Автореферат (Информационно-аналитические модели и алгоритмы поддержки управления поисково-спасательными операциями в природной среде), страница 3

Данный методотносится к количественным методам теории многопараметрическойоптимизации и предусматривает выбор векторной оценки «маршрутпередислокации сил и средств», расположенной «ближе» других к идеальнойвекторной оценке. Расстояния между векторными оценками измеряются спомощью метрики n-го пространстваF ( Ri , R j ) kw ( r  ri 1iij)2 ,(14)где Ri, Rj – идеальная векторная оценка i и j;ri, rj – значение частных показателей для векторной оценки i и j;wi –весовые коэффициенты, учитывающие количественную важностьпоказателей,kwi 1i 1;k – количество показателей, формирующих векторную оценку i ивекторную оценку j.Так как векторные оценки вариантов по результатам параметрическогоанализа относятся к Евклидову пространству, тогда формула (14) принимаетвид (15).d    (Li )2    P' 2 ,(15)при условиях Li  min,i  1,...,n;P'  min,i  1,...,n ,где α, β – весовые коэффициенты при Li, P'i , α + β = 1.n – количество маршрутов передислокации сил и средств.Весовые коэффициенты по умолчанию принимаются равнозначными.

Наусмотрение ЛПР они могут изменяться исходя из обстановки, отдаваяпредпочтение одному из показателей.По результатам поиска в районе, в котором объект не обнаружен,руководитель ПСО пересматривает оценку вероятности нахождения объекта вданном районе в сторону уменьшения на соответствующую величину,используя выражениеPу = (1 – Pоо) ∙ Pно(16)13В целях определения роли руководителя поисково-спасательнойоперации принимающего решения разработана схема взаимодействия ЛПР иСПУ при передислокации сил и средств представленная на рисунке 6.С целью оценки эффективности разработанной модели и алгоритмовбыла выбрана ранее проведённая поисково-спасательная операция,проанализированы результаты и проведено моделирование поисковоспасательной операции при тех же начальных условиях, но с использованиемразработанной модели.Рисунок 6 – Схема взаимодействия ЛПР и СПУ при передислокации сил и средствДля эксперимента была выбрана поисково-спасательная операция СанктПетербургской региональной общественной организации "Объединениедобровольных спасателей ЭКСТРЕМУМ" (СПб РОО «ЭКСТРЕМУМ»),проходившие с 19 сентября по 21 сентября 2014 г.

в Бокситогорском районеЛенинградской области. Объектом поиска был мужчина 1952 г. рождения. Всостав поисково-спасательной группы входило 9 человек. Карта местностипредставлена на рисунке 7.Исходная точкаМестообнаруженияобъекта поискаРисунок 7 – Карта местности, в которой проводились поисково-спасательнаяоперация14Входеработыалгоритмапостроениякартвероятностейместонахождения объекта поиска определены весовые коэффициенты длякритериев (табл. 2).Таблица 2 - Весовые коэффициенты для критериевНаименованиеO1O6O3O4критерияСтепень0,320,210,170,11влияния, ciO7O2O50,110,050,03Сформирована карта вероятностей местонахождения объекта поиска дляпервого поиска, представленная на рисунке 8. На основе полученной картыраспределены имеющиеся силы и средства.Рисунок 8 – Трёхмерный график распределения плотности вероятности местонахожденияобъекта поиска для 1-го поискаТак как поиск не дал результата, производится перерасчет вероятностей.Результаты представлены на рисунке 9.Рисунок 9 – Трёхмерный график распределения плотности вероятности местонахожденияобъекта поиска для 2-го поиска15Вероятность успеха, Pу,%Разработанная модель позволяет произвести оценку вероятности успехапоисково-спасательных операций при различных вариантах распределения сили средств.

С учетом имеющихся в распоряжении 9-ти человек возможныследующие варианты распределения:- вариант №1: участок №1 – 6 человек, участок №2 – 1 человек, участок№3 – 2 человека;- вариант №2: участок №1 – 5 человек, участок №2 – 2 человека, участок№3 – 2 человека;- вариант №3: участок №1 – 5 человек, участок №2 – 1 человек, участок№3 – 3 человека.Результаты оценки вероятности успеха (Pу) представлены на рисунке 10.1098765432109,327,236,21Вариант № 1 Вариант № 2 Вариант № 3Рисунок 10 – Результаты оценки вероятности успеха ПСОИсходя из гистограммы, приведенной на рисунке 11, можно заключить,что наибольшую вероятность успеха имеет 3-й вариант распределения сил. Припроведении поиска обследован участок, в котором находился объект.8070Время, ч60Время ПСР, ч5040723020105948533528Время ПСР сприменениемразработаннойметодики, ч0ПСО № 1ПСО № 2ПСО № 3Рисунок 11 – Результаты оценки вероятности успеха ПСО16По результатам моделирования установлено, что время поиска прииспользовании предложенной модели сократилось на 40%.

