакуации и отсутствии у эвакуируемых представлений о возможных (доступных) направлениях эвакуации.
Таким образом, актуальность исследования определяется необходимостью совершенствования существующей структуры СОУЭ, разработки методов и алгоритмов информационно-аналитической поддержки ЛПР для совершенствования управления эвакуацией при пожаре из зданий торговых центров.
В основе настоящей диссертационной работы лежат результаты научной деятельности многих отечественных и зарубежных ученых, занимающихся исследованием эвакуации людей при пожаре: С.В. Беляева, А.И. Ми-линского, В.М. Предтеченского, В.В. Холщевникова, Р.Г. Григорьянца, В.А. Копылова, И.И. Исаевича, Д.А. Самошина, K. Kimura, J. Fruin, D. Helbing, U. Kemloh, A. Seyfried, M. Chraibi и др.; в области построения систем поддержки принятия решений (СППР) и автоматизированных информационных си-
стем: Н.Г. Топольского, Е.А. Мешалкина, Ю.В. Пруса, А.А. Таранцева, А.Н. Членова, М.В. Климовцова, Р.Ш. Хабибулина, S. Alter, J. Rockart, R. Kimball и др.
Работа поддержана грантом Минобрнауки № RFMEFI57414X0038 «Разработка и создание промышленного образца беспроводной системы динамического управления эвакуацией людей из зданий» в рамках реализации ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014 - 2020 годы».
Объект исследования – система поддержки управления эвакуацией людей при пожаре в зданиях торговых центров.
Предмет исследования – модели и алгоритмы информационно-аналитической поддержки управления эвакуацией людей при пожаре в зданиях торговых центров.
Цель исследования – разработка методов и алгоритмов информационно-аналитической поддержки для совершенствования управления эвакуацией при пожаре из зданий торговых центров.
Для достижения цели поставлены следующие задачи:
анализ проблем принятия решений в системах оповещения и управления эвакуацией при пожаре в зданиях торговых центров;
разработка модели и алгоритма определения безопасных маршрутов движения людей при пожаре в зданиях торговых центров;
проведение компьютерного моделирования с целью оценки эффективности предложенной модели и алгоритмов;
разработка структурной и функциональной схем, информационно-аналитического и специального программного обеспечения системы поддержки управления эвакуации при пожаре из зданий торговых центров.
Методы исследования. В диссертации применены методы исследования операций, теории графов, математического моделирования.
Научная новизна диссертационного исследования заключается в следующем:
– построена математическая модель определения безопасных маршрутов движения людей в здании при пожаре на основе трехкритериального комплексного показателя, характеризующего безопасность маршрута движения;
– разработана методика и алгоритмы информационно-аналитической поддержки управления эвакуацией при пожаре, основанные на математической модели определения безопасных маршрутов движения людей в здании;
– определена структура системы поддержки управления эвакуацией и ее основные элементы, в том числе специальное программное обеспечение, позволяющее ЛПР в интерактивном режиме принимать управленческие решения о необходимости перераспределения эвакуационных потоков.
Практическая ценность и значимость работы. Результаты диссертационной работы могут быть использованы для оценки безопасности маршрутов движения людей при пожаре в рамках проведения экспертизы проектных решений и разработки проектной документации, для конструирования новых средств оповещения, при разработке и усовершенствовании существующих систем оповещения и управления эвакуацией при пожаре, а также при организации тренировочных занятий по подготовке персонала зданий к действиям по организации и проведению эвакуации людей при пожаре.
