Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ системы управления при ликвидации чрезвычайных ситуаций трансграничного уровня 11
1.1. Приграничное сотрудничество в сфере обеспечения безопасности при чрезвычайных ситуациях 11
1.2. Анализ Единой государственной системы предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций МЧС России 21
1.3. Анализ Государственной системы предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций МЧС Республики Казахстан 34
1.4. Анализ возможных ЧС на территории стран СНГ с потенциальным переходом на трансграничный уровень 44
1.4.1. Обстановка с чрезвычайными ситуациями 44
1.4.2. Обстановка с природными чрезвычайными ситуациями 46
1.4.3. Обстановка с чрезвычайными ситуациями техногенного характера 47
1.5. Анализ особенностей реагирования на чрезвычайные ситуации трансграничного уровня, выявление противоречий 49
Глава 2. Информационно-аналитическая поддержка при реагировании на ЧС и пожары трансграничного характера 57
2.1. Понятие систем поддержки принятия решений в терминах современных информационных технологий 57
2.2. Архитектура и проблемы создания интеллектуальных СППР 59
2.3. Структура баз данных СППР, предназначенных для реагирования на трансграничные ЧС и пожары 61
2.3. Принцип построения и архитектура СППР для органов управления при ликвидации ЧС и пожаров трансграничного характера 77
2.5. Метод поиска решений в интеллектуальных системах на основе знаний о прецедентах 87
Глава 3. Модели и алгоритмы управления подразделениями МЧС России и Казахстана при реагировании на трансграничные ЧС и пожары 91
3.1. Оперативный штаб ликвидации чрезвычайной ситуации 91
3.2. Управление назначением сотрудников в состав штаба ликвидации ЧС трансграничного характера на основе метода попарного сравнения 98
3.3. Оценка эффективности управления взаимодействием сил и средств при ликвидации ЧС и пожаров трансграничного характера методом экспертных оценок 102
3.4 Метод оценки эффективности взаимодействия при реагировании на ЧС и пожары трансграничного уровня 109
3.5 Метод приложения допустимых управлений 111
3.6. Организационно-управленческое моделирование действиями подразделений МЧС сопредельных государств при реагировании на ЧС и пожары трансграничного характера 114
Глава 4. Формирование единой модели взаимодействия сил и средств сопредельных государств при ликвидации ЧС и пожаров трансграничного характера 119
4.1. Обобщенное представление модели взаимодействия сил и средств при ликвидации ЧС и пожаров трансграничного характера 119
4.2. Формирование подхода в рамках множества в едином целом 121
4.3. Решение задач перегруппировки сил и средств при ликвидации ЧС и пожаров трансграничного характера 132
Заключение 137
Литература 139
- Анализ Единой государственной системы предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций МЧС России
- Структура баз данных СППР, предназначенных для реагирования на трансграничные ЧС и пожары
- Управление назначением сотрудников в состав штаба ликвидации ЧС трансграничного характера на основе метода попарного сравнения
- Формирование подхода в рамках множества в едином целом
Анализ Единой государственной системы предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций МЧС России
Регионы Российской Федерации, граничащие с большим количеством различных суверенных государств, играют ведущую роль в развитии социально-экономических отношений сопредельных стран. Отношения такого рода являются пространством реального сотрудничества и, одновременно, соперничества. Поэтому, для предупреждения и ликвидации трансграничных ЧС, проведения международных операций необходимо оперативное взаимодействие, как на уровне министерств, так и на региональном уровне между подразделениями МЧС соседствующих государств [1-10].
Рассмотрим более подробно (для примера) аспекты приграничного сотрудничества Российской Федерации со странами СНГ в сфере обеспечения безопасности при чрезвычайных ситуациях.