Моделирование,было проведено ещё для двух поисково-спасательных операций, в которыхвремя поиска снизилось на 18% и на 33%.В ходе моделирования поисково-спасательных операций с применениемразработанной модели установлены следующие отличительные особенностимодели:- модель позволяет снизить время поиска в среднем на 30%;- модель позволяет в первую очередь обследовать участки смаксимальной вероятностью местонахождения объекта поиска;- модель позволяет проводить оценку распределения сил и средств передпринятием решения.В третьей главе "Разработка структуры, основных элементов,принципов функционирования и взаимодействия системы поддержкиуправления поисково-спасательными операциями" предложена структурасистемы поддержки управления поисково-спасательными операциямивприродной среде.

Структурная схема функционирования системы управленияПСО в природной среде представлена на рисунке 12.Рисунок 12 – Структурная схема функционирования системы управления ПСОв природной среде17Выявлен перечень исходной информации (последнее известноеместоположение объекта поиска, маршрут движения, персональные данные идр.), необходимые для построения карт вероятностей местонахождения объектапоиска.Определена структура информационно-аналитического обеспеченияподдержки управления поисково-спасательными операциями (рис. 13), задачи,способы и порядок взаимодействия модулей, входящих в него.Рис. 13. Структура информационно-аналитического обеспечения управления поисковоспасательными работамиПредложена программно-техническая реализация информационноаналитического обеспечения на базе мобильного комплекса связи и управленияМКУ МСР-КОМ, разработанного АГПС МЧС России совместно сконструкторским бюро опытных работ концерна «Созвездие».

Использованиеданного комплекса позволяет реализовать возможности предлагаемогоинформационно-аналитического обеспечения.Информационно-аналитическое обеспечение позволяет осуществлятьподдержку принятия управленческих решений руководителю поисковоспасательными операциями, а также снизить вероятность ошибокматематических расчетов при распределении сил и средств за счетавтоматизации процесса. Эффективность системы обусловлена использованиемапробированных методов и алгоритмов.

Общий алгоритм работы системыпредставлен на рисунке 14.18Рисунок 14 – Обобщённый алгоритм информационной-аналитической поддержкиуправления поисково-спасательными операциямиВ целях обеспечения взаимодействия между руководителем поисковоспасательной операции и системой поддержки управления разработан алгоритм(рис. 15), который показывает роль ЛПР в ходе проведения поисковоспасательных операций.19Рисунок 15 – Алгоритм взаимодействия ЛПР с системой поддержки управленияпри проведении поиска в природной средеКомпьютерная реализация информационно-аналитического обеспеченияподдержки управления ПСО в природной среде осуществлена в видепрограммного продукта для построения карт вероятностей местонахожденияобъекта поиска (рис. 16).20Рисунок 16 – Интерфейс программного комплекса по построению карт вероятностейместонахождения объекта поискаПрограммный комплекс позволяет руководителю поисково-спасательныхопераций в интерактивном режиме проводить анализ возможногоместонахождения объекта поиска, проводить оценку вероятности успеха ПСО иперераспределять имеющиеся силы и средства.В приложении приведены свидетельства о государственной регистрациии листинг кода программ для ЭВМ, акты внедрения диссертационной работы.ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫВ ходе исследования решена научная задача по повышениюэффективностиуправленияпоисково-спасательнымиоперациямиподразделений МЧС России в природной среде.

Основные результатыдиссертационной работы сводятся к следующему:1.Проведён статистический анализ поисково-спасательных операцийв природной среде, по результатам которого установлено, что соотношениечисла спасённых и числа погибших имеет стабильно установившееся значениев 80% и 20% соответственно. Выявлены основные критерии, влияющие нараспределение вероятностей местонахождения объекта поиска. Дляосуществления информационной поддержки разработана структура базыданных поисково-спасательных операций.2. Разработана модель построения карт вероятностей местонахожденияобъекта поиска в природной среде.

Данная модель позволяет в первую очередьобследовать участки с максимальной вероятностью местонахождения объекта21поиска и проводить оценку распределения сил и средств перед принятиемрешения, что ведет к снижению времени поиска в среднем на 30 %.3.Разработана математическая модель определения оптимальныхмаршрутов передислокации сил и средств при проведении поисковоспасательных операций в природной среде. В предложенной модели реализованкомплексный двухкритериальный показатель, позволяющий ранжироватьмаршруты при равной протяжённости или в соответствии с предпочтениямиЛПР.4.Разработаны алгоритмы управления действиями подразделенийМЧС России при проведении поисково-спасательных операций - алгоритмработы информационно-аналитического обеспечения поисково-спасательныхопераций, алгоритм построения карт вероятностей, алгоритм передислокациисил и средств, алгоритм взаимодействия ЛПР с системой поддержкиуправления при проведении поиска в природной среде, алгоритмвзаимодействия с ГИМС.