Диссертация (1172865), страница 31
Текст из файла (страница 31)
Технология многоагентного моделирования позволила увязать в единой концептуальной системе прогнозирование обстановки на пожаре как совокупность динамики параметров мониторинга, так и результаты боевых действий пожарных подразделений на основе детерминированных моделей.Система моделирования состоит из двух основных компонент: компонентымоделирования динамики параметров мониторинга пожара с использованием модели клеточных автоматов; и компоненты управления силами и средствами пожарного подразделениями при тушении пожаров в зданиях [205].5.4.1.
Моделирование мониторинга динамики пожара в зданииДля реализации метода моделирования на основе модели клеточного автомата и системы дифференциальных уравнений, описывающих процессы нарастания параметров пожара в клетках, в архитектуре компьютерной модели развитияи тушения пожара в здании разработан отдельный программный модуль.Программный модуль позволяет по заранее заданной планировке этажа распределить равномерную сетку различной размерности, задать характеристики горючих материалов пожара, выбрать модель выгорания массы горючего материала(полином n-й степени).Особенностью программной реализации модуля является циклический алгоритм расчета динамики пожара и оценки состояний клеток модели клеточногоавтомата.
Общая структура программного модуля моделирования пожара представлена на рисунке 5.16.209ПС «Подготовка к расчету»1. Блок «Графический редактор структуры зон контроля»2. Блок «Редактор вида зонконтроля»3. Блок «Редактор горючихматериалов»БД «Клетка»БД «Нагрузка»4.
Блок «Построение моделиклеточного автомата»5. Блок «Построение ориентированного графа»6. Блок «Конструктор системы уравнений и зависимостей параметра пожара для зон S»Блок 7. «Расчет констант модели иначальной массы дляклеток»8 Блок «Расчет интенсивности параметра пожара Z дляклеток»Блок 9. «Расчет пороговых значений параметров пожара»10. Блок «Динамика параметров пожара»ПС «Расчет»11. Блок «Циклический алгоритм расчета»БДS0БДS…БДSn12. Блок «Графический интерфейс анализа результатов»Рисунок 5.16 – Структура модуля оценки состояния пожара в здании:БД – база данных; ПС – подсистемаРаботу программного модуля оценки состояния пожара в здании можноразделить на два этапа: подготовка к расчету и расчет.
Поэтому в структуре реа-210лизации модуля имеются две глобальные подсистемы: ПС «Подготовка к расчету» и ПС «Расчет».В подсистеме «Подготовка к расчету» совокупно взаимодействуют блоки сномерами 1–10. Подсистема «Расчет» реализуется в блоках 11 и 12.Работа подсистемы «Подготовка к расчету»В блоке 1 «Графический редактор структуры зон контроля» производитсязагрузка слоев с файлами планировок и топологических схем этажей здания (рисунок 5.16, а). Далее с помощью блоке 2 «Редактор вида зон контроля» по планировкам разрабатывается сетка клеточного автомата (рисунок 5.16, в), при этом виды клеток с различной размерностью хранятся в базе данных БД «Клетка».Извлекая из базы данных заранее заготовленные клетки, структура клеточного автомата строится автоматически в блоке 4 «Построение модели клеточного автомата» с использованием топологии этажа здания.
По построенной структуре клеточного автомата в блоке 5 «Построение ориентированного графа» автоматическиформируется ориентированный граф связей и состояний пожара. После этого вблоке 6 «Конструктор системы уравнений и зависимостей параметра пожара длязон S» формируются зависимости, оценивающие динамику безразмерного параметра пожара p. На основании значений данного параметра с использованием зависимостей пересчета значений в размерные значения температуры и видимости вдыму необходим набор констант, определяемых на основании параметров горючего материала. Поэтому в блоке 3 «Редактор горючих материалов» предусмотрена возможность формирования новых горючих материалов путем указания ихпожароопасных свойств или же извлечение из базы данных БД «Нагрузка» информацию о заранее заготовленных горючих материалах.
На основе введенныхданных о значениях пожароопасных свойств материалов в блоке 9 «Расчет пороговых значений параметров пожара» определяются пороговая температура, пороговая видимость, безразмерный параметр среды и др. На основе геометрии клетокклеточного автомата и начального значения плотности газовой среды в клетке вблоке 7 «Расчет констант модели и начальной массы для клеток» определяется211значение начальной массы газовой среды для каждой клетки и параметра n распространения продуктов горения.
Далее в блоке 8 «Расчет интенсивности параметра пожара Z для клеток» для каждой клетки клеточного автомата определяетсязависимость интенсивности нарастания безразмерного параметра пожара p с использованием констант модели из блока 9 и начальной массы из блока 7. Далеедля каждого параметра пожара (видимости в дыму и температуры) формируютсязависимости, описывающие их динамику от времени. Для этого используютсяконстанты n из блока 7, интенсивность нарастания безразмерного параметра пожара Z из блока 8 и пороговые значения параметров пожара из блока 9.
После того, как для каждой клетки клеточного автомата построена зависимость динамикикаждого параметра пожара от времени, работа подсистемы «Подготовка к расчету» считается законченной.Работа подсистемы «Расчет»В блоке 11 «циклический алгоритм расчета» производится определение значения каждого параметра пожара по зависимостям из блока 10. При этом запускается следующий алгоритм расчета: определяется значение параметра пожара дляклетки с номером 0, далее для клетки с номером 1 и далее до клетки с номером N.Затем по значению из клетки с номером N получаем следующее значение параметра пожара для клетки с номером 0 и так далее.
