Содержание к диссертации
Введение
1 Анализ современного состояния вопроса автоматизации управления процессом эвакуации людей при пожаре 12
1.1 Общая характеристика процесса поддержки управленческих решений по эвакуации людей при пожаре 12
1.2 Состояние информационного обеспечения управления процессом эвакуации из помещений образовательного учреждения 22
1.3 Анализ существующих информационных систем поддержки принятия решений в условиях ЧС 29
1.4 Обоснование направлений исследований 32
Выводы 35
2 Разработка структурно-системной модели процесса эвакуации людей из образовательного учреждения 36
2.1 Формирование описаний обстановки при моделировании процесса эвакуации 36
2.2 Системная модель процесса управления эвакуацией людей из аудиторий 41
2.3 Формализация описания пожара как элемента внешней среды, влияющего на эвакуацию 55
Выводы 59
3 Разработка математической модели и алгоритма процесса эвакуации людей из аудиторий при возникновении пожара 60
3.1 Обоснование выбора математического аппарата для моделирования процесса эвакуации людей из аудитории при возникновении пожара 60
3.2 Математическая модель формализованного описания аудиторий на основе теории террайнов 61
3.3 Оценка пропускной способности путей эвакуации при возникновении пожара 72
Выводы 85
4 Разработка структурно-функциональной организации системы поддержки принятия решений при управлении эвакуацией людей из аудиторий образовательного учреждения 86
4.1 Структурно-функциональная организация системы обеспечения пожарной безопасности в образовательном учреждении 86
4.2 Алгоритм работы системы поддержки принятия решений при управлении эвакуацией людей из аудиторий 93
4.3 Структурно-функциональная организация системы поддержки принятия решений при управлении эвакуацией людей 96
4.4 Экспертная оценка разработанной системы поддержки принятия решений при управлении эвакуацией людей 99
4.5 Результаты практического внедрения системы поддержки принятия решений при управлении эвакуацией людей из аудиторий образовательного учреждения 105
Выводы 109
Заключение 111
Библиографический список 113
Приложения 126
- Общая характеристика процесса поддержки управленческих решений по эвакуации людей при пожаре
- Системная модель процесса управления эвакуацией людей из аудиторий
- Оценка пропускной способности путей эвакуации при возникновении пожара
- Результаты практического внедрения системы поддержки принятия решений при управлении эвакуацией людей из аудиторий образовательного учреждения
Введение к работе
Актуальность темы исследования.
Современное образовательное учреждение (ОУ) представляет собой сложную социально-экономическую систему, в которой главным и наиболее активным элементом выступает человек. Одним из направлений управления этой системой является обеспечение поддержки принятия решений при эвакуации людей в случае возникновения пожара как техногенной чрезвычайной ситуации (ЧС).
В настоящее время в нашей стране сохраняется тенденция роста числа пожаров на объектах жилого, социально-бытового и культурного назначения и количества погибших людей в них. Участившиеся в последнее время пожары в ОУ показывают, что обеспечение безопасности людей при возникновении этой чрезвычайной ситуации во многом зависит от своевременности и беспрепятственности эвакуации и требует научно обоснованных планов эвакуации.
Оценки эвакуационных планов связаны с использованием математического моделирования движения потоков людей внутри здания, теоретические основы которого были заложены профессором С.В. Беляевым. Дальнейшие исследования связаны с именами А.И. Милинского, разработавшего графоаналитический метод расчета общего времени эвакуации, и В.М. Предтеченского, получившего эмпирические зависимости скорости движения людей от плотности людского потока.
Современный этап исследований характеризуется использованием ЭВМ. Большой вклад в развитие компьютерных имитационных моделей эвакуации (КИМЭ) внесли В.В. Холщевников, Д.А. Самошин, R. Fahy, E. Kuligowski и др. Однако, разработанные модели имеют ограничение, обусловленное отсутствием возможностей учета специфики ОУ и возникновения «конфликтных» ситуаций при эвакуации.