Базой для развития российско-азербайджанского сотрудничества по приграничным вопросам в данной области является Соглашение между Правительством Российской Федерации и Правительством Азербайджанской Республики о сотрудничестве в области предупреждения чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера и ликвидации их последствий от 9 января 2001 года. С 2008 года на Каспийском море проводятся крупномасштабные международные тактико-специальные учения в соответствии с Планом взаимодействия спасательных служб, подразделений, сил и средств при оказании помощи людям, морским и воздушным судам, терпящим бедствие на Каспийском море. 25-30 сентября 2011 года состоялось крупномасштабное международное комплексное учение «Каспий-2011» в Северном Каспии на нефтяной платформе ОАО «Лукойл» по ликвидации чрезвычайных ситуаций, вызванных пожарами и нефтеразливами, с участием сил и средств МЧС России и МЧС Азербайджана. Правовой основой российско-белорусского взаимодействия по линии МЧС России является Соглашение между Правительством Российской Федерации и Правительством Республики Беларусь о сотрудничестве и взаимной помощи по предупреждению крупных аварий, стихийных бедствий и ликвидации их последствий от 18 декабря 1993 года. В связи с тем, что на приграничных территориях Брянской области Российской Федерации и Гомельской и Могилевской областей Республики Беларусь чрезвычайных ситуаций зарегистрировано не было, обмен информацией о чрезвычайных ситуациях не производился. В целях организации взаимодействия и информационного обмена между Главным управлением МЧС России по Брянской области, Гомельским и Могилевским областными управлениями МЧС Беларуси подписаны планы взаимодействия в приграничных районах Брянской области по предупреждению и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций трансграничного характера и регламенты основных мероприятий по взаимодействию органов управления Брянской области в сфере предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций техногенного, природного и социально-политического характера трансграничного масштаба, которые согласованы в исполнительных комитетах Гомельской и Могилевской областей Республики Беларусь и администрации Брянской области. Планы и регламенты уточняются и корректируются один раз в год непосредственно перед началом па-водко- и пожароопасного периодов. В 2009 и 2010 годах главными управлениями МЧС России по Смоленской и Псковской областям в адрес управлений МЧС Беларуси по Витебской и Могилевской областям направлялись для рассмотрения и дальнейшего подписания проекты планов сотрудничества и взаимной помощи между главными управлениями МЧС России и соответствующими управлениями МЧС Беларуси по защите населения и территорий в случае возникновения чрезвычайных ситуаций и крупных пожаров в приграничных зонах, а также проекты планов взаимодействия в приграничных районах по предупреждению и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций. В полученных от областных управлений МЧС Беларуси по Витебской и Могилевской областям ответах было указано, что в соответствии с Законом Республики Беларусь от 5 мая 1998 года № 141-3 «О защите населения и территорий от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера» полномочия по осуществлению международного сотрудничества возложены на республиканский орган государственного управления по чрезвычайным ситуациям – Министерство по чрезвычайным ситуациям Республики Беларусь, и в компетенцию областных управлений МЧС не входят правомочия рассмотрения международных документов. Вопросы совместных действий по ликвидации чрезвычайных ситуаций отрабатывались в ходе совместного учения сил и средств Российской Федерации и Республики Беларусь по ликвидации радиационной аварии на Смоленской атомной электростанции «Десна-2010» 22-24 сентября 2010 года, а также решались вопросы встречи и беспрепятственного прохождения колонны сводного отряда пожарных Республики Беларусь для оказания помощи Российской Федерации по тушению пожаров 2010 года в Рязанской и Владимирской областях. 24 мая 2011 года вопрос о сотрудничестве между администрацией Смоленской области Российской Федерации и областными исполнительными комитетами Могилев-ской и Витебской областей Республики Беларусь был рассмотрен на заседании Координационного совета по пограничной политике при администрации Смоленской области. Принято решение о согласовании вопроса по внесению дополнений в планы реализации, действующих между администрацией Смоленской области и исполнительными комитетами Могилевской и Витебской областей Республики Беларусь соглашений по вопросам сотрудничества в области предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций трансграничного характера. Дальнейшее решение вопросов организации приграничного сотрудничества в области защиты населения и территории от чрезвычайных ситуаций требует совместных действий как со стороны федеральных органов исполнительной власти Российской Федерации и соответствующих республиканских органов государственного управления Республики Беларусь, так и со стороны региональных (местных) органов власти обоих госу 14 дарств.
