Автоматизация системы противопожарной защиты объектов по производству легковых автомобилей

Ломаев, Евгений Николаевич

Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям)

автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Автоматизация системы противопожарной защиты объектов по производству легковых автомобилей

кандидата технических наук: Ломаев, Евгений Николаевич
город: Москва
год: 2011
специальность ВАК РФ: 05.13.06

Диссертация по информатике, вычислительной технике и управлению на тему «Автоматизация системы противопожарной защиты объектов по производству легковых автомобилей»

Автореферат диссертации по теме "Автоматизация системы противопожарной защиты объектов по производству легковых автомобилей"

АВТОМАТИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ ПРОТИВОПОЖАРНОЙ ЗАЩИТЫ ОБЪЕКТОВ ПО ПРОИЗВОДСТВУ ЛЕГКОВЫХ АВТОМОБИЛЕЙ

Специальность 05.13.06 - Автоматизация и управление технологическими

процессами и производствами (технические науки, отрасль - промышленность)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 6 МАЙ 2011

4847639

На правах рукописи

ЛОМАЕВ Евгений Николаевич

АВТОМАТИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ ПРОТИВОПОЖАРНОЙ ЗАЩИТЫ ОБЪЕКТОВ ПО ПРОИЗВОДСТВУ ЛЕГКОВЫХ АВТОМОБИЛЕЙ

Специальность 05.13.06 - Автоматизация и управление технологическими

процессами и производствами (технические науки, отрасль - промышленность)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Работа выполнена на кафедре пожарной автоматики в Академии Государственной противопожарной службы МЧС России.

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Федоров Андрей Владимирович Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Таранцев Александр Алексеевич доктор технических наук, профессор Присадков Владимир Иванович Ведущая организация: Московский автомобильно-дорожный

государственный технический университет (МАДИ).

Защита состоится 15 июня 2011 г. в 16.00 на заседании диссертационного совета Д.205.002.01 в Академии Государственной противопожарной службы МЧС России по адресу: 129366, г. Москва, ул. Бориса Галушкина, д. 4, зал Совета.

С диссертационной работой можно ознакомиться в библиотеке Академии Государственной противопожарной службы МЧС России.

Автореферат разослан 7.3 мая 2011 г., исх. № _

Отзыв на автореферат с заверенной подписью и печатью прошу направить в Академию Государственной противопожарной службы МЧС России по указанному адресу. Телефон для справок: 8 (495) 683 19 05.

Ученый секретарь диссертационного совета

доктор технических наук, доцент ----С.Ю. Бутузов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования.

В настоящее время наблюдается значительный рост экономических показателей Российского автопрома (на 77 % за I квартал 2011 г. по сравнению с аналогичным периодом 2010 г.), и вопросы повышения уровня пожаровзрывобезопасностн предприятий по производству легковых автомобилей являются весьма актуальными. Это объясняется следующими факторами:

■ концентрацией пожароопасного сырья и готовой продукции, их способностью гореть, образовывать взрывопожароопасные смеси и загрязнять опасными выбросами атмосферу производственных помещений и соседних территорий;

■ многофункциональностью производственных цехов с наличием конвейера сборки, совмещенного со складированием рядом с конвейером комплектующих деталей и узлов в сгораемой упаковке;

■ опережающим развитием объемов многоярусного лакокрасочного производства и многостеллажного хранения, по сравнению с совершенствованием мер предупреждения аварийных и пожароопасных ситуаций;

■ интенсификацией технологии, ростом единичных мощностей автомобильных заводов, вследствие чего растут и приближаются к критическим горючая нагрузка и возможность образования взрывопожароопасных смесей;

■ несовершенной технологией сбора и утилизации загрязняющих, в том числе пожароопасных веществ и материалов, попавших в окружающую среду при производстве продукции.

Перечисленные особенности современных объектов по производству легковых автомобилей обусловливают их потенциальную пожарную опасность.

Создание систем и средств противопожарной защиты на предприятиях по производству легковых автомобилей должно осуществляться по следующим направлениям:

> предупреждение возможностей появления источников воспламенения при работе технологического оборудования, в том числе электротехнических устройств;

> снижение горючей нагрузки в производственных зонах, исключающее образование взрывоопасных концентраций, горючих отложений на оборудовании и строительных конструкциях за пределами аппаратов и технологических помещений;

> повышение эксплуатационной надежности элементов и технических средств противопожарной защиты для исключения ложных срабатываний и обеспечения высокого уровня пожаровзрывобезопасности в целом;

^ обнаружение загорания на ранней стадии возникновения, быстрая локализация и ликвидация горения, а также своевременная эвакуация персонала.

Существующие на современных автомобильных предприятиях установки пожарной сигнализации, противодымной защиты, элементы управления установками пожаротушения и инженерными системами, в основном, относятся к различным типам, в т.ч. и к релейному типу. Каждая установка выполнена автономно, связи между установками и с микропроцессорной и вычислительной техникой, в основном, отсутствуют. Это не позволяет создавать системы противопожарной защиты, объединяющие технические средства пожарной и противоаварийной автоматики как единое целое. Отмеченные недостатки ликвидируются при проектировании и внедрении на объектах по производству легковых автомобилей автоматизированной системы управления противопожарной защитой (АСУПЗ).

Значительный вклад в разработку теоретических основ создания, оценки эффективности и надежности АСУПЗ объектов различного назначения внесли российские ученые Топольский Н.Г., Федоров A.B., Бабуров В.П., Бабурин В.В., Блудчий Н.П. и др. Результаты их исследований позволяют разрабатывать общие подходы и теоретические основы автоматизации процесса функционирования систем противопожарной защиты объектов промышленности.

В развитие результатов вышеуказанных исследований, разработанные в настоящей диссертационной работе научно-методические основы позволяют создавать АСУПЗ объектов по производству легковых

автомобилей с учетом особенностей технологического процесса, требований безопасности и эксплуатационной надежности к системам противопожарной защиты данных производств.

Полученные в диссертации результаты в целом составляют научно-методические основы создания автоматизированной системы управления противопожарной защитой объектов по производству легковых автомобилей.

Объектом исследования является система противопожарной защиты производства легковых автомобилей, а предметом исследования -процесс создания и функционирования АСУПЗ.

Целью исследования является повышение уровня пожаровзрывобезопасности технологического процесса производства легковых автомобилей за счет разработки формализованных методов построения и алгоритмизации АСУ противопожарной защитой.

Для достижения поставленной цели решены следующие научные задачи:

- комплексный анализ пожаровзрывоопасности технологического процесса производства легковых автомобилей как объекта автоматизации, включающий: статистическую оценку опасности пожаров, взрывов и аварий; установление их причинно-следственных связей; анализ технологических особенностей автомобильного производства; моделирование аварийных ситуаций и определение категории производства в соответствии с принятыми сценариями; оценка риска современного автомобильного производства;

- аналитическая оценка особенностей газовыделения на ранней стадии возникновения возможного пожара в производственных и складских помещениях объектов автопрома с определением основных характерных газовых компонентов и предложением способов их автоматизированного контроля и формализованного описания обобщенной структуры АСУПЗ;

- анализ статистических данных о работоспособности систем автоматической противопожарной защиты (АППЗ) на промышленных объектах;

- разработка обобщенной марковской модели процесса технического обслуживания и ремонта систем автоматической противопожарной защиты и исследование их поведения с восстановлением в течение среднего времени бездействия в зависимости от уровня диагностики;

- разработка алгоритмов контроля и диагностики состояния АСУПЗ и синтез с их использованием пакетов прикладных программ для предприятий по производству легковых автомобилей;

- разработка обобщенной структуры АСУПЗ технологического процесса производства легковых автомобилей и входящих в нее функциональной, организационной структур и структуры комплекса технических средств;

- разработка формализованного описания и алгоритмизация информационного и программного обеспечений, включающих информационную и алгоритмическую структуру АСУПЗ, порядок классификации и кодирования информации, организацию сбора и передачи информации, организацию внутримашинной и внемашинной баз, а также разработку алгоритмов задач верхнего, нижнего уровней управления и поддержки межуровневого обмена АСУПЗ завода по производству легковых автомобилей.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с Федеральной целевой программой «Пожарная безопасность в Российской Федерации на период до 2012 года», в рамках «Комплексной программы по созданию автоматизированных систем управления пожарной безопасностью объектов различного назначения для отраслей народного хозяйства на 2005-2010 и последующие годы» и в соответствии с планами научной деятельности Академии Государственной противопожарной службы МЧС России.

Основные методы исследования. В работе использованы методы системного анализа, моделирования и оптимизации АСУ; расчетные методы прогнозирования динамики распространения полей концентраций газов; методы теории надежности, теории графов, теории марковских цепей, теории вероятностей и математической статистики, а также теории дифференциального исчисления.

Научная новизна результатов, полученных в диссертации, заключается в следующем:

-определены тенденции и получены прогнозные оценки динамики состояния показателей эффективности функционирования систем автоматической противопожарной защиты на промышленных объектах;

-получены новые результаты аналитической оценки особенностей газовыделения на начальной стадии возникновения возможного пожара в помещениях объектов автопрома с определением основных характерных

газовых компонентов и предложением способов их автоматизированного контроля;

-предложена обобщенная марковская модель процесса технического обслуживания и ремонта систем АППЗ и получены результаты ее исследования в случае отказа с восстановлением в течение среднего времени бездействия в зависимости от уровня диагностики;

-разработаны алгоритмы контроля, диагностирования и информационной поддержки состояния системы АППЗ и с их использованием произведен синтез пакетов прикладных программ.

-получена обобщенная структура АСУПЗ автомобильного производства, включающая: общесистемные решения, формализованное описание и алгоритмизацию организационной, функциональной, информационной, технической структур АСУПЗ, а также структуры программного обеспечения с представлением алгоритмов решения задач верхнего и нижних уровней управления.

Практическая ценность и значимость работы заключается в следующем;

- разработаны и защищены патентом Российской Федерации на полезную модель технические решения по созданию автоматизированной системы управления противопожарной защитой пожароопасных производственных объектов [5];

- разработаны алгоритмы и компьютерная программа автоматизации контроля концентрации взрывопожароопасных сред в воздухе рабочей зоны потенциально опасных производств, которые защищены свидетельством о государственной регистрации программы для ЭВМ [1;6];

- разработана методика оценки уровня автоматизации технического обслуживания системы противопожарной защиты промышленного объекта [8] и произведен расчет уровня автоматизации для базового и предлагаемого вариантов защиты;

- осуществлен синтез пакетов прикладных программ для автоматизации технического обслуживания систем противопожарной защиты промышленного предприятия и разработаны предложения по их применению в составе программного обеспечения АСУПЗ [3,7];

- разработаны предложения по применению обобщенной модели процесса технического обслуживания и ремонта автоматических систем противопожарной защиты для использования в исследованиях поведения АСУПЗ и расчетной оценки показателей эксплуатационной надежности [2, 7, 10];

- разработаны технические решения по структуре комплекса технических средств автоматизированной системы управления противопожарной защитой и представлены предложения для практического применения в составе технического обеспечения АСУПЗ [4,9,12].

Результаты диссертационного исследования составляют научно-методические основы для проектирования АСУПЗ объектов автопрома.

Реализация результатов работы. Представленные в диссертации результаты исследований нашли практическое применение на промышленных объектах, в научных исследованиях и в учебном процессе: на заводе по производству легковых автомобилей ОАО «Автофрамос» группа «Рено» (г. Москва) реализованы: методология комплексного подхода к обеспечению пожаровзрывобезопасности объектов автопрома; принципы организации технического обеспечения, предложения по созданию алгоритмов и программного обеспечения АСУПЗ; алгоритмы контроля и диагностики состояния АСУПЗ, а также пакеты прикладных программ для технического обслуживания подсистем АСУПЗ;

на заводе по производству легковых автомобилей ОАО "Фольксваген-групп" (Калужская область) использованы при разработках: технических решений по повышению информативности средств пожарной сигнализации и контроля довзрывоопасных концентраций; исходных данных для проектирования АСУПЗ;

в научных исследованиях Академии ГПС МЧС России при проведении научно-исследовательских работ по планам Академии;

в учебном процессе Академии ГПС МЧС России при подготовке специалистов.

