автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Методическое обеспечение оценки эффективности адаптивного управления процессом восстановления экологически чистой эксплуатации и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций на объектах нефтегазотранспортного комплекса России

На правах рукорыси

Неклюдов Валерий Николаевич

МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ АДАПТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ И ЛИКВИДАЦИИ ПОСЛЕДСТВИЙ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЙ НА ОБЪЕКТАХ НЕФТЕГАЗОТРАНСПОРТНОГО КОМПЛЕКСА РОССИИ

05.13.01 - системный анализ, управление и обработка информации (промышленность)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург - 2010

004618754

Работа выполнена в Санкт-Петербургском университете Государственной противопожарной службы МЧС России

Научный руководитель доктор технических наук

Шилин Кирилл Юрьевич

Официальные оппоненты доктор технических наук,

профессор, заслуженный деятель науки РФ

Миронов Иван Ильич

кандидат технических наук, профессор Гвоздик Михаил Иванович

Ведущая организация Федеральное государственное учреждение Все-

российский научно исследовательский институт по проблемам гражданской обороны и чрезвычайным ситуациям

Защита состоится 29 октября 2010 г. в 12.00 часов на заседании диссертационного совета Д 205.003.04 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора технических наук в Санкт-Петербургском университете ГПС МЧС России по адресу: 196105, Санкт-Петербург, Московский проспект, дом 149.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского университета ГПС МЧС России (196105, Санкт-Петербург, Московский проспект, дом 149).

Автореферат разослан ■> сентября 2010 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 205.003.04

А.А.Таранцев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Нефтегазотранспортный комплекс (НГТК) России играет основополагающую роль в бесперебойном снабжении топливно-энергетическими ресурсами практически всех народнохозяйственных объектов промышленного, оборонного и социального значения. Поскольку объекты НГТК рассредоточены на огромных территориях, то природоохранный статус таких объектов является чрезвычайно высоким с точки зрения обеспечения их экологически чистой эксплуатации и минимизации риска возникновения чрезвычайных ситуаций на таких объектах. Объекты НГТК (компрессорные (КС) и насосные станции (НС), резервуарные парки, магистральные и промысловые нефте-продуктопроводы и др.) характеризуются сложностью конструктивного исполнения и высоким энергетическим потенциалом техногенного влияния на окружающую среду (ОС).

Как указывает Министр МЧС России С.К. Шойгу, такие чрезвычайные ситуации техногенного характера на объектах нефтегазотранспортного комплекса возможны там, где эксплуатирующие организации не меняли трубопроводы в течение 5-8 лет. В России такие чрезвычайные ситуации на магистральных трубопроводах (МТ) случаются в среднем до двух десятков раз в год, а на внутрипромысловых трубопроводах (ВПТ) ежегодно отмечается 50-60 тысяч инцидентов.

Этим и определяется актуальность данной диссертационной работы.

Исходя из вышесказанного, целью диссертационного исследования является: по результатам анализа современного состояния нефтегазотранспортного комплекса России, возможностей сил и средств ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций на объектах НГТК разработать методическое обеспечение оценки эффективности адаптивного управления процессом восстановления экологически чистой эксплуатации и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций в зависимости от состояния процесса и регулирования очередности восстановления последствий ЧС.

Научная задача - разработка научно обоснованных алгоритмов адаптивного управления восстановлением, имитационной модели процесса восстановления и методик оценки эффективности адаптивного управления восстановлением экологически чистой эксплуатации и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций на объектах нефтегазотранспортного комплекса для обеспечения сокращения времени восстановления и увеличения количества ремонтно-восстановительных работ, проведенных в фиксированное время.

Объект исследования - деятельность руководящего состава МЧС России и НГТК по эффективному управлению экологическими рисками на объектах нефтегазотранспортного комплекса России.

Предмет исследования - адаптивное управление процессом восстановления экологически чистой эксплуатации и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций на объектах нефтегазотранспортного комплекса.

Задачи исследования:

1. Выявление признаков, идентифицирующих антропогенное изменение окружающей природной среды вследствие возникновения чрезвычайных ситуаций на объектах нефтегазотранспортного комплекса России.

2. Исследование понятийного аппарата и уточнение базовых терминов, связанных с формированием адаптивного подхода к управлению процессом восстановления экологически чистой эксплуатации и ликвидации последствий ЧС на объектах нефтегазотранспортного комплекса России.

3. Разработка комплекса алгоритмов адаптивного регулирования очередности восстановления аварийного объекта нефтегазотранспортного комплекса.

4. Разработка имитационной модели процесса восстановления экологически чистой эксплуатации и ликвидации последствий ЧС на объектах нефтегазотранспортного комплекса при использовании адаптивной стратегии.

5. Разработка комплекса методик оценки эффективности адаптивного управления восстановлением экологически чистой эксплуатации и ликвидации последствий ЧС на объектах нефтегазотранспортного комплекса.

Методы исследования. При разработке основных результатов диссертационной работы использовались методы исследования, основанные на теории системного анализа, теории множеств, теории принятия решений в условиях неопределенности, методов имитационного моделирования процессов в технических системах.

Достоверность и обоснованность научных результатов базируется на неоднократно апробированном математическом аппарате и практическом опыте управления техногенными рисками на объектах НГТК и достигается выбором реальных и научно обоснованных исходных данных, характеризующих состояние функционирующих и проектируемых объектов нефтегазового строительства, достаточностью их объемов и глубиной представления, научно-обоснованными методами системного анализа, практикой внедрения мероприятий и реализации результатов в НГТК.

Научная новизна исследований. В диссертации предложены новые методические подходы оценки эффективности способов формирования современной стратегии выбора целенаправленных организационно-технологических мероприятий, разработки методик и алгоритмов повышения эффективности системы управления процессом восстановления экологически чистой эксплуатации и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций на объектах нефтегазотранспортного комплекса России.

Научное и практическое значение диссертационной работы состоит в попытке разработки нового и дальнейшего развития существующего научно-методического аппарата восстановления экологически чистой эксплуатации МТ, ВПТ и ликвидации последствий ЧС на них, а также обоснования организационно-технологических мероприятий, прикладных способов и алгоритмов повышения эффективности управления процессами восстановления объектов НГТК на базе использования адаптивной стратегии.

Практическую значимость диссертационного исследования составляют организационно-технологические мероприятия, алгоритмы повышения эффективности управления процессами восстановления при эксплуатации объектов НГТК, которые могут быть

внедрены в деятельность руководящего состава РСЧС и НГТК с целью снижения экологического риска от опасных факторов, возникающих на НГТК в ходе его эксплуатации.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Комплекс алгоритмов адаптивного управления восстановлением экологически чистой эксплуатации и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций на объектах нефтегазотранспортного комплекса.

2. Имитационная модель процесса восстановления экологически чистой эксплуатации и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций на объектах нефтегазотранспортного комплекса при использовании адаптивной стратегии.

3. Комплекс методик оценки эффективности адаптивного управления восстановлением экологически чистой эксплуатации и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций на объектах нефтегазотранспортного комплекса.

Апробация и внедрение результатов диссертационного исследования. Основные результаты диссертационного исследования докладывались и обсуждались на заседаниях кафедры высшей математики и системного моделирования сложных процессов Санкт-Петербургского университета ГПС МЧС России, кафедры гражданской защиты Академии гражданской защиты МЧС России, а также на: международной научно-практической конференции - Гомель, ГИИ, 2006г.; на XV Юбилейной Международной научно-практической конференции АГЗ. Химки, АГЗ МЧС России - 2007г.; на XVI Международной научно-практической конференции АГЗ. Химки, АГЗ МЧС России -2008г.; на ХШ научно-практической конференции АГЗ «Предупреждение, спасение, помощь» - Химки, АГЗ МЧС России - 2005г.

Результаты диссертационного исследования апробированы и внедрены в Санкт-Петербургском университете ГПС МЧС России, Академии гражданской защиты МЧС России, в разработке средств спасения ЗАО НПП «Русбал» и реализованы в четырех отчетах НИР.

Публикация результатов. По материалам выполненных исследований опубликовано 9 научных работ, общим объемом 7,2 пл., лично автору принадлежит 4,75 п.л., содержание которых отражает основные результаты диссертации.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав с выводами, заключения, списка литературы (91 наименование). Основное содержание диссертации изложено на 162 страницах текста, иллюстрированного 10 таблицами и 26 рисунками.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновываются выбор темы диссертации, ее актуальность, цели, задачи, объект и предмет исследования, методы исследования, научная новизна и положения, выносимые на защиту, а также апробация и реализация результатов исследования.

Первая глава - «Постановка задачи оценки эффективности адаптивного управления процессом восстановления экологически чистой эксплуатации и ликвида-

ции последствий чрезвычайных ситуаций на объектах нефтегазотранспортного комплекса России» - состоит из трех параграфов.

В главе анализируются особенности состояния современных объектов нефтега-зотранспортных систем. Протяженность нефтегазопродуктопроводов отечественных нефтегазовых компаний составляет около 590 тысяч километров. Более 30% трубопроводов находится в эксплуатации свыше 15 лет. Количество отказов на промысловых трубопроводах колеблется от 0,15 до 1,15 на один километр в год.

В таких условиях экологически чистая эксплуатация трубопроводов нефтегазотранспортного комплекса и ликвидация последствий чрезвычайных ситуаций (ЭЧЭТ и ЛГТЧС) на объектах НГТК характеризуется высокой неопределенностью. Для оценки возможности и объема ремонтно-восстановительных работ на поврежденных участках трассы НГТК, а также для осуществления процесса выработки стратегий на восстановление ЭЧЭТ установлены следующие степени повреждений: 1- НГТК имеет слабые повреждения, если они не приводят к полной потере работоспособности нефтегазотрубо-провода, а его восстановление и ликвидация последствий ЧС осуществляется путем текущего ремонта силами штатной пожарно-спасательной группы; 2- НГТК имеет средние повреждения, если они приводят к потере работоспособности, его восстановление и ликвидация последствий ЧС осуществляется усиленными силами за счет соседних штатных пожарно-спасательных групп, и привлечением специалистов из других предприятий; 3 - НГТК имеет сильные повреждения, если они приводят к полной потере работоспособности, его восстановление осуществляется путем замены участков трубопровода, а ликвидация последствий ЧС осуществляется в том числе силами и средствами территориальных подсистем РСЧС.