Взаимодействие по реагированию в области защиты населения и территории от чрезвычайных ситуаций на территориях Псковской области Российской Федерации и Витебской области Республики Беларусь не осуществлялось, так как трансграничных чрезвычайных ситуаций не было допущено.
Структура баз данных СППР, предназначенных для реагирования на трансграничные ЧС и пожары
Построение автоматизированной системы поддержки принятия решений как совокупности логически взаимосвязанных функциональных информационных подсистем, основывающихся на общей концепции совершенствования информационного обеспечения должностных лиц органов управления.
Выбор второго варианта концепции обусловлен рядом объективных факторов.
Создание полной автоматизированной системы поддержки принятия решений при ликвидации ЧС трансграничного уровня представляется практически невозможным с точки зрения организации информационной базы и разработки соответствующего программного обеспечения. Кроме того, для этого требуется намного больше времени и материальных затрат, чем при разработке локальных функциональных информационных подсистем. Следует также отметить, что если внедрение полной автоматизированной системы возможно только после завершения всей разработки, то концепция создания автоматизированной системы поддержки принятия решений как совокупности функциональных информационных подсистем позволяет вести внедрение последовательно, по мере разработки каждой конкретной подсистемы. В этом случае уже на стадии проектирования формулируются общие принципы организации баз данных каждой подсистемы, информационного обмена между ними и других взаимосвязей подсистем:
1. Система должна создаваться как совокупность функциональных информационных подсистем (модулей), объединенных общей целевой функцией и максимально охватывающих те направления работы ЛПР, которые требуют автоматизированной поддержки.
2. При проектировании системы должны быть предусмотрены возможности дальнейшей модернизации одного или нескольких ее блоков без перепроектирования остальных.
3. Технические средства и программное обеспечение задач, реализуемых в системе, должны создавать пользователям информации максимальные удобства.
В заключение отметим, что, хотя полностью учесть все сформулированные выше принципы сложно, необходимо иметь их в виду с самого начала работ по созданию автоматизированной системы поддержки принятия решений и стремиться заложить в разработке, по крайней мере, возможность последующей их реализации.
Принцип построения АСППР как совокупности логически взаимосвязанных модулей, разделнных по функциональному признаку и реализующих решение основных задач системы, обеспечивается следующими функциональными подсистемами:
В целом, в файл-серверной архитектуре мы имеем «толстого» клиента и очень "тонкий" сервер в том смысле, что почти вся работа выполняется на стороне клиента, а от сервера требуется только достаточная емкость дисковой памяти.
Поскольку в настольных СУБД вся реальная обработка данных осуществляется в клиентском приложении, то при выполнении запросов данные, на основании которых выполняется такой запрос, должны быть доставлены в адресное пространство клиентского приложения. Доставляться может одна или несколько таблиц целиком либо, в лучшем случае, один или несколько индексов и выбранные с их помощью части таблиц. Это и приводит к перегрузке сети при увеличении числа пользователей и объема данных, а также грозит иными
Типичный пример подобного подхода - создание нескольких однотипных локальных баз данных, например, для различных подразделений организации или для разных временных периодов (лет, кварталов, месяцев), что облегчало работу, связанную с вводом данных, но повышало стоимость их статистической обработки и анализа - в этом случае нужно было обрабатывать данные из разных источников.
Однако все эти меры позволяли лишь отложить на время решение проблемы снижения производительности, но не устраняли главного недостатка информационных систем, основанных на настольных СУБД, - обработки данных в клиентском приложении.
Радикальным решением проблемы сетевого трафика и иных проблем, возникающих при увеличении объема данных и числа пользователей, является переход к архитектуре «клиент-сервер», позаимствовавшей многие достоинства старой «мэйнфреймовой» модели вычислений, в частности централизацию хранения и обработки данных.