На защиту выносятся:

- прогнозные оценки динамики состояния показателей эффективности функционирования систем автоматической противопожарной защиты на промышленных объектах;

- результаты аналитической оценки особенностей газовыделения на ранней стадии возникновения возможного пожара в производственных и складских помещениях объектов автомобильной промышленности с определением основных характерных газовых компонентов и предложением способов их автоматизированного контроля;

- обобщенная марковская модель процесса технического обслуживания и ремонта систем АППЗ и результаты ее исследования для

системы АППЗ с восстановлением в течение среднего времени бездействия в зависимости от уровня диагностики;

- алгоритмы контроля, диагностирования и информационной поддержки состояния системы АППЗ и результаты синтеза с их использованием пакетов прикладных программ;

- обобщенная структура АСУПЗ автомобильного производства, включающая: общесистемные решения, формализованное описание и алгоритмизацию организационной, функциональной, информационной и технической структур АСУПЗ;

- структура программного обеспечения АСУПЗ автомобильного предприятия с представлением алгоритмов задач верхнего и нижних уровней управления.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, приведенных в диссертационной работе, достигнута за счет применения апробированных математических методов; корректности исходных математических положений, обоснованности принятых допущений, репрезентативности статистических данных; значительного объема аналитических и экспериментальных исследований; согласованности полученных результатов с известными данными исследований в смежных областях.

Апробация результатов работы. Основные результаты диссертационной работы отражены в выступлениях, обсуждены и получили одобрение на международных, российских и региональных научно-технических конференциях, симпозиумах и семинарах, в том числе: международных научно-практических конференциях «Интерполитех-2010» в рамках XIII Международной выставки средств обеспечения безопасности государства - Москва, Всероссийский выставочный центр (ВВЦ) (2010 г.) и «Системы безопасности» - Москва, Академия Государственной противопожарной службы МЧС России (2009, 2010 гг.).

Публикации. По тематике диссертации опубликовано 12 работ, в том числе 10 научных статей, 4 из которых в изданиях, рекомендованных ВАК России, 2 доклада на конференциях, получены патент РФ на полезную модель и свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы (182

наименования) и 18 приложений на 55 стр. Основное содержание работы изложено на 194 стр. машинописного текста, содержит 41 рисунок и 16 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В главе 1 «Комплексный анализ пожаровзрывоопасности технологического процесса производства легковых автомобилей как объекта автоматизации» проведен многофакторный комплексный анализ пожаровзрывоопасности объектов по производству легковых автомобилей, с учетом особенностей технологического процесса и требований безопасности к системам автоматической противопожарной защиты. Проанализированы строение, физико-химические и пожароопасные свойства веществ и материалов, используемых в производстве, а также источники и условия зажигания. Выполнены моделирование аварийных ситуаций и расчетная оценка риска современного завода по производству легковых автомобилей.

С целью определения основных и вспомогательных функций системы противопожарной защиты и параметров автоматизации проведен анализ особенностей пожаровзрывоопасности автомобильного производства в России, включающий анализ параметров и режимов функционирования технологического процесса и их взаимосвязей. Установлено, что особенность пожаров в автомобильной промышленности заключается в возникновении потерь (производственного брака в результате остановки процесса) в зонах за пределами очагов пожара, но технологически связанных с местом и оборудованием, где возник пожар. Отсюда следует необходимость профилактики пожаров, борьбы с ложными срабатываниями систем пожаротушения и сигнализации, а также повышения эксплуатационной надежности данных систем АППЗ.

Выполнена аналитическая оценка особенностей газовыделения на ранней стадии возникновения возможного пожара в производственных и складских помещениях объектов автомобильной промышленности (рис.1).

Рис. 1. Изменение концентрации СО и Нг при пиролизе сгораемой упаковки (бумаги, древесины) и изоляции кабелей электрооборудования

Определены основные характерные газовые компоненты и предложены способы их автоматизированного контроля.

Получены результаты, характеризующие состояния систем противопожарной защиты в случаях пожара с 1995 года по 2009 год (рис. 2, рис. 3).

Рис. 2. Работоспособность установок пожарной автоматики на производственных объектах

100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

о +■

у - -0,332х 82,56

33 ¡х

■ невыголнила (ошибки при проектировании и монтаже), %

■ несраэотала+не вкгючена ( некачеаьенное ТОиР),%

4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Рис. 3. Динамика и прогноз основных показателей эффективности работы систем пожарной автоматики на производственных объектах

Приведенные данные свидетельствуют, что количество случаев на промышленных объектах, на которых система пожарной автоматики не выполнила свою задачу, продолжает оставаться значительным.

Определены тенденции и получены прогнозные оценки по ряду показателей, характеризующих эффективность функционирования систем АППЗ на промышленных объектах. Установлено, что одним из наиболее важных направлений повышения эффективности функционирования АППЗ является повышение уровня автоматизации процесса технического обслуживания элементов и систем пожарной автоматики.

В главе 2 «Исследование процесса технического обслуживания системы автоматической противопожарной защиты» приведены результаты разработки моделей процесса технического обслуживания и ремонта элементов систем АППЗ с использованием математического аппарата цепей Маркова, позволяющих описывать поведение больших технических систем и устройств, входящих в них. Марковская аппроксимация процессов старения обеспечивается за счет нелинейного преобразования - квантования по уровню случайных функций, характеризующих изменение во времени обобщенного параметра устройства или системы. Нелинейное преобразование вполне естественно для элементов и устройств АППЗ, так как при их техническом

обслуживании параметры измеряются в дискретные и, как правило, равноотстоящие моменты времени. Обычно считается, что марковская цепь описывает переходный режим некоторой системы на одинаковых интервалах времени. Это позволяет использовать цепи Маркова для исследования «поведения» или изменения состояний элементов АППЗ в течение всего времени эксплуатации.

На рис. 4 представлена разработанная обобщенная марковская модель процесса технического обслуживания и ремонта элементов АППЗ, в которой приняты следующие обозначения состояний:

Н - новое состояние - это работоспособное состояние, когда все контролируемые параметры находятся в пределах, предписываемых для момента пуска в эксплуатацию, в которое попадают элементы и устройства систем АППЗ, поступившие с завода-изготовителя или после капитального ремонта. Данное состояние - это период приработки, во время которого проявляются скрытые дефекты;

С - стареющее состояние, при котором элементы и устройства систем АППЗ находятся в работоспособном состоянии и все параметры, характеризующие способность объекта выполнять заданные функции, находятся в области допустимых значений. Данное состояние наступает после окончания периода приработки и включает в себя весь период нормальной эксплуатации;

П - предотказное состояние (работоспособное), когда один или несколько из контролируемых параметров достигают области критических значений;

О - состояние отказа (защитного или опасного), при котором элементы АППЗ находятся в неработоспособном состоянии;

Р - состояние текущего ремонта, в которое элементы АППЗ попадают либо во время устранения отказов, либо при техническом обслуживании, когда проводится замена или восстановление каких-либо узлов или деталей;

КР - состояние капитального ремонта, в которое элементы АППЗ выводятся в соответствии с графиками замены в установленные нормативными документами сроки.

Переходы между возможными состояниями данной модели, обозначенные 1 с индексами, составленными из обозначений начального и конечного состояний, являются интенсивностями старения, отказов, предотказов, проведения текущего и капитального ремонтов. Интенсивности отказов включают в себя интенсивности всех возможных

видов как защитных, так и опасных отказов - внезапных, постепенных, приработочных и послепрофилактических.

Обратные переходы между состояниями, обозначенные ц, являются интенсивностями восстановлений после отказов, работ при регламентном обслуживании и ввода в эксплуатацию после капитального ремонта.

Дуги графа с возвращением в те же состояния соответствуют случаям, когда между очередными проверками контролируемых параметров объект остался в прежнем дискретном состоянии. Эти переходы обозначены ХНн> Ясс, Апп, лрр, лкркр. В данной модели учтены и маловероятные переходы, обозначенные пунктирными линиями. В дальнейшем для упрощения расчетных формул эти переходы не рассматриваются, то есть значения интенсивностей этих переходов принимаются равными нулю.

Разработанная обобщенная модель процесса ТО и Р элементов АППЗ с использованием математического аппарата цепей Маркова позволяет строить частные математические модели технического обслуживания и ремонта любых элементов и устройств систем АППЗ с учетом специфики их работы и проявления отказов, а также выводить расчетные формулы для определения вероятностей пребывания в каждом из возможных дискретных состояний рассматриваемого процесса.

Получена, как частный случай обобщенной модели, марковская модель процесса технического обслуживания и ремонта систем АППЗ с восстановлением в течение среднего времени бездействия в зависимости от уровня диагностики, а также результаты исследования данной модели (рис. 5).

2 Л X

Рис. 5. Модель процесса функционирования системы АППЗ (1 оо2 - система работоспособна, если хотя бы один элемент работоспособен) с восстановлением в течение среднего времени бездействия в зависимости от уровня диагностики

Важное допущение: элементы (каналы) могут быть восстановлены независимо друг от друга. Система дифференциальных уравнений модели: £)Ро/ск= - 2АРо+ ¡лРь ар, / ск = +2ХРц - (к + ц) • Р| + ар2/си = хр1-цр2.

В результате решения данной системы уравнений с учетом следующих начальных условий: Р0(0) = 1; Р](0) = 0; Р2(0) = 0 и при известных численных значениях интенсивностей переходов между состояниями процесса ТОиР АППЗ определены вероятности их нахождения в каждом из возможных дискретных состояний рассматриваемого процесса.

Диаграмма поведения системы 1оо2 (система работоспособна, если хотя бы один элемент работоспособен) с моделью Маркова при высоком уровне восстановления представлена -на рис. 6, при очень низком уровне восстановления - на рис.7.

Рис. 6. Диаграмма поведения системы 1 оо2 с моделью Маркова при X = 1.0 ■ 1О"4, ^ = 1,0 ■ Ю для временного интервала (= 10 лет

Рис. 7. Диаграмма поведения системы 1 оо2 с моделью Маркова при А. = 1.0 ■ 10"4, ц = 2,0 ■ 10~4 для временного интервала 1= 10 лет

Полученные результаты свидетельствуют, что уровень самодиагностики и скорость восстановления систем АППЗ в период их

технической эксплуатации имеют определяющее значение. Учитывая полученные данные, разработаны методы контроля и алгоритмы диагностики состояния систем АППЗ и с их использованием произведен синтез технических и программных средств, обеспечивающих оперативное получение более достоверной информации об остаточном ресурсе и техническом состоянии устройств пожарной автоматики.

Разработаны алгоритмы функционирования, структура программного обеспечения комплекса прикладных программ контроля, диагностирования и информационной поддержки состояния системы АППЗ, а также методика определения уровня ее автоматизации. Результаты расчета частных и комплексных показателей уровня автоматизации технологического объекта управления противопожарной защитой показали, что использование вычислительной техники в комплексе с разработанным специальным программным обеспечением при внедрении АСУПЗ на предприятиях автомобильной промышленности позволяет повысить уровень автоматизации на 18 % по сравнению с базовым вариантом.

Глава 3 «Обобщенная структура автоматизированной системы управления противопожарной защитой производства легковых автомобилей» посвящена проблеме построения АСУПЗ. Используя системный подход к данной проблеме, разработана обобщенная структура АСУПЗ технологического процесса производства легковых автомобилей, включающая организационную, функциональную, информационную, алгоритмическую, программную и техническую структуры.

