Автореферат (Информационно-аналитическое обеспечение управления пожарными подразделениями при тушении пожаров в жилом секторе), страница 2

Основные результаты работы были представлены в докладах на Международной научно-практической конференции «Пожаротушение:проблемы, технологии, инновации» (г. Москва, 2013 г.), Всероссийских научнопрактических конференциях «Актуальные проблемы безопасности в Российской Федерации» (г. Екатеринбург, 2012 и 2014 гг.), Всероссийской научно-практическойконференции (г. Иваново, 2010 г.), Всероссийской научно-практической конференции «Пожарная безопасность: проблемы и перспективы» (г. Воронеж, 2016 г.), Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы прогнозирования чрезвычайных ситуаций» (г.

Москва, 2017 г.), в рамках научно-практических конференций«Актуальные проблемы и инновации в обеспечении безопасности» (г. Екатеринбург,2016 и 2017 гг.).Публикации. Основные положения диссертационной работы опубликованы в20 печатных работах, в том числе 10 работ в рецензируемых журналах, включенных вперечень ВАК России, получены 2 патента на изобретение и 1 свидетельство Роспатента о государственной регистрации программы для ЭВМ.Личный вклад автора. Результаты работы отражены в публикациях автора, вкоторых изложены положения о структурах систем управления подразделениями, алгоритмах систем информационно-аналитического обеспечения управления подразделениями при тушении пожаров [2, 4]. Автором самостоятельно получены новые экспериментальные данные временных параметров функционирования позиций по тушению пожара [1, 3, 9, 10], составляющие исходные параметры алгоритмов позиционно-балансового проектирования системы управления подразделениями [5, 6, 7, 8],на основе которых разработано универсальное программное обеспечение автоматизированного рабочего места (АРМ) диспетчера пожарно-спасательного гарнизона иАРМ штаба пожаротушения.

Результаты диссертационного исследования вошли вразделы 2, 5 учебно-методического пособия «Оперативно-тактические действия пожарных подразделений по тушению пожаров в зданиях низкой устойчивости (IV–Vстепени) при пожаре», изданного в Академии ГПС МЧС России.Внедрение результатов работы. Результаты исследования используются приподготовке личного состава подразделений ФПС Ханты-Мансийского автономногоокруга – Югры к тушению пожаров в зданиях низкой устойчивости при пожаре, проведении занятий в Уральском институте ГПС МЧС России по дисциплинам «Пожарная техника» и «Пожарная тактика» по темам «Оборудование для забора и подачиогнетушащих веществ», «Организация ведения действий при тушении пожаров вгражданских зданиях», а также в процессе курсового и дипломного проектирования,при планировании действий по тушению пожаров и проведению аварийно-6спасательных работ и исследовании произошедших пожаров в зданиях низкой устойчивости при пожаре.

Практическое применение результатов исследования подтверждается актами внедрения.Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, трёх глав,заключения, списка литературы, перечня сокращений и приложений. Общий объемдиссертации составляет 192 страницы, в том числе 75 рисунков и схем, 18 таблиц, 10приложений и список литературы из 176 наименований.ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВо введении рассматривается текущее состояние проблемы, принятой к рассмотрению, обоснованы выбор темы диссертации, ее актуальность. Сформулированыцель, задачи, объект и предмет исследования, научная новизна и положения, выносимые на защиту, а также сведения о реализации результатов выполненного исследования.В главе 1 «Проблемы управления пожарными подразделениями при тушениипожаров в зданиях низкой устойчивости при пожаре» рассмотрены проблемы построения систем управления ПП на месте пожара и подходы исследователей к решению данных проблем.