Принцип централизации хранения и обработки данных является базовым принципом архитектуры «клиент-сервер». Для его реализации исполь 81 зуется так называемый сервер баз данных, только он может реально манипулировать файлами, в которых хранятся данные. Сервер баз данных осуществляет целый комплекс действий по управлению данными. Основными его обязанностями являются: - выполнение пользовательских запросов на выбор и модификацию данных, получаемых от клиентских приложений, функционирующих на персональных компьютерах локальной сети; - хранение и резервное копирование данных; - поддержка целостности данных согласно определенным в базе данных правилам; - обеспечение авторизованного доступа к данным на основе проверки прав и привилегий пользователей; - протоколирование операций и ведение журнала транзакций.
В простейшем случае «клиент-серверная» информационная система состоит из двух основных компонентов: - сервера баз данных, управляющего данными и выполняющего запросы клиентских приложений; - клиентских приложений, предоставляющих интерфейс пользователя и посылающих запросы к серверу.
Заметим, что интерфейс между клиентской частью приложения и клиентской частью сервера БД, основан на использовании языка SQL. Наконец, клиентская часть сервера баз данных, используя средства сетевого доступа, обращается к серверу баз данных, передавая ему текст оператора языка SQL.
Управление назначением сотрудников в состав штаба ликвидации ЧС трансграничного характера на основе метода попарного сравнения
Для решения поставленной проблемы и согласования перечисленных факторов проведено моделирование объектов и процессов, участвующих при реагировании на чрезвычайные ситуации трансграничного характера. В главе приводится алгоритм моделирования взаимодействия ведомств сопредельных государств (МЧС России и Казахстана). Процесс исследования разбит на несколько последовательных этапов: моделирование в обобщенном укрупненном виде возможных отношений, решение типовых задач координации, моделирование принципов взаимодействия сил и средств, формирование алгоритмов последовательности действий при решении проблем различных ситуаций в процессе ликвидации ЧС и пожаров трансграничного характера [23-28].
Эффективность взаимодействия подразделений соседствующих государств при ликвидации трансграничных ЧС и пожаров в значительной степени определяется согласованностью порядка оповещения и взаимного информирования об обстановке. Различные условия, в которых развивается ЧС, требуют совершенствования процесса реагирования, прежде всего разработки моделей и алгоритмов системы поддержки принятия решений, позволяющая координировать действия привлекаемых для ликвидации ЧС и пожаров характера сил и средств ведомств сопредельных государств. Разработка модели единой информационно-аналитической системы для повышения эффективности управления подразделениями сопредельных государств является одним из важнейших путей снижения времени и повышения эффективности реагирования, поскольку требуется находить оптимальные варианты принятия управленческих решений, рационально распределять имеющиеся в наличии силы и средства АСФ разных государств, когда возникает риск неэффективного взаимодействия в организации и выполнении неотложных работ. Перечисленные проблемы указывают, что проводимые исследования, направленные на создание системы поддержки принятия решений, позволяющая координировать действия привлекаемых для ликвидации трансграничных ЧС, несомненно являются актуальными.
На первом этапе сформирована модель взаимодействия сил и средств сопредельных государств (рис. 27). Проблемная область заключается в отсутствии возможности использования прямых организационных связей. Как правило, процесс согласования взаимодействия ресурсов сторон занимает продолжительное время, что в оперативной обстановке является негативным фактором. Следовательно, информационная поддержка в упрощенной форме может существенно упростить процесс управления, сократить временные потери.