В рамках общесистемных решений составлено функциональное описание автоматизированной системы управления противопожарной защитой объекта по производству легковых автомобилей, где определены главная цель создания системы, ее подсистемы, группы основных и вспомогательных функций, направленных на достижение поставленной цели. Разработана функциональная структура АСУПЗ и задачи, необходимые для реализации функций соответствующих подсистем.

В соответствии с предложенной функциональной структурой АСУПЗ и, учитывая действующую организационную систему управления пожаровзрывозащитой крупных объектов автопрома, разработана организационная структура АСУПЗ и составлено ее описание.

Представлена структура информационного обеспечения АСУПЗ объектов по производству легковых автомобилей, включающая: сигналы, характеризующие состояние АСУПЗ; систему классификации и кодирования; массивы нормативно-справочной информации; протоколы межмашинного обмена; интерфейс машина-оператор.

Схема информационных связей АСУПЗ объекта по производству легковых автомобилей представлена на рис. 8.

ТОУ

Условные обозначения:

3-16, 20-23 - информационные связи, осуществляемые средствами МП и ВТ;

17, 18, 19 - безмашинные информационные связи.

Рис. 8. Схема информационных связей АСУПЗ автомобильного завода

С учетом проведенных исследований, в главе 4 «Научно-методические основы технического, программного и математического обеспечения АСУПЗ производства легковых автомобилей» проведен анализ использования микропроцессорной и вычислительной техники в системах пожарной автоматики, по результатам которого для вычислительного устройства нижнего уровня управления АСУПЗ завода по производству легковых автомобилей предложено использовать программируемые контроллеры на базе цифровых станций АПС MESA/ESA (ESMI).

Учитывая результаты анализа пожарной опасности и особенностей технологического процесса производства легковых автомобилей в РФ, а также результаты анализа технических возможностей и характеристик

современной приборной техники для контроля концентраций газов и паров взрывоопасных веществ в составе АСУПЗ предприятий автопрома, произведен выбор и рекомендованы к использованию газоанализаторы и комбинированные пожарные извещатели.

Предложена структура комплекса технических средств и составлено описание технического обеспечения АСУПЗ предприятий по производству легковых автомобилей. Систему рекомендовано создавать как двухуровневую АСУ с иерархической структурой, реализующей на нижнем уровне управления функции локальной автоматики подсистем контроля зон ВОК и пожароопасных газов, пожарной сигнализации, автоматического пожаротушения, а на верхнем - функции информационно-управляющей подсистемы. Соединение локальных комплексов нижнего уровня управления, терминалов абонентских пунктов между собой и с ЭВМ верхнего уровня предложено осуществлять, используя кольцевую оптико-волоконную структуру вычислительной сети с целью создания гибкой системы с повышенной надежностью и позволяющей производить техническое обслуживание, ремонт и подключение новых устройств без ее остановки.

Автоматизированная система управления противопожарной защитой объекта по производству легковых автомобилей (рис. 9) содержит газовые (комбинированные) пожарные извещатели 1, датчики контроля положения заслонок противопожарных клапанов в системах вентиляции 2, датчики параметров окружающей среды (влажности и температуры) 3, извещатели пламени 4, дымовые пожарные извещатели 5, датчики метеорологических параметров 6, датчики параметров технологического оборудования 7, датчики параметров технического состояния установок пожаротушения 8, датчики контроля местонахождения персонала и блокировки дверей 9, датчики контроля опасных концентраций 10, преобразователи сигналов 11-19, логический блок 21, вычислительное устройство 23, блок управления 22, блок групповой тревожной сигнализации 26, устройства сигнализации 29, блок аварийного оповещения 27, устройства аварийного оповещения и управления эвакуацией 30, пульт оператора 28, дополнительный пульт оператора 25, блок контроля качества тушения пожара 24, блок контроля действий персонала 20, устройства пуска средств локализации аварийных выбросов пыли 31, устройства пуска установок пожаротушения 32, устройства пуска средств охлаждения и тепловой защиты 33, устройства аварийного отключения и переключения аппаратов и коммутации 34, блок автоматического регулирования параметров технологического процесса и технологического оборудования 36, блок автоматического включения средств резервирования установок пожаротушения и предупредительной сигнализации 37, устройства блокировки дверей 38, видеокамеры 44 и канал передачи информации на пульт диспетчера гражданской обороны и чрезвычайных ситуаций 35, промышленные увлажнители воздуха (атомайзеры) 39, устройства

блокировки приточно-вытяжной вентиляции (остановка вентиляторов, закрытие) 40, устройства противодымной защиты (пуск вентиляторов, открытие клапанов дымоудаления) 41, устройства блокировки лифтов 42, устройства аварийного отключения электропитания и остановки технологического процесса 43.

Разработана алгоритмическая структура АСУПЗ объекта по производству легковых автомобилей. Даны схемы алгоритмов решения задач верхнего и нижнего уровней управления, включающие алгоритмы для блоков инициализации, контроля оперативного состояния, поддержки нормативно-справочной информации, блока отображения и печати, обработки статистической информации, а также алгоритмы поддержки межуровнего обмена. Представлено описание структуры программного обеспечения АСУПЗ.

ИМШ-1

ЕКЙЪ ЦМП]-Ш-КЕЬ

ШЧЙЪ

ИМп}-

ш-нйъ

26 ?9

20 44

» 25

^ А 1 \ у

33 "34~

ИГ

~36~

» 37

1Г

Рис. 9. Блок-схема автоматизированной системы управления противопожарной защитой объекта по производству легковых автомобилей

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные научные результаты, выводы и предложения, полученные в ходе выполнения диссертационной работы, сводятся к следующему:

1. Получены новые данные многофакторного комплексного анализа пожаровзрывоопасности объектов производства легковых автомобилей с учетом особенностей технологического процесса и требований безопасности к системам автоматической противопожарной защиты. Выполнена оценка риска автомобильного производства на примере производственных цехов современного завода по производству легковых автомобилей.

2. Произведена аналитическая оценка особенностей газовыделения на начальной стадии возникновения возможного пожара в производственных и складских помещениях объектов автомобильной промышленности. Установлены основные характерные газовые компоненты и предложены способы их автоматизированного контроля.

3. Получены результаты, характеризующие динамику режимов функционирования (состояния) систем противопожарной защиты в случаях пожара с 1995 года по 2009 год. Определены тенденции и получены прогнозные оценки показателей эффективности функционирования систем АППЗ на промышленных объектах. Установлено, что в настоящее время одним из наиболее важных направлений повышения эффективности функционирования АППЗ является автоматизация процесса технического обслуживания элементов и систем пожарной автоматики.

4. Разработан метод математического моделирования организационно-технологической системы технического обслуживания элементов АППЗ и на его основе синтезирована обобщенная марковская модель процессов в этой системе с использованием вероятностей нахождения элементов в каждом из возможных состояний и интенсивностей переходов между этими состояниями.

5. Получены, как частный случай обобщенной модели, марковская модель процесса технического обслуживания и ремонта систем АППЗ с восстановлением в течение среднего времени бездействия в зависимости от уровня диагностики, а также результаты исследования данной модели.

6. Разработаны методы контроля и алгоритмы диагностики состояния систем АППЗ и с их использованием произведен синтез технических и программных средств, обеспечивающих оперативное получение более достоверной информации об остаточном ресурсе и техническом состоянии устройств пожарной автоматики.

7. Разработаны алгоритмы функционирования и описания структуры программного обеспечения комплекса прикладных программ контроля, диагностирования и информационной поддержки состояния системы АППЗ, а также методика определения уровня ее автоматизации.

Результаты расчета частных и комплексных показателей уровня автоматизации технологического объекта управления противопожарной защитой показали, что внедрение АСУПЗ на предприятиях автомобильной промышленности позволяет повысить уровень автоматизации на 18 %, по сравнению с базовым вариантом.

8. На основе системного подхода к проблеме создания автоматизированной системы управления противопожарной защитой, разработана обобщенная структура АСУПЗ технологического процесса производства легковых автомобилей, включающая организационную, функциональную, информационную, алгоритмическую, программную и техническую структуры.

9. Предложена структура комплекса технических средств и составлено формализованное описание технического обеспечения АСУПЗ предприятий по производству легковых автомобилей. Систему рекомендовано создавать как двухуровневую АСУ с иерархической структурой, реализующей на нижнем уровне управления функции локальной автоматики подсистем контроля зон опасных концентраций, пожарной сигнализации и оповещения, автоматического пожаротушения и противодымной защиты, а на верхнем - функции информационно-управляющей подсистемы.

10. Разработана алгоритмическая структура АСУПЗ объекта по производству легковых автомобилей. Даны схемы алгоритмов решения задач верхнего и нижнего уровней управления, включающие алгоритмы блоков инициализации, контроля оперативного состояния, поддержки нормативно-справочной информации, блока отображения и печати, обработки статистической информации, а также алгоритмы поддержки межуровнего обмена. Представлено описание структуры программного обеспечения АСУПЗ.

Основные результаты исследования отражены в следующих публикациях автора:

В изданиях, рекомендованных ВАК России. 1. Федоров A.B., Лукьянченко A.A., Ломаев E.H. Научные основы автоматизации обнаружения полей взрывоопасных концентраций. Научно-аналитический журнал «Проблемы управления рисками в техносфере, №2- 2010». с. 78-86.

2. Федоров A.B. , Лукьянченко A.A., Алешков A.M., Ломаев E.H., Чан Донг Хынг. Расчетная оценка надежности автоматизированных систем управления противопожарной защитой с применением технологии автоматизированного структурно-логического моделирования // «Проблемы безопасности и чрезвычайных ситуаций», ВИНИТИ, выпуск № 3, 2010 г. с. 115-118.

3. Ломаев E.H., Федоров A.B., Лукьянченко A.A., Семериков A.B. Современные концепции управления техобслуживанием и ремонтом оборудования автоматической противопожарной защиты // Интернет-журнал «Технологии техносферной безопасности». - 2010. -№ 5. -http://ipb.mos.ru/ttb.

4. Федоров A.B., Лукьянченко A.A., Алешков A.M., Ломаев E.H., Чан Донг Хынг. Применение тензорного метода для прогнозирования аварийных ситуаций потенциально опасных технологических процессов // «Проблемы безопасности и чрезвычайных ситуаций», ВИНИТИ, выпуск № 3 2010 г. с. 122-129.

Патенты

5. Федоров A.B., Лукьянченко A.A., Ломаев E.H., Чан Донг Хынг. Автоматизированная система управления противопожарной защитой. Патент на полезную модель № 84717. Заявка № 2008152133. Приоритет полезной модели 29 декабря 2008 г. Зарегистрировано в Государственном реестре полезных моделей РФ 20 июля 2009 г. Срок действия патента истекает 29 декабря 2018 г.

6. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ. № 2010615264 от 13 августа 2010. Программа автоматизации контроля концентрации взрывопожароопасных сред в воздухе рабочей зоны потенциально опасных производств. Авторы: Лукьянченко A.A. , Федоров А.В, Ломаев E.H., Алешков A.M., Чан Донг Хынг. М.: Роспатент РФ, 2010.

В других изданиях

7. Федоров A.B., Ломаев E.H., Лукьянченко A.A. Моделирование процессов технического обслуживания и ремонта элементов систем автоматической противопожарной защиты // Интернет-журнал «Технологии техносферной безопасности». - 2008. -№ 3. - http://ipb.mos.ru/ttb.

8. Ломаев E.H. Методика оценки уровня автоматизации технического обслуживания системы противопожарной защиты промышленного объекта // Материалы девятнадцатой научно-технической конференции «Системы безопасности» - СБ-2010. М.: Академия ГПС МЧС России. - с. 224-228.