Здания ОУ по своим функциональным свойствам отличаются от промышленных, административных и жилых сооружений. В них есть как небольшие офисные помещения (например – помещения административно-хозяйственных служб), так и большие, объемные помещения (лекционные поточные аудитории, читальные залы и др.). Особенно усложняется задача эвакуации из лекционных аудиторий в связи с одновременным нахождением в них большого числа людей и низкой пропускной способностью проходов. Также в ОУ есть как помещения с малым присутствием горючих материалов (спортзал), так и помещения со значительным заполнением горючими материалами (книгохранилище). Эти обстоятельства обусловливают необходимость рассматривать ОУ как сложную организационную систему, состоящую из множества взаимосвязанных подсистем, различающихся по своим свойствам, назначению и требуемому уровню безопасности.
Следует также отметить, что особенностью зданий ОУ является нестационарность распределения людей по внутренним помещениям здания, связанная с расписанием занятий. В соответствии с учебным расписанием локальная концентрация людей внутри здания изменяется несколько раз в сутки. Это обстоятельство приводит к необходимости учета зависимости планов эвакуации от времени суток, а также требует оценки учебного расписания с точки зрения организации беспрепятственного движения людей при эвакуации. Решение этих задач для зданий ОУ осложняется наличием моментов времени, когда люди переходят из одних помещений в другие, в частности во время перерывов между занятиями.
При решении задач принятия управленческих решений по эвакуации людей при пожаре в ОУ необходимо рассматривать создавшуюся ситуацию как сложный динамический объект со специфическими характеристиками и свойствами, а также необходимо разработать основы создания систем информационной поддержки принятия решений в условиях пожара на основе имитационного моделирования.
Таким образом, в настоящее время имеет место противоречие, состоящее в том что, с одной стороны существует объективная необходимость повышения оперативности сбора, обработки данных и принятия решений при управлении процессом эвакуации людей из образовательного учреждения и с другой стороны отсутствуют адекватные модели и автоматизированные средства оценки пропускной способности маршрутов эвакуации в конкретных условиях.
В связи с этим целью диссертационной работы является разработка структурно-функциональной организации системы поддержки принятия решений для повышения оперативности управления эвакуацией людей из образовательного учреждения.
В соответствии с целью научной задачей диссертационной работы является разработка моделей и алгоритмов формирования и движения людского потока в образовательных учреждениях, учитывающих особенности и структуру препятствий на путях движения и позволяющих определить пропускную способность маршрута эвакуации из образовательного учреждения.
В соответствии с поставленной целью и научной задачей в работе решаются следующие частные задачи:
- анализ современного состояния вопроса автоматизации управления процессом эвакуации людей при пожаре;
- разработка структурно-системной модели процесса управления эвакуацией людей из образовательных учреждений;
- разработка математической модели и алгоритма процесса эвакуации людей из аудиторий при возникновении пожара;
- разработка структурно-функциональной организации системы поддержки принятия решений при управлении эвакуацией людей из образовательных учреждений и определение экспертных оценок времени эвакуации.
Объектом исследования является система управления пожарной безопасностью в образовательном учреждении.
Предметом исследования являются модели, алгоритмы и средства поддержки принятия решений при управлении эвакуацией людей из образовательного учреждения.
В работе использованы методы и положения теорий: управления в организационно-технических системах, математического и имитационного моделирования, множеств, террайнов, сетей Петри, случайных импульсных потоков, а также методы проектирования сложных информационных систем.
Научная новизна результатов, выносимых на защиту. В диссертационной работе получены следующие результаты, обладающие научной новизной:
1. Структурно-системная SADT-модель управления эвакуацией людей, особенностью которой является описание специфики образования и движения людских потоков в образовательном учреждении и управления ими.