Источники аварийных ситуаций вызывают поток повреждений с интенсивностями Х2(1) и соответственно. Интенсивности устранения повреждений первого, второго и третьего типов соответственно /л/'\ ц® и удовлетворяют условию

лм

В этой связи задачу управления восстановлением ЭЧЭТ и ЛПЧС в условиях неопределенности можно решить на основе адаптивного подхода, суть которого состоит в использовании текущей информации, что позволяет компенсировать с течением времени недостаток априорной информации: г = г(1) - измеряемые внешние воздействия (возмущения); у = у(1) - измеряемые выходные переменные; (р = <р (1) - не измеряемые внешние воздействия (возмущения); и = и(1) - управляющие воздействия. В обобщенном виде задача формирования алгоритма регулирования очередности устранения неисправностей объектов НГТК при использовании адаптивной стратегии управления можно представить следующим образом: < п0, т, гк, М,к, К?Л>(и,)', (1)

где по - начальная численность пожарно-спасательной группы (ПСГ); т - число типов повреждений; гк - множество возможных состояний процесса восстановления экологически чистой эксплуатации объектов НГТК и ликвидации последствий ЧС на таких объектах на к-ом шаге процесса; А,0 - априорная информация об интенсивности появления заявки /-го типа после ^-го момента времени; ¡хю - априорная информация об ин-

тенсивности устранения повреждений на НГТК и ликвидации последствий ЧС заявки /го типа после го момента времени; А/,* - функция, выражающая математическое ожидание времени очередного устранения повреждений на НГТК и ликвидации последствий ЧС после момента 4; К(:к>/,^ - критерий выбора управляющих воздействий (рациональности алгоритма регулирования); Я(:к>(,у - алгоритм регулирования очередности устранения повреждений на НГТК и ликвидации последствий ЧС. Задача формирования алгоритма адаптации имеет вид:

<Пь У,ь- У,к-ыч, {ат}, №ю}, <20к), Ка0*); (2)

где гц, у,к, (/=1,2,3) - наблюдаемые переменные процесса восстановления экологически чистой эксплуатации объектов НГТК (интенсивности появления заявок /-го типа и длительности обслуживания заявок /-го типа соответственно); {а,о} и {Р,о} - начальные значения настраиваемых параметров; (¡((к) - векторный показатель качества алгоритма адаптации; и ()у,0ь) - компоненты векторного показателя качества алгоритма

адаптации (скользящие среднеквадратические невязки каждой наблюдаемой переменной с ее математической моделью); Ка- критерий рациональности алгоритма адаптации; А(10 - алгоритм адаптации.

Решением задачи (2) является совокупность формул для расчета новых значений настраиваемых параметров в моменты смены состояний системы по результатам текущего и N-1 предшествующих наблюдений.

Задача сравнительной оценки эффективности управления устранением повреждений на объекте НГТК и ликвидации последствий ЧС сформулирована в виде задачи (3): < АО), М(1), А„, М0, Р(а), Р(а), Ша(1), Кс(1); (3)

где - /-ый исход сравнительной оценки; ^ = {£с.0, З^} - множество исходов сравнительной оценки, означающих соответственно высказывания: сравниваемые стратегии управления эквивалентны по эффективности, адаптивная стратегия предпочтительнее неадаптивной или предпочтительнее неадаптивная стратегия.

Задача абсолютной оценки эффективности стратегии адаптивного управления, представленная в виде задачи (4), заключается в выработке оценочного суждения о соответствии достигаемой эффективности управления предъявляемым требованиям (минимизация времени на очередное устранение повреждений объектов НГТК и ликвидации последствий ЧС безотносительно к типу повреждения нефтегазопровода).

<Л(0. М(1), Ло, М0, Р(а), lV.fi), Кабс(0; 5а,С8а>, (4)

где - показатель эффективности управления устранением повреждений на объекте НГТК и ликвидации последствий ЧС при «идеальной» стратегии. Под «идеальной» стратегией управления восстановлением понимаем процесс, при котором на каждую заявку немедленно выделяется свободная ПСГ; Кабс(1) - критерий абсолютной оценки эффективности адаптивного управления; - г'-ый исход абсолютной оценки; 5а = ^'„^} - множество исходов абсолютной оценки, означающие соответственно высказывания: адаптивная стратегия управления устранением повреждений на объекте НГТК и

ликвидации последствий ЧС приемлема к использованию по предназначению и неприемлема.

Таким образом, задача синтеза алгоритма адаптивного управления устранением повреждений на объектах НГТК и ликвидации последствий ЧС включает два этапа: I этап - осуществляется выбор структуры регулятора, то есть синтез алгоритма регулирования очередного устранения повреждений на объектах НГТК и ликвидации последствий ЧС и II этап - осуществляется выбор алгоритма изменения вектора настраиваемых параметров, то есть синтез алгоритма адаптации.

Вторая глава - «Разработка комплекса алгоритмов адаптивного управления восстановлением экологически чистой эксплуатации и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций на объектах нефтегазотранспортного комплекса России» состоит из двух параграфов.

В контексте адаптивного подхода к восстановлению экологически чистой эксплуатации и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций на объектах НГТК общая логика формирования комплекса алгоритмов может быть представлена следующим образом: исходя из выявленных признаков, идентифицирующих антропогенное изменение окружающей природной среды вследствие возникновения ЧС на объектах НГТК, формируем алгоритм выработки решений V = У/(и2, и2(1>) и V = К/гг^, из',2)) в различных состояниях процесса восстановления экологически чистой эксплуатации и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций (ЭЧЭТ и ЛПЧС) на объектах НГТК.

Начальные действия для рассматриваемого состояния необходимо связывать с типом первой появившейся заявки на восстановление ЭЧЭТ и ЛПЧС. Это обстоятельство отразим введением дополнительного индекса т = 1 в обозначении состояний 2от(">(к)(т = 1). Если первой появится заявка на устранение повреждения второго типа, то принимается решение 1Ь или иг'1'. Принятые обозначения решений имеют следующий смысл: и2 - приступить к устранению повреждений объекта НГТК второго типа и ликвидацию последствий ЧС, и:а> - ожидать в течение промежутка времени х2 заявку на ликвидацию последствий ЧС от аварии на объекте НГТК первого типа и принять ее к выполнению в случае появления, а в случае не появления такой заявки по окончании времени ожидания начать устранение повреждений второго типа. Отметим, что логика формирования всех алгоритмов аналогична, поэтому после объяснения механизма формирования первого алгоритма ограничимся только пояснением существа состояний, обозначенных на схемах последующих алгоритмов.

Для очередной освободившейся пожарно-спасательной группы (ПСГ) состояние 7.т/1"'(к) означает, что на момент появления очередной неисправности на объектах НГТК отсутствует очередь из ПСГ для ликвидации последствий ЧС и нет заявок на устранение повреждений НГТК и ликвидацию последствий ЧС. В этом случае выражение для показателя качества алгоритма регулирования очередности восстановления ЭЧЭТ и ЛПЧС \У=М[ТВ(2)] имеет вид:

M[Tj2>] = P2 MfTJ+f] - PJ M[T2a>], (5) где T - фактическое время ожидания указанной заявки; Тв(2> - время, по истечении которого (после окончания предыдущего восстановления ЭЧЭТ и ЛПЧС или с появлением заявки) завершится очередное восстановление ЭЧЭТ и ЛПЧС; M[TJ = 1/ ju,, ¡i2 -интенсивность устранения повреждений второго типа.

В состоянии Z,m<0>(k)(l) при появлении первой заявки на устранение повреждения третьего типа принимается решение и3 или и3''2>.

В этом случае среднее время очередного восстановления ЭЧЭТ и ЛПЧС в состоянии Zooo0>(k)(l) при появлении первой заявки на выполнение ремонтно-восстановительных работ (РВР) повреждения третьего типа имеет вид:

M[TBß)]=P3(l-exp[-ßl+X2)z3]( 1/ms -(l/fli+XJ)x(l *)) +

+((l-exp[-ß,+X2)z3])/(ll+X2))x(l+ к,/ц,+ l2M2*)+l^i expf-ßj+XJr,], (6) где P3 - вероятность принятия решения и3; М[Т3]= 1/ц3 - среднее время восстановления ЭЧЭТ и ЛПЧС (устранения повреждения на трубопроводе) третьего типа; М*[ТВ<2>]=М2* - показатель качества алгоритма регулирования очередности восстановления ЭЧЭТ и ЛПЧС IV=M[TB(2)J.

Условие M[TB3>]—*min порождает два возможных значения вероятности Р3 в выражении (6) - 1 и 0. Вероятность Р3 = 1 означает выбор решения и3,аР3 = 0- и3'л>.

Исходя из логики алгоритма выработки решений следует, что в состоянии Zooo0>(k) выбор управляющего воздействия может носить двухфазный характер, в частности, - на основе первой и второй очереди появления заявки. Поэтому указанные фазы помечены индексами (m=l,2). Окончательно общий алгоритм регулирования очередности восстановления ЭЧЭТ и ЛПЧС в состоянии Z(l0lj0>(k) представлен на рис. 1.

Разработанный алгоритм адаптивного регулирования очередности восстановления аварийного объекта НГТК в зависимости от состояния процесса ликвидации ЧС 2ооо(1)(к) (состояние ZooJ'^k) означает, что на момент появления очередной неисправности на объектах НГТК существует заявка на устранение повреждений НГТК и ликвидацию последствий ЧС 1-го типа и нет очереди ПСГ) имеет ту особенность, что если появится заявка на восстановление ЭЧЭТ и ЛПЧС первого типа, то ее начнет обслуживать ПСГ, стоящая до этого в очереди первой. Действия этой ПСГ во 2-й фазе выбора решений будут определяться по алгоритму в состоянии Zol)o0>(k) (см. рис. 1), но уже с учетом типа второй по очереди появления заявки на восстановление ЭЧЭТ и ЛПЧС. Это означает, что на схеме индекс m увеличивается на единицу (1—»2; 2—>3).

В момент появления второй заявки в состоянии Zooo^(k)(2) действия ПСГ регулируются уже с учетом типа второй по очереди появления заявки. Если же выполняется условие: l//u3>l/fij+l/ßi) (1+ Л.//0+ т0 система переходит в состояние Zoe/'>(k)(l), то есть имеется заявка на устранение повреждения 3-го типа и одна группа, стоящая в очереди на «более выгодное» выполнение РВР.

Рассмотрение совокупности алгоритмов регулирования очередности восстановления ЭЧЭТ и ЛПЧС в состояниях 2010^(к)(т) и 1о]!п>(к)(т) показывает, что в любой фазе т выбора решений в этих состояниях для рассматриваемой ПСГ могут быть только два типа решений: и2(т) - принять заявку на устранение повреждения 2-го типа на выполнение РВР и и2(п>(т) - ждать начала выполнения РВР (1+п)-й по очереди появления заявки на устранение повреждения НГТК 1-го типа.

Критерий выбора управляющих воздействий к2П>(т) основывается на сопоставлении среднего времени выполнения РВР по заявке на восстановление ЭЧЭТ и ЛПЧС 2-го типа (1/ц2) со средним временем окончания потенциального обслуживания (1+п)-й по очереди появления заявки на устранение повреждения 1-го типа (С2п>). В этом случае критерий к2П>(т) записывается в следующей форме:

г и2(т) <-> Иц2<С1п)\ к2(п>(т) =1 (7)

^ и/п>(т) 1/ц2>С2<п>\ где С2<п> = М[Т(п)]+ 1/ц2 (8)

Рис. 1. Общая схема алгоритма регулирования очередности восстановления ЭЧЭТ и ЛПЧС в состоянии 2ВОо""(к)(1)

Рис. 2. Схема алгоритма регулирования очередности восстановления ЭЧЭТ и ЛПЧС

в состоянии 2ооо')(к)(1) (первая фаза) М[Т(п)] - среднее время от момента освобождения рассматриваемой ПСГ до появления (1+п) - й по очереди заявки на устранение повреждения первого типа.