Достоверность полученных результатов обеспечивается применением апробированного математического аппарата, корректным использованием исходных данных, согласованностью полученных результатов с результатами работ других исследователей.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы доложены на международной научно-практической конференции «Чрезвычайные ситуации: Теория. Практика. Инновации» (Беларусь, Гомель, Гомельский инженерный институт МЧС Республики Беларусь, 2010 г.), научно-технических конференциях «Системы безопасности» Международного форума информатизации (Россия, Москва, Академия ГПС МЧС России, 2010– 2012 гг.), Международных научно-практических конференциях молодых ученых и специалистов «Проблемы техносферной безопасности» (Россия, Москва, Академия ГПС МЧС России, 2011–2014 гг.), Международной научной конференции «Дискретная оптимизация и исследование операций» (Россия, Новосибирск, Институт математики имени С. Л. Соболева СО РАН, 2013 г.), Международной научной конференции по агентам и искусственному интеллекту «ICAART» (Франция, Анже, 2014 г.), Всероссийской конференции молодых ученых по математическому моделированию и информационным технологиям (Россия, Тюмень, Институт вычислительных технологий СО РАН, 2014), на научных семинарах отдела гражданской безопасности и движения Юлихского исследовательского центра (Германия, Юлих, 2013–2014 гг.), Международной научной конференции «Системный анализ и информационные технологии» (Россия, Светлогорск, Институт системного анализа РАН, 2015 г.), научно-технических семинарах учебно-научного комплекса автоматизированных систем и информационных технологий Академии ГПС МЧС России (2010–2015 гг.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 работ, из них 5 в журналах, включенных в перечень ВАК. 2 работы опубликованы в единоличном авторстве. Получено 2 свидетельства о государственной регистрации программ для ЭВМ, 1 патент на полезную модель.
Внедрение результатов работы. Результаты диссертационной работы нашли свое применение:
в Академии Государственной противопожарной службы МЧС России при изучении дисциплин «Информационные технологии управления», «Информационные технологии в сфере безопасности»;
в управлении надзорной деятельности Главного управления МЧС России по городу Москва при выдаче рекомендаций по способам повышения уровня обеспечения пожарной безопасности объекта защиты в рамках консультации юридических лиц, индивидуальных предпринимателей и граждан по вопросам пожарной безопасности;
в научно-производственной компании «Флогистон» при экспертизе проектной документации по созданию системы управления и оповещения людей при пожаре в рамках мероприятий по обеспечению пожарной безопасности.
Реализация результатов исследования подтверждена соответствующими актами.
Личный вклад автора. В совместных публикациях изложены результаты, связанные с анализом предметной области, разработкой математической модели, алгоритмов управления, основных компонентов системы информационно-аналитической поддержки управления эвакуацией, результаты и анализ моделирования выполнены автором самостоятельно.
На защиту выносятся:
– математическая модель и алгоритмы определения безопасных маршрутов движения людей при пожаре в зданиях торговых центров;
– результаты компьютерного моделирования эвакуации людей при пожаре в торговом центре на основе разработанной математической модели и алгоритмов;
– структура и функции системы поддержки управления эвакуацией при пожаре из зданий торговых центров, состав информационно-аналитического обеспечения.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и 3 приложений. Общий объем диссертации составляет 163 страницы. Работа иллюстрирована 70 ри-
Проблемы принятия управленческих решений лицом, проводящим эвакуацию из задания при пожаре
Более того, диаграмма 1.5 имеет корреляцию с диаграммой 1.6 и также указывает на стабильно установившуюся тенденцию, отражающую гибель людей при пожаре из-за неправильных действий персонала и нарушений требований пожарной безопасности при организации эвакуации.
Таким образом, статистические данные и проведенный анализ пожаров подтверждают наличие ряда проблем, связанных с организацией эвакуации при пожаре, в частности, в действиях посетителей и обслуживающего персонала, которые, как известно [6–9], носят неоднородный характер. Так, установлено, что проявление активности и пассивности действий по обеспечению безопасности людей при пожаре во многом обусловлено наличием опыта, вытекающего из предыдущего пребывания человека в пожароопасной ситуации, его осведомленностью о пожарной безопасности зданий, а также возрастными и гендерными особенностями окружающих людей [10].