2. Математическая модель формирования и движения людского потока, особенностью которой является описание преодоления препятствий аудиторий на основе теории террайнов и их освобождения на основе теории случайных импульсных потоков, позволяющей определить пропускную способность помещений образовательного учреждения.
3. Структурно-функциональная организация системы поддержки принятия решений при управлении эвакуацией людей из аудиторий образовательного учреждения, особенностью которой является введение блоков: моделирования формирования людского потока, оценки пропускной способности выходов аудиторий, описания схемы помещения, а также связей между ними, которое позволяет определить время и маршруты эвакуации при различных вариантах движения людских потоков.
Практическая ценность работы заключается в следующем:
1. Разработанная модель процесса эвакуации людей, представленная в виде структурно-системного описания, является теоретической основой построения системы поддержки принятия решений управления эвакуацией людей из образовательного учреждения.
2. Математическая модель описания людского потока, представленная в диссертационной работе, позволяет определить пропускную способность маршрута эвакуации, формировать близкие к оптимальным планы эвакуации людей из аудиторий образовательного учреждения, а ее применение в системе поддержки принятия решений обеспечивает сокращение времени эвакуации и уменьшение числа «конфликтных» ситуаций на наиболее загруженных участках пути.
3. Предложенная в диссертационной работе структурно-функциональная организация системы поддержки принятия решений обеспечивает повышение качества (оперативность и обоснованность) управленческих решений по эвакуации людей из аудиторий образовательного учреждения при пожаре.
Связь темы исследования с целевыми программами.
Работа выполнена в рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы по теме «Разработка методологических основ создания информационно-аналитических систем органов власти субъектов РФ для мониторинга обстановки, прогнозирования возникновения природных и техногенных катастроф, а также ликвидации их последствий», а также в рамках аналитической ведомственной целевой программы «Развитие научного потенциала высшей школы (2009-2010 годы)» по проекту 2.2.3.2/6979 «Разработка и создание имитационных моделей прогнозирования и оценки рисков пожароопасных ситуаций в организациях высшего профессионального образования».
Исследование частично поддержано федеральной целевой программой «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2013 годы» по теме «Разработка теоретических основ построения распределенных информационно-аналитических систем, функционирующих на базе единого информационного пространства».
Реализация и внедрение. Результаты диссертационной работы внедрены в ОКУ «ЦОД ГОЧС Курской области» с целью развития возможностей информационно-телекоммуникационной системы Главного управления МЧС по Курской области по формированию управленческих решений по эвакуации людей при пожаре, а также в НИЦ (г. Курск) ФГУП «18 ЦНИИ» МО РФ. Научно-методические результаты, полученные в диссертационной работе, используются в учебном процессе Юго-Западного государственного университета (ЮЗГУ) в рамках дисциплин «Имитационное моделирование экономических процессов», «Основы управления социально-экономическими системами», «Компьютерные системы поддержки принятия решений», а также в учебном процессе Курской академии государственной и муниципальной службы (КАГМС) в рамках дисциплин «Защита территорий в чрезвычайных ситуациях» и «Устойчивость объектов экономики в чрезвычайных ситуациях».
Апробация работы.
Основные положения и научные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих научных конференциях и семинарах: II Международной молодежной научной конференции «Молодежь и XXI век» (г. Курск), IX Международной конференции «Оптико-электронные приборы и устройства в системах распознавания образов, обработки изображений и символьной информации (Распознавание – 2010)» (г. Курск), Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Наука и практика: от фундаментальных исследований до инноваций» (г. Екатеринбург), IV Международной научно-практической конференции «Наука в современном мире» (г. Москва), II Международной научно-практической конференции «Перспективы развития информационных технологий» (г. Новосибирск), Международной научно-технической конференции «Современные информационные технологии – 2011» (г. Пенза). Результаты диссертационной работы обсуждались на кафедре Информационных систем и технологий Юго-Западного государственного университета.
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 15 научных работ, в том числе 6 статей в рецензируемых научных журналах и изданиях.
