Автореферат (Информационно-аналитические модели и алгоритмы поддержки управления поисково-спасательными операциями в природной среде)

На правах рукописиБереснев Денис СергеевичИНФОРМАЦИОННО-АНАЛИТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ И АЛГОРИТМЫПОДДЕРЖКИ УПРАВЛЕНИЯ ПОИСКОВО-СПАСАТЕЛЬНЫМИОПЕРАЦИЯМИ В ПРИРОДНОЙ СРЕДЕСпециальность 05.13.10 – Управление в социальныхи экономических системах (технические науки)АВТОРЕФЕРАТдиссертация на соискание ученой степеникандидата технических наукМосква – 2019Работа выполнена в учебно-научном комплексе автоматизированныхсистем и информационных технологий Академии Государственнойпротивопожарной службы МЧС России.Научный руководитель:Топольский Николай Григорьевич,Заслуженный деятель науки РФ,доктор технических наук, профессор,профессор кафедры информационных технологийФГБОУ ВО «Академия ГПС МЧС России»Официальные оппоненты: Порошин Александр Алексеевич,доктор технических наук, старший научныйсотрудник, начальник НИЦ ОУП ПБ ФГБУ«Всероссийский ордена «Знак Почета» научноисследовательский институт противопожарнойобороны»Тараканов Денис Вячеславович,кандидаттехническихнаук,старшийпреподаватель кафедры пожарной тактики иоснов АСДНР учебно-научного комплексапожаротушенияФГБОУВО «Ивановскаяпожарно-спасательная академия ГПС МЧСРоссии»Ведущая организация:ФГБУ«Всероссийскийнаучноисследовательский институт по проблемамгражданской обороны и чрезвычайных ситуаций(федеральный центр науки и высоких технологий)МЧС России»Защита состоится «5» июня 2019 года в 14:00 на заседаниидиссертационного совета Д 205.002.01 при Академии Государственнойпротивопожарной службы МЧС России по адресу: 129366, г.

Москва,ул. Бориса Галушкина, 4, зал диссертационного совета.С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке АкадемииГосударственной противопожарной службы МЧС России и на сайтеhttp://academygps.ru/upload/iblock/c57/c577bbe035b0fac19f0e2e59e3185dde.pdfАвтореферат разослан «10» апреля 2019 г.Отзыв на автореферат с заверенной подписью и печатью просимнаправить в Академию Государственной противопожарной службы МЧСРоссии по указанному адресу.Ученый секретарьдиссертационного советакандидат технических наук, доцентР.Ш. Хабибулин1ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность исследования. Успех поисково-спасательной операциизависит от того, насколько быстро спланирована и проведена операция.Быстрое получение спасательными центрами имеющейся информациинеобходимо для всесторонней оценки ситуации, скорейшего принятия решенияоб оптимальном комплексе мер и своевременного приведения в действиесредств поиска с целью обнаружения и спасения терпящих бедствие лиц вмаксимально короткий срок.

Опыт показывает, что шансы на выживание лиц,получивших телесные повреждения (растяжения, переломы, раны, ожоги и др.),уменьшаются на 80% в первые 24 часа, а шансы лиц, не получивших телесныхповреждений, резко снижаются после первых трех дней. После происшествиядаже лица, не получившие телесных повреждений, которые предположительносчитаются здоровыми и способными логически мыслить, зачастую не могутсправиться с самыми простыми задачами и, как показывает практика,затрудняют, замедляют и даже препятствуют своему спасению. Особенно островопрос времени спасения стоит в регионах с суровыми и экстремальнымиприродно-климатическими условиями.

Данные регионы занимают 2/3 площадиРоссии. В зимний период времени значение среднемесячных температур наэтой территории составляет (-300 – -350С), наблюдаются сильные ветра спорывами до 30-40 м/с, которые значительно снижают шансы на выживание изатрудняют проведение поисково-спасательных операций. В летний период натерритории России ситуация осложняется отсутствием дорог, а также низкойплотностью населения на большей части страны. В последнее время идетактивная популяризация туризма и отдыха в России, что способствуетувеличению числа лиц попавших в чрезвычайное происшествие.Анализ статистических данных показал, что процент людей, пропавшихбез вести или погибших при проведении поисково-спасательных операций(ПСО), составляет 20%.Особенностью работы поисковых групп в природной среде являетсябольшая площадь района поиска пострадавших.

В настоящее время припроведении поисково-спасательных операций в природной среде не в полноймере используются научные методы и математический аппарат. Всуществующих методиках проведения поисково-спасательных операций оценкаместонахождения объекта поиска осуществляется на основе субъективногомнения руководителя операции, что влечет ошибки в поиске. Отсутствиемоделей и алгоритмов информационно-аналитической поддержки управленияПСО приводит к увеличению времени поиска пострадавшего инерациональному использованию имеющихся сил и средств.Такимобразом,актуальностьисследованияопределяетсянеобходимостьюсовершенствования существующих методов поискапострадавших за счет разработки моделей и алгоритмов информационноаналитической поддержки управления поисково-спасательными операциями.Степень разработанности. В основе настоящей диссертационной работылежат результаты научной деятельности отечественных и зарубежных ученых,занимающихся исследованием поисково-спасательных работ: Л.Г.