При поступлении информации о пожаре люди, как правило, приступают к эвакуации. Однако имеют место случаи, когда посетители склонны к игнорированию сигнала о пожаре, либо ожиданию подтверждающих признаков пожара (задымление, массовая эвакуация, повышение температуры и др.). Важным фактором в поведении человека при пожаре является его представление о внутренней планировке здания. В случае если внутри здания применены сложные архитектурные конструкции и план этажа здания труден для понимания, это непременно оказывает негативное влияние на эвакуируемых и повышает их уровень стресса, который уже присутствует в случае эвакуации при пожаре [11].
В работе [12] было проведено исследование с целью установления закономерностей выбора пути эвакуации при пожаре в торговом центре. Эксперимент заключался в опросе посетителей торгового центра с различным уровнем адаптации к внутренней планировке здания (хорошо знакомы с планировкой супермаркета, расположенного внутри торгового центра; плохо знакомы или незнакомы с планировкой супермаркета; посетители находятся непосредственно в торговом центре). Результаты исследования показали, что почти 80 % пожилых и взрослых посетителей, являющихся постоянными клиентами супермаркета, во всех трех случаях не смогли вспомнить хотя бы один эвакуационный выход или заявили, что их поведение в чрезвычайных ситуациях будет неэффективное. В случае усложнения внутренней планировки торгового центра имеет место увеличение числа людей (до 41,4 % посетителей), которые будут искать указатели направлений эвакуации. Это связано с тем, что эвакуируемые редко осведомлены о наличии указателей выходов или указателей направления движения, которые размещаются на уровне потолка, или, по меньшей мере, не основывают свой выбор на них [11]. Более того, в каждом исследовании есть порядка 10–14 % посетителей, кто будет следовать за движущимся потоком людей.
Эксперимент в розничном магазине IKEA [13] показал, что посетители предпочитают знакомые выходы обычным (выход, расположенный у касс), даже если расстояние до этого выхода больше, чем до ближайшего эвакуационного выхода. Однако если эвакуационный выход открыт, и посетитель может увидеть улицу, привлекательность такого выхода становится намного выше, и большинство посетителей выбирают его.
Так, установлено, что выходы, которые обычно не используются посетителями ежедневно (при каждом посещении), не будут использованы и при эвакуации [11]. Если же человек находится в здании, которое ему малознакомо, при пожаре он выбирает путь, по которому он попал в место его расположения, либо путь, по которому эвакуируется большая часть людей. Это обуславливается перестройкой его поведения, вызванной экстремальной ситуацией. В таких ситуациях у человека происходят нарушения в работе памяти, мышлении и эмоциях, что в свою очередь характеризуется как «блокада» психических функций [14]. Этим же подтверждается склонность большей части эвакуируемых выбирать роль «ведомого» [11] и избегать принятия решений в экстренных случаях. Анализ литературных и экспериментальных данных, проведенный в работе [10], установил, что введение специальных знаков, организующих поведение людей и направление их движения к выходам, значительно уменьшит время эвакуации и повысит эффективность организующего взаимодействия. Такими знаками, в том числе могут служить и динамические указатели путей эвакуации при пожаре [15, 16].
Показатель, характеризующий безопасность маршрута движения людей при пожаре
При рассмотрении систем управления эвакуацией при пожаре в предыдущей главе, был сделан вывод о том, что только лишь в каждой третьей системе управления эвакуацией для определения маршрута движения при пожаре применен математический аппарат. Вычисление маршрута движения при пожаре проводилось в рамках трех основных подходов. Подход №1. Вычисление оптимальных маршрутов движения и формирование оптимального плана эвакуации [44, 47]. Подход №2. Вычисление маршрутов движения для реализации стратегии «поэтапной эвакуации» [43]. Подход №3. Вычисление кратчайшего маршрута движения при пожаре [67, 68]. Рассмотрение данных подходов позволило выявить как их преимущества, так и недостатки.