Личный вклад автора. В работах, выполненных в соавторстве и перечисленных в конце автореферата, лично автором в [1, 2, 7, 11, 12] разработана математическая модель формализованного описания аудиторий на основе теории террайнов; в [3] – теоретико-множественный подход к описанию ситуации; в [4, 14] – имитационная модель эвакуации на основе теории террайнов; в [5] – подход к оценке времени освобождения аудитории ОУ в процессе эвакуации; в [6] – модель оценки времени эвакуации людей с этажа образовательного учреждения.
Соответствие паспорту специальности.
Диссертационная работа соответствует паспорту специальности 05.13.10 Управление в социальных и экономических системах: по пункту 2 «Разработка методов формализации и постановки задач управления в социальных и экономических системах» в части формализации задачи построения структурно-системной модели управления эвакуацией людей из ОУ при пожаре; по пункту 6 «Разработка и совершенствование методов получения и обработки информации для задач управления социальными и экономическими системами» в части разработки подхода к моделированию формирования и движения людского потока при пожаре.
Структура и объем диссертационной работы.
Диссертационная работа состоит из введения, четырех разделов, заключения, библиографического списка (120 наименований) и приложений. Основное содержание диссертации изложено на 125 страницах машинописного текста, включает 10 таблиц, 36 рисунков.
Общая характеристика процесса поддержки управленческих решений по эвакуации людей при пожаре
Согласно ГОСТ 12.1.033-81 [4] пожарная безопасность - состояние объекта, при котором с установленной вероятностью исключается возможность возникновения и развития пожара и воздействия на людей опасных факторов пожара, а также обеспечивается защита материальных ценностей.
Под системой пожарной безопасности согласно ГОСТ 12.1.004-91 [3] понимается комплекс организационных мероприятий и технических средств, направленных на предотвращение пожара и ущерба от него.
Пожарная безопасность любого объекта обеспечивается двумя системами: предотвращения пожара и противопожарной защиты, в том числе организационно-техническими мероприятиями.
При этом система предотвращения пожара - комплекс организационных мероприятий и технических средств, направленных на исключение условий возникновения пожара. А система противопожарной защиты - совокупность организационных мероприятий и технических средств, направленных на предотвращение воздействия на людей опасных факторов пожара и ограничение материального ущерба от него.
Система обеспечения пожарной безопасности, согласно [91], включает в себя подсистему предотвращения пожара, подсистему противопожарной защиты, комплекс организационно-технических мероприятий по обеспечению пожарной безопасности. Обобщенная структурная схема системы обеспечения пожарной безопасности представлена на рис. 1.1.
Согласно Федеральному закону «О пожарной безопасности» [1] под системой пожарной безопасности понимается совокупность сил и средств, а также мер правового, организационного, экономического, социального и научно-технического характера, направленных на борьбу с пожарами.
Важнейшая задача из комплекса задач, решаемых системой пожарной безопасности, - сохранение жизни и здоровья людей. Обязательное условие формирования такой системы - включение в ее состав специальных технических средств, обеспечивающих своевременное оповещение людей о пожаре и управление эвакуацией людей.
Базируясь на результатах работы [52], модифицируем блок-схему процесса управления с учетом специфики пожара как быстропротекающей ЧС (рис. 1.2).
При этом все этапы процесса управления можно разделить на три компонента в соответствии с той ролью, которую они играют в процессе управления:
1. Подготовка управленческого решения (этапы 1-3).
2. Разработка управленческого решения (этапы 4 - 5).
3. Принятие управленческого решения (этапы 6 - 10).
Необходимость модификации блок-схемы процесса управления вызвана наличием специфических особенностей пожара как объекта управления:
1. индивидуальный характер развития пожара в конкретной сложившейся обстановке;
2. необходимость принятия решений за минимально возможное время;
3. неопределенность параметров развития пожара, когда не известны требуемые темпы ликвидации, необходимый объем ресурсов и уровень сложности выполняемых работ;
4. большой объем разноаспектных данных и в то же время их низкая точностъ;
5. многомерность, многоуровневость и многосвязность процессов, характеризующих процесс развития пожара.