Схематично совокупность алгоритмов регулирования в состояниях 21ц0<">(к)(т) и Т-01!"'(к)(т) представлена на рис. 3.

Рис. 3. Схема алгоритмов регулирования очередности восстановления ЭЧЭТ и ЛПЧС

в состояниях 20ц)">(к)(т) и 2ап<">(к)(т) Рассмотрим алгоритмы регулирования очередности восстановления ЭЧЭТ и ЛПЧС в состоянии 2о()1П>(к). Алгоритм в состоянии 2оо1<0>(к)(0) представлен на рис. 4.

Рис. 4. Схема алгоритма регулирования очередности восстановления ЭЧЭТ и ЛПЧС в состоянии 2оо/щ(к)(0) (первая фаза).

В этом состоянии алгоритм носит двухфазный уровень. Если же процесс управления восстановлением ЭЧЭТ и ЛПЧС окажется в состоянии 2т?1:1(к)(0), когда имеется очередь из ПСГ на очередное восстановление, причем в ней находится одна группа, а также заявки на устранение повреждений НГТК 3-го типа, то можно прийти к схеме алгоритма регулирования очередности восстановления ЭЧЭТ и ЛПЧС, представленной на рис. 5.

Таким образом, во второй главе был разработан адаптивный процесс восстановления ЭЧЭТ и ЛПЧС, который представляет собой последовательную смену состояний системы проведения РВР на объектах НГТК под воздействием потока заявок на устранение повреждений различного типа и потока высвобождения ПСГ. Множество возможных состояний системы на момент перехода приведено в матрице (9):

2штт. гт«»(Ю, гКР(к), гцрш

гшР(к), г0^!(к), гт<*>(к),

гтт(к), г1Ш<»(к), гои(°>(к), (9)

ЪиРШ 201Р(к), ЪиЩ\), 2о1р(к),

где п - число свободных ПСГ, находящихся в очереди на более выгодное обслуживание; /,_/,5 - число заявок 1-го, 2-го и 3-го типа на обслуживание заявки; к - индекс, подчеркивающий, что состояния системы относятся к моменту 4-

Рисунок 5. Схема алгоритма в состоянии 100/1>(к)(0)

Очевидно, что работа алгоритма адаптивного управления восстановления ЭЧЭТ и ЛПЧС зависит от состояния системы в момент времени а также от входного или выходного воздействия. Поскольку переходы из состояния в состояние аналогичны, то матрица (9) может быть описана следующим подмножеством:

{.2,/>(к), 2„/>(к), 200/">(к), г„/'(к)}, (10)

Схема возможных переходов в состоянии 2^0>(к) представлена на рис. 6.

Рис. 6. Схема возможных переходов в состояние21р-0>(к)

Работа алгоритма адаптивного управления восстановлением ЭЧЭТ и ЛПЧС зависит от состояния системы в момент времени а также от входного или выходного воздействия, обусловленного высвобождением ПСГ или поступлением заявок на устранение повреждений /-того типа. При этом выбор управляющих воздействий носит двухфазный характер (первая или вторая очередь появления заявки на устранение повреждений /-того типа).

Третья глава - «Разработка имитационной модели процесса и методик оценки эффективности адаптивного управления восстановлением экологически чистой эксплуатации и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций на объектах нефтегазотранспортного комплекса» состоит из трех параграфов.

В 3-й главе разработана имитационная модель при использовании адаптивной стратегии управления восстановлением, которая состоит из следующих блоков (рис. 7): блок моделирования длительности и момента окончания к-го интервала между предыдущим и последующим возникновением неисправности на НГТК; блок моделирования развития ЧС на НГТК в текущий момент времени: гкв>(1/в>)=0\ блок моделирования последовательности принятия решения на восстановление поврежденных объектов (элементов) НГТК; блок моделирования результатов проведения РВР на к-ом интервале; блок расчета показателей эффективности.

Суть имитационного моделирования в блоке № 1 состоит в проведении процедуры, которая заключается в обращении к датчику случайных величин, равномерно распределенных на отрезке [0,1], получении значения длительности к-го интервала развития неисправности А¡кв> на основе 2= Р(Ы(В>), вычислении времени начала к+1 интервала: //в>+ и посылка его в ячейку хранения.

Далее осуществляется переход к блоку № 2 - блоку моделирования развития ЧС вследствие вышерассмотренной неисправности на НГТК в текущий момент времени ¡¿В). После выполнения ряда процедур в ходе имитационного моделирования на выходе из блока формируются: число не устраненных или еще не востребованных повреждений /-того типа N1 и откорректированные параметры /.,. На рис. 8 в качестве примера показана схема блока имитационного моделирования последовательного принятия решения на восстановление экологически чистой эксплуатации трубопроводов. На выходе из блока

Рис. 7. Блок-схема имитационного моделирования длительности и момента окончания А>го интервала

3 изменяется состояние системы (изменяются счетчики текущей численности свободных ПСГ Nncr и N,), а также формируется время окончания обслуживания принимаемой

<Т1

заявки г-того типа .

Входными характеристиками блока моделирования результатов проведения РВР на к-ом интервале являются время окончания ремонтно-восстановительных работ по принятым к обслуживанию заявкам {tf*} и время следующего интервала tk+/B).

На выходе изменяется состояние системы, формируется численность проведенных РВР на к-ом интервале. В блоке осуществляется проверка tk. ,!В>>Тц\ если условие не выполняется, то происходит переход к (k+J)-му шагу (к процедуре 1 блока 1); восстанавливается исходное состояние ячеек и переход к получению новой реализации.

После получения N реализаций переходим к блоку № 5 - подсчету показателя эффективности управления восстановлением экологически чистой эксплуатации и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций на объектах нефтегазотранспортного комплекса при адаптивной стратегии:

г/ (11)

где N(Atj) - число проведенных РВР в 5-ой реализации, приходящихся на Дт) - интервал разбиения моделируемого периода. В соответствии с целью восстановления в качестве показателя эффективности был обоснован показатель среднего результата: W(t) = Mpßpfl); W(t) - показатель эффективности управления восстановлением ЭЧЭТ и ЛПЧС; Мрвр(1) - математическое ожидание числа проведенных РВР по устранению повреждений на объектах НГТК за моделируемый период.

Таким образом, имитационная модель процесса восстановления экологически чистой эксплуатации объектов нефтегазотранспортного комплекса и ликвидации последствий ЧС на них, разработанная в настоящей работе, позволяет осуществлять исследования возможностей адаптивного управления восстановлением НГТК в условиях возникновения неисправностей или повреждений (например, вследствие террористического акта) на нефтегазотрубопроводах и других объектах нефтегазового комплекса и служит основой для разработки методик сравнительной и абсолютной оценки эффективности адаптивного управления восстановлением.

Задача оценки предпочтительности той или иной стратегии управления восстановлением ЭЧЭТ и ЛПЧС носит характер сравнительной оценки эффективности операции, проводимой выбранной системой восстановления. Данная задача может быть решена с использованием показателя сравнительной оценки управления. В нашем исследовании в качестве такого показателя примем величину ДИ-'/У/-

А1Г,(1) = 1¥о(0 - 1Уа(0, (12)

Д 1У](1) - выигрыш (проигрыш) по эффективности адаптивной (предлагаемой) стратегии управления относительно неадаптивной (существующей); - значение показателя эффективности управления восстановлением ЭЧЭТ и ЛПЧС при адаптивной стратегии; - значение показателя эффективности управления восстановлением ЭЧЭТ и ЛПЧС при неадаптивной стратегии.

Величина показателя эффективности показывает, насколько выше (ниже) эф-

фективность применения адаптивной (предлагаемой) стратегии управления восстановлением ЭЧЭТ и ЛПЧС по сравнению с неадаптивной (существующей) стратегией управления в течение моделируемого периода восстановления.

Задача оценки пригодности по эффективной адаптивной стратегии управления восстановлением ЭЧЭТ и ЛПЧС носит характер абсолютной оценки эффективности управления. Данная задача решается с использованием показателя абсолютной оценки эффективности управления. В качестве такого показателя мы в нашем исследовании принимаем безразмерную величину №¡(0:

Щ0= 1Уа(0/}¥и(1) (13)

№¡(0 - значение показателя абсолютной оценки эффективности, характеризующего степень совершенства собственно адаптивной стратегии управления восстановлением ЭЧЭТ и ЛПЧС; 1Уа(1) - значение показателя эффективности управления восстановлением ЭЧЭТ и ЛПЧС при адаптивной стратегии; \Уи(!) - значение показателя эффективности управления восстановлением ЭЧЭТ и ЛПЧС при «идеальной» стратегии.

Значение IV¡(1) показывает степень приближения адаптивной стратегии управления восстановлением ЭЧЭТ и ЛПЧС к «идеальной» стратегии управления. В нашем исследовании под «идеальной» стратегией управления восстановлением ЭЧЭТ и ЛПЧС будем понимать стратегию управления, при осуществлении которой истинное значение вектора настраиваемых параметров {Д„ /¿¡} известно точно, то есть функционирование алгоритма управления производится без коррекции параметров процесса восстановления.

В качестве показателя эффективности управления восстановлением ЭЧЭТ и ЛПЧС нами принято:

а) при сравнительной оценке эффективности применения различных стратегий управления:

А1У,(0 = МРВР(а>(1) - МРВРша), (14)

где Мрвра>(1) - математическое ожидание числа проведенных ремонтно-восстановительных работ по устранению повреждений на объектах (элементах) НГТК за моделируемый период при применении адаптивной (предлагаемой) стратегии управления восстановлением; МРВРа>(1) - математическое ожидание числа проведенных ре-монтно-восстановительных работ по устранению повреждений на объектах (элементах) НГТК за моделируемый период при применении неадаптивной (существующей) стратегии управления восстановлением;

Рис. 8. Блок-с.че.ма имитационного моделирования последовательного принятия решения на посстанонлсние экологически чистой эксплуатации трубопроводов (реализация адаптипноА стратегии управления)

б) при абсолютной оценке эффективности адаптивного управления: Д 1Г2(0 = МРВ/а)(0 / МРВР(и>(0, (15)

где МрВри>(1) - математическое ожидание числа проведенных ремонтно-восстановительных работ по устранению повреждений на объектах (элементах) НГТК за моделируемый период при применении «идеальной» стратегии управления восстановлением.

