Введение к работе
Актуальность исследования. Эффективность проведения работ по поиску и обнаружению пострадавших под завалами в результате ликвидации чрезвычайных ситуаций (ЧС) природного и техногенного характера в значительной степени определяется оперативностью принятия управленческих решений, а также состоянием технической оснащенности привлекаемых пожарно-спасательных формирований, в том числе пожарных частей, аварийно-спасательных и других подразделений и служб МЧС России.
Различные условия, в которых осуществляется поиск пострадавших под завалами, требуют совершенствования процесса поиска и обнаружения пострадавших под завалами, прежде всего разработки моделей и алгоритмов поддержки принятия управленческих решений при поиске и обнаружении пострадавших под завалами.
Разработка методов поддержки принятия управленческих решений при поиске и обнаружении пострадавших под завалами является одним из важнейших путей снижения времени их обнаружения, поскольку требуется находить оптимальные варианты принятия управленческих решений, распределять имеющиеся в наличии силы и средства при проведении поисковых работ на завалах, когда возникает риск неправильного определения приоритета в организации и выполнении спасательных работ.
Актуальность работы вызвана необходимостью внедрения современных моделей и алгоритмов поддержки принятия управленческих решений и создания систем поддержки принятия управленческих решений при поиске и обнаружении пострадавших под завалами.
Принятие управленческих решений является одним из важнейших аспектов управления осуществлением поиска и обнаружения пострадавших при ЧС. Правильная оценка обстановки, складывающейся на завалах разрушенного здания при ЧС, возможные осложнения и последствия при управлении силами и средствами для поиска пострадавших, находящихся под завалами - наиболее важные задачи, которые требуют применения современных технологий для их решения.
Диссертационная работа посвящена разработке моделей и алгоритмов поддержки принятия управленческих решений при поиске и обнаружении пострадавших под завалами, а также созданию концепции системы поддержки принятия управленческих решений по поиску и обнаружению пострадавших под завалами с целью снижения времени обнаружения, а, следовательно, и снижения гибели пострадавших под завалами.
Объектом исследования является процесс управления поиском и обнаружением пострадавших под завалами, образовавшимися в результате ЧС, взрывов и пожаров.
Предметом исследования являются методы и алгоритмы принятия управленческих решений в процессе поиска и обнаружения пострадавших под завалами.
Целью исследования является снижение времени обнаружения пострадавших под завалами с помощью моделей и алгоритмов поддержки принятия управленческих решений.
Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие задачи:
-
Системный анализ процесса поиска и обнаружения пострадавших под завалами, образовавшимися в результате чрезвычайных ситуаций, аварий, пожаров и взрывов.
-
Разработка математических моделей и алгоритмов поддержки принятия решений следующих управленческих задач:
определение оптимального маршрута обследования завалов спасателями;
формирование спасательных групп для поиска и обнаружения максимального числа пострадавших под завалами;
определение способов поиска и обнаружения пострадавших под завалами;
распределение спасателей для выполнения поисковых работ по участкам завала;
определение вероятности обнаружения пострадавших без сознания под завалами.
3. Разработка концепции системы поддержки принятия управленческих
решений по поиску и обнаружению пострадавших под завалами.
Методы исследования. В диссертации использованы методы исследования операций, теории вероятностей и случайных процессов, системного анализа, теории графов, линейного программирования и другие.
Научную новизну представляют следующие полученные автором новые результаты и разработанные модели и алгоритмы поддержки принятия управленческих решений по поиску и обнаружению пострадавших под завалами:
системный анализ процесса поиска и обнаружения пострадавших под завалами, образовавшимися в результате чрезвычайных ситуаций, аварий, пожаров и взрывов;
графовая модель и алгоритм определения оптимального маршрута обследования спасателями завалов;
математическая модель и алгоритм поддержки принятия решений по определению оптимального количества групп спасателей для поиска и обнаружения пострадавших под завалами;
модель и алгоритм определения способов поиска и обнаружения пострадавших под завалами;
теоретико-игровая модель и алгоритм поддержки принятия управленческого решения по распределению спасателей по участкам завала;
модель определения вероятности обнаружения пострадавших без сознания под завалами;
- структура системы поддержки принятия управленческих решений
при поиске и обнаружении пострадавших под завалами.