Проанализированы структуры систем управления ПП, функционировавших при тушении пожаров в жилых зданиях, акцентировав внимание назданиях низкой устойчивости при пожаре.Участники тушения, пожарная и аварийно-спасательная техника рассматриваются в виде позиций по ведению оперативно-тактических действий (рис. 1).РТПБУ 1НБУ 1Объектпожара4НШ2НТ56317НБУ 29810БУ 2где 1, 7 – забор воды; 2, 3, 8 – доставка воды к приборам подачи; 4, 5, 6, 9, 10 – подача огнетушащего вещества (ОТВ) на тушение; узлы РТП, НШ – начальник штаба, НТ – начальник тыла,НБУ 1, НБУ 2 – начальники боевых участков №1 и №2, БУ – боевой участокРисунок 1 – Структурная модель системы управленияДля определения путей развития системы управления ПП предложена декомпозиция ее структуры на подсистемы (управляющую и управляемую) и включающуюструктурообразующие элементы: звено газодымозащитной службы (ГДЗС); отделение на основном пожарном автомобиле (ОПА); отделение на специальном пожарномавтомобиле (СПА) и т.д.

Данные подсистемы представлены: эргатическими двухком-7понентными системами управления (пожарный автомобиль (ПА) – водитель); организационными системами управления (звено ГДЗС, оперативный штаб и т.д.).Позиции по ведению оперативно-тактических действий по тушению пожарапредставлены:1) позициями по тушению пожара (ПТ), на которых осуществляется ведение действий по спасению людей и имущества, подаче ОТВ и выполнение специальных работ (позиции 4, 5, 6, 9, 10 рис. 1);2) позициями обеспечения действий по тушению пожара (ПД), на которых осуществляются обеспечивающие действия (позиции 1, 2, 3, 7, 8 рис. 1).В качестве необходимых критериев принятия обоснованных управленческихрешений, помимо известного тактического потенциала (ПВ), формализованы следующие критерии степени его реализации:ПТ для позиций по тушению пожара: ППТВ – количественный критерий, ПР – качественный критерий (критерий достаточности ресурсов);ПД для позиций обеспечения действий по тушению пожара: ПВ – количественныйПДкритерий, ПР – качественный критерий (критерий активности ПД).Количественный критерий ППТВ определяется как:ППТВ=∑=1 ПТ∑=1 отд.,(1)где NПТ – позиция ПТ; Nотд.

– отделение на ОПА; I – число созданных ПТ; J – числоотделений на ОПА, привлеченных к тушению пожара.ППТР определяется из возможности ПТ обеспечить необходимые условия локализации пожара. Параметрами при этом могут выступать площадь тушения (Т ), обътреб.ем тушения (Т ), требуемый расход ОТВ (туш. ):ППТРфакт.факт.=туш.Тфакт.=туш.Тфакт.=туш.треб.туш.,(2)где туш. – фактическая площадь тушения задействованными средствами подачифакт.ОТВ, м2; туш. – фактический объем тушения задействованными средствами подачифакт.ОТВ, л, м3; туш. – фактическая подача ОТВ для тушения пожара, л/сек.ПДПВ определяется с учетом создания ПТ:ПДПВ =∑=1 ПД общ.ПТ )(отд. −отд.,(3)общ.где NПД – позиция ПД; K – число созданных позиций ПД; отд.– общее число отдеПТлений ПП, сосредоточенных на месте пожара; отд.– число отделений, задействованных для создания ПТ.ПДПР определяется возможностью обеспечения ПТ требуемыми ресурсами:ПДПР =ПТВ факт.ПТВ треб.=общ.факт.общ.треб.,(4)где ПТВ факт.

