Автореферат (1172882), страница 2
Текст из файла (страница 2)
1).10098,592,893,194,898,793,099,03,95,16,97,19,115,010,05002009201020112012201320142015годОтношение материального ущерба от крупных пожаров к их общему количеству, %Отношение количества крупных пожаров к общему количеству, %Рисунок 1 – Сравнение материального ущерба от крупных пожаров к общемуматериальному ущербу от всех пожаров на нефтегазовых объектахИспользуя данные федеральной службы государственной статистики,определено, что с каждым годом уменьшается среднегодовая численность работников в нефтегазовой промышленности.
Данный факт, в том числе, объясняетсятем, что производство становится всё более автоматизированным, активно идёт2внедрение информационных технологий. Расположение пожароопасных технологических аппаратов, на таких объектах, становится более компактным, происходит усложнение технологических процессов. Вследствие чего возрастает проблема поиска оптимальных решений по обеспечению пожарной безопасностиданных объектов с использованием риск-ориентированного подхода.В результате анализа причинно-следственных связей с помощью разработанной диаграммы Ишикавы (рис. 2), выявлено, что одной из проблем принятияуправленческих решений при управлении пожарными рисками на нефтегазовыхобъектах является отсутствие применения активных систем поддержки принятиярешений с использованием интеллектуальных алгоритмов.Рисунок 2 – Причинно-следственная диаграмма проблем принятия решенийпри управлении пожарной безопасностьюВ результате анализа современных информационных систем на предметиспользования инструментов поддержки принятия решений, направленных науправление пожарными рисками, установлено, что такие важные функции, какбаза данных по статистической информации (42,9 %); геоинформационные сервисы (28,6 %), используются менее чем в половине рассмотренных систем, афункции поддержки принятия управленческих решений практически отсутствуют (рис.
3).База данных нормативныхдокументов (42,9%)Работа по модели приложение какуслуга (14,3%)Использование интернеткартографических сервисов (28,6%)Интеллектуальные моделиподдержки принятия решений (0%)86420База данных по опасным веществам(71,4%)База данных по статистическимиданным (42,9%)Формирование готового отчета(100%)База данных по принимаемымрешениям (0%)Рисунок 3 –Распределение реализуемых функций в системахуправления пожарными рисками3Во второй главе «Разработка моделей и алгоритмов адаптивногоуправления пожарной безопасностью на территории нефтегазовых объектов на основе риск-ориентированного подхода» разработана математическаямодель и алгоритмы подбора комбинаций возможных мероприятий по управлению пожарной безопасностью. Сформирована структура базы данных мероприятий по управлению пожарной безопасностью и их классификация.Для оптимизации предлагаемых решений разработана целевая функция,которая отражает количественное представление эффективности найденных решений.
Опираясь на первостепенные задачи управления пожарной безопасностью – безопасность людей и экономическая эффективность, предложена целевая функция, состоящая из 3-х параметров:1. количество расчетных величин пожарных рисков на территории объекта защиты, которые не превышают приемлемые значения (Q);2. приведенные затраты для осуществления мероприятий (P);3. параметр среднего отклонения недопустимых расчетных величин пожарных рисков на территории объекта защиты и прилегающей к нему селитебной зоне от приемлемых значений (D).Исходя из первоочередной задачи при оптимизации набора мероприятийпо управлению пожарной безопасностью наибольший приоритет имеет параметр Q, отражающий количество приемлемых значений пожарных рисков натерритории. Следующим по важности является экономическая составляющая(P).