Результаты расчетов значенийпараметров пожара в конкретные дискретные моменты времени сохраняются вбазах данных для каждой клетки (фрагмент рисунка 5.17, а) и по запросу пользователя визуализируются в виде локальных значений (фрагмент рисунка 5.17, в)либо в виде графика зависимости параметра от времени (рисунок 5.17, б и г).бвг212аРисунок 5.17 – Программный модуль оценки состояния пожара в здании:а – база данных результатов мониторинга видимости; б – динамика видимости в дыму; в – база данных результатов мониторинга температуры;г – динамика температуры пожара213Результатом работы модуля являются зависимости моделируемых параметров пожара от времени. Визуализация результатов расчетов зависит от вида моделируемой системы мониторинга состояния пожара.
Если указана дифференциальная система мониторинга, тогда изменение цветовой палитры клеток осуществляется непрерывно, а при запросе результата измерения параметра пожара пользователю визуализируется график текущих значений параметра пожара. Если жеуказана система мониторинга с критическими значениями, тогда пользователювизуализируется цвет клетки соответствующий состоянию, а при запросе значения параметра пожара пользователь видит состояние и/или прогнозное время достижения данного состояния.Результаты работы программного модуля сохраняются в базе данных компьютерной модели и извлекаются из базы данных при отработке сценария развития и тушения пожара. Модуль взаимодействует с другим модулем, оценивающим движение пожарных по выбранным маршрутам и модулем многокритериального анализа, с помощью которого реализуется процесс выбора маршрутадвижения и ранжирования задач пожаротушения.5.4.2.
Моделирование действий пожарных подразделенийДействия пожарных подразделений в компьютерной многоагентной моделиразделены на действия снаружи здания и действия внутри здания. Первый виддействий предусматривает спасание людей из здания, а также боевые действия,связанные с развертыванием сил и средств пожарных подразделений.
К действиямснаружи здания отнесены мероприятия, направленные на обеспечение безопаснойреализации действий по тушению пожара внутри здания путем контроля запасадыхательной смеси в средствах индивидуальной защиты пожарных. Действия пожарных подразделений внутри здания реализуются по выбранным маршрутам инаправлены на своевременное прибытие к месту тушения пожара внутри здания иподачу огнетушащих веществ.214В компьютерной модели предусмотрены действия по поиску людей в здании с использованием звеньев газодымозащитной службы, спасание людей снаружи и внутри здания.Манипуляция объектами компьютерной модели предусматривает использование заранее указанных мест для установки пожарной техники и размещенияличного состава.При этом реализация действий по спасанию предусматривает отображение вкомпьютерной модели личного состава пожарных подразделений и визуализациютрехколенной лестницы, установленной у здания.
Элементы компьютерноймодели, визуализирующие реализацию спасательных работ, представленына рисунке 5.18.Рисунок 5.18 – Визуализация спасательных работ в компьютерной моделиВ компьютерной модели за время реализации спасательных работ размерыпожара увеличиваются, что отображается как на 2D-схеме модели, так и в изометрии, как показано на рисунке 5.18.Визуализация установки пожарной автоцистерны на водоисточник, прокладка магистральной рукавной линии к месту размещения разветвления, отдачакоманды звену ГДЗС, расчет параметров работы ГДЗС, рабочая проверка дыхательного аппарата, подачи огнетушащих веществ указаны на рисунке 5.19.215бвг215аРисунок 5.19 – Визуализация действий по тушению пожара снаружи здания:а – установка АЦ на гидрант; б – организация звена ГДЗС; в – прокладка магистральной линии; г – рабочая проверка работоспособности ДА216В многоагентной системе моделирования манипуляция над агентами внутриздания возможна лишь на этапе разработки схемы моделирования.
Так, для каждого помещения здания на планировке указываются маршруты движения агентов,как на рисунке 5.19 (а). Маршруты движения сохраняются в базе данных.При срабатывании средства обнаружения пожара системы мониторинга и/или передаче информации о нахождении людей в том или ином помещении здания избазы данных извлекаются все возможные маршруты к заданному помещению.На этапе моделирования пользователь осуществляет выбор входа в здание,от которого будет начат процесс движения агентов.
Выбор маршрута осуществляется с помощью метода многокритериального выбора с учетом видимости намаршруте из множества эффективных альтернатив. Визуализация движения агентов к помещению очага пожара продемонстрирована на рисунке 5.19 (б).Сам процесс работы внутри здания делится на три основных этапа: движение к месту проведения работ, работа и обратный путь. При реализации действийпо ликвидации пожара на основе модели динамики параметров ГДЗС осуществляется оценка нормативного времени на реализацию поиска очага (поиска спасаемого); на реализацию работы у очага пожара и работ, связанных с выходомнаружу из здания.Выбор маршрута осуществляется на этапе движения к месту работы.При этом в случае ликвидации горения выход наружу осуществляется по пройденному маршруту, а в случае спасания людей обратный путь может быть выбранпри условии минимизации вероятности воздействия опасных факторов пожарана спасаемого.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