– фактическое количество ПТВ (по видам), имеющееся на ПД; ПТВ треб.– требуемое для ПТ количество ПТВ (по видам); общ.факт. – фактическая подачаОТВ, обеспечиваемая ПД, л/сек; общ.треб. – общий требуемый расход ОТВ для тушения и защиты, л/сек.8По результатам анализа выборки пожаров в зданиях низкой устойчивости припожаре с 2005 по 2018 годы и процесса функционирования систем управления ППсформулированы выводы об изменениях тактического потенциала в процессе пожаротушения (рис. 2). Исследованы структурообразующие элементы систем управленияПП, получены количественные характеристики управляемых и управляющих подсистем, действовавших в условиях реальных пожаров, установлены зависимости достижения требуемых параметров функционирования систем от состава ресурсов, порядка создания ПТ и ПД, значения тактического потенциала.Значение тактического потенциала(безразмерная величина)2,52,01,51,00,50,0012345678910 11 12 13 14 15 16Число отделений на основных ПА, ед.– области недопустимых значений тактического потенциала; Nотд.ОПА – числоотделений на ОПАРисунок 2 – Зависимость тактического потенциала (количественный критерий ППТВ ) от количества прибывших отделенийПолученные результаты свидетельствуют об актуальности дальнейшего исследования вопросов организации систем управления ПП на месте пожара, распределения ресурсов подразделений на позициях.В главе 2 «Формализация модели организации системы управления пожарными подразделениями на месте пожара» исследована среда функционирования системуправления ПП на месте пожара.С позиции возможности создания ПТ, предложено разделить пространство помещений объекта пожара по признаку «температура на уровне рабочей зоны» (1,7 мот уровня пола) на следующие зоны (рис.3):1) зона доступности (А) – до 170 °С – оперативные отделения ПП могут создаватьПТ, обеспечивающие постоянное воздействие ОТВ на зону горения;2) зона недоступности (В) – свыше 170 °С – оперативные отделения ПП не могутсоздавать ПТ.Математическое моделирование динамики развития опасных факторов пожара(ОФП) полевым методом, на основе Fire Dynamics Simulator (FDS), реализующей вы-9числительную гидродинамическую модель тепломассопереноса при горении, проведено на модели секции здания низкой устойчивости при пожаре.Результаты моделирования являются основой для формализации алгоритмовсоздания ПТ исходя из изменения зон, доступных для создания позиций по показателю – температура на уровне рабочей зоны.1000900800ABB700600BB500B400300200100T, °С 0где– зона доступности (А);– зона недоступности (В)Рисунок 3 – Представление зон пространства объекта пожара с позиции возможностисоздания ПТРезультаты моделирования накладывают ограничения на решения, принимаемые РТП, а именно: на расстановку прибывающих сил и средств (СиС) подразделений на ПТ, связанных с созданием организационных систем (звеньев ГДЗС); на вариативность путей и способов ввода ресурсов подразделений.Разработана модель организации системы управления подразделениями на пожаре, представленная в виде сети Петри (P), которая состоит из набора подсетей,каждая из которых описывает развитие отдельного подпроцесса ведения ОТД на пожаре: = 1 ∪ 2 ∪ ,(5)p1где P – подсеть, моделирующая исходное размещение ресурсов и процесс созданияПТ; Pp2– подсеть, моделирующая процесс проектирования системы управления ПП;Pl– подсеть, моделирующая процесс перемещения имеющихся ресурсов ПП для ликвидации пожара.Сети Петри отображают переходы системы из одного состояния в другое, позволяя отразить согласованность действий ресурсов на различных ПТ и ПД, и конфликтные ситуации, описать протекающие процессы и взаимозависимости.10 = 〈 , , , , 〉,(6)где – конечное, непустое множество, именуемое позицией = {1 , 2 , …, }; – конечное, непустое множество, именуемое переходом (событий, которые характеризуют возможность перехода) = {1 , 2 , …, }; F : Рр  Рt – матрица входных величин; Н : Рt  Рр – матрица выходных величин; Взаимосвязь элементов сетизадается матрицами Рt, Рр; S – функциональные правила инициирующие переход.Функциональные правила представим следующими элементами:ПДПДПТ = {ППТВ , ПР , ПВ , ПР , П },где Пt – показатель времени.