9. Лукьянченко A.A., Федоров A.B., Соколов A.B., Ломаев E.H., Чан Донг Хынг. Газовые пожарные извещатели. Теоретические основы и практическое применение // Системы безопасности. М.: Гротек, 2007.

№6(78).-162 с.

10. Лукьянченко A.A., Федоров A.B., Ломаев E.H., Чан Донг Хынг, Алешков A.M. Модель процесса технического обслуживания и ремонта элементов и систем автоматической противопожарной защиты // Системы безопасности. М.: Гротек, 2009. -84 с.

11. Лукьянченко A.A., Федоров A.B., Соколов A.B., Ломаев E.H., Чан Донг Хынг. Газовые пожарные извещатели. Теоретические основы и практическое применение // Пожарная автоматика, 2009. - С. 104-106.

12. Федоров A.B., Лукьянченко A.A., Чан Донг Хынг, Алешков A.M., Ломаев E.H. Актуальные вопросы применения модулей удаленного ввода-вывода с дублированным Ethernet в автоматизированных системах противоаварийной и противопожарной защиты II Материалы восемнадцатой научно-технической конференции «Системы безопасности» - СБ-2009. М.: Академия ГПС МЧС России. - с. 13-15.

Академия ГПС МЧС России 129366 Москва, ул. Бориса Галушкина, 4

Подписано в печать 10 мая 2011. Тираж 70 экз. Заказ № 115.

Оглавление автор диссертации — кандидата технических наук Ломаев, Евгений Николаевич

Введение.

Глава 1. Комплексный анализ пожаровзрывоопасности технологического процесса производства легковых автомобилей как объекта автоматизации.

1.1. Уникальность объектов автомобильной промышленности.

1.2. Анализ пожарной опасности технологического процесса.

1.3. Моделирование аварийных ситуаций и расчетная оценка параметров взрывопожароопасности.

1.4. Анализ особенностей газовыделения в производственных и складских помещениях на ранней стадии возникновения пожара.

1.5. Анализ статистических данных о работоспособности систем пожарной автоматики.

Выводы по главе 1.

Глава 2. Исследование процесса технического обслуживания системы автоматической противопожарной защиты.

2.1. Обобщенная марковская модель процесса ТО элементов и устройств АППЗ.

2.2. Исследование процесса технического обслуживания АСУПЗ с восстановлением в течение среднего времени бездействия в зависимости от уровня диагностики.

2.3. Разработка структуры программного обеспечения и алгоритмов функционирования комплекса прикладных программ контроля и диагностики состояния системы АППЗ.

2.4. Расчетная оценка уровня автоматизации процесса противопожарной защиты промышленного объекта по производству легковых автомобилей.•.

Выводы по главе 2.

Глава 3. Обобщенная структура автоматизированной системы управления противопожарной защитой производства легковых автомобилей.

3.1. Принципы построения АСУ противопожарной защитой.

3.2. Функциональная структура АСУПЗ.

3.3. Организационное обеспечение АСУПЗ.

3.4. Информационное обеспечение АСУПЗ.'.

3.4.1. Принципы организации информационного обеспечения АСУПЗ.

3.4.2. Построение системы классификации и кодирования.

3.4.3. Организация сбора и передачи информации в АСУПЗ.

3.4.4. Структура и организация информационной базы.

3.4.5. Принципы построения видеокадра.

Выводы по главе 3.

Глава 4. Научно-методические основы технического, программного и математического обеспечения АСУПЗ производства легковых автомобилей.

4'. 1. Разработка структуры комплекса технических средств АСУПЗ.

4.2. Описание процесса функционирования автоматизированного 1 комплекса противопожарной защиты.

4.3. Концепция взаимосвязи АСУПЗ с интегрированной информационно-управляющей системой предприятия.

4.4. Структура программного обеспечения АСУПЗ объекта по производству легковых автомобилей.

4.5. Алгоритмы решения задач верхнего и нижнего уровней управления.

4.6. Алгоритм поддержки межуровневого обмена информацией.

Выводы по главе 4.

Введение 2011 год, диссертация по информатике, вычислительной технике и управлению, Ломаев, Евгений Николаевич

Актуальность проблемы. Предприятия по производству легковых автомобилей одновременно являются одними из главных источников пожаровзрывоопасности и напряженной техногенной обстановки. В настоящее время наблюдается значительный рост экономических показателей российского автопрома. Согласно данным Рос-стата, по итогам января-июня 2010 года объем производства автомобилей составил 165,3 % (564 590 ед.) по отношению к аналогичному периоду 2009 года (341 455 ед.). Производство легковых автомобилей года составило 489 076 ед., что на 68,7 % больше по отношению к шести месяцам 2009 года (289 993 ед.).

Развитие современных комплексов автомобилестроения, обладающих высокой пожарной нагрузкой, сопровождается увеличением количества пожаров и загораний, наносимого ущерба как самим предприятиям, так и окружающим сооружениям, населению, природной среде. Поэтому повышение пожаровзрывобезопасно-сти современных объектов автомобильной промышленности продолжает оставаться одной из важнейших составных частей обеспечения защиты населения от угроз техногенного характера [1-7].

В настоящее время развитие автомобильной промышленности в России происходит весьма непросто и со значительным, если не сказать определяющим, привлечением иностранного капитала. Производство автомобилей иностранных брендов составило 185 % (260 198 ед.) к январю-июню прошлого года. Выпуск иномарок в режиме промышленной сборки составил 181 581 ед., это 180,6 % по отношению к первому полугодию 2009 года (100 571 ед.). В целом с конца первого квартала наблюдается положительная динамика производства благодаря таким факторам, как общий рост рынка, господдержка, пошлины. Однако высокие цифры в основном обеспечиваются за счет продукции т производителей: АвтоВАЗ -217 640 ед., VW -55 696 ед., «Автотор» - 61 662 ед., «Автофрамос» - 40 010 ед. и Ford - 36 941 ед. [8]. При этом широко используются современные технологии, позволяющие поднять качество автомобилей на новый уровень. Как показывает отечественный и зарубежный опыт, это качество, в первую очередь, закладывается в окрасочных и сборочных цехах автомобильных заводов [9, 10].

Для современных окрасочных цехов характерно использование блочных окрасочных камер (в том числе и роботизированных) и многоярусных окрасочных комплексов с энергосберегающими технологиями.

Сборочные цеха характеризуются совмещенностью конвейера сборки со складированием рядом с конвейером комплектующих деталей и узлов в сгораемой упаковке (картонных коробках на деревянных поддонах). В результате резко возрастает пожарная опасность, что подтверждается также статистикой пожаров и частотой возникновения пожароопасных ситуаций на объектах [11,12].

При строительстве автозаводов возникает целый ряд проблем, связанных с обеспечением их пожарной безопасности.

Очевидно, что пожарная безопасность заводов должна быть обеспечена на уровне, определенном требованиями действующих противопожарных норм и правил. Вместе с тем современные технологии и оборудование зачастую не соответствуют требованиям действующих противопожарных норм и правил России. Более того, в стране отсутствуют утвержденные методики, инструмент для оценки уровня пожарной опасности возводимых объектов с современными технологиями. До настоящего времени прикладная наука не была в состоянии дать аргументированные ответы на вопросы:

• как всесторонне, интегрально оценить пожарную опасность вновь вводимых производств автозаводов;

• какие мероприятия необходимо рассматривать как первоочередные при решении вопросов обеспечения пожарной безопасности цехов автозаводов и к чему может привести их игнорирование;

• как рационально решить вопросы обеспечения пожарной безопасности производств автозаводов; как обеспечить зарубежным инвесторам гарантии сохранения и получения прибыли от вложенных капиталов в автомобильную промышленность. То есть речь здесь идет о приемлемом уровне пожарного риска в условиях ограниченных затрат на цели пожарной безопасности заводов. В этом случае обычно принимается решение о приоритетности тех противопожарных мероприятий, которые обеспечивают выполнение требований российских строительных противопожарных норм и правил и требований норм инофирмы, являющейся владельцем (совладельцем) строящегося объекта. Это разумно, но часто является недостаточным, исходя из современных возможностей науки;

• как получить необходимую количественную оценку текущего состояния противопожарной защиты объекта, обоснования предлагаемых мероприятий, в том числе по доработке системы защиты.

Учитывая вышеизложенное и опыт отечественной и международной оценки пожаровзрывоопасности потенциально опасных объектов, в диссертационной работе произведен комплексный анализ пожаровзрывоопасности технологического процесса производства легковых автомобилей.

Ущерб от объектов автомобильной промышленности для окружающей среды и здоровья людей можно характеризовать риском, характер и масштабы которого зависят от типа и объемов потребляемых материальных ресурсов, способов изготовления, сварки, сборки, окраски, оснащения и выпуска готовой продукции, уровня технологии и эффективности проведения работ по уменьшению загрязнений. Вопросы повышения уровня пожаровзрывобезопасности и проблемы охраны окружающей среды для предприятий по производству легковых автомобилей являются весьма актуальными.

Это объясняется следующими факторами:

• концентрацией пожароопасного сырья, их способностью гореть, образовывать взрывопожароопасные смеси и загрязнять опасными выбросами атмосферу;

• наличием потенциальных опасностей, вызывающих материальные и людские потери;

• опережающим развитием объемов производства по сравнению с совершенствованием мер предупреждения аварийных и пожароопасных ситуаций;

• интенсификацией технологии, ростом единичных мощностей автомобильных заводов, вследствие чего такие пожароопасные параметры, как: горючая нагрузка, содержание взрывопожароопасных смесей - растут и приближаются к критическим;

• несовершенной технологией сбора и утилизации загрязняющих, в том числе пожароопасных веществ и компонентов, попавших в окружающую среду при производстве продукции.

Экономическая целесообразность кластеризации промышленных предприятий отечественной автомобильной промышленности ведет к созданию индустриальных комплексов, в которых складские объекты, узлы энергораспределения, тепло- и газоснабжения в большей части размещаются в местах проживания населения.

Вследствие создания высокоинтенсивных технологических процессов по производству легковых автомобилей, а также цехов с большой производственной площадью, большим количеством технологического оборудования и единичной мощности возникли принципиально новые требования по обеспечению безопасности как к созданию этих производств, так и к их размещению:

• обеспечение высокой надежности функционирования производств для уменьшения выбросов пожароопасных веществ в окружающую среду и снижения экологической напряженности;

• организация оптимальной работы каждого робота, аппарата, технологического участка, системы и всей технологической схемы с учетом совокупных требований энерготехнологии, экономики, экологии и пожаровзрывобезопасности;

• оптимальное распределение нагрузок по конвейерным линиям, аппаратам, подсистемам, обеспечивающее наиболее полную регенерацию потоков элементов сборки и оборудования, эффективное использование материальных ресурсов с целью полной утилизации всех возможных выбросов взрывопожароопасных веществ и отходов в окружающую среду.

На современном этапе повышение уровня пожарной безопасности неразрывно связано с комплексным решением рассматриваемых проблем всего автомобильного производства, включающим следующие основные этапы [12, 13]: анализ опасности и оценка риска современных объектов по производству легковых автомобилей; разработка и внедрение системы мониторинга окружающей среды, основными задачами которого являются слежение за качеством окружающей среды, выявление источников загрязнений пожаровзрывоопасными компонентами, предупреждение возможных аварийных ситуаций и оперативное принятие мер по их устранению; разработка методов повышения безопасности производства на базе исследований и совершенствования технологических процессов и реконструкции оборудования; совершенствование систем управления производством, технологическими процессами, качеством окружающей среды и взрывопожаробезопасностью.