Практическая ценность и значимость работы заключаются в том, что использование предлагаемых математических моделей и алгоритмов и создание концепции системы поддержки принятия управленческих решений по поиску и обнаружению пострадавших под завалами позволят снизить время поиска и, следовательно, увеличить число спасённых из завалов путём определения оптимального маршрута обследования спасателями завалов, определения оптимального количества групп спасателей, выбора способов поиска и обнаружения пострадавших под завалами, распределения спасателей по участкам завала, расчёта вероятности обнаружения пострадавших без сознания.
Достоверность полученных результатов обеспечивается применением апробированного математического аппарата, проведением испытаний по обнаружению пострадавших на полигоне, апробацией моделей и алгоритмов в ходе вычислительных экспериментов.
Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались на научно-технических конференциях «Системы безопасности» международного форума информатизации (Москва, Академия ГПС МЧС России, 2011-2013 гг.), I и II международных научно-практических конференциях «Пожаротушение: проблемы, технология, инновации» (Москва, Академия ГПС МЧС России, 2012 - 2013 гг.), I и II научно-практических конференциях молодых учёных и специалистов «Проблемы техносферной безопасности» (Москва, Академия ГПС МЧС России, 2012-2013 гг.), научно-практической конференции «Обеспечение безопасности жизнедеятельности» (Минск, Командно-инженерный институт МЧС Республики Беларусь, 2012), научно-технических семинарах учебно-научного комплекса автоматизированных систем и информационных технологий Академии Государственной противопожарной службы МЧС России (2010 - 2013 гг.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 20 работ, в том числе 4 работы опубликованы в рецензируемых изданиях, включенных в перечень ВАК России, 4 работы опубликованы в единоличном авторстве, получено 3 свидетельства о государственной регистрации программ для ЭВМ.
Личный вклад автора. В совместных публикациях основные результаты, связанные с разработкой математических моделей и алгоритмов поддержки принятия управленческих решений по поиску и обнаружению пострадавших под завалами, получены автором самостоятельно, в работах [18 - 20] автор принимал участие в программировании алгоритмов.
Внедрение результатов работы. Результаты диссертационной работы использованы:
- в Конструкторском бюро опытных работ концерна «Созвездие» Мин-
промторга России при разработке, производстве и опытных испытаниях про
граммно-аппаратного комплекса по поиску и обнаружению пострадавших
под завалами;
в Академии Государственной противопожарной службы МЧС России в учебном процессе при проведении занятий по дисциплинам «Информационные технологии управления», «Информационно-аналитические технологии государственного и муниципального управления», «Информационные технологии в сфере безопасности»;
при проведении НИР «Автоматизированный комплекс поиска пострадавших в завалах в результате аварий и взрывов на промышленных предприятиях».
Практическое применение результатов исследования подтверждается актами внедрения.
На защиту выносятся:
результаты системного анализа процесса поиска и обнаружения пострадавших под завалами, образовавшимися в результате чрезвычайных ситуаций, аварий, пожаров и взрывов;
графовая модель и алгоритм определения оптимального маршрута обследования спасателями завалов;
математическая модель и алгоритм поддержки принятия решений по определению оптимального количества поисковых групп для поиска и обнаружения пострадавших под завалами;
модель и алгоритм определения способов поиска и обнаружения пострадавших под завалами;
теоретико-игровая модель и алгоритм поддержки принятия управленческого решения по распределению спасателей по участкам завала;
модель определения вероятности обнаружения пострадавших без сознания под завалами;
структура системы поддержки принятия управленческих решений при поиске и обнаружении пострадавших под завалами.
Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы и 2 приложений. Общий объём диссертации 153 страницы. Работа иллюстрирована 53 рисунками и 45 таблицами. Библиографический список включает 112 наименований.