Суть оперативного управления в случае возникновения и развития пожара состоит в том, чтобы в соответствии с поставленной целью, базовыми планами и складывающейся обстановкой определить общий замысел операции по ликвидации пожара и эвакуации людей, конкретные меры ее реализации, порядок взаимодействия сил и средств при их выполнении и необходимое обеспечение.
Исходя из этого, главными требованиями к системам оперативного управления (СОУ) в случае возникновения пожара в части принятия решений можно назвать:
- оперативность, обусловленная дефицитом времени;
- способность организовать добывание и прием многоплановой информации о постоянно меняющей обстановке;
- высокая скорость анализа и обработки разнородной оперативной информации;
- эффективные каналы передачи данных. При формализации описания пожара в образовательных учреждениях будем базироваться на понятии сложная система [11]. В общем случае ситуация возникновения пожара 8(1) может быть описана кортежем вида: 8(1)= Х(1), Р(1), U(t), С(1) .
Данное описание отражает необходимость комплексного рассмотрения как характера развития пожара, так и мер, направленных на предотвращение его негативных последствий.
При этом Х(1) - вектор переменных состояния обстановки в образовательном учреждении при возникновении пожара; Р(1) - вектор дестабилизирующих факторов;Щ) - вектор управляющих воздействий, направленных на уменьшение масштабов и последствий развития пожара; С(1) - план эвакуации людей и ликвидации пожара.
Типовая структура СОУ в случае возникновения и развития пожара может быть представлена в виде схемы, изображенной на рис. 1.3.
Системная модель процесса управления эвакуацией людей из аудиторий
Ярко выраженный структурно-иерархический характер системы оперативного управления в случае возникновения и развития пожара в образовательном учреждении, преобладание ситуационно-потокового типа управления обусловливает использование хорошо себя зарекомендовавших в других областях системных методов моделирования предметной области. Выбор данных методов моделирования обусловлен тем, что их совместное использование позволяет описать моделируемую систему с нескольких точек зрения и получить сравнительно полную картину сложившейся обстановки, удовлетворяющую ранее выделенным требованиям.
Системный подход [11, 102, 120] базируется на принципах иерархического многоуровневого моделирования и множественности моделей. Исходя из этого, модель процесса управления эвакуацией людей из аудиторий при пожаре Му можно представить как совокупность функциональной, информационной и поведенческой моделей процесса управления: где ФМУ, ИМУ, ПМУ - соответственно функциональная, информационная и поведенческая модели процесса управления эвакуацией людей.
Функциональную модель ФМУ процесса управления эвакуацией запишем в виде: где Ф - функции, описывающие процессы управления эвакуацией людей в условиях возникновения и развития пожара; ФС - функциональные связи.