Для проверки работоспособности разработанных методик и имитационной модели были обоснованно на основе практики приняты следующие исходные данные: промежутки времени между (£-/)-ым и ¿-ым интервалом появления неисправности и длительность обслуживания заявок на устранение повреждений /-го -типа описываются показательным законом распределения; моделируемый период времени (Т0) ограничивается тридцатью сутками (календарный месяц как отчетный период) эксплуатации НГТК; интенсивности потока повреждений {Х^) и устранения неисправностей (р^) заданы параметрически в диапазоне от 0,5 до двух 1/сутки. Выбор граничных значений диапазона изменения этого параметра объясняется прежде всего техническими возможностями современных средств контроля состояния НГТК и контролируемой протяженности трубопровода одной дежурной сменой (до 100-300 км в зависимости от региона). Поток повреждений с более высокой интенсивностью, чем X® = 2,0 1/сутки, как показывает статистика, невозможна, так как это говорит о критически изношенном трубопроводе; величина вероятности появления заявок на устранение неисправностей /-го типа исходя из статистических данных эксплуатации НГТК задана параметрически в диапазоне от 0,2 до 0,5. Выбор такого диапазона Р, обусловлен необходимостью исследования адаптивного управления восстановлением ЭЧЭТ в условиях возможного преимущественного появления заявок на устранение повреждений любого из рассматриваемых типов; для моделирования процесса восстановления в качестве значений интенсивностей устранения повреждений /-го типа (проведения РВР) в качестве априорных значений интенсивностей появления и устранения повреждении 1-го типа приняты: для слабой степени повреждения - Х/0>) = 0,5...1,5 1/сутки, /и/0> = 0,3...0,6 1/сутки; для средней степени повреждения - Х2^) - 0,3...1,0 1/сутки, ¡¿20) = 0,2...0,4 1/сутки; для сильной степени повреждения - Х/"}) = 0,1.. .0,5 1/сутки, ^=0,05...0,15 1/сутки.

Динамика изменения значений показателей эффективности управления устранением повреждений на объекте НГТК и ликвидации последствий ЧС при адаптивной и неадаптивной стратегии и \Уй(1) соответственно и А1У/1) при различной интенсивности возникновения неисправностей (результаты решения задачи оценки предпочтительности адаптивной или неадаптивной стратегии управления восстановлением ЭЧЭТ и ЛПЧС АЬУ/О) = 1¥а(1) - 1Уа(0) представлена на рис. 9 и 10.

Из представленных графиков можно сделать следующие выводы:

в течение 75-90% моделируемого периода времени заданной эксплуатации НГТК адаптивная стратегия управления восстановлением ЭЧЭТ и ЛПЧС предпочтительнее неадаптивной. Это можно объяснить достаточностью сил и средств восстановления при появлении первых неисправностей;

«петлю» максимума №'¿(1) при >.=0,5 можно объяснить совпадением в данный период времени условий, при которых адаптивная и неадаптивная стратегия управления восстановлением близка к «идеальной» стратегии управления восстановлением;

величина показателя эффективности Д^/С) показывает, что в моделируемый период 30 суток после 7 суток восстановления ЭЧЭТ и ЛПЧС адаптивная стратегия управления восстановлением предпочтительнее неадаптивной. Так, при Х.=1,0 Д 1^/г) на третьи сутки восстановления равно 0,1, а после 15-ти суток становится постоянным 0 А 1¥/()=0,6. При >.=0,5 ДИ7,(У на седьмые сутки приобретает тенденцию роста (0,02), а после 15-ти суток становится постоянным - 0,6;

возрастание интенсивности возникновения неисправностей на объекты НГТК ведет к повышению эффективности применения адаптивной стратегии управления восстановлением ЭЧЭТ и ЛПЧС по сравнению с неадаптивной стратегией управления в течение моделируемого периода восстановления;

при возрастании интенсивности Хв в два раза (с Хв = 0,5 до !в = 1,0 1/сутки) выход в зону выигрыша по числу проведенных РВР на повреждениях НГТК при применении адаптивной стратегии управления происходит за более короткие сроки (снижение с семи до двух суток), а также увеличиваются значения эффективности применения адаптивной

-График 1 -График2 -График3 -График 4

О суток 5 суток 10 суток 15 суток 20 суток 25 суток 3D суток

Рис. 9. Зависимость показателей эффективности Wa(t) и Ws(t) от моделируемого периода эксплуатации НГТП: график 1 - Wa(t) при Х,=1,0; график 2 - Wa(t) при 1=1,0; график 3 - Wa(t) при >.=0,5; график 4 - Ws(t) при Х=0,5

стратегии управления восстановлением РУа((), приводящие в конечном итоге к повышению значения показателя (по истечению моделируемого периода времени при при А=0,5 1/сутки выигрыш, выраженный показателем = 3,0, а при А=1,0 1/сутки -

диад = 6,0.

Рис. 10. Зависимость показателя эффективности ¡(¡) от моделируемого периода эксплуатации НГТП: график 1 - при 1=1,0; график 2 - ЫУ¡(0 при А.=0,5

Динамика изменения значений показателя эффективности при различных априорных значениях интенсивностей появления и устранения неисправностей /-го типа, представлена на рис. 11. Из данного графика можно сделать следующие выводы:

при реализации адаптивного подхода к восстановлению ЭЧЭТ и ЛПЧС необходимо полнее использовать априорную информацию о рассматриваемом процессе;

чем удачнее определяются начальные значения интенсивностей появления и устранения повреждений /'-того типа, тем выше сходимость синтезированного алгоритма;

при уменьшении значения вероятности Рвнт с 0,3 до 0,15 выигрыш адаптивной стратегии управления восстановлением по сравнению с неадаптивной, выраженный значением показателя А1У/{1), возрастает к окончанию моделируемого периода времени до пяти проведенных РВР на НГТК (прирост значения показателя ЬЖ/(?) составляет четыре проведенных РВР).

Динамика изменения значений показателя при различных интенсивностях появления неисправностей на объектах НГТК представлена на рис. 12. Из данного графика можно сделать следующие выводы:

приемлемость адаптивной стратегии управления восстановлением к использованию по предназначению повышается при изменении интенсивности возникновения неисправностей / воздействий (Хв = 0,5... 1,5 1/сутки) достигается в различные сроки (от 9 до 12 суток);

наиболее высокая эффективность адаптивного управления (РК2(У=90%) обеспечивается при Хв = 1,5 1/сутки, что обусловлено усилением потока поступления более «выгодных» заявок на устранение неисправностей / повреждений (первого и второго типа), следовательно, ускорением процесса настройки алгоритма адаптивного управления;

усиление интенсивности появления неисправностей на объектах НГТК, выраженное в росте 1В с 0,5 до 1,5 1/сутки приводит к изменению эффективности адаптивного управления восстановлением (рост значения показателя от 80% до свыше 90%.

О суток 10 суток 20 суток 30 суток

Рис. 11. Зависимость показателя эффективности ЛIV,(1) в моделируемый период эксплуатации НГТП в зависимости от /-го типа неисправности / повреждения: график 1 -первый тип (объект (участок) нефтегазопровода в результате ЧС имеет слабую степень повреждения); график 2 - второй тип (объект (участок) нефтегазопровода в результате ЧС имеет среднюю степень повреждения); график 3 -третий тип (объект (участок) нефтегазопровода в результате ЧС имеет сильную степень повреждения)

Рис. 12. Динамика изменения значений показателя Щ(0 при различных интенсивностях появления неисправностей / повреждений НГТП (/„) Таким образом, в качестве основных результатов в диссертационной работе получен комплекс алгоритмов адаптивного управления восстановлением экологически чистой эксплуатации и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций на объектах НГТК, разработана имитационная модель процесса восстановления экологически чистой эксплуатации и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций при использовании адаптивной стратегии и обоснован комплекс методик оценки эффективности адаптивного управления восстановлением экологически чистой эксплуатации и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций на объектах НГТК.

Полученные с помощью разработанных методик результаты согласуются с физической сущностью исследуемого процесса восстановления и управления им, проводимого органами управления МЧС России, а также штатными и нештатными аварийно-спасательными формированиями на объектах (в районах) ЧС, что свидетельствует о работоспособности методик и правильности выбора математического аппарата моделирования функционирования выше упомянутого процесса. При этом показано, что при управлении восстановлением ЭЧЭТ и ЛПЧС адаптивная стратегия управления предпочтительнее неадаптивной.

Следовательно, научная задача достигнута.

В заключении диссертации сформулированы основные выводы и предложения по результатам исследования с указанием возможных областей их применения.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

осуществлена постановка задачи оценки эффективности и синтеза алгоритма адаптивного управления восстановлением ЭЧЭТ и ЛПЧС;

выявлены признаки, идентифицирующие антропогенное изменение окружающей природной среды вследствие возникновения ЧС на объектах НГТК России;

исследован понятийный аппарат и уточнены базовые термины, связанных с формированием адаптивного подхода к управлению процессом восстановления экологически чистой эксплуатации и ликвидации последствий ЧС на объектах НГТК России;

синтезирован алгоритм адаптивного управления восстановлением ЭЧЭТ и ЛПЧС при рассматриваемом комплексе условий на основе решения следующих частных задач: синтеза алгоритма регулирования очередности восстановления аварийных объектов (элементов) НГТП и синтеза алгоритма адаптации;

разработана имитационная модель процесса восстановления ЭЧЭТ и ЛПЧС, позволяющая производить исследования динамики выше названного процесса с целью проверки стратегии управления и правил принятия решений на основе адаптивного подхода. Степень детализации модели соотнесена с требованием получения результатов, достаточно точно отражающих наиболее существенные стороны моделируемых процессов и присущих им закономерностям;

разработан методический аппарат сравнительной и абсолютной оценки эффективности адаптивного управления восстановлением ЭЧЭТ и ЛПЧС;

обоснованы предложения по использованию беспилотных авиационных комплексов разведки с целью повышения эффективности восстановления ЭЧЭТ и ЛПЧС;

разработана методика оценки эффективности поиска и распознавания объектов и районов ЧС на трассе магистрального трубопровода с помощью БЛА.

Основные опубликованные работы по теме диссертации:

1. Неклюдов В.Н., Чеботарев С.С., Павлушенко М.И. К вопросу об использовании дистанционно пилотируемых и космических аппаратов для диагностики технического состояния нефтепроводов с помощью ГИС - технологий // Проблемы управления рисками в техносфере. - 2007г. - № 2. Санкт-Петербург, Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России. - 0,8/0,3 п.л.

2. Шилин К.Ю., Неклюдов В.Н. Подход к обоснованию типа дистанционно пилотируемого летательного аппарата для мониторинга обстановки в зоне нахождения объектов нефтегазотранспортного комплекса и при ликвидации последствий аварий на них // Проблемы управления рисками в техносфере - 2008г. - № 4 (8) Санкт-Петербург, Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России. - 0,25/0,1 п.л.

3. Шилин К.Ю., Неклюдов В.Н. «К вопросу о выборе показателя эффективности управления процессом восстановления экологически чистой эксплуатации объектов нефтегазотранспортного комплекса // Проблемы управления рисками в техносфере -2008г. - № 4 (8). Санкт-Петербург, Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России -0,25/0,1 п.л.

4. Неклюдов В.Н., Чеботарев С.С. Страхование как современный метод повышения промышленной безопасности нефтегазового комплекса // Предупреждение, спасение, помощь - Химки, 2005г.: АГЗ МЧС России. - 0,5/0,35 п.л.