Одинцова,Н.В. Трофимовой, B.O. Koopman, W. Syrotuck, D.C. Cooper, J.R. Frost и др.; вобласти систем поддержки принятия решений и автоматизированных2информационных систем: Н.Г. Топольского, Ю.В. Пруса, Р.Ш. Хабибулина,Е.А. Мешалкина, А.В. Мокшанцева и др.Объектом исследования является поддержка управления поискомпострадавших в природной среде.Предметом исследования являются модели и алгоритмы поддержкиуправления при проведении поисково-спасательных операций в природнойсреде.Целью исследования является разработка моделей и алгоритмовинформационно-аналитической поддержки для совершенствования управленияпоисково-спасательными операциями в природной среде.Для достижения поставленной цели в работе решались следующиезадачи.1.

Анализ поисково-спасательных операций в природной среде ивыявлениекритериев,влияющихнараспределениевероятностиместонахождения объекта поиска. Анализ используемых программнотехнических средств обеспечения управления поисково-спасательнымиоперациями.2. Разработка моделей и алгоритмов построения карт вероятностейместонахождения объекта поиска, определения оптимального распределениясил и средств и маршрутов передислокации сил и средств.3. Моделирование и экспериментальное исследованиепоисковоспасательных операций в целях подтверждения адекватности предложенныхмоделей и алгоритмов.4. Разработка структурной и функциональной схем информационноаналитического обеспечения поддержки управления поисково-спасательнымиоперациями.Новизна научных результатов заключается в следующем.1.

На основе анализа поисково-спасательных операций в природной средеопределены основные критерии, влияющие на местонахождение объектапоиска. Проведен анализ систем поддержки управления поисковоспасательными операциями.2. Разработана модель построения карты вероятности местонахожденияобъекта поиска в природной среде, использующая полученные критерии, атакже расстояние до последнего известного местонахождения объекта поиска.3. Разработана математическая модель определения оптимальногомаршрута передислокации сил и средств на основе двухкритериальногокомплексного показателя для информационно-аналитического обеспеченияЛПР.4.

Обоснованы и разработаны алгоритмы информационно-аналитическогообеспеченияуправленияпоисково-спасательнымиоперациями,осуществляющие поддержку принятия решений руководителя припланировании и осуществлении поиска – алгоритм работы информационноаналитического обеспечения поддержки управления поисково-спасательнымиоперациями,алгоритмпостроениякартвероятностей,алгоритмпередислокации сил и средств, алгоритм взаимодействия лица принимающегорешения (ЛПР) с системой поддержки управления при проведении поиска вприродной среде.Теоретическая и практическая значимость работы заключаются втом, что использование предлагаемых математических моделей и алгоритмов3информационно-аналитическогообеспеченияуправленияпоисковоспасательными операциями позволяют обеспечить поддержку принятияуправленческих решений руководителю поисково-спасательных операцийпутём построения карт вероятностей местонахождения объекта и определенияоптимального распределения имеющихся сил и средств.Методы исследования.

В диссертации использованы методы целевогопрограммирования, теория вероятностей и случайных процессов, теория системи системного анализа.На защиту выносятся:- модели построения карты вероятности местонахождения объекта поискав природной среде и определения оптимального маршрута передислокации сили средств;- алгоритм построения карт вероятностей, алгоритм распределения сил исредств, алгоритм передислокации сил и средств к месту поиска;- алгоритм работы, структура и схема системы информационноаналитического обеспечения управления поисково-спасательными операциями;- результаты моделирования проведения поисково-спасательныхопераций в природной среде на основе разработанных моделей и алгоритмов.Достоверность полученных результатов обеспечивается применениемапробированного математического аппарата, проведением вычислительногоэксперимента и удовлетворительной сходимостью теоретических иэкспериментальных результатов.Апробация работы.

Основные результаты диссертации докладывалисьнамеждународныхнаучно-техническихконференциях«Системыбезопасности» (Москва, Академия ГПC МЧC России, 2013 – 2017 гг.), нaучнoпpaктичecкиx конференциях молодых учёных и специалистов «Проблемытexнocфepнoй безопасности» (Москва, Академия ГПC МЧC России, 2014 –2018 гг.), VI международной научно-практической конференции «Сервисбезопасности в России: опыт, проблемы перспективы» (Санкт-Петербург,Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России, 2014 г.), на научнотехнических семинарах учeбнo-нaучнoгo комплекса автоматизированныхсистем и информационных технологий Академии Государственнойпротивопожарной службы МЧС России (2013 – 2019 гг.) и др.Публикации.

По теме диссертации опубликовано 17 работ, в том числе 6работ опубликовано в рецензируемых изданиях, включенных в перечень ВAКРоссии, 4 работы опубликованы в единоличном авторстве, получено 4свидетельства Роспатента o государственной регистрации программ для ЭВМ.Личный вклад автора. Личный вклад автора в работах, опубликованныхв соавторстве, состоит в следующем: в работах [1-3], [13] автору принадлежитанализ поисково-спасательных операций, модель и алгоритм передислокациисил и средств; в работах [4-5], [11], [16] – модель и алгоритм построения картвероятностей местонахождения объекта поиска; в работах [8-9] – алгоритмраспределения сил и средств при проведении поисково-спасательных работ; вработах [10], [12], [15] – концепция комплексного подхода при проведениипоисково-спасательных работ.Внедрение результатов работы.