(7)Для дальнейшего описания процесса моделирования необходимо ввести и описать ряд терминов:х, y z  Pp OZи Pt Trх , y  z  – позиции «Оперативные задачи» (или ОТД) и переходы окончания проведения ОТД, где Z обозначает принадлежность данной вершины к некоторой подсети, а X и Y задает граничные условия для моделируемых объектов, позицийпо тушению, ОФП и др.; Trij , i, j  1, n poz – связи (транспортные, коммуникационные, ресурсные) междупозициями (дуги); Zrk – ресурсы ПП (ОТВ, ПТО) вида k; Sism , m  1, n Sis – силы и средства, используемые на пожаре.Для построения сети, описывающей ОТД на месте пожара и связывающей позиции по ведению ОТД, воспользуемся графическим способом задания сетей Петри.Опишем процесс построения подсетей, моделирующих исходное размещение,процесс перемещения ресурсов, СиС подразделений между позициями по ведениюОТД (Таблица 1).Дугам приписываются следующие характеристики: ( PtTrZr ) и ( PtTrZr ) –минимальное и максимальное нормативное (расчётное) время, за которое ресурс (Zrk)kkijijможет быть задействован на выполнении отдельного ОТД; ( PtTrSis ) и ( PtTrSis )– минимальное и максимальное нормативное (расчётное) время, за которое СиС моmmijijгут быть задействованы на выполнении отдельного ОТД; ( PtTrZr Sis ) иkmij ( PtTrZr Sis ) – минимальное и максимальное нормативное (расчётное) время, за которое ресурс (Zrk) может быть перемещен с одной позиции по ведению ОТД на слеZr Sisдующую, используя для перемещения СиС вида m; I PozPoz – максимально возможноеколичество единиц ресурсов или СиС которое может быть доставлено по позицию зауказанное время.Приведенные характеристики формируют функциональные правила S.kmijkmij11Управление Y формализуем:Y  Pi  y  , k , t ,(8)где Pi – управляющее решение о перемещении сил и средств на позиции по ведению ОТД (срабатывающий переход); k – количество перебрасываемых сил и средствна позиции на позиции по ведению ОТД (кратность срабатывания перехода); t – время срабатывания управляющего перехода (время начала перемещения сил и средств).yТаблица 1 – Элементарные фрагменты сетей ПетриОбозначение элементарныхфрагментов сетиИнтерпретация элементарных фрагментовсетиПозиция «Вершина», обозначаюПозиция ОТД (задачи) с задействованием рещая оперативную задачу (ОТД)сурса Zrk и СиС SisВыходная, входная позиция( , )ГрафическоеизображениеэлементовсетиДуга, характеризующая затрату ресурсов Zrkи СиС Sis на проведение ОТДПозиция «Переход», обозначаю- Переход процесса ОТД, где задействованыресурсы Zrk и СиС Sisщая окончание ОТД Дуга, характеризующая перемещение ресурВходная, выходная позициясов Zrk и СиС Sis на проведение последующе( , )го ОТДПозиция «Переход», обозначаю- Управляемый переход T процесса ОТД, длящая окончание нескольких ОТД реализации (срабатывания) которого необхоPtTrZrkSisдимы ресурсы Zrk и СиС Sismk ijПозиция , обозначающая оперативную задачу, либо стадиюпожаротушенияmPpPZrkSisOZУправляемая позиция действия (события) длянаступления которого необходимо окончаниесрабатывания нескольких управляющих переходов TМаркер, обозначающий поступление ресурсов на выполнениеОТДНаличие маркера в позиции означает выполнение задачи известным числом ресурсови СиС, перемещение маркера в управляемыйпереход с последующим его срабатываниемобозначает завершение ОТДПостановка и реализация задач планирования и оперативного управления СиСподразделений на пожаре заключается в нахождении управления Y, максимальноприближенному к заданным критериям РТП (задействование минимального количества видов ресурсов (маркеров) и минимизация воздействия ОФП на позиции): min I M r  p Y(9)M r  p , T , Н  ,minKгде M r  p  – число маркеров в позиции p; I – время поступления сил и средств на12позицию;  Н – нормативное (расчётное) время выполнения поставленной задачи напожаре; K – функция критерия РТП.Если приложенное управляющее воздействие не может быть реализовано, топодразумевается дефицит ресурсов ПП для выполнения операций по локализации иликвидации пожара.Рациональное управление, в этом случае, будет заключаться в распределенииимеющихся ресурсов для выполнения поставленной задачи в кратчайшие сроки наопределенном участке пространства объекта пожара: Н  min IY I M r  p   I,min K M  p , T ,rН(10)где  Н , I – наихудшие допустимые значения.Вышеописанные положения позволили провести моделирование ОТД подразделений при пожаротушении в зданиях низкой устойчивости при пожаре (рис.