Общим недостатком для подходов №1 и №2 является тот факт, что расчет оптимальных маршрутов движения проводится на подготовительном этапе, а не при эвакуации. Это ведет к тому, что полученные результаты актуальны только в момент начала процесса эвакуации, при условии, что реализованы начальные установки, которые принимались при расчетах. Поэтому говорить об актуальности и достоверности результатов расчета непосредственно в процессе эвакуации затруднительно.
Однако наряду с этими недостатками, следует отметить преимущество подхода №2, так как при его реализации основной акцент сделан на недопущение образования скоплений людей высокой плотности, таким образом, так или иначе, принимается во внимание безопасность людей при пожаре. Наибольший интерес представляет рассмотрение подхода №3, при котором определение маршрутов движения производится в течение всего процесса эвакуации. Работы [67, 68], в которых предложен данный подход, схожи в своей основе. Различие заключено в способе представления участков маршрутов движения. На рисунке 2.1 показан принцип рассмотрения участков, применяемый в работе [67].
Рисунок 2.1 – Принципы разбиения этажа здания на участки маршрута движения в соответствии с [67]. Р1–Р11 – участки маршрута движения
Основными элементами в данной работе являются узлы и участки между ними. Узлы размещаются в геометрическом центре места соединения двух участков. Это может быть соединение типа: коридор–коридор (Р1–Р7), дверь–коридор (Р2). Этаж здания разбивается на элементарные участки, которые не имеют геометрических изгибов. В случае если имеет место такой изгиб (соответствует повороту на участке маршрута движения), происходит разделение данного участка на два новых (Р10, Р11). После завершения формирования сети участков производится вычисление кратчайшего маршрута движения при пожаре с применением теории графов.
Перейдем к рассмотрению способа разбиения на участки маршрута движения в соответствии с работой [68]. Данный принцип показан на рисунке 2.2.
Представление узлов и участков в данной работе отличается, однако не принципиально. Узлы размещаются на определенном расстоянии друг от друга, а также в местах наличия дверей. После формирования сети участков, как и в предыдущем подходе, применяется теория графов для вычисления кратчайшего маршрута движения при пожаре. Данная работа представляет определенный интерес, поскольку в ней используется способ контроля участков с помощью сенсора, который при наличии ОФП исключает данный участок из дальнейших расче тов. Анализ подходов позволяет утверждать, что наиболее перспективным направлением является принцип, приведенный в подходе №3, разбиение зданий на участки маршрутов движения. В настоящее время в Российской Федерации классическим подходом для определения расчетного эвакуационного пути считается расчетная схема эвакуации (рис. 2.3).
Приведенная схема составляется перед проведением расчетов эвакуации людей. После составления схемы полученные участки путей эвакуации используются для определения маршрута движения и соответствуют подходу №3, т.е. движение людей осуществляется по кратчайшему маршруту.
В ходе анализа было установлено, что для вычисления маршрута движения здание разбивается на небольшие участки (рис. 2.1, 2.2). Однако применительно к задаче управления эвакуацией людей будет затруднительно оказывать управляющее воздействие на эвакуируемых при столь малой длине участков.
Принцип разбиения этажа здания на участки маршрута движения в соответствии с предлагаемым подходом. Р1–Р5 – участки маршрута движения Данный принцип заключается в следующем: сначала необходимо определить все места пересечения двух и более маршрутов движения, а также места эвакуационных выходов. Затем в местах пересечения разместить узлы и соединить их между собой. Таким образом, участок маршрута движения будет ограничен двумя соседними пересечениями маршрутов движения.
В работах [17, 69] показано, что переформирование эвакуационных потоков происходит или в местах соединения двух и более эвакуационных путей или при изменении геометрических параметров путей эвакуации.
Данная структура представляется наиболее оптимальной, так как не требует больших вычислительных затрат, которые неизбежны при увеличении количества участков.