Практика работы и систематический анализ вспышек и загораний на таких объектах подтверждают, что в большинстве случаев они происходят по техническим причинам. Поэтому, противопожарные мероприятия, в том числе создание систем автоматической противопожарной защиты на предприятиях по производству легковых автомобилей, должны разрабатываться по следующим направлениям:

• мероприятия, предупреждающие возможность появления источников воспламенения при работе технологического оборудования и электрических устройств;

• мероприятия, снижающие горючую нагрузку в производственных зонах, исключающие образование взрывоопасных концентраций, горючих отложений на оборудовании и строительных конструкциях за пределами аппаратов и технологических помещений;

• мероприятия, повышающие эксплуатационную надежность элементов и технических средств противопожарной защиты, для исключения ложных срабатываний и обеспечения высокого уровня пожаровзрывобезопасности в целом;

• мероприятия, обеспечивающие обнаружение загорания на ранней стадии возникновения, быструю локализацию и ликвидацию горения, а также своевременную эвакуацию рабочих и служащих.

Мероприятия последней группы имеют большое значение, так как направлены на обеспечение безопасности работающих на предприятии людей и предотвращение большого материального ущерба от пожаров и взрывов.

Достоверным способом предупреждения пожара на ранней стадии, предшествующей возгоранию, является контроль химического состава воздуха, резко изменяющегося из-за термического разложения (пиролиза), перегретых и начинающих тлеть горючих материалов [30-35]. Именно на этой стадии развития пожара можно принять адекватные меры его тушения, а в случае перегрева электрооборудования и кабелей - отключить автоматически по сигналу с газового пожарного извещателя, ликвидировав тем самым аварийную ситуацию на ранней стадии, не доводя до необратимого состояния [36]. Конечно, совокупность газов, выделяющихся на начальной стадии горения (тления), определяется составом материалов, включенных в этот процесс, однако в подавляющем большинстве случаев можно уверенно выделить основные характерные газовые компоненты. Такого рода исследования проводились как в России, так и за рубежом [32].

Газовые пожарные извещатели и комбинированные пожарные извещатели с газочувствительным сенсором являются новым этапом повышения безопасности предприятий автомобилестроения и требуют новых исследований по разработке теории газовыделения и распространения газов в помещениях разных по назначению и эксплуатации, а также рекомендаций по рациональному размещению таких извещателей [37-39].

Вопросам контроля и защиты технологических помещений, коммуникаций и оборудования предприятий автомобилестроения от образования взрывоопасных концентраций газовоздушных смесей стали уделять внимание сравнительно недавно [4, 6, 10]. Согласно установленным нормам [72, 74], оборудование и производственные помещения технологических процессов предприятий автомобилестроения оснащаются автоматическими сигнализаторами опасных концентраций, спектр производства которых достаточно широк [105, 107, 179]. Общими недостатками систем противоаварийной защиты, содержащих в своей основе такие приборы, в большинстве случаев являются: малоканальность отдельного газосигнализатора и неоправданно большое количество вторичных приборов; малая информативность; отсутствие самодиагностики; неудобство в техническом обслуживании; отсутствие контроля исправности и срабатывания систем защиты; отсутствие фиксации аварийных режимов (дата, время, место, причина и т. д.).

Учитывая изложенное, в диссертационной работе необходимо выполнить аналитическую оценку особенностей образования зон взрывоопасных смесей при регламентном и аварийном режимах работы технологического оборудования, параметров газовыделения на ранней стадии возникновения возможного пожара в производственных и складских помещениях объектов по производству легковых автомобилей, определить основные характерные газовые компоненты и предложить способы их автоматизированного контроля.

Открытым остается также вопрос о повышении эксплуатационной надежности и эффективности структурно-сложных автоматизированных систем управления противопожарной защитой (далее - АСУПЗ) объектов автопрома [166,177,178]. Исследования, проводимые Бабуровым В. П., Бабуриным В. В., Присяжнюком Н. Л., Брагиным М. А. и другими учеными [64, 65, 68-70], касаются отдельных аспектов оценки эффективности и надежности установок пожарной сигнализации, отдельных элементов установок пожаротушения и противодымной защиты и не полностью учитывают специфику процесса технического обслуживания при исследованиях параметров эксплуатационной надежности структурно-сложных АСУПЗ. Научные работы, посвященные исследованию обобщенной модели процесса технического обслуживания АСУПЗ с восстановлением в течение среднего времени бездействия в зависимости от уровня диагностики, отсутствуют.

Существующие технологии моделирования и расчета надежности и безопасности структурно-сложных систем характеризуются следующими тремя основными этапами:

- постановки задачи, главное место в которой занимает разработка структурных схем надежности и/или сценариев возникновения аварийных ситуаций;

- построения расчетных математических моделей (логических, аналитических или статистических) для количественной оценки свойств надежности и безопасности систем;

- выполнения расчетов показателей надежности и безопасности систем и использование полученных результатов для выработки и обоснования исследовательских, проектных, эксплуатационных и других управленческих решений.

Для построения расчетных математических моделей процесса технического обслуживания АСУПЗ с восстановлением в течение среднего времени бездействия в зависимости от уровня диагностики и их исследования в диссертации используются модели Маркова. Метод Маркова подходит для моделирования многих систем, уровень избыточности которых изменяется со временем вследствие нахождения компонента в состоянии отказа или восстановления (ГОСТ Р МЭК 61508-7-2007). Другие классические методы, например БМЕА и БТА, не могут быть адаптированы к моделированию влияний отказов в течение жизненного цикла системы, поскольку не существует простой комбинаторной формулы для вычисления соответствующих вероятностей.

Существующие на отечественных предприятиях автомобилестроения установки пожарной сигнализации, элементы электроуправления установок пожаротушения относятся к обычному (релейному) типу систем и включают: безадресные пожарные извещатели; приемно-контрольные приборы; релейные шкафы управления пуском модулей газового, порошкового и аэрозольного пожаротушения; шкафы сигнализации установок пожаротушения; силовые шкафы управления исполнительными механизмами установок водяного и пенного пожаротушения. Каждая установка' выполнена автономно, связи между установками и их с микропроцессорной и вычислительной техникой, в основном, отсутствуют. Это не позволяет создавать системы пожаробезопасности, объединяющие технические средства пожарной и противоаварийной автоматики как единое целое [37, 76, 159].Отмеченные недостатки ликвидируются при проектировании и внедрении на объектах по производству легковых автомобилей автоматизированной системы управления противопожарной защитой [72, 85, 114].

Значительный вклад в разработку теоретических основ создания АСУПЗ потенциально опасных объектов внесли российские ученые Топольский Н. Г., Фёдоров А. В., Блудчий Н. П., Абросимов А. А. и др. Вместе с тем доля научных публикаций в области формализованного описания и алгоритмизации структур АСУПЗ объектов по производству легковых автомобилей пока незначительна. До настоящего времени не рассмотрены важные вопросы создания подсистем АСУПЗ реализующих функции раннего обнаружения и ликвидации аварийных ситуаций, а также функции повышения эксплуатационной надежности и информативности элементов и технических средств пожарной автоматики.

АСУПЗ - сложная динамическая система открытого типа, для исследования и описания которой следует использовать принцип системного подхода [109, 110, 115]. Ряд фирм выставили на рынок системы подобного типа; например, системы «Safetyreview» (фирма Rikenreikico, Ltd, Japan) и «Safer» (фирма Safer Emergency Systems Inc., Col., USA) [151-154]. Однако эти системы не реализуют на нижнем уровне управления функции локальной автоматики подсистем контроля зон опасных концентраций в воздухе рабочей зоны и концентраций газообразных компонентов на ранней стадии развития пожара, диагностирования и оперативного технического обслуживания подсистем и технических средств АСУПЗ и средствами противоаварийной защиты объектов автопрома (водяные завесы, системы орошения, системы отключения, переключения, блокировки роботизированного и конвейерного оборудования и др.) [2, 12, 176].

Перечисленные проблемы в комплексе составляют научно-техническую основу создания автоматизированной системы управления противопожарной защитой. Данная научно-техническая задача является актуальной и ее решение направлено на повышение уровня пожаровзрывобезопасности современных объектов автомобилестроения.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с Федеральной целевой программой «Пожарная безопасность в Российской Федерации на период до 2012 года», в рамках «Комплексной программы по созданию автоматизированных систем управления пожарной безопасностью объектов различного назначения для отраслей народного хозяйства на 2005 - 2010 и последующие годы» и в соответствии с планом научной деятельности Академии Государственной противопожарной службы МЧС России.

Объектом исследования является система противопожарной защиты производства легковых автомобилей, а предметом исследования - процесс создания и функционирования АСУПЗ.

Цель и задачи исследования

Целью диссертационного исследования является повышение уровня пожа-ровзрывобезопасности технологического процесса производства легковых автомобилей путем разработки и формализованного описания обобщенной структуры АСУ противопожарной защитой.

Достижение этой цели позволит на основе научно обоснованной технической разработки обеспечить решение важной социально-экономической задачи - в результате построения научно-технических основ создания автоматизированной системы управления противопожарной защитой предприятий автомобилестроения повысить уровень пожаровзрывобезопасности в России.

Для достижения цели в диссертации поставлены и решены следующие научные задачи:

- комплексный анализ пожаровзрывоопасности технологического процесса производства легковых автомобилей как объекта автоматизации, включающий статистическую оценку опасности пожаров, взрывов и аварий; установление их причинно-следственных связей; анализ технологических особенностей автомобильного производства; моделирование аварийных ситуаций и расчет категории производства в соответствии с принятыми сценариями; оценку риска автомобильного производства на примере завода ОАО «Автофрамос» (г. Москва);

- анализ статистических данных о работоспособности систем противопожарной защиты на промышленных объектах;

- разработка обобщенной Марковской модели процесса технического обслуживания и ремонта автоматических систем противопожарной защиты и исследование поведения системы АППЗ с восстановлением в течение среднего времени бездействия в зависимости от уровня диагностики;

- разработка обобщенной структуры АСУПЗ и входящих в нее функциональной, организационной, информационной, программной, алгоритмической структур и структуры комплекса технических средств (КТС).

- разработка формализованного описания и алгоритмизация информационного и программного обеспечений, включающих информационную и алгоритмическую структуру АСУПЗ, порядок классификации и кодирования информации, организацию сбора и передачи информации, организацию внутримашинной и внема-шинной баз, а также разработку алгоритмов задач верхнего, нижнего уровней управления и поддержки межуровневого обмена АСУПЗ завода по производству легковых автомобилей, входящих в состав интегрированной информационно-управляющей системы (далее - ИИУС) современных предприятий;

- реализация результатов диссертационного исследования и оценка уровня автоматизации предлагаемого варианта защиты.

Методы исследования. В работе использованы: методы системного анализа, моделирования и оптимизации АСУ противопожарной защитой; дифференциального и интегрального исчисления, методы расчета показателей надежности и безопасности структурно-сложных и высокоразмерных АСУПЗ.

Научная новизна. В диссертации получены следующие основные результаты, которые выносятся на защиту и характеризуются научной новизной: результаты комплексного анализа пожаровзрывоопасности технологического процесса объектов по производству легковых автомобилей как объекта противопожарной защиты и автоматизации; • результаты аналитической оценки особенностей газовыделения на ранней стадии возникновения возможного пожара в производственных и складских помещениях объектов автомобильной промышленности с определением основных характерных газовых компонентов и предложением способов их автоматизированного контроля;

• обобщенная марковская модель процесса технического обслуживания и ремонта систем АППЗ, а также результаты ее исследования для системы АППЗ с восстановлением в течение среднего времени бездействия в зависимости от уровня диагностики;

• алгоритмы контроля, диагностирования и информационной поддержки состояния системы АППЗ и синтез с их использованием пакетов прикладных программ;

• обобщенная структура АСУПЗ автомобильного производства, включающая: общесистемные решения, формализованное описание и алгоритмизацию организационной, функциональной, информационной, алгоритмической и технической структур АСУПЗ;

• структура программного обеспечения АСУПЗ автомобильного предприятия с представлением схем алгоритмов задач верхнего и нижних уровней управления.