5. Неклюдов В.Н., Чеботарев С.С. Вектор безопасного развития общества // Чрезвычайные ситуации: теория, практика, инновации: материалы докладов международной научно-практической конференции. - Гомель, ГИИ, 2006г. 1,2/ 0,7 п.л.

6. Неклюдов В.Н. Анализ экологических проблем, возникающих при воздействии аварийной ракетно-космической техники на окружающую природную среду // Предупреждение. Спасение. Помощь, (современность и инновации). Материалы XV Юбилейной Международной научно-практической конференции научно-педагогического состава АГЗ. Химки, 4.12.2007г. /АГЗ МЧС России - 2007. - 1,2 п.л.

7. Неклюдов В.Н., Чеботарев С.С. Принципы эколого-экономического моделирования культуры безопасности // Предупреждение. Спасение. Помощь, (современность и инновации). Материалы XVI Международной научно-практической конференции научно-педагогического состава и обучающихся АГЗ,часть 3, 8.04 2008г. Химки АГЗ МЧС России-2008,- 178с. 1,2/0,6 п.л.

8. Неклюдов В.Н. Аэростатная система защиты объектов инфраструктуры и экономики // Технологии гражданской безопасности. - 2008г. - № 1-2 (15-16) -М.: ФЦНВТ «ВНИИ ГОЧС» - 0,6 п.л.

9. Неклюдов В.Н., Чеботарев С.С. Эколого-экономичеекие аспекты культуры безопасности жизнедеятельности // Технологии гражданской безопасности - 2008г., № 4 (18) - М.: ФЦНВТ «ВНИИ ГОЧС» - 1,2/0,8 п.л.

Подписано в печать 23.09.2010 г. Формат 60* 84 1/16 Печать цифровая Объем 1 п.л. Тираж 100 экз.

Отпечатано в Санкт-Петербургском университете Государственной противопожарной службы МЧС России 196105, Санкт-Петербург, Московский проспект, дом 149

Список сокращений

Введение

Глава 1 Постановка задачи оценки эффективности адаптивного управления процессом восстановления экологически чистой эксплуатации и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций на объектах нефтегазотранспортного комплекса России

1.1 Анализ современного состояния объектов нефтегазотранспортного комплекса России

1.2 Обоснование признаков, идентифицирующих антропогенное изменение окружающей природной среды вследствие возникновения чрезвычайных ситуаций на объектах нефтегазотранспортного комплекса

1.3 Постановка задачи оценки эффективности управления восстановлением экологически чистой эксплуатации и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций на объектах нефтегазотранспортного комплекса России

Выводы по первой главе

Глава 2 Разработка комплекса алгоритмов адаптивного управления восстановлением экологически чистой эксплуатации и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций на объектах нефтегазотранспортного комплекса России

2.1 Разработка комплекса алгоритмов адаптивного регулирования очередности восстановления экологически чистой эксплуатации аварийного объекта НГТК в зависимости от состояния процесса ликвидации чрезвычайной ситуации 20ооп)(к)

2.1.1 Разработка алгоритма адаптивного регулирования очередности восстановления аварийного объекта НГТК в зависимости от состояния процесса ликвидации чрезвычайной ситуации 2ооо(0)(к)

2.1.2 Разработка алгоритма адаптивного регулирования очередности восстановления аварийного объекта НГТК в зависимости от состояния процесса ликвидации чрезвычайной ситуации 2ооо(1)(к)

2.1.3 Разработка алгоритма адаптивного регулирования очередности восстановления аварийного объекта НГТК в зависимости от состояния процесса ликвидации чрезвычайной ситуации 2оо1(2)(к)

2.2 Разработка общей структуры алгоритма адаптивного управления процессом восстановления экологически чистой эксплуатации и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций на объектах нефтега-зотранспортного комплекса

Выводы по второй главе

Глава 3 Разработка имитационной модели процесса и методик оценки эффективности адаптивного управления восстановлением экологически чистой эксплуатации и ликвидации последствии чрезвычайных ситуаций на объектах нефтегазотранспортного комплекса

3.1 Разработка имитационной модели процесса восстановления экологически чистой эксплуатации и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций на объектах нефтегазотранспортного комплекса при использовании адаптивной стратегии

3.1.1 Имитационная модель при использовании адаптивной стратегии управления восстановлением

3.1.2 Особенности имитационной модели при использовании неадаптивной стратегии управления восстановлением

3.2 Разработка комплекса методик оценки эффективности адаптивного управления восстановлением экологически чистой эксплуатации и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций на объектах нефтегазотранспортного комплекса

3.2.1 Методика сравнительной оценки эффективности адаптивного управления восстановлением

3.2.2 Методика абсолютной оценки эффективности адаптивного управления восстановлением

3.3 Анализ результатов исследования адаптивного управления восстановлением экологически чистой эксплуатации и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций на объектах нефтегазотранспортного комплекса

Выводы по третьей главе

В ряду стратегических рисков России особое место занимают угрозы крупных техногенных катастроф, которые могут иметь региональный, федеральный и трансграничный масштабы. Исключительной особенностью России на современном этапе ее развития является сосредоточение многих причин и источников угроз чрезвычайных ситуаций техногенного характера в нефтегазотранспортном комплексе.

Так, например, трубопроводный транспорт, по оценке экспертов, в 40 раз безопаснее железнодорожного и в 300 раз автомобильного [61]. В то же время аварии на нем приводят к наиболее масштабным нежелательным последствиям. При этом ущерб определяется не столько стоимостью потерянного энергопродукта, сколько экологическими трудно ликвидируемыми последствиями. Как акцентирует Министр МЧС России С.К. Шойгу, такие чрезвычайные ситуации техногенного характера возможны там, где эксплуатирующие организации не меняли трубопроводы в течение 5-8 лет [73].

Поскольку нефтегазотранспортные объекты распределены на огромных территориях, то природоохранный статус таких объектов является чрезвычайно высоким с точки зрения требований экологической безопасности и минимизации риска. В' составе общей номенклатуры объектов нефтегазового комплекса (НТК) особое место занимают наземные объекты промышленной инфраструктуры - компрессорные (КС) и насосные станции (НС), установки комплексной подготовки газа (УКПГ) и нефти (УКПН), резервуарные парки и хранилища углеводородного сырья, нефте-и газоперерабатывающие заводы, станции электрохимической защиты (ЭХЗ), нефте- и газораспределительные сети, магистральные и промысловые нефте-продуктопроводы и др. Указанные объекты- характеризуются сложностью конструктивного исполнения и высоким энергетическим потенциалом техногенного влияния на окружающую среду (ОС).

Очевидно, что успешное функционирование НГТК России в целом и магистральных трубопроводов (МТ) в частности обеспечивается эффективной работой объектов наземной инфраструктуры. При этом под эффективной работой подразумевается экологически безопасная эксплуатация и высокопроизводительное функционирование таких объектов. На протяжении последних десятилетий в России были освоены и введены в действие многие месторождения углеводородного сырья. Высокими темпами строились трубопроводные системы (ТПС) для транспортировки на огромные расстояния нефти, газа и нефтепродуктов. Сооружены сотни мощных НС и КС, попутные линии электропередач и связи, станции комплексной подготовки газа и нефти, катодные станции ЭХЗ, резервуарные емкости и хранилища и т.п. НГТК относится к видам народнохозяйственной деятельности, обладающим высокой степенью экологической опасности в региональном и общегосударственном масштабе.

Общая безопасность систем трубопроводного транспорта (ТПТ) нефти и газа зависит в немалой степени от работоспособности других объектов инфраструктуры. В настоящее время на магистральных нефтепроводах работают 395 насосных станций, резервуарные парки насчитывают 898 резервуаров общей вместимостью 13 млн. м . На газопроводах работают 249 компрессорных станций общей мощностью 40,2 млн. кВт. Активная мощо ность 21 подземного хранилища составляет около 80 млрд. м . Значительная пожаро- и взрывоопасность наземных объектов, высокий уровень энергонапряженности, разнохарактерность природных ландшафтов, в которых ведется строительство и эксплуатация объектов по географическим, геолого-минералогическим, природно-климатическим и другим факторам, создают значительные трудности в решении природоохранных и ресурсосберегающих задач.

Разработанные методики качественного проектирования, совершенствование технологий строительства и обеспечение устойчивой эксплуатации, повышения степени индустриализации, внедрение* вахтово-экспедиционной организации работ, укрупнение головных сооружений и др. позволило снижать: сроки освоения (активных строительных воздействий), удельные характеристики недопотребления и отвода земель, потреб9 ление ресурсов и т.д. Тенденции изменения природосберегающих характеристик освоения северных газоконденсатных месторождений отражены в табл. 1 [2].

Таблица 1

Природосберегающие характеристики освоения северных газоконденсатных месторождений

Показатели Месторождение

Медвежье Уренгойское Ямбургское Ямал-проект (Бованен-ковское, Ха-расавэйское)

Общее число уста- 9 19 10 3 новок УКПГ

Единичная мощ- 1.5 15.20 26,5 40 ность одной УКПГ, млрд. м3

Число суперблоков — — 227 180 для монтажа УКПГ

Число скважин в 3.5 3.7 8.12 20 одном кусте

Удельная площадь 130 — 60 35 отчуждаемых в по- стоянное пользова- ние земель, га на 1 млрд. м3/год

Приведенная чис- 0,66 — 0,07 0,04 ленность одновре- менно занятых строителей, тыс. чел. на 1 млрд. м3/год

Однако в целом экологический ущерб при развитии НГТК и освоении новых районов остается значительным, так как отсутствует комплексный инженерно-экологический подход на всех этапах освоения месторождений. До настоящего времени решаются, как правило, только частные задачи, связанные с обустройством конкретных объектов (совершенствование несущих конструкций, нормирование нагрузок и воздействий, расчеты на прочность и устойчивость и т.п.).

При этом на разных этапах жизненных циклов объектов НГТК виды ущерба обусловлены разными видами воздействий, которые характеризуются: на этапе проектирования (прединвестиционные исследования, планирование проекта, разработка проектно-сметной документации, проведение торгов, заключение контрактов, строительно-монтажные работы, сдача проекта) - определяются не только основные тактико-технические характеристики и организационно-технологические показатели объектов НГТК, но и формируются условия для возникновения этих ущербов (материалы, из которых производятся составляющие объектов НГТК, виды технологий производства и строительства, методики испытаний, контроля и диагностики и т.п.). При этом очень важно учесть, что все вышеуказанные факторы внутренних и внешних воздействий могут действовать на протяжении всех этапов жизненного цикла объектов НГТК; на этапе формирования (разведка, изыскания, бурение, обустройство, строительство) - относительно кратковременными, но весьма интенсивными воздействиями, преимущественно механическими разрушениями и (для северных районов) тепловыми воздействиями, в меньшей степени - физико-химическим загрязнением почв и поверхностных вод. Эти первичные факторы ущерба в свою очередь воздействуют угнетающе на всю биосферу (флору, фауну и человека); на этапе функционирования (эксплуатация месторождений и трубопроводов) - длительными, но относительно менее интенсивными физико-химическими воздействиями: тепловыми на криолитосферу, химическим загрязнением атмосферы, почв и поверхностных вод; в аварийных ситуациях - краткосрочными крайне интенсивными физико-химическими воздействиями в результате отказов, потерь нефти, газа, нефтепродуктов, ремонтно-восстановительных мероприятий, сопровождающимися ущербом во всех компонентах природной среды.