Вернемся к рассмотрению другой стороны подходов №1-3 - оптимизационного показателя. Как было рассмотрено ранее, в подходе №3 в качестве кри 46 терия оптимизации выбрано расстояние до эвакуационного выхода. В подходе №2 при расчете основной акцент сделан на недопущение образования скоплений высокой плотности. В подходе №1 при расчете оптимального плана эвакуации в качестве критерия оптимизации принято время эвакуации, при этом не принимается во внимание безопасность людей при пожаре, являющаяся, по сути, основной целью создания любых систем противопожарной защиты. С первого взгляда может показаться, что это и есть основная цель процесса эвакуации – эвакуировать людей как можно быстрее. Однако достижение минимального времени эвакуации при необеспечении безопасности людей может привести к негативным последствиям.
Для разъяснения данного вывода рассмотрим время эвакуации как оптимизационный показатель. В своей основе, время эвакуации является показателем того, как протекал процесс эвакуации: при наличии определенных условий (изменение ширины эвакуационных участков, нахождение эвакуируемых в скоплениях и т.п.) время будет увеличиваться, а при отсутствии таковых – уменьшаться. Однако уменьшаться время эвакуации не может бесконечно, а только лишь до какого-то определенного уровня, достижение которого позволит говорить, что процесс эвакуации протекал равномерно, без каких либо осложнений и критических моментов. Таким образом, сокращения времени эвакуации можно добиться, в том числе и устранением (избеганием) причин и условий, которые приводят к увеличению этого времени.
Данные выводы позволяют говорить о необходимости существенного изменения подхода к организации эвакуации, с учетом выявленных недостатков и преимуществ. Эти изменения должны быть связаны с созданием динамического подхода к определению оптимальных маршрутов движения в каждый момент времени, а также с определением причин и условий, способствующих увеличению/сокращению времени эвакуации. Следовательно, необходимо рассмотреть условия, характеризующие безопасность процесса эвакуации.
Моделирование процесса эвакуации и распространения опасных факторов пожара на Т-образном пересечении путей эвакуации и в здании с одинаковыми участками эвакуации
Кроме получения данных о процессе эвакуации, необходимо также получать информацию о распространении ОФП. Для этой задачи применим полевой метод моделирования распространения ОФП [74, 98, 99].
Характерными уравнениями для полевых моделей пожара являются уравнения, выражающие законы сохранения массы, импульса, энергии и масс компонентов в рассматриваемом малом контрольном объеме.
В соответствии с теоретическим обоснованием, приведенным во 2 главе, в месте пересечения двух и более маршрутов движения необходимо указывать людям направления дальнейшего движения. В симуляторе JuPedSim, по умолчанию, в любой точке здания, на каждом шаге моделирования эвакуируемые направляются по кратчайшему маршруту к эвакуационному выходу (в безопасную зону), т.е. применяется алгоритм поиска кратчайшего маршрута движения (КМД) (рис. 3.4).
Однако применительно к задаче безопасного управления эвакуацией необходимо существенно изменить данный алгоритм. Шаг моделирования процесса эвакуации в симуляторе JuPedSim равен 0,001 (1 раз в миллисекунду).
С этой целью создан алгоритм поиска безопасного маршрута движения (БМД) (рис. 3.5). Он реализован с учетом теоретически обоснованной модели определения БМД, представленной во 2 главе. В алгоритм поиска БМД была добавлена такая характеристика как частота работы алгоритма (ЧР) (рис. 3.5). ЧР определяет частоту вычисления БМД и характеризует продолжительность процесса перераспределения. Так, если ЧР = 5, это значит, что определение безопасного маршрута движения при пожаре будет происходить 1 раз в 5 секунд, и направление движения в месте принятия решения будет обновляться также 1 раз в 5 секунд. Местом принятия решения в ходе дальнейшего моделирования принимается место пересечения двух и более маршрутов движения, т.е. место, соответствующее размещению вершины графа.
Реализация алгоритма поиска БМД в составе симулятора JuPedSim подтверждена свидетельством о государственной регистрации программы для ЭВМ от 20 июля 2014 № 2014615006 [100] и листингом программного кода (Приложение 2).