Практическая ценность и значимость работы заключается в следующем:

- разработана методика оценки уровня автоматизации технического обслуживания системы противопожарной защиты промышленного объекта [166] и произведен расчет уровня автоматизации для базового и предлагаемого варианта защиты;

Основные результаты работы отражены в двух отчетах НИР, опубликованных статьях, докладах на международных научно-практических конференциях.

Научно-технические основы создания обобщенной структуры АСУПЗ, построения и алгоритмизация технического и программного обеспечения АСУПЗ производства легковых автомобилей на примере завода «Автофрамос» (группа «Рено» г. Москва) являются исходными данными на ее проектирование.

Реализация результатов работы. Представленные в диссертации результаты исследований нашли практическое применение на промышленных объектах,

I. в научных исследованиях и в учебном процессе:

- на заводе по производству легковых автомобилей ОАО «Автофрамос» группа «Рено» (г. Москва) с целью повышения уровня пожаровзрывозащиты предприятия реализованы: методология комплексного подхода к обеспечению пожаровзрывобе-зопасности объектов автопрома; результаты анализа пожарной опасности и оценки риска; функциональные, организационные и информационные структуры АСУПЗ завода по производству легковых автомобилей; принципы организации технического обеспечения, структуры и процесса функционирования КТС; технические предложения по созданию алгоритмов и программного обеспечения АСУПЗ; алгоритмы контроля и диагностики состояния АСУПЗ, а также пакеты прикладных программ для ТОиР подсистем АСУПЗ; методика и результаты расчетной оценки уровня автоматизации процесса противопожарной защиты завода по производству легковых автомобилей ОАО «Автофрамос»; общая концепция создания АСУПЗ технологического процесса объектов автопрома в составе с интегрированной информационно-управляющей системой;

- на заводе по производству легковых автомобилей ОАО «Фольксваген» (Калужская область) использованы при разработках: технических решений по повышению информативности средств пожарной сигнализации и контроля довзрыво-опасных концентраций; исходных данных для проектирования АСУПЗ.

- в научных исследованиях Академии ГПС МЧС России при проведении научно-исследовательских работ по плану Академии.

- в учебном процессе Академии ГПС МЧС России при подготовке специалистов.

Реализация результатов исследований в промышленности, в науке и учебном процессе подтверждена соответствующими актами.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, приведенных в диссертационной работе, достигнута за счет применения для решения поставленных задач апробированных математических методов; значительного объема аналитических и экспериментальных исследований; согласованности полученных результатов с известными данными исследований в смежных областях.

Апробация результатов работы. Основные результаты работы были доложены и получили одобрение на следующих 3-х Международных научно-практических конференциях:

- «Интерполитех-2010» в рамках XIII Международной выставки средств обеспечения безопасности государства - Москва, Всероссийский выставочный центр (ВВЦ) (2010 г.);

- «Системы безопасности» - Москва, Академия Государственной противопожарной службы МЧС России (2009 г.);

- «Системы безопасности» - Москва, Академия Государственной противопожарной службы МЧС России (2010 г.).

Публикации. По тематике диссертации опубликовано 13 работ, в том числе 11 научных статей, 5 которых из перечня изданий, рекомендованных ВАК, 2 доклада на конференциях, получены патент РФ па полезную модель и свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ. Одна работа опубликована без соавторов.

Личный вклад автора. В совместных публикациях автору принадлежит: постановка и формализация задач исследования, разработка методов и конструктивных решений, теоретические обобщения и прикладные расчеты, участие в технической реализации и внедрении разработок. В совместных публикациях и изданиях имеет место единое и неделимое единство.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы (183 наименования) и 18 приложений на 55 стр. Основное содержание работы изложено на 194 стр. машинописного текста, содержит 51 рисунок и 29 таблиц.

Заключение диссертация на тему "Автоматизация системы противопожарной защиты объектов по производству легковых автомобилей"

28. Результаты работы защищены патентом РФ на полезную модель, свидетельством о государственной регистрации программ для ЭВМ, реализованы на отечественных объектах автопрома и используются в учебном процессе в Академии ГПС МЧС России.

179

Заключение

В диссертации осуществлено решение крупной научно-технической задачи, имеющей большое значение для потенциально опасных отраслей промышленности - разработка научных основ построения автоматизированной системы управления противопожарной защитой завода по производству легковых автомобилей, позволяющая повысить уровень пожаровзрывобезопасности крупных многофункциональных объектов автопрома.

Библиография Ломаев, Евгений Николаевич, диссертация по теме Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям)

1. Федеральный закон от 21 декабря 2004 г. № 69-ФЗ «О пожарной безопасности».

2. Федеральный закон Российской Федерации от 22 июля 2008 г. № 12Э-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности».

3. ГОСТ 12.1.004-91. Пожарная безопасность. Общие требования.

4. Автоматическая установка газового пожаротушения окрасочного робота // Программа и методика испытаний. ВНИИПО МЧС России, фирма «Айзен-ман/Герус», ОГПС-6 УГПС Самарской области. 2003. С. 15.

5. Присадков В. К, Навценя В. Ю., Пятков В. Н. Обоснование противопожарной защиты окрасочных производств современных автозаводов. // Материалы XVIII Научно-практической конференции. Снижение риска гибели людей при пожарах. М.: ВНИИПО, 2003.

6. Присадков В. И., Навценя В. Ю., Пятков В. Н. Методика выбора рациональных вариантов противопожарной защиты цехов автомобильного производства // Материалы XVIII Научно-практической конференции. Снижение риска гибели людей при пожарах. М.: ВНИИПО, 2003.

7. Присадков В. И., Пятков В. И., Федоринов А. В. Безопасность людей при пожарах на открытых автостоянках в многофункциональных комплексах // Пожарная безопасность. М, 2003. № 6. С. 43-46.

8. Евпланов А. В. Автопром разгоняется // Российская Бизнес-газета. 3 августа 2010. №761.

9. Пятков В. Н., Присадков В. И., Лицкевич В. В. Расчетные методы прогноза пожарной опасности цехов автозаводов // Пожарная безопасность. М., 2004. № 5. С. 76-80.

10. Пятков В. Н. Методика оценки пожарной опасности и выбора рациональных вариантов противопожарной защиты окрасочных и сборочных цехов автозаводов // Пожарная безопасность. М., 2004. № 5. С. 72-76.

11. Мировая пожарная статистика. // Отчёт № 10 ЦПС КТИФ. М.: Академия ГПС МЧС России, 2004. 126 с.

12. Пятков В. И. Противопожарная защита автомобильных цехов: авто-реф. дис. на соиск. учен. степ, к.т.н.: спец. 05.26.03. М.: ВНИИПО, 2005. 24 с.

13. Приказ МЧС России от 30 июня 2009 г. № 382 «Об утверждении методики определения расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и строениях различных классов функциональной пожарной опасности».

14. Свод правил 1.13130.2009 «Системы противопожарной защиты. Эвакуационные пути и выходы».

15. Свод правил 4.13130.2009 «Системы противопожарной защиты. Ограничение распространения пожара на объектах защиты. Требования к объемно-планировочными конструктивным решениям».

16. Пузач С. В. Математическое моделирование тепломассообмена при решении задач пожаровзрывобезопасности. М.: Академия ГПС МЧС России, 2003.

17. Предтеченскпй В. М., Милинский А. И. Проектирование зданий с учетом организации движения людских потоков. М., 1979.

18. Холщевников В. В., Самошин Д. А. Эвакуация и поведение людей при пожарах: Учеб. пособие. М.: Академия ГПС МЧС России, 2009. 212 с.

19. Кошмаров Ю. А. Прогнозирование опасных факторов пожара в помещении. Учебное пособие. М.: АГПС МВД РФ, 2000.

20. McGrattan К. Fire Dynamics Simulator (Version 4). // Technical Reference Guide. NIST Special Publication 1018. 2006, March.

21. СП 5.13130.2009*. Системы противопожарной защиты. Установки пожарной сигнализации и пожаротушения автоматические. Нормы и правила проектирования.

22. СП 3.13130.2009. Системы противопожарной защиты. Система оповещения и управления эвакуацией людей при пожарах. Требования пожарной безопасности.

23. Бубырь Н. Ф., Бабуров В. П., Потапов В. А. Производственная и пожарная автоматика. Часть II. Пожарная автоматика. М.:ВИПТШ, 1986. 296 с.

24. Друэ/синин Г. В. Надежность автоматизированных систем. М.: Энерго-атомиздат, 1986. 210 с.

25. НПБ 105-03. Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности.

26. Пожарная опасность веществ и материалов: Справочник. / Под ред. И. В. Рябова. М.: Стройиздат, 1966. Ч. I. 242 с/

27. ГОСТ Р 12.3.047-98. Пожарная безопасность технологических процессов. Общие требования. Методы контроля.

28. Баратов А. Н., Корольченко А. Я. и др. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средств их тушения: Спр. Изд. В 2 кн. М.: Химия, 1990.

29. Корольченко А. Я. Пожаровзрывоопасность промышленной пыли. М.: Химия, 1986.216 с.

30. Отчет ВНИИПО. «Исследование условий для применения газовых извеща-телей и извещателей пламени в составе систем автоматической пожарной сигнализации и разработка предложений по их применению на объектах защиты». М., 1991.

31. Фёдоров А. В., Лукъянченко А. А., Соколов А. В. О характеристиках и применении газоаналитических сенсоров. // Материалы четырнадцатой научно—технической конференции «Системы безопасности» — СБ—2005. М.: Академия ГПС, 2005. С. 180.

32. Фёдоров А. В., Лукъянченко А. А., Соколов А. В. Аналитический обзор газовых пожарных извещателей. // Материалы четырнадцатой научно-технической конференции «Системы безопасности» СБ-2005. М.: Академия ГПС. С. 203.

33. Лукъянченко А. А., Фёдоров А. В., Соколов А. В. Газовые сенсоры — новое направление в развитии пожарных извещетелей // Специализированный каталог «Пожарная безопасность». М.: Гротек, 2006. С. 258.

34. Фёдоров А. В., Лукъянченко А. А., Соколов А. В. Газовые пожарные из-вещатели приборы раннего обнаружения пожара. Системы безопасности охранно-пожарная сигнализация. М.: Гротек, 2006. С. 32.

35. Фёдоров А. В., Лукъянченко А. А., Соколов А. В. Использование газовых пожарных извещателей для противопожарной защиты // Противопожарные и аварийно-спасательные средства. № 2, 2006. С. 45.

36. Фёдоров А. В., Лукъянченко А. А., Соколов А. В. Регистрация пожара на ранней стадии // Системы безопасности. №4. М.: Гротек, 2006. С. 126.

37. Фёдоров А. В., Членов А. Н., Лукъянченко А. А., Буцынская Т. А., Демё-хнн Ф. В. Системы и технические средства раннего обнаружения пожара: Монография. М.: Академия ГПС МЧС России, 2009. 158 с.

38. Зельдович Я. В., Семенов Н. И. К теории искрового воспламенения газовых взрывчатых смесей. Ж. Ф. X., 1949, т. 23, с. 11-14.

39. Щетинков Е. С. Физика горения газов. М.: Наука, 1965. 242 с.

40. Eckhofl R. К. Towards Absolute Minimum Ignition Energies for Dust Clouds? Combustion and Flame, 1975. V. 24. P. 53-64.

41. Hay D. M., Napier D< H. Chemical Process Hasards with Special reference tu plant Design. VI Int. Chem. Eng. Symp., 1977. Ser. N 49. P. 73-77.