Надежная, длительная, бесперебойная и безаварийная эксплуатация инженерных систем трубопроводов и наземных объектов их инфраструк

11 туры стала одной из глобальных проблем настоящего времени. Одним из путей решения этой проблемы является использование разработанных диагностических и интеллектуальных технологий при строительстве, испытаниях, эксплуатации и ремонте трубопроводов, применение которых способствует как обеспечению, так и повышению уровня эффективности управления процессами безопасности на объектах ТПТ.

Основанные на новом технологическом принципе диагностические технологии позволяют:

A) при строительстве трубопроводов: исключить случаи массового дефектообразования при сварке; уменьшить объемы исправлений и ремонта сварных швов; сократить объемы рентгеногаммаконтроля и УЗ-контроля; сократить в отдельных случаях объем испытаний, их продолжительность или вообще отказаться от промежуточных и окончательных оп-рессовок (пневмо-, гидроиспытаний) трубопроводов; повысить реальную надежность и работоспособность трубопроводов; сократить сроки строительства и ввода в строй новых участков при эксплуатации трубопроводов;

Б) при эксплуатации трубопроводов: предотвратить либо исключить аварии, разрушения и катастрофы, повысить безопасность и улучшить экологическую чистоту; определять и находить с точностью до нескольких сантиметров на ранних стадиях дефекты типа утончений, трещин, свищей, пробоин и коррозионных повреждений; определять остаточный срок службы трубопровода; разработать необходимые организационные и технические меры для продления срока службы участков трубопроводной системы;

B) при ремонте объектов трубопроводного транспорта: своевременно выявлять аварийные участки и классифицировать их по степени их надежности; сократить объемы и продолжительность ремонта; повысить качество ремонтных работ.

Помимо естественного износа конструктивных элементов трубопровода, выход системы из строя происходит при стихийных бедствиях и техногенных воздействиях. К стихийным бедствиям обычно относят землетрясения, цунами и ураганы. Осадки и деформации грунтов оснований, хотя и являются следствием естественных процессов, как правило, являются следствием ошибок в проекте или создаются из-за нарушений правил эксплуатации.

В военное время сохранность трубопроводных систем, поставляющих углеводородное сырье, будет иметь особенное значение для обеспечения нормального функционирования государства и особенно жизнедеятельности промышленной, оборонной и гражданской инфраструктуры. В то же время следует отметить, что практически все магистральные трубопроводы и объекты ТПС не имеют какой-либо серьезной защиты, и в случае диверсионных или прямых военных действий легко могут быть выведены из строя.

При проектировании магистральных трубопроводов не всегда учитываются вопросы надежности и долговечности основных объектов трубопроводной системы, например, без достаточного обоснования принимается расчетный срок эксплуатации в 25 - 40 лет, хотя практика показала, что многие из построенных трубопроводов, отслужив назначенный проектом срок, продолжают транспортировать нефть и газ и, по-видимому, будут эксплуатироваться еще многие десятки лет, при постоянном их ремонте и усилении, с ежегодными значительными материальными затратами на поддержание приемлемого рабочего состояния.

Немаловажное значение в обеспечении надежности эксплуатации магистральных трубопроводов имеют материальные ресурсы и наличие специализированной мобильной техники и системы материального обеспечения. Не решены вопросы по разработке методов строительства и восстановления в экстремальных ситуациях, в том числе с учетом охраны окружающей среды и при выполнении работ на радиоактивно загрязненной или зараженной территории.

Расчетные данные и анализ результатов аварий и стихийных бедствий показал, что заблаговременный прогноз, оценка и организованная подготовка предупредительных мероприятий на основе вариантных проектных проработок позволяет сэкономить значительные средства и сократить сроки восстановления при меньших трудозатратах и лучшем качестве работ. Последние обстоятельства особенно важны, так как трубопроводные системы обычно располагаются в различных климатических зонах страны, зачастую в малообжитых районах с плохими дорогами и неустойчивыми транспортными связями и, как правило, со слаборазвитой социально-экономической инфраструктурой [4; 7; 8].

Однако значительная часть трубопроводной системы проходит по обжитой территории [62]. В результате эксплуатации магистральных неф-те- и продуктопроводов, а также резервуаров, нарушения сливно-наливных операций происходит интенсивное загрязнение грунтов. Механика данного процесса следующая. Начальная стадия при утечке нефти и нефтепродуктов характеризуется образованием поверхностного ареала загрязнения и незначительной инфильтрацией его в почву. На второй стадии происходит вертикальная инфильтрация нефти и нефтепродуктов. На третьей - боковая миграция их в почвенном массиве.

Экспериментальные исследования показывают, что процесс загрязнения определяется проницаемостью почв, ее составам, положением зеркала грунтовых вод и временем [63]. Например, в песчаных почвах глубина просачивания нефти превышает один метр, а в глинистых грунтах не доходит до 50-70 см. При достижении нефтью уровня грунтовых вод дальнейшее ее проникновение вглубь прекращается.

Как загрязнители воды, нефть и нефтепродукты представляют особую опасность для окружающей природной среды и ее обитателей. Токсичность нефти зависит от ее химического состава и концентрации. К наиболее токсичным и быстродействующим относятся низкокипящие ароматические углеводороды. Даже при малых концентрациях они оказывают отравляющее воздействие на биоту. Реакция почвенно-растительного комплекса на такое загрязнение носит избирательный характер. Ареалы распространения тяжелых фракций нефти концентрируются в пониженных элементах рельефа и не образовывают сплошных покровов. В почве накап

14 ливаются железо, марганец и уменьшается содержание азота, фосфора, калия и магния. При этом увеличивается доля нерастворимого осадка в гумусе, что снижает плодородие.

ЧС на магистральных нефтегазопроводах связаны и с таким опасным фактором, как пожар факела с воздействием теплового поля от пламени на окружающую среду, а также с выбросом грунта в форме котлована.

Таким образом, для определения масштабов опасности в составе действующих систем магистральных и промысловых нефтегазопроводов следует выделить несколько основных аспектов: сеть магистрального трубопроводного транспорта нефти и газа с разветвленной добывающей и транспортной инфраструктурой обеспечивает хозяйственно-экономическую деятельность на трети территории России, на которой проживает до 60% населения; объекты трубопроводного транспорта нефти и газа характеризуются высоким энергетическим эквивалентом, который только для газопроводов о большого диаметра при расчетной производительности 32 млрд. м в год составляет 15,2 млн. кВт/год; системы трубопроводов для транспорта нефти и газа оказывают непосредственное влияние на все компоненты природной среды. Причем, негативное экологическое влияние имеет место как при аварийных, так и при штатных ситуациях. В 50% случаев аварий происходит возгорание газа

Ю]; при проектировании не в полной мере учитываются все инженерно-технические и социально-экономические факторы, которые влияют на надежность и безопасность объектов в составе магистральных трубопроводов; эксплуатационные службы недостаточно полно и квалифицированно оценивают надежность систем трубопроводного транспорта; при строительстве допускается нарушение технологии строительства и не в полной мере осуществляется контроль качества; не достаточно осуществляется материально-техническое обеспечение процессов строительства и ремонтно-восстановительных работ при эксплуатации основных объектов магистральных трубопроводов.

Следовательно, задачи эффективного управления процессами приро-досбережения, поддержки тенденции снижения технико-экономической и социальной опасности объектов в аспекте экологической безопасности НГТК являются весьма многогранными, комплексное решение которых возможно совместными усилиями специалистов различных направлений.

Задачи эффективного управления процессами природосбережения, поддержки тенденции снижения технико-экономической и социальной опасности объектов в аспекте экологической безопасности НГТК являются весьма многогранными. Вышеуказанные задачи могут быть решены только при комплексном (системном) подходе. Этим обеспечивается важность диссертационного исследования с точки зрения разработки современных методов снижения экологического риска и формирования адекватных природоохранных способов повышения эффективности управления процессами обеспечения безопасности.

В связи с этим тема диссертационного исследования является актуальной и имеет важное научно-техническое и прикладное значение, решение которых позволит существенно продвинуться в области создания объектов ТПС нового поколения, снизить вероятность техногенных аварий и укрепить территориальную безопасность в регионах размещения действующих и строительства новых объектов НГТК.

Все вышеизложенное послужило основанием для выбора темы диссертационного исследования, формулировки его цели и задач.

Цель диссертационного исследования — По результатам анализа современного состояния нефтегазотранспортного комплекса России, возможностей сил и средств ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций на объектах нефтегазотранспортного комплекса разработать методическое обеспечение оценки эффективности адаптивного управления процессом восстановления экологически чистой эксплуатации и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций в зависимости от состояния процесса и регулирования очередности восстановления последствий ЧС.

Научная задача - разработка научно-обоснованных алгоритмов адаптивного управления восстановлением экологически чистой эксплуатации на объектах нефтегазотранспортного комплекса, имитационной модели процесса восстановления и методик оценки эффективности адаптивного управления восстановлением экологически чистой эксплуатации и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций на объектах нефтегазотранспортного комплекса.

Таким образом, в настоящей работе в качестве объекта исследования принимается деятельность руководящего состава МЧС России и НГТК по эффективному управлению экологическими рисками на объектах нефтегазотранспортного комплекса России.

В качестве предмета исследования принимается адаптивное управление процессом восстановления экологически чистой эксплуатации и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций на объектах нефтегазотранспортного комплекса.

Задачи исследования. В соответствии с целью работы в диссертационном исследовании поставлены следующие основные научные задачи: выявление признаков, идентифицирующих антропогенное изменение окружающей природной среды вследствие возникновения чрезвычайных ситуаций на объектах нефтегазотранспортного комплекса России; исследование понятийного аппарата и уточнение базовых терминов, связанных с формированием адаптивного подхода к управлению процессом восстановления экологически чистой эксплуатации и ликвидации последствий ЧС на объектах нефтегазотранспортного комплекса России; разработка комплекса алгоритмов адаптивного регулирования очередности восстановления аварийного объекта нефтегазотранспортного комплекса; разработка имитационной модели процесса восстановления экологически чистой эксплуатации и ликвидации последствий ЧС на объектах нефтегазотранспортного комплекса при использовании адаптивной стратегии; разработка комплекса методик оценки эффективности адаптивного управления восстановлением экологически чистой эксплуатации и ликвидации последствий ЧС на объектах нефтегазотранспортного комплекса.

Методы исследования. Поставленные задачи исследования обуславливают комплексность методологии исследования. В связи с этим при разработке основных положений диссертационной работы использовались методы исследования, основанные на теории системного анализа, теории множеств, теории вероятностей и математической статистики, теории принятия решений в условиях неопределенности, методов имитационного моделирования организационно-технологических процессов в технических системах, а также на диалектическом подходе к изучению различных аспектов управления восстановлением экологически чистой эксплуатации и ликвидации последствий ЧС на объектах нефтегазотранспортного комплекса.