Независимо от величины целого в диапазоне от 0 до бесконечности или , верхняя граница будет не более максимального значения – зна чения самого целого. Например, ресурсов десять, следовательно, физически целое равно десяти, но их обозначение будет зависеть от условия задачи. Нижняя граница имеет при описанных условиях значение, равное нулю (все потенциальные ресурсы «в резерве»). Однако в задачах с отрицательной величиной (рассматриваем сценарий до ЧС – все потенциальные ресурсы еще являются частью обще ресурсной базы МЧС России) допускается взаимообратное целому число, т.е. для ресурсной базы из условия задачи нижняя граница будет равна « », а верхняя - « » (показатель целого). В результате, сценарий с одним ресурсомм и граничные сценарии в пределах целого имеют одно основание. Воспользуемся предположением:
Как и ранее, далее для примера рассматриваем целое - привлеченные ресурсы из пяти выездных бригад, но изменим начальное условие. Если одновременно действующих ресурсов будет не один, а два, то результатом аддитивного сложения (например, на два) может быть, как два, так и три, и граничный - четыре, т.е. несколько ресурсов могут быть частями как одного, так и нескольких выездных бригад:
Если действующих ресурсов - неравное количество, т.е. в процессе участвуют, допустим, два и три, то предположение (П.1) сохраняется. Но, необходимо выполнять дополнительное условие: количество участвующих объектов должно быть одинаковым. Иначе, переходим в аддитивный алгоритм классической логической математики. Особенностью предыдущего сценария является учт только предпо ложения о целостности (П.1). Тем не менее, существует еще субтрактив ное сложение, когда сумма может быть меньше любого слагаемого. Например, « » (два ресурса являются частью одной бригады - от
Формирование подхода в рамках множества в едином целом
Как и ранее, далее для примера рассматриваем целое - привлеченные ресурсы из пяти выездных бригад, но изменим начальное условие. Если одновременно действующих ресурсов будет не один, а два, то результатом аддитивного сложения (например, на два) может быть, как два, так и три, и граничный - четыре, т.е. несколько ресурсов могут быть частями как одного, так и нескольких выездных бригад:
Если действующих ресурсов - неравное количество, т.е. в процессе участвуют, допустим, два и три, то предположение (П.1) сохраняется. Но, необходимо выполнять дополнительное условие: количество участвующих объектов должно быть одинаковым. Иначе, переходим в аддитивный алгоритм классической логической математики.
Особенностью предыдущего сценария является учт только предпо ложения о целостности (П.1). Тем не менее, существует еще субтрактив ное сложение, когда сумма может быть меньше любого слагаемого. Например, « » (два ресурса являются частью одной бригады - от 124 нимающий сценарий. Рассмотрим данный сценарий (с теми же начальными условиями) на примере паевой геометрической фигуры (рис. 28).
Расширим задачу сложения до нескольких знаков. Рассмотрим на ос нове предложенного выше примера в пределах целого (пяти) для элемен тов-автономов варианты решений: « », « », « », « » и « ». Ана логично можно использовать сумму ряда произвольных элементов в пре делах целого, например, « ». В каждом из представлен ных примеров сумму элементов можно разложить на сумму пар элементов, например, « ». Каждая пара даст в результате одно из значений от 1 до 5, последующая сумма также даст элемент выде ленного диапазона. Следовательно, в обоих случаях результат суммы мо жет приобретать значения от 1 до 5 (для данного примера), правила (П.1 П.5) работают для суммы любой длины. Произвольное количество ресур сов можно «использовать», «резервировать» и «перегруппировывать» сколько угодно раз.
Тем не менее, существуют обратные значения в диапазоне . Рассмотрим принципы формирования области значений для отрицательных значений и обобщим. Данные задачи проявляются при изменении планового состава выездных бригад, допустим, что рассматривается резервная бригада, тогда возможны перегруппировки как с использованием только своих ресурсов, так и привлечением внешних, дополнительных.
Возьмем вариант, когда используется основная бригада и дополнительная, одну из них положим на правую систему координат, а другую на левую симметрично противоположно (используем теоретическую основу векторного пространства). Предположим, что в основной бригаде (рассматриваемой раньше) целое остается в диапазоне от 1 до 5, а в дополнительной будет от до . Предусмотрим аналогию между операцией сложения для обоих фрагментов: - пусть на правом фрагменте « - », то на левом (симметрично) будет « - », что в свою очередь не нарушает логики це лостности; - если «используем» и «резервируем» все пять ресурсов одной брига ды, т.е. « - », то на другом будет - - »;
Развивая идею, просмотрим сценарий, когда одновременно действуют ресурсы нескольких бригад: - «использовали» ресурсы правого фрагмента (правой системы коорди нат), «зарезервировали» его и «использовали» симметричный ресурс левой системы координат, имеем - ; По аналогии рассматриваются следующие сценарии: - , Предполагается, что данный алгоритм будет работать для любого числа «ресурсов». Построим область допустимых значений для аддитивного и субтрактивного сложения положительных и отрицательных чисел одновременно.