42. Eckhoff R. K. The use of the Hartmann bomb for determining Kst values of explosible dust clouds. Staub und Reinhalt Luft, 1977, Bd. 37, N 3, s. 110-112.

43. Kalkert N., Schecker H. Einflufe der Kornverteilung auf die Mindestzunde-nergic von explosibien Stauben. Chem-Ing.-Tecn. 1980. Bd. 52. N 6. s. 515-517.

44. Palmer K. Dust explosions and fires. Chapman and Hall: London, 1973. 396 p.

45. Essenhlgh R. H., Csaba V. The Thermal Radiation Theory for Plane Flameth

46. Propagation in Coal Dust Clouds. 9 Symp. (International) on Combustion, London. 1963. P. 111-125.

47. Тодес О. M., Голъцикер А. Д., Горбульский Я. Г. Нормальная скорость пламени в аэродисперсных системах. Докл. АН СССР, 1972. Т. 205. № 5. С. 1083-1086.

48. Озерова Г. Е., Степанов А. М. Влияние излучения на распространение пламени по газовзвеси частиц твердого горючего. Физика горения и взрыва, 1973. Т. 5. №2. С. 627-634.

49. Руманов Э. Н., Хайкин Б. И. Режимы распространения пламени по взвеси частиц в газе. В кн.: Горение и взрыв. М.: Наука. 1973. С. 161-165.

50. Нигматуллин Р. И., Ванштейн 77. В. Гетерогенное горение смесей газов с частицами или каплями. В сб.: Избранные проблемы прикладной механики. М., 1974. с. 187-198.

51. Тодес О. М., Голъцикер А. Д., Ионушас К. К. Исследование формирования и развития фронта пламени в аэродисперсных системах. Физика горения и взрыва. 1974. т. 10. № 1. с. 83-88.

52. Абросимов А. А., Тополъский Н. Г., Фёдоров А. В. Автоматизированные системы управления противопожарной защитой нефтеперерабатывающих производств. М.: АГПС МВД России . 2000. 252 с.

53. Иваншцева Л. И., Степанов А. М. Нестационарное распространение пламени по газовзвеси частиц твердого горючего. Физика горения и взрыва, 1977, т. 13, №2, с. 699-705.

54. Обеспечение надежности токопроводящих элементов рельсовой линии при электротяге переменного тока / В. И. Шаманов, В. В. Косякин, Г. С. Березовский, А. В. Пультяков II Автоматика, связь, информатика. 2002. № 12. С. 28-32.

55. Пультяков А. В. Пути совершенствования организации технического обслуживания устройств СЦБ на малодеятельных участках // Транспортные проблемы сибирского региона. Сб. науч. тр. Иркутск: ИрГУПС, 2003. Ч. 1. С. 128-130.

56. КогсШеияхкг Ж., Мас1е. К. Wyznaczame луагипкоу/ Кгу1успусЬ 2ар1опи руе\уп. СЬегта Stosowara, 1981, XXV, N 3, з. 369-380.

57. РД-009-01-96. Установки пожарной автоматики. Правила технического содержания.

58. РД-009-02-96 Установки пожарной автоматики техническое обслуживание и планово-предупредительный ремонт.

59. Антоненко А. А. Техническое регулирование и эксплуатация средств пожарной автоматики и охраны объектов: реалии и перспективы. М.: Системы безопасности. 2004. № 4. С.43-47.

60. Фёдоров А. В. Автоматизированная система управления противопожарной защитой. Патент № 2135240 М.: Открытия. Изобретения. 1999. №4. с.31.

61. Присяжнюк Н. Л. Анализ и разработка показателей состояния противопожарной защиты объектов энергетики. Автореферат дисс. канд. техн. наук. М.: ВИПТШ, 1983, 23с.

62. Бабуров В. 77. Критерий эффективности систем автоматической пожарной сигнализации. М.: Труды ВИПТШ, 1976.

63. ГОСТ 27.002-83. Надежность в технике. Термины и определения.

64. РД 5069089. Методические указания. Надежность в технике. Методы оценки показателей надежности по экспериментальным данным.

65. Бабурин В. В. Разработка рекомендаций по выбору и применению средств пожарной сигнализации в установках противодымной защиты зданий повышенной этажности: Автореф. дис. канд. техн. наук. М.: ВИПТШ МВД СССР, 1984.

66. Бабуров В. 77. Исследование эффективности и надёжности автоматической пожарной сигнализации с тепловыми извещателями: Автореф. дис. канд. техн. наук. М.: ВИПТШ МВД СССР, 1975.

67. Брагин М. А. Разработка рекомендаций по повышению эффективности функционирования технических систем противопожарной защиты в зданиях повышенной этажности: Автореф. дис. . канд. техн. наук. М.: ВИПТШ МВД СССР, 1984.

68. Безопасность жизнедеятельности. Безопасность технологических процессов и производств (Охрана труда): Учебное пособие для вузов / 77. 77. Кучкин, В. Л. Лапин, Н. Л. Пономарёв и др. 2-е изд., испр. и доп. М.: Высшая школа, 2002.

69. ПБ 09-540-03. «Общие правила взрывобезопасности для взрывопожаро-опасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств».

70. Фёдоров Ю. Н. Основы построения АСУТП взрывоопасных производств. В 2-х томах. Т. 1 «Методология». М.: СИНТЕГ, 2006. 720 е., ил. (Серия «Автоматизация технологических процессов»),

71. ТУ-газ-86 . Требования к установке сигнализаторов и газоанализаторов. М: Министерство нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности СССР, 1986.

72. Чекваскин А. И., Семин В. И., Стародуб К. Я. Основы автоматики. М.: Энергия, 1977.

73. Шувалов В. В. и др. Автоматизация производственных процессов в химической промышленности. М.: Химия, 1991.

74. МЭК 60050(191): 1990 Международный электротехнический словарь. Глава 191. Надежность и качество услуг.

75. МЭК 60050(351): 1975 Международный электротехнический словарь. Глава 351. Автоматическое управление.

76. МЭК 61508-1:1998 Функциональная безопасность систем электрических, электронных, программируемых электронных, связанных с безопасностью. Часть 1. Общие требования.

77. МЭК 61508-2:2000 Функциональная безопасность систем электрических, электронных, программируемых электронных, связанных с безопасностью. Часть 2. Требования к системам электрическим/электронным/ программируемым электронным, связанным с безопасностью.

78. МЭК 61508-3:1998 Функциональная безопасность систем электрических, электронных, программируемых электронных, связанных с безопасностью. Часть 3. Требования к программному обеспечению.

79. МЭК 61508-5:1998 Функциональная безопасность систем электрических, электронных, программируемых электронных, связанных с безопасностью. Часть 5. Примеры методов определения уровней полноты защиты.

80. МЭК 61508-6:2000 Функциональная безопасность систем электрических, электронных, программируемых электронных, связанных с безопасностью. Часть 6. Руководство по применению.

81. МЭК 61508-7:2000 Функциональная безопасность систем электрических, электронных, программируемых электронных, связанных с безопасностью. Часть 7. Анализ методов и средств.

82. Стефани Е. П. Основы построения АСУТП. М.: Энергоиздат, 1982.

83. Колин К. К. Фундаментальные основы информатики: социальная информатика. М.: Академический Проект; Екатеринбург: Деловая книга, 2000.

84. Рыбковский В.А. Исследование потоков сигналов о нарушениях технологических параметров на химических и нефтехимических производствах. Автоматизация химических производств. М.: НИИТЭХИМ, 1976. Вып. 6.

85. СНиП 3.05.07-85. Системы автоматизации. М., 1986.

86. СП 12.13130.2009 «Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности».

87. РД 03-418-01 «Методические указания по проведению анализа риска опасных производственных объектов».

88. РД 08-120-96. «Методические указания по проведению анализа риска опасных промышленных объектов».

89. ППБ 01-03 «Правила пожарной безопасности в Российской Федерации».

90. Бешенков С. А., Гейн А. Г., Григорьев С. Г. Информатика и информационные технологии. Екатеринбург: Урал. гос. пед. ун-т, 1995.

91. Годин В. В., Корнеев И. К. Управление информационными ресурсами. М.: Издательский дом «ИНФРА-М», 1999.

92. Дракер 77. Следующая информационная революция. Режим доступа: http://www.consulting.rU/main/sofl/texts/m2/013revolution.htm.

93. Стрилсевский И. И., Заказное В. Ф. Взрываемость пылевоздушных смесей. Безопасность труда в промышленности. 1970. № 12. С. 19-22.

94. Адлер Ю. П., Маркова Е. В., Грановский Ю. П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М.: Наука, 1976. 279 с.

95. Тихомиров В. Б. Планирование и анализ эксперимента. М.: Легкая индустрия, 1974. 263 с.

96. Ивашошин С. Ф. Применение математических методов и ЭВМ в текстильной промышленности. М.: Легкая индустрия, 1979. 152 с.

97. Свод правил. Техника пожарная. Автоматические установки пожарной сигнализации и пожаротушения. Требования к монтажу и эксплуатации (проект). 2010 г.

98. Каталог компьютерных музеев Электронный ресурс. Режим доступа: http://nic.icom.org/vlmp/computing.html

99. Очерки истории вычислительной техники Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.osp.ru/museum/index.htm

100. Фёдоров А. В., Лукъянченко А. А. Применение газовых пожарных извещателей на водород и оксид углерода // Мир и безопасность. №4. 2006. С. 31.

101. Фомин В. И., Членов А. Н., Бабуров В. П., Бабурин В. В., Фёдоров А. В. «Производственная и пожарная автоматика, ч. I. Производственная автоматика». М.: Академия ГПС МЧС РФ, 2005 г. 430с.

102. ГОСТ 12.1.005-88. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны.

103. Фёдоров А. В., Лукъянченко А. А. Применение газовых сенсоров в системах автоматической пожарной сигнализации // Мир и безопасность. № 4. 2004. С.28-30.

104. Брушлинский Н. Н. Системный анализ и проблемы пожарной безопасности народного хозяйства. М.: Стройиздат, 1988. 415 с.

105. Перегудов Ф. И. Основы системного подхода и его применение в АСУ. Томск: ГУ, 1976. 244 с.

106. Мельникова Л.И., Шведова В.В. Системный анализ при создании и освоении объектов техники. -М.: ВНИИПИнефть, 1991. 85 с.

107. АСУ на промышленном предприятии: Методы создания. Справочник / Михалев С. Б., Седегов Р. С., Гринберг А. С. и др. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Энер-гоатомиздат, 1989. 400 с.

108. ИЗ. ГОСТ 24.103. Единая система стандартов АСУ. Автоматизированные системы управления. Основные положения.

109. Абросимов А. А., Тополъский Н. Г., Фёдоров А. В. Автоматизированные системы управления противопожарной защитой нефтеперерабатывающих производств. М.: АГПС МВД России , 2000, 252 с.

110. ГОСТ 24.104. Единая система стандартов АСУ. Автоматизированные системы управления. Общие требования.

111. ГОСТ 24. 209. Система технической документации на АСУ. Требования к содержанию документов по организационному обеспечению.

112. Фёдоров А. В. Принципы организации информационного обеспечения АСУ ПЗ нефтеперерабатывающих производств // Информатизация систем безопасности ИСБ-96: Сб. научн. тр. М.: МИПБ МВД РФ, 1996. С. 188-191.

113. Фёдоров А. В. Разработка информационного и программного обеспечения АСУ ПЗ нефтеперерабатывающих производств: Отчет о НИР/ МИПБ МВД РФ: тема № 1.410. М., 1998. 67 с.

114. ГОСТ 24.207 Система технической документации на АСУ. Требования к содержанию документов по информационному обеспечению.