В процессе выполнения диссертационного исследования использованы следующие основные источники информации: труды отечественных и зарубежных ученых по теме диссертационного исследования; спра-вочно-информационные и энциклопедические материалы; нормативные документы; материалы научно-практических конференций; ресурсы сети Internet; сведения статистической отчетности МЧС России (в том числе, электронные базы данных).

Достоверность и обоснованность научных результатов базируется на неоднократно апробированном на практике математическом аппарате и практическом опыте контроля и идентификации управления техногенными рискам на объектах нефтегазотранспортного комплекса и достигается выбором реальных и научно обоснованных исходных данных, характеризующих состояние функционирующих и проектируемых объектов нефтегазового строительства, достаточностью их объемов и глубиной представления, научно-обоснованными методами системного анализа, практикой внедрения мероприятий и реализации результатов в НГТК.

Научная новизна исследований. В диссертации предложены новые методические подходы оценки эффективности способов формирования современной стратегии выбора целенаправленных организационно-технологических мероприятий, разработки методик и алгоритмов повышения эффективности системы управления процессом восстановления экологически чистой эксплуатации и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций на объектах нефтегазотранспортного комплекса России.

Научное и практическое значение. Научное значение диссертационной работы состоит в том, что настоящее исследование представляет собой одну из первых работ, где сделана попытка разработки нового и дальнейшее развитие существующего научно-методического аппарата оценки эффективности процесса восстановления экологически чистой эксплуатации и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций на объектах нефтегазотранспортного комплекса России, а также обоснования организационно-технологических мероприятий, прикладных способов и алгоритмов повышения эффективности управления процессами восстановления при эксплуатации наземных объектов нефтегазотранспортного комплекса на базе использования адаптивной стратегии.

Практическую значимость диссертационного исследования- составляют организационно-технологические мероприятия, алгоритмы повышения эффективности управления процессами восстановления при эксплуатации объектов нефтегазотранспортного комплекса, которые могут быть внедрены в деятельность руководящего состава МЧС России и НГТК с целью снижения экологического риска от техногенно опасных факторов.

Научные положения выносимые на защиту. На защиту выносятся следующие положения:

1. Комплекс алгоритмов адаптивного управления восстановлением экологически чистой эксплуатации и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций на объектах нефтегазотранспортного комплекса.

2. Имитационная модель процесса восстановления экологически чистой эксплуатации и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций на объектах нефтегазотранспортного комплекса при использовании адаптивной стратегии.

3. Комплекс методик оценки эффективности адаптивного управления восстановлением экологически чистой эксплуатации и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций на объектах нефтегазотранспортного комплекса.

Апробация и внедрение результатов диссертационного исследования. Основные результаты диссертационного исследования докладывались и обсуждались на заседаниях кафедры гражданской защиты Академии гражданской защиты МЧС России, кафедры высшей математики и системного моделирования сложных процессов Санкт-Петербургского университета ГПС МЧС России, а также на: международной научно-практической конференции - Гомель, ГИИ, 2006г.;

XV Юбилейной Международной научно-практической конференции научно-педагогического состава АГЗ. Химки, АГЗ МЧС России - 2007г.;

XVI Международной научно-практической конференции научнопедагогического состава и обучающихся АГЗ. Химки, АГЗ МЧС

России -2008г.;

ХШ научно-практической конференции научно-педагогического состава и обучающихся АГЗ «Предупреждение, спасение, помощь». Химки, АГЗ МЧС России - 2005г.

Результаты диссертационного исследования апробированы и внедрены в Санкт-Петербургском университете ГПС МЧС России, Академии гражданской защиты МЧС России, реализованы в четырех отчетах НИР и используются в образовательном процессе Института развития МЧС России. Публикация результатов. По материалам выполненных исследований опубликовано 9 научных работ, общим объемом 7,2 п.л., лично автору принадлежит 4,75 п.л., содержание которых отражает основные результаты диссертации.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав с выводами, заключения, списка литературы (91 наименование). Основное содержание диссертации изложено на 162 страницах текста, иллюстрированного 10 таблицами и 26 рисунками.

ВЫВОДЫ ПО ТРЕТЬЕЙ ГЛАВЕ

1. Имитационная модель процесса восстановления экологически чистой эксплуатации объектов нефтегазотранспортного комплекса и ликвидации последствий ЧС на них, разработанная в настоящей работе, позволяет осуществлять исследования возможностей адаптивного управления восстановлением НГТК в условиях возникновения неисправностей или повреждений (например, вследствие террористического акта) на нефтега-зотрубопроводах и других объектах нефтегазового комплекса и служит основой для разработки методик сравнительной и абсолютной оценки эффективности адаптивного управления восстановлением.

2. Методики сравнительной и абсолютной оценки эффективности адаптивного управления восстановлением ЭЧЭТ и ЛПЧС, изложенные в данной главе, являются одним из практических результатов настоящей диссертационной работы. Они обладают определенной практической ценностью, которая заключается в том, что эти методики могут быть использованы в деятельности ответственных лиц МЧС России с целью повышения в целом эффективности ЕГСС для осуществления рациональной организации управления восстановлением ЭЧЭТ т ЛПЧС имеющимися силами и средствами на основе адаптивного подхода.

3. Полученные с помощью предложенных методик результаты согласуются с физической сущностью исследуемого процесса восстановления и управления им, проводимого органами управления, а также штатными и нештатными формированиями МЧС России на объектах (в районах) ЧС, что свидетельствует о работоспособности методик и правильности выбора математического аппарата моделирования функционирования выше упомянутого процесса.

4. Адаптивное управление процессом ликвидации последствий ЧС на объектах НГТК уменьшает время восстановления, которое выступает основным ресурсом, определяющим величину дополнительного экономического эффекта за счет более раннего восстановления экологически чистой

14» эксплуатации и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций на объектах нефтегазотранспортного комплекса.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

По мнению автора, в работе осуществлено решение научной задачи, имеющей важное значение в области управления восстановлением экологически чистой эксплуатации нефтегазотрубопроводов и ликвидации последствий ЧС на объектах и элементах трубопроводов - разработан научно-методический аппарат оценки эффективности и синтеза алгоритма адаптивного управления восстановлением ЭЧЭТ и ЛПЧС.

Актуальность данной задачи обусловлена исключительно важным значением нефтегазотранспортного комплекса России, который играет основополагающую роль в бесперебойном снабжении топливно-энергетическими ресурсами практически всех народнохозяйственных объектов промышленного, оборонного и социального значения и, как следствие, необходимостью обеспечения рациональной организации управления восстановлением имеющимися силами и средствами ЕГСС.

Проведенные в настоящей работе исследования позволили автору получить ряд новых научных результатов, основными из которых являются, следующие: осуществлена постановка задачи оценки эффективности и синтеза алгоритма адаптивного управления восстановлением ЭЧЭТ и ЛПЧС; выявлены признаки, идентифицирующие антропогенное изменение окружающей природной среды вследствие возникновения чрезвычайных ситуаций на объектах нефтегазотранспортного комплекса России; исследован понятийный аппарат и уточнены базовые термины, связанных с формированием адаптивного подхода к управлению процессом восстановления экологически чистой эксплуатации и ликвидации последствий ЧС на объектах нефтегазотранспортного комплекса России; синтезирован алгоритм адаптивного управления восстановлением ЭЧЭТ и ЛПЧС при рассматриваемом комплексе условий на основе решения следующих частных задач: синтеза алгоритма регулирования очередности восстановления аварийных объектов (элементов) НГТП и синтеза ои алгоритма адаптации; разработана имитационная модель процесса восстановления ЭЧЭТ и ЛПЧС, позволяющая производить исследования динамики выше названного процесса с целью проверки стратегии управления и правил принятия решений на основе адаптивного подхода. Степень детализации модели соотнесена с требованием получения результатов, достаточно точно отражающих наиболее существенные стороны моделируемых процессов и присущих им закономерностям; разработан методический аппарат сравнительной и абсолютной оценки эффективности адаптивного управления восстановлением ЭЧЭТ и ЛПЧС; обоснованы предложения по использованию беспилотных авиационных комплексов разведки с целью повышения эффективности восстановления ЭЧЭТ и ЛПЧС; разработана методика оценки эффективности поиска и распознавания объектов и районов ЧС на трассе магистрального трубопровода с помощью БЛА.

Адекватность модели и корректность методик обеспечена правильным использованием методологии системного анализа, исследования операций, теоретических положений по моделированию, а также непротиворечивостью постановок частных задач, основных допущений (ограничений.).

Научная и практическая значимость результатов настоящей работы состоит в том, что они могут быть использованы в научно-исследовательских учреждениях МЧС России для заблаговременного и оперативного исследования возможностей адаптивного управления восстановлением экологически чистой эксплуатации различных промышлен-но опасных объектов и ликвидации последствий ЧС на них, они могут быть реализованы в штатных и нештатных аварийно-спасательных формированиях МЧС России, а также собственно в ходе управления восстановлением ЭЧЭТ и ЛПЧС.

Естественно, полученные в настоящей работе результаты не исчерпывают всего содержания адаптивного управления восстановлением экологически чистой эксплуатации различных промышленно опасных объектов и ликвидации последствий ЧС на них. Основными направлениями дальнейших исследований следует считать: разработку и обобщение научно-методического аппарата оценки эффективности и синтеза алгоритмов адаптивного управления восстановлением экологически чистой эксплуатации различных промышленно опасных объектов различного класса и ликвидации последствий ЧС на них с целью создания теоретических основ адаптивного управления восстановлением; разработку научно-методического аппарата оценки эффективности и синтеза алгоритмов адаптивного управления восстановлением промышленно опасных объектов различного класса и ликвидации последствий ЧС на них с целью обеспечения рациональной организации управления устранением неисправностей (отказов) на основе адаптивного подхода; разработку «рабочего словаря признаков», которые необходимо распознавать в процессе деятельности тех или иных структурных подразделений Гражданской защиты; разработку логико-вероятностной модели распознавания сложных объектов для оценки вероятности распознавания сложных объектов.

Основное содержание работы изложено в 7 статьях [79,80,81,82,83,86,88], в тезисах докладов [65,84,85,87], в четырех отчетах по НИР [67,89,90,91].

Основные положения и результаты работы докладывались на:

- Международной научно-практической конференции. «Вектор безопасного развития общества». Чрезвычайные ситуации: теория, практика, инновации. - Гомель, ГИИ, 2006г.;

- XV Юбилейной Международной, научно-практической конференции научно-педагогического, состава АГЗ - «Анализ экологических проблем, возникающих при воздействии аварийной ракетно-космической техники на окружающую природную среду». Предупреждение. Спасение. Помощь, (современность и инновации). Химки, АГЗ МЧС России , 2007г.;

- XVI Международной научно-практической конференции научно-педагогического состава и обучающихся АГЗ - «Принципы эколого-экономического моделирования культуры безопасности». Предупреждение. Спасение. Помощь, (современность и инновации). Химки, АГЗ МЧС России, 2008г.