Функциональная модель ФМу, для построения которой использована методология IDEF0, описывается совокупностью процессов ситуационного управления без учета их временных характеристик. Декомпозиция действий СОУ в случае возникновения и развития пожара выявляет полный набор мероприятий, представленных в виде блоков, границы которых определены интерфейсными дугами. Каждое из мероприятий может быть декомпозировано для более детального представления. Блоки следующего уровня представляют собой конкретные действия конкретных исполнителей. Функциональная модель процесса управления эвакуацией людей из аудиторий включает в себя следующие основные подпроцессы [54, 56, 67, 69,
102];
1. Образование органа управления
2. Выработка управленческого решения
2.1. Определение цели управления
2.2. Мониторинг обстановки на территории образовательного учреждения
а) Обнаружение возгорания
б) Определение вида и площади возгорания
в) Наблюдение за обстановкой в режиме реального времени
- Создание банка данных аудиторий и помещений образовательного учреждения
- Анализ информации об эффективности СОУЭ
- Создание банка данных возможных опасных воздействий
- Создание банка картографической информации
- Наблюдение за сложившейся обстановкой
г) Оценка сложившейся обстановки
- Определение целей оценивания
- Оценка возможности развития опасных факторов пожара
- Оценка степени опасности складывающейся обстановки
- Оценка основных факторов риска
2.3. Прогнозирование развития пожара
а) Определение степени разрушения объекта
б) Прогнозирование возможного числа пострадавших и мест их нахождения
в) Определение вероятности и направления распространения пожара
2.4. Прогнозирование и оценка последствий пожара
а) Оценка последствий произошедших ранее пожаров
б) Заблаговременная оценка последствий для разных сценариев развития пожара
в) Определение возможного влияния поражающих факторов
г) Расчет показателей эффективности прогноза
2.5. Определение и оценка последовательности действий по эвакуации
а) Разработка возможных сценариев процесса эвакуации
б) Проведение расчетов по каждому сценарию
- Прогнозирование тенденций изменения обстановки по каждому сценарию
- Прогнозирование тенденций и характера развития опасных факторов пожара по каждому сценарию
- Прогнозирование возможных последствий по каждому сценарию
в) Анализ и корректировка полученных результатов
г) Выбор оптимального сценария управления эвакуацией
2.6. Принятие управленческого решения
3. Организация выполнения управленческого решения
3.1. Определение условий выполнения работ по эвакуации
3.2. Разработка плана действий по эвакуации
а) Составление порядка действий по управлению эвакуацией
б) Разработка разделов плана действий
в) Согласование и утверждение плана
3.3. Координация хода работ по эвакуации
а) Доведение информации и распределение задач между исполнителями
б) Организация и поддержание взаимодействия между исполнителями
в) Проверка правильности выполнения работ по эвакуации
г) Проверка фактического достижения поставленных целей
4. Реализация мероприятий по эвакуации
4.1. Разработка мер по локализации и тушению пожара
4.2. Определение участков проведения спасательных работ
4.3. Составление порядка розыска и оказания помощи пострадавшим
4.4. Постановка задач аварийно-спасательным формированиям
4.5. Оповещение персонала и студентов
4.6. Разведка маршрутов движения и эвакуация
4.7. Локализация и тушение очага пожара
Фрагмент функциональной модели процесса управления эвакуацией людей из аудиторий представлен на диаграмме декомпозиции (рис. 2.3), а полная функциональная модель приведена в приложении 2.
Информационная модель ИМУ процесса управления эвакуацией людей из аудиторий при пожаре была построена в нотации IDEFIX и базировалась на концепции «сущность - связь». При этом все функциональные связи и потоки функциональной модели становятся потенциальными сущностями информационной, а функциональные блоки, связывающие их, трансформируются в отношения (связи) между этими сущностями.
Оценка пропускной способности путей эвакуации при возникновении пожара
В образовательных учреждениях основным функциональным процессом являются учебные занятия, которые проводятся в аудиториях, лабораториях и других специализированных учебных помещениях.
Движение людей в образовательных учреждениях связано с заполнением их перед началом занятий, освобождением и заполнением учебных помещений во время перемен, проведением массовых мероприятий, освобождением здания после окончания занятий и, наконец, с возникновением аварийных ситуаций, в частности развитием пожара. Поэтому движение людей в образовательных учреждениях представляет важный элемент функционального процесса.
Движение людей в помещениях можно различать по ряду признаков [77]. Классификационные признаки и основные виды движения представлены на рис. 3.13.
Для образовательных учреждений при возникновении пожара характерным является массовое несогласованное поточное стесненное кратковременное аварийное движение людей, которое характеризуется одновременным перемещением в одном направлении всей массы людей, сосредоточенных на относительно ограниченной площади, причем плотность людского потока ограничивает свободу движения.