Рисунок 3.4 – Алгоритм поиска безопасного маршрута движения . t_ЧР – переменная, добавленная для учета времени актуальности безопасного пути эвакуации в соответствии с частотой работы алгоритма. 0,001 с. – шаг моделирования в симуляторе JuPedSim
В начальный момент времени для всех эвакуируемых определяется кратчайший маршрут движения, а в месте принятия решения (в случае если кратчайший маршрут не безопасный) эвакуируемые направляются по безопасному маршруту движения. Шаг моделирования процесса эвакуации, как в алгоритме КМД и JuPedSim в целом, принят равным 0,001 с.
Основная цель моделирования – оценка эффективности предложенной методики. В ходе моделирования будем проводить сравнение работы двух алгорит 82 мов: алгоритма КМД и алгоритма БМД. Также вызывает определенный интерес частота работы алгоритма, которая будет влиять на ход процесса эвакуации.
Для ответа на поставленные вопросы необходимо провести различные серии моделирований эвакуации и распространения ОФП – как на часто встречающихся элементах топологии здания, так и на различных по геометрическим параметрам объектах, в том числе и при разных условиях размещения людей.
Для всех серий моделирований принимаем время начала эвакуации равное 0. Группа мобильности – М1 [74] (люди, не имеющие ограничений по мобильности, в том числе с дефектами слуха).
Для ответа на ранее поставленные вопросы проведем первую серию моделирования на одном из часто встречающихся элементов топологии здания – Т-образное соединение эвакуационных путей (рис. 3.6). Данный элемент содержит два эвакуационных выхода, а также три участка маршрута движения. В месте пересечения участков зеленым цветом выделено место принятия решения, где эвакуируемые, в зависимости от условий, будут направлены к первому или второму эвакуационному выходу. Ширина для каждого участка одинакова и составляет 2 метра. Ширина дверного проема у выходов также одинакова и составляет 1 метр.
Очевидно, что в месте принятия решения предпочтительным является движение к выходу 1 (расстояние до выхода 1 на 10 метров меньше, чем до выхода 2), в случае отсутствия каких-либо скоплений на участках 2 и 3. Будем проводить моделирование, начиная с небольшого количества людей (20 человек на участке) и постепенно увеличивая количество эвакуируемых (до 250 человек). ЧР в данной серии принята равной 1 (1 раз в 1 секунду). Результаты первой серии моделирования представлены в таблице 3.1.
Определение места системы поддержки управления эвакуацией в составе автоматизированной системы пожаровзрывобезопасности
Вторым, но не менее актуальным вопросом, является способ получения значений ОФП на каждом участке маршрута движения. Наиболее широко в данном случае применяется система пожарной сигнализации, в частности, пожарные из-вещатели, которые при достижении пороговых значений выдают сигнал о пожаре. В соответствии со сводом правил СП 5.13130.2009 [104], крупные торговые центры подлежат защите адресно-аналоговыми системами пожарной сигнализации, что позволяет получать сведения о конкретном месте возникновения пожара. Однако открытым остается вопрос о фиксации некоего конкретного значения одного из ОФП. В практике обеспечения пожарной безопасности ТЦ в большинстве случаев применяются дымовые либо тепловые пожарные извещатели, которые фиксируют либо преодоление некого порогового значения, либо скорость нарастания контролируемого параметра. Тем не менее, существуют извещатели, позволяющие получать конкретное значение одного из контролируемых параметров, однако они нашли свое применение только лишь в производственной сфере, ввиду необоснованности их применения в ТЦ. Таким образом, на текущем уровне воз 120
можностей техники, применение пожарных извещателей с выдачей конкретного числового значения весьма затруднительно по причинам экономической нецелесообразности. Поэтому в дальнейшем должна быть рассмотрена возможность применения в составе системы управления эвакуацией пожарных извещателей порогового типа.