115. Фёдоров А. В., Лавров А. В. Надежность программного обеспечения АСУ противопожарной защитой объектов нефтепереработки // Системы безопасности СБ-98: Сб. научн. тр. М.: МИПБ МВД РФ, 1998. С. 51-54.

116. Фёдоров А. В. Структура программного обеспечения АСУ ПЗ объектов нефтепереработки // Информатизация систем безопасности ИСБ-96: Сб. научн. тр. М.: МИПБ МВД РФ, 1996. С. 188-191.

117. РД-25-975-90. АСУ ТП ПЗ. Создание автоматизированных систем управления технологическими процессами противопожарной защиты.

118. ГОСТ 24.211 Система технической документации на АСУ. Требование к содержанию документа «Описание алгоритма».

119. ГОСТ 19.401. ЕСПД. Текст программы. Требования к содержанию и оформлению.

120. ГОСТ 19.402. ЕСПД. Описание программ.

121. ГОСТ 19.504. ЕСПД. Руководства программиста. Требования к содержанию и оформлению.

122. Фёдоров А.В, Горяинов В.В. Методика определения уровня автоматизации управления противопожарной защитой объекта // Материалы седьмой международной конференции «Системы безопасности» СБ-98 . М.: МИПБ МВД России, 1998. С. 60-62.

123. Тополъский Н. Г., Фёдоров А. В., Лавров А. В. Оценка надежности управляющих вычислительных комплексов АСУ противопожарной защитой // Материалы седьмой международной конференции «Системы безопасности» -СБ-98 . М.: МИПБ МВД России, 1998. С. 64-66.

124. Фёдоров А. В. Основные принципы создания новых приборов электроуправления систем пожарной автоматики // Материалы шестой международной конференции «Системы безопасности» СБ-97 . М.: МИПБ МВД России, 1997. С. 27-29.

125. Мишель Ж. Программируемые контроллеры: Архитектура и применение. М.: Машиностроение, 1992. 320 с.

126. Фёдоров А. В. Контроллер систем пожарной безопасности. Свидетельство на полезную модель РФ №10270, 1999.

127. Мячев А. А., Степанов В. Н. Интерфейсы систем обработки данных: Справочник М.: Радио и связь, 1989 416 с.

128. Тополъский Н. Г., Фёдоров А. В., Лавров А. В. Особенности организации технических средств противопожарной защиты в зданиях повышенной этажности // Материалы научно-практической конференции. М.: МИПБ МВД России, 1998. С. 99-101.

129. Фёдоров А. В. Способ размещения датчиков на открытых технологических установках нефтеперерабатывающих производств. Патент РФ № 98118486/12 с приоритетом от 25.11.1998.

130. Пранов Б. М. математическое моделирование в задачах оптимального размещения ресурсов// Сборник научных трудов/ «Вопросы Кибернетики. Методы и модели больших систем». М.: АН СССР, 1990. С.86-96.

131. Карманов В. Г. Математическое моделирование. М.: Наука, 1988. 288 с.

132. Гери М., Джонсон Д. Вычислительные машины и труднорешаемые задачи. М.: Мир, 1982. 416 с.

133. Муртаф Б. Современное линейное программирование. М.: Мир, 1984.224 с.

134. Фёдоров А. В. Способ размещения датчиков на открытых технологических установках нефтеперерабатывающих производств. Заявка на изобретение № 98118486/12 с приоритетом от 25.11.1998.

135. Алиев Рафик Азиз-Оглы и др., Управление производством при неполной исходной информации. М.: Энергоатомиздат, 1991.

136. Тычков Ю. И. Совершенствование управления промышленным предприятием с использованием информационных систем. Новосибирск.: Наука, 1988.

137. Автоматизация типовых технологических процессов и установок. -М.: Энергоатомиздат, 1988.

138. Вальков В. М., Вершинин В. А., Автоматизированные системы управления технологическими процессами. Л.: Политехника, 1991.

139. Mullick S. L. Rigorous Оп-Line Model (ROM™ for Crude Unit Planning, Engineering and Optimization, Paper 40e. AIChE Spring National Conference, Houston. March, 1993.

140. Sccott M.D., Thiessen J. M. and Mullick S. L. Reactor Integrated Rigorous OnLine Model (ROM™ for a Multi-unit Hydrotreater-Catalitic Reformer Complex Optimization, Paper CC-94-124. NPRA Computer Conference, Anaheim. Nov. 9-11,1994.

141. Furzland R. S., Mullick S. L., On-Line Optimization of Refinery Process Unit using SimScis ROM Technology, Paper for Section 4.1, ICheaP Conference, Florence, 15th—17th May, 1995.

142. Новое поколение технических средств для локальных информационно-управляющих систем // Приборы и системы управления. 1985. №11. С. 1-5.

143. Локальные вычислительные сети: их применение в сфере управления и производства. Аналитическая справка. М.: Информэлектро, 1989. 19 с.

144. Фёдоров А. В., Костюченков Д. К. Сетевое моделирование потенциально опасных технологических процессов. Вестник Академии Государственной противопожарной службы МЧС России, № 1. М.: Академия ГПС МЧС России, 2003. С.86-91.

145. Новые виды оптических волокон. Каталог «Связь» М.: Экспоцентр, 1999, 143 с.

146. ANSI/ISA S84:1996 Применение систем, оснащенныхсредствами безопасности, в обрабатывающих отраслях.

147. Фундаментальные аспекты безопасности, которые должны учитываться при разработке средств защиты для систем измерения и управления. Schutzeinrichtungen DIN V 19250, Beuth Verlag, Berlin, FRG, 1994.

148. Guidelines for safe automation of chemical process Published by the Center for Chemical Process safety of the American Institute of Chemical Engineering. 1993.

149. Tolerability of risk from nuclear power stations. Health and Safety Executive (UK) publication.

150. Development guidelines for vehicle based software, The Motor Industry Reliability Association, Watling St, Nuneation, Warwickshire, CV10 OTU, United Kingdom, 1994.

151. Лукьянченко А. А., Фёдоров А. В., Соколов А. В., Ломаев Е. Н., Чан Донг Хынг. Газовые пожарные извещатели. Теоретические основы и практическое применение // Системы безопасности. М.: Гротек, 2007. № 6 (78). 162 с.

152. Лукъянченко А. А., Фёдоров А. В., Ломаев Е. И., Чан Донг Хынг, Алешков A.M. Модель процесса технического обслуживания и ремонта элементов и систем автоматической противопожарной защиты // Системы безопасности. М.: Гротек, 2009. 84 с.

153. Лукъянченко А. А., Фёдоров А. В., Соколов А. В., Ломаев Е. Н., Чан Донг Хынг. Газовые пожарные извещатели. Теоретические основы и практическое применение // Пожарная автоматика, 2009. С. 104-106.

154. Чан Донг Хынг. Программируемые контроллеры для противопожарной и противоаварийной защиты. // Материалы восемнадцатой научно-технической конференции «Системы безопасности» СБ-2009. М.: Академия ГПС МЧС России. С. 16-19.

155. Фёдоров А. В., Буцынская Т. А., Лукъянченко А. А., Чан Донг Хынг. Тенденции развития автоматических пожарных извещателей. // «Пожары и чрезвычайные ситуации: предотвращение, ликвидация». 2009. №2. С.111-114.

156. Фёдоров А. В., Лукъянченко А. А., Ломаев Е. Н. Научные основы автоматизации обнаружения полей взрывоопасных концентраций // Научно-аналитический журнал «Проблемы управления рисками в техносфере. № 2- 2010». 2010. № 2С.78-86.

157. Расчет индивидуального пожарного риска для здания завода по производствулегковых автомобилей

158. Анализ пожарной опасности здания

159. Определение частоты реализации пожароопасных ситуаций

160. Построение полей опасных факторов пожара31 Выбор сценария пожара

161. Формулировка математической модели и моделирование динамики развития пожара

162. Определение времени блокирования путей эвакуации

163. Оценка последствий воздействия опасных факторов пожара на людей

164. Формулировка математической модели и моделирование эвакуации людей из здания при пожаре

165. Составление расчетных схем и определение расчетного времени эвакуации людей

166. Расчет вероятности эвакуации людей

167. Расчет величины индивидуального пожарного риска

168. Общие выводы по результатам расчетов

169. Расчетные величины пожарного риска являются количественной мерой возможности реализации пожарной опасности объекта защиты и её последствий для людей и материальных ценностей.

170. Анализ пожарной опасности объекта

171. Рассматривается одноэтажное здание завода «Автофрамос», включающее корпуса ЕШ и СЬ.

172. Помещения, расположенные в здании, относятся к разным классам по функциональной пожарной опасности:

173. Ф 4.3 здания органов управления учреждений, проектно-конструкторских организаций, информационных и редакционно-издательских организаций, научных организаций, банков, контор, офисов;

174. Ф 5.1 производственные здания, сооружения, строения, производственные и лабораторные помещения, мастерские.

175. Определение частоты реализации пожароопасных ситуаций

176. Пожароопасной ситуацией характеризующейся наибольшей опасностью для жизни и здоровья людей являются места с массовым пребыванием людей.

177. Частота реализации пожароопасных ситуаций определяется частотой возникновения пожара в здании в течение года.

178. В соответствии с приложением 1 к методике определения расчетных величин пожарного риска на производственных объектах для производственных помещений здания принимаем частоту возникновения пожара 0,п = 0,6-10"5 (инструментально-механические цеха).

179. В соответствии с методикой определения расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и строениях различных классов функциональной пожарной опасности для непроизводственных помещений здания принимаем частоту возникновения пожара <2п = 4-10"2.

180. Построение полей опасных факторов пожара для различныхсценариев его развития31. Выбор сценария пожара

181. Для расчета времени блокирования путей эвакуации из указанных помещений были выбраны следующие значения горючей нагрузки:

182. Здания 1—2 степени огнестойкости; мебель + ткани:

183. Низшая теплота сгорания кдж/кг 14700.0

184. Линейная скорость пламени, м/с 0.0108

185. Удельная скорость выгорания, кг/м *с 0.01450

186. Дымообразуюшая способность, нп*м2/кг 82.00

187. Потребление кислорода (Ог), кг/кг -1.4370

188. Выделение углекислого газа (СО2), кг/кг 1.28500

189. Выделение угарного газа (СО), кг/кг 0.00220

190. Выделение хлороводорода (HCl), кг/кг 0.00600

191. Также для определения времени блокирования путей эвакуациииз помещения высотой более 6 м с использованием полевой (дифференциальной) модели FDS (Fire Dynamic Simulator, см. п. 3.2) была составлена трехмерная модель цеха сборки корпуса CL.

192. Рассмотрена ситуация при блокировании лестничных клеток № 2, 6, 8 и эвакуационных выходов с этажей здания (см. рис. 9-17).

193. Результаты расчета времени блокирования путей эвакуации приведены в п. 3.3.

194. Формулировка математической модели и моделирование динамики развития пожара

195. Для расчета распространения продуктов горения по зданию составляются и решаются уравнения аэрации, тепло и массообмена как для каждого помещения в отдельности, так и для всего здания в целом.

196. ДР^ — средний перепад полных давлений междуу-м и 1-м помещением, Па.

197. Направление (знак) расхода определяется знаком разности давлений ДР^. В зависимости от этого плотность р принимает различные значения.

198. Знак расхода газов (входящий в помещение расход считается положительным, выходящий отрицательным) и значение р зависят от знака перепада давлений:-1, р = Pj, при АР < Оз1еп(ДР),р = 2)1, р = р1, при АР > О

199. Вертикальную шахту по высоте разделяют на зоны, которые представляют узлы в гидравлической схеме здания. Зона по высоте может охватывать несколько этажей здания. В этом случае расход газа между зонами можно выразить формулой видав =

Похожие работы

Информатика, вычислительная техника и управление
05.13.00