Под людским потоком согласно [77] будем понимать поток длиной / и шириной А, образованный при массовом одновременном движении людей.
В этих условиях является весьма важным оценить пропускную способность помещения и время освобождения аудиторий [60,100].
На рис. 3.7 представлен граф, показывающий кратчайший маршрут эвакуации людей из аудитории, на котором исходной вершиной, т.е. вершиной соответствующей той части аудитории, в которой находится дверь, является вершина 10. Остальные вершины соответствуют частям аудитории. выделенным с использованием теории террайнов [9, 15], а дуги показывают кратчайшие пути передвижения при эвакуации людей при пожаре.
Возможные передвижения людей в аудитории образовательного учреждения в процессе эвакуации могут быть заданы при помощи случайных импульсных потоков [85]. Для упрощений расчетов введем следующие ограничения:
1. около каждого рабочего места в аудитории в начальный момент времени t=0 находится один человек;
2. пропускная способность дверного проема равна одному человеку в некоторый интервал времени At.
В начальный момент времени в рассматриваемом примере образуется два независимых людских потока, а на последующих этапах процесса эвакуации пути передвижения людей в аудитории совпадают.
Слияние отдельных людских потоков в суммарный происходит перед дверным проемом. При этом возникает совпадение случайных импульсных потоков, которое графически представлено на рис. 3.14.
На рис. 3.14 используются следующие обозначения: ХХ,X2 -образующиеся независимые людские потоки, /,,/2 “ время прохождения дверного проема одним человеком из каждого людского потока, tk - время совпадения потоков. В результате перекрытия времени прохождения дверного проема одним человеком из каждого людского потока образуется импульс совпадений [85], т.е. возникает «конфликтная» ситуация.
Основными параметрами движения каждого из образованных людских потоков, согласно [77], являются:
1. плотность потока D = , где N — количество людей в потоке, А ширина пути эвакуации, / - длина людского потока;
2. скорость движения людского потока V.
Величиной, связывающей эти параметры, является пропускная способность путей эвакуации Q = DvA, т.е. количество людей, проходящих через сечение пути (в рассматриваемом примере дверного проема) шириной А.
В процессе эвакуации могут возникать «конфликтные» ситуации, вызванные с одной стороны слиянием отдельных людских потоков в суммарный, а с другой стороны ограниченной и неизменяющейся пропускной способностью путей эвакуации (дверного проема).
В рассматриваемом примере на участках и,,и2,...,ю10 аудитории образовательного учреждения движутся два людских потока с числом людей ЛГ, и N2 и интенсивностью движения соответственно qx и 2 Участки имеют пропускные способности Q„,Q„ ,„,„ Подойдя одновременно к границе участка п+1 (дверному проему) потоки сливаются в один суммарный, который продолжает движение по участку п+1 (коридору). Интенсивность людского потока qn+l при этом будет определяться как
Следовательно, зная параметры движения людских потоков, подходящих к дверному проему, можно определить значение интенсивности движения суммарного потока, а, следовательно, пропускную способность дверного проема Qn+l = qn+i Ап+1 и возможность возникновения «конфликтных» ситуаций.
Скопление людей перед дверным проемом (по ходу движения) образуется при Q„yQ„+1, когда в единицу времени к дверному проему подходит людей больше, чем он способен пропустить.
Потоки, следующие к месту слияния, имеют разную пропускную способность из-за различной ширины путей и неодинаковой интенсивности движения. Кроме того, не все люди, подходящие к месту слияния, одновременно участвуют в формировании суммарного потока, а только их некоторая часть; остальные же скапливаются в месте слияния. Процесс слияния идет с участием всех потоков до того момента, когда какой-либо из потоков иссякнет. Процесс таким же образом продолжается до полного завершения.