Последними необходимыми данными являются геометрические характеристики участков маршрута движения. Получение данных сведений не представляет какой-либо сложности, ввиду статической природы данных. На этапе проектирования, после определения геометрических размеров участков маршрута движения в составе системы управления эвакуацией, возможно создать информационную базу данных о длинах всех участков маршрутов движения, а также максимальной длине участка маршрута движения.
После получения всей необходимой информации (все входные значения для вычисления показателей a (7), b (9), l (11)) в вычислительном модуле происходит определение комплексного показателя (16), а затем формирование маршрутов движения в соответствии с заданными условиями. После получения информации о безопасных маршрутах движения вычислительный модуль должен передать ее в модуль управления для указания всем участникам эвакуации на эти маршруты. Обобщим результаты в таблице 4.1.
Перейдем к рассмотрению модуля управления, указывающего участникам процесса эвакуации на безопасные маршруты движения. В ходе рассмотрения функций вычислительного модуля было определено, что в процессе своей работы он взаимодействует с модулем управления, а именно передает информацию о безопасных маршрутах движения при пожаре в здании. Отсюда следует, что входной информацией для модуля управления являются сведения о безопасных маршрутах движения. Получив эту информацию, данный модуль доносит ее до всех участников эвакуации.
В процессе эвакуации можно выделить две группы: посетители и персонал. Результаты анализа в первой главе показали, что обе группы имеют определенные трудности при поиске маршрутов движения при пожаре. Первая группа участников эвакуации – посетители – находится в более сложных условиях (незнакомая обстановка, незнание конфигурации здания и расположения эвакуационных выходов и т.д.), чем персонал. Исследования в области изучения поведения людей при пожаре [10, 11], утверждают о благоприятном влиянии на эвакуируемых голосового оповещения, а также об их склонности следованию указаниям. Поэтому целесообразно организовывать управление эвакуируемыми с помощью персонала торгового центра.
Определенное количество трудностей при выборе маршрута движения возникает и у персонала. В большинстве случаев это связано с дефицитом информации о маршрутах движения. Поэтому очевидна необходимость в обеспечении персонала актуальной информацией о безопасных маршрутах движения, что, в свою очередь, возможно двумя способами.
Первый способ – радиоинформирование. Так, в момент эвакуации ЛПР может помогать персоналу в получении информации о безопасных маршрутах, по средствам радиостанций. Однако иногда это может быть затрудненно ввиду несоответствия пространственного положения персонала и предположения ЛПР. В таком случае, целесообразно прибегнуть ко второму способу получения информации – указатели маршрутов движения. Однако существующие указатели недостаточно функциональны и не могут обеспечить персонал актуальной информацией о безопасных маршрутах движения. Поэтому было проведено исследование с целью определения технических устройств, способных оказывать на человека управляющее воздействие [16, 105]. Результаты исследования показали, что рассмотренные технические устройства не удовлетворяют всем обозначенным требованиям и не способны в полном объеме осуществлять управление эвакуацией по ряду причин: – количество визуальных положений не позволяет произвести установку в любом месте здания, а значит техническое устройство не является универсальным; – устройство нельзя интегрировать в систему управления эвакуацией, поэтому невозможно оперативно управлять визуальными положениями. Исходя из данных выводов, поставим промежуточную задачу – разработка указателя, способного устранить выявленные недостатки. Разработка указателя проводилась в несколько этапов.
На первом этапе были подобраны световые элементы и выявлено конструктивное исполнение. Также оптимизировано положение световых элементов таким образом, чтобы в рамках одного устройства отображалось несколько световых положений динамического указателя (рис. 4.4).
На втором этапе была разработана электрическая схема, с помощью которой возможно смонтировать световые элементы и достигнуть эффекта «мигания». Наиболее подходящей была выявлена схема симметричного мультивибратора.
Указатель выполнен с учетом результатов работы [10], касающихся восприятия человеком световой информации: частота «мигания» была принята равной 7 Гц, а значит, при восприятии такого сигнала человеком не происходит долговременное запоминание информации, как следствие, изменившееся положение указателя будет воспринято с большей вероятностью.