В спорных ситуациях, когда у нескольких комбинаций мероприятий параметры K и P являются равными, а требуемые величины пожарных рисков являются недостижимыми, ключевым параметром является D, который обеспечивает равномерное распределение зон риска на территории объекта. Таким образом, целевая функция в разрабатываемой модели выглядит следующим образом: = (() , () , ())(1)Для определения количества величин пожарных рисков на территориинефтегазового объекта, которые являются приемлемыми в рассматриваемом случае используется следующая формула: = ∑ (( )) + ∑ (( )) + ( ),=1(2)=1где1, ≤ ( ) = {;0, > (3)41, ≤ ;0, > (4)1, ≤ () = {;0, > (5)( ) = {R – итоговое значение индивидуального пожарного риска для работников объекта защиты;J – количество работников на объекте защиты;I – итоговое значение индивидуального пожарного риска для людей, находящихся в жилой зоне,общественно-деловой зоне или зоне рекреационного назначения вблизи объекта защиты;M – количество объектов с людьми в селитебной зоне, прилегающей к объекту защиты;S – итоговое значение величины социального пожарного риска для людей, находящихся в жилойзоне, общественно-деловой зоне или зоне рекреационного назначения вблизи объекта защиты;Ra – допустимое значение величины индивидуального пожарного риска для работников объектазащиты;Ia – допустимое значение величины индивидуального пожарного риска для людей, находящихся вжилой зоне, общественно-деловой зоне или зоне рекреационного назначения вблизи объекта защиты;Sa – допустимое значение величины социального пожарного риска для людей, находящихся в жилой зоне, общественно-деловой зоне или зоне рекреационного назначения вблизи объекта защиты;α – критерий приемлемости значения величины индивидуального пожарного риска для работников объекта защиты;β – критерий приемлемости значения величины индивидуального риска для людей, находящихсяв жилой зоне, общественно-деловой зоне или зоне рекреационного назначения вблизи объекта защиты;γ – критерий приемлемости значения величины социального пожарного риска для людей, находящихся в жилой зоне, общественно-деловой зоне или зоне рекреационного назначения вблизи объекта защиты;Q – количество приемлемых величин пожарных рисков.Приведенные затраты для осуществления мероприятий () включают всебя капитальные затраты для реализации и эксплуатационные расходы для каждого варианта обеспечения пожарной безопасности (комбинаций мероприятий).Приведение заданных стоимостных показателей к текущему периоду времени производится путем умножения их на коэффициент сравнительной экономической эффективности дополнительных капитальных вложений.Параметр (D) отражает среднее отклонение недопустимых расчетных величин пожарных рисков на объекте защиты и прилегающей к нему селитебнойзоне от приемлемых значений.
Данный параметр принимает значение от 0 до 1 ииспользуется в случае, когда не все значения пожарных рисков являются приемлемыми и необходим для поиска координат на территории нефтегазового объекта, где значения рисков будут наиболее сильно приближены к допустимымзначениям:++=, + + ( )(6)где5∑=1 /=;(7)∑=1 /=;(8), > ={;0, ≤ (9)гдеА – безразмерный параметр среднего отклонения недопустимых величин индивидуальных рисковна территории объекта защиты (меньших Ra) от допустимого значения (Ra);Rz – значения величин недопустимых индивидуальных рисков на территории объекта защиты;Z – количество недопустимых значений величин индивидуальных рисков на территории объектазащиты;B – безразмерный параметр среднего отклонения недопустимых величин индивидуальных рисковв селитебной зоне (меньших Ia) от допустимого значения (Ia);Iy – значения недопустимых расчетных величин индивидуальных рисков в селитебной зоне;Y – количество недопустимых расчетных величин индивидуальных рисков в селитебной зоне;C – безразмерный параметр отклонения величины социального риска в селитебной зоне от допустимого значения.Основным требованием к выбору математического метода оптимизацииявлялась возможность поиска глобального оптимума среди множества локальных.
Для решения этой задачи использована теория генетических алгоритмов.При построении математической модели поиска оптимальных комбинаций мероприятий по управлению пожарной безопасностью на территории нефтегазовых объектов использовалась классическая модель генетических алгоритмов, со следующими модификациями для повышения эффективности решениятребуемой задачи:– начальная популяция (комбинация мероприятий) генерируется по специально разработанному алгоритму, учитывающему экономическую эффективность каждого мероприятия и их влияние на величину пожарного риска на территории рассматриваемого нефтегазового объекта;– вместо использования бинарной строки, используется хромосома, геныкоторой являются идентификаторами мероприятий;– для создания наборов из различного количества мероприятий используется измененная операция мутации, заключающейся в случайном исключенииодного гена (мероприятия) из хромосомы (комбинации мероприятий).В предлагаемом подходе генами являются мероприятия, где хромосома содержит массив с индикаторами каждого мероприятия содержащегося в нем, который записывается в следующем виде: = ([1], [2], [3], … []),где 1, 2, 3, – идентификаторы мероприятий.(10)6В результате одна хромосома является комбинацией мероприятий поуправлению пожарной безопасностью.
Функция соответствия оценивает хромосомы по степени их приспособленности к выполнению критерия оптимизации.Оценка функции соответствия хромосомы выполняется в три шага:1. Преобразовать генотип хромосомы в фенотип. Поиск мероприятий вбазе данных по идентификаторам в хромосоме nk=(Mk), k=1,2,….,p_size, гдеp_size – число мероприятий в исходной популяции.2. Вычислить целевую функцию (1).3. Преобразовать целевую функцию в значение функции соответствия.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