Результаты практического внедрения системы поддержки принятия решений при управлении эвакуацией людей из аудиторий образовательного учреждения
Разработанная структурно-функциональная организация системы поддержки принятия решений при управлении эвакуацией людей из аудиторий образовательного учреждения внедрена в центре обеспечения выполнения полномочий в области гражданской обороны, защиты населения и территорий от чрезвычайных ситуаций Курской области (ОКУ «ЦОД ГОЧС Курской области»).
Структура ОКУ «ЦОД ГОЧС Курской области» представлена на рис. 4.6.
В ходе взаимодействия Юго-западного государственного университета и Главного Управления ГОЧС Курской области были разработаны и внедрены в деятельность Территориального центра мониторинга и прогнозирования чрезвычайных ситуаций следующие результаты диссертационных исследований:
1. Обобщенная модель в виде структурно-системного описания процесса эвакуации людей при пожаре (в нотации IDEF0).
2. Математическая модель описания людского потока на основе теории террайнов и случайных импульсных потоков для определения пропускной способности выходов и формирования оптимальных планов эвакуации людей.
3. Структурно-функциональная организация информационного обеспечения системы поддержки принятия решений при управлении эвакуацией людей.
Реализация результатов диссертационной работы в ОКУ «ЦОД ГОЧС Курской области» позволила сократить временные затраты на оценку существующих планов эвакуации и обеспечить оперативную разработку управленческих решений по сравнению с использовавшимися ранее технологиями информационной поддержки деятельности ТЦМП ЧС Курской области.
Указанные результаты положены в основу развития возможностей информационно-телекоммуникационной системы Главного управления МЧС по Курской области по формированию управленческих решений по эвакуации людей при пожаре.
Научные положения и результаты диссертационной работы внедрены в рабочий процесс НИЦ (г. Курск) ФГУП «18 ЦНИИ» МО РФ, а именно используются в рамках выполнения научно-исследовательской работы:
- материал, посвященный разработке структурно-системной SADT модели управления эвакуацией людей;
- материал, посвященный разработке структурно-функциональной организации информационного обеспечения системы поддержки принятия решений при управлении эвакуацией людей.
Использование результатов диссертационной работы способствовало выполнению НИР по теме: «Разработка методологических основ создания информационно-аналитических систем органов власти субъектов РФ для мониторинга обстановки, прогнозирования возникновения природных и техногенных катастроф, а также ликвидации их последствий» в рамках государственного контракта 02.740.11.0692, заключенного с Минобрнауки.
Результаты диссертационной работы были внедрены в практику учебной деятельности АОУ ВПО «Курская академия государственной и муниципальной службы», а именно:
- в курсе «Защита территорий в чрезвычайных ситуациях» используются разделы диссертационной работы, связанные с анализом современного состояния вопроса автоматизации управления процессом эвакуации людей при пожаре и разработкой структурно-системной модели управления эвакуацией людей;
- в курсе «Устойчивость объектов экономики в чрезвычайных ситуациях» используется материал, посвященный разработке математической модели формирования и движения людского потока, а также разработке структурно-функциональной организации информационного обеспечения системы поддержки принятия решений при управлении эвакуацией людей из аудиторий образовательного учреждения.
Результаты диссертационной работы были внедрены в практику учебной деятельности ФГБОУ ВПО «Юго-Западный государственный университет», а именно:
- в курсе «Имитационное моделирование экономических процессов» K.T.H., доцентом Милых В.А. используется раздел диссертационной работы, связанный с разработкой математической модели и алгоритма процесса эвакуации людей;
- в курсе «Основы управления социально-экономическими системами» к.т.н., доцентом Миргалеевым А.Т. используется материал, посвященный анализу современного состояния вопроса автоматизации управления процессом эвакуации;
- в курсе «Компьютерные системы поддержки принятия решений» K.T.H., доцентом Сазоновым СЮ. используется раздел диссертационной работы, связанный с разработкой структурно-функциональной организации информационного обеспечения системы поддержки принятия решений при управлении эвакуацией людей.