- ХШ научно-практической конференции научно-педагогического состава и обучающихся АГЗ - «Предупреждение, спасение, помощь». Химки, АГЗ МЧС России, 2005г.;

- заседаниях кафедры высшей математики и системного моделирования сложных процессов в Санкт-Петербургском университете Государственной противопожарной службы МЧС России и кафедры гражданской защиты Академии гражданской защиты МЧС России в 2004-2008 гг.

Результаты, полученные в диссертационной работе реализованы: на учениях формирований МЧС России; в НИР [67,89,90,91]; в образовательном процессе Санкт-Петербургского университета Государственной противопожарной службы МЧС России и Академии гражданской защиты МЧС России.

1. Надежность и эффективность в технике. Справочник. Т. 3. Эффективность технических систем. Под редакцией В.Ф. Уткина и Ю.В. Крючкова. М. Машиностроение. 1988, 328с.

2. Системный анализ и принятие решений. Словарь-справочник. Под редакцией В.Н. Волковой и В.Н. Козлова. М. Высшая школа. 2004, 614с.

3. Адаптивные системы автоматического управления. Под редакцией В.Б. Яковлева. Ленинград. ЛГУ. 1984, 204с.

4. Аксенов Г.С., Фомин В.Н. О линейных адаптивных системах управления. Методы вычислений. Ленинград. ЛГУ. 1983, 93-116с.

5. Вентцель Е.С. Исследование операций. М. Наука. 1987, 208с.

6. Ильичев A.B., Грущанский В.А. Эффективность адаптивных систем. М. Машиностроение. 1987, 229с.

7. Лукашин Ю.П. Адаптивные методы краткосрочного прогнозирования. М. Статистика. 1979, 254с.

8. Назин A.B., Позняк A.C. Адаптивный выбор вариантов: рекуррентные алгоритмы. М. Наука. 1986, 288с.

9. Джейсоул Н. Очереди с приоритетами. Пер. с англ. Под редакцией Калашникова B.B. М. Мир. 1973, 279с.

10. Кокс Д.Р., Смит У.Л. Теория очередей. Пер. с англ. Под редакцией Соловьева А.Д. М. Мир. 1966, 218с.

11. Гражданская защита. Энциклопедический словарь. Под редакцией С.К. Шойгу. Москва. ДЭКС-ПРЕСС. 2005, 552с.

12. Ансов С.П. Повышение устойчивости объектов трубопроводных систем к работе в чрезвычайных ситуациях. Сб. НТС «Проблемы устойчивого развития регионов и объектов промышленной инфраструктуры», М.: ФГУП ЦНИИ «Центр», 2002.

13. Мазур И.И., Иванцов О.М., Молдаванов О.И. Конструктивная надежность и экологическая безопасность трубопроводов. Недра, М.: 1990.

14. Закон Российской Федерации «О промышленной безопасности опасных производственных объектов»17. Транспортная стратегия

15. Энергетическая стратегия России

16. Вдоль Лены к Талакану // «Трубопроводный транспорт нефти». -№ 8, 2006 -с.5-8

17. Бурзуляк Б.В. Транспорт газа; космические технологии развития // Газовая промышленность, 1998.

18. Новый маршрут. 2006 // ВНИИСТ-ИНФО.ру

19. Строительные нормы и правила (СНиПы, ГОСТы, ГЭСН, ГН и т.п. Центр лицензирования и сертификации // Технадзор, магистрального, трубопроводного, TpaHcnopTa.mht

20. Кузнецов В.В. Отказы на магистральных газопроводах РАО «Газпром» // Нефтегазовая магистраль, №1, 1998.

21. Деревицкий Д.П., Люблинский B.C. Фрадков А.Л. Методы синтеза адаптивных систем управления энергооборудованием. М. НИИ экономики в энергетическом машиностроении. 1986, 50 с.

22. Фрадков А.Л. Адаптивное управление в сложных системах: беспоисковые методы. М. Наука. 1990, 296 с.

23. Акимов В.А., Лесных В.В., Радаев H.H. Основы анализа и управления риском в природной и техногенной сферах. Учебное пособие. М.,155

24. МЧС России. «Деловой экспресс». 2004, 348 с.

25. Аникиев В.В., Захарова П.В. и др. Оценка стратегического риска в экологической сфере // Управление риском. Спецвыпуск. 2002, 83-88с.

26. Ансов С.П., Харитонов В.А. Организационно-технические мероприятия по обеспечению безопасности трубопроводного транспорта нефти и газа в чрезвычайных ситуациях мирного и военного времени. Отчет о НИР РАО «Роснефтьгазстрой». Раздел 5. М. 2001.

27. Адушкин В.В. и др. Экологические проблемы и риски воздействий ракетно-космической техники на окружающую природную среду. М. «Анкил». 2000, 640 с.

28. Разработка предложений по применению БЛА в интересах МЧС России. Отчет о НИР. Химки. АГЗ МЧС РФ. 2006, 86 с.

29. Ильичев A.B. Эффективность проектируемой техники: основы анализа. М., Машиностроение, 1991, 335 с.

30. Надежность и эффективность в технике. Справочник. Т. 1. Мето156дология. Организация. Терминоло- гия. Под редакцией В.Ф. Уткина и Ю.В. Крючкова. М. Машиностроение. 1986, 224с.

31. ГОСТ 27.202-83. Надежность в технике. Технологические системы. Методы оценки надежности по параметрам качества изготовляемой продукции.

32. Федеральный закон № 158-ФЗ от 25 сентября 1998 года «О лицензировании отдельных видов деятельности».

33. ГОСТ Р22.0.05.-94. Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Техногенные чрезвычайные ситуации. Термины и определения, с. 11.

34. Приказ МЧС России от 28 февраля 2003 г. № 105 «Об утверждении требований по предупреждению чрезвычайных ситуаций на потенциально опасных объектах и объектах жизнеобеспечения».

35. Малышев Б. Управление промышленными рисками в нефтеперерабатывающей отрасли // Гражданская защита. № 7. 2005, с. 26-27.

36. ГОСТ Р22.0.02-94. Термины и определения основных понятий в области безопасности в чрезвычайных ситуациях. Дата введения: 1 января 1996 г.

37. Правила организации мероприятий по предупреждению и ликвидации разливов нефти и нефтепродуктов на территории Российской Федерации. Утверждены постановлением Правительством РФ от 15 апреля 2002 г. № 240.г

38. Защита населения и территорий в чрезвычайных ситуациях. Подобщей редакцией Фалеева М.И. МЧС России. ГУП «Облиздат», г. Калуга.157480 с.

39. Новичков Н., Барковский В. Основные направления развития беспилотных авиационных комплексов // Рынки вооружений № 1 2008, с. 1-40.

40. Приказ Министра МЧС России от 23 декабря 2005 г. № 999 «Об утверждении Порядка создания нештатных аварийно-спасательных формирований».

41. Расторгуев Н. Комплексы с дистанционно пилотируемыми летательными аппаратами // Военный парад. № 4, июль август, 2003, с. 26-28.

42. Беляев В. Война в воздухе. Новая угроза. Современные зарубежные БПЛА и перспективы их развития // Авиация и космонавтика № 4, 2004, с. 8-17.

43. Каримов А. Беспилотные летательные аппараты большой высоты и продолжительности полета: уникальность и эффективность // Военный парад, №4, 2003, с. 30-33.

44. Евстафьев Г., Павлушенко М. Беспилотные летательные аппараты в классических и террористических войнах // «Ядерный контроль» №3, 2004, с. 77-82.

45. Павлушенко М., Вышинский Д., Миськов В. Воздушный разведчик. Перспективы использования беспилотных летательных аппаратов для решения задач гражданской защиты // Гражданская защита, № 8. 2005, с. 60-64.

46. Павлушенко М.И., Евстафьев Г.М., Макаренко И.К. «Беспилотные летательные аппараты». Монография. М., ПИР-Центр. 2005.

47. Чистяков Н.В. Всё не так уж сумрачно вблизи. О состоянии дел с малыми беспилотниками в России // www.dpla.ru.

48. Горелик А.Л. Ташкеев Л.Л. Липатов Е.Т. Обеспечить всемерную государственную поддержку созданию отечественных беспилотных средств воздушно-технической разведки // Вестник Академии военных наук. № 2, 2003, с. 162-167.

49. Чистяков Н.В. Мифы беспилотной авиации // www.dpla.ru

50. Корнейчук Ю., Костров А. Развитие спасательных сил // Гражданская защита. № 1. 2005.

51. Федеральный закон «О государственной спасательной службе». Проект.

52. Приказ МЧС России «Критерии информации о ЧС» от 8.07.2004 г. № 239.

53. Тикунов К.Б. Основы организации и проведения АСДНР. Оперативное управление мероприятиями РСЧС. Книга 3. М. МЧС России. 2002.

54. Мухамедяров Р.Д. Аэрокосмический мониторинг технического состояния подземных и наземных инженерных сооружений // Оптический журнал. №4. 2002, с. 11-18.

55. Казаков Д., Шегрикович В. Экскаватор ранит нефтепровод // Гражданская защита. № 9. 2001, с. 6-7.

56. Клепиков И. Не допустить загрязнения грунта нефтью и нефтепродуктами // Гражданская защита. № 1. 2004, с. 12.

57. Телегин Л.Г., Ким Б.И., Зоненко В.И. Охрана окружающей среды при сооружении и эксплуатации газонефтепроводов. М. «Недра». 1998, 210 с.

58. Чеботарев С.С., Круглов В.В и др. Современное высокоточное оружие зарубежных государств и основы его применения. Монография. М. ВА РВСН. 2008, 288 с.

59. Чеботарев С.С., Павлушенко М.И., Вышинский Д.В. Использование аэростата-осветителя // Гражданская защита. № 9, 2007, с. 38-41.

60. Чеботарев С.С., Международная интеграция спасательных сил // Гражданская защита. № 12, 2006, с. 8-9.

61. Чеботарев С.С. Современное состояние и перспективы развития аварийно-спасательной техники. Сборник. Оперативное управление мероприятиями РСЧС. Новогорск. Институт развития МЧС России. 2002, 254 с.

62. Федоренко В.Н., Бочаров Б.В. Перспективы развития МЧС России. Учебное пособие. Новогорск. АГЗ МЧС России. 2003, 76 с.

63. Тюменская Е.М. Природные и техногенные опасные ситуации на юге Предбайкалья. Оценка и управление природными рисками. Материалы Всероссийской конференции «Риск-2003». Т.1. Издательство Российского университета дружбы народов. М. 2003, 414 с.

64. Островский В. 23 февраля праздник настоящих мужчин. В этом уверен руководитель МЧС Сергей Шойгу // Независимое военное обозрение. № 7 (81) от 20 февраля 1998 года.

65. Ефимов Д.В. Робастное и адаптивное управление нелинейными колебаниями. — СПб.: Наука, 2005, 314 с.

66. Юревич Е.И. Теория автоматического управления. СПб.: БХВ-Петербург, 2007, 560 с.

67. Чураков Е.П. Оптимальные и адаптивные системы. М.: Энерго-атомиздат, 1987, 256 с.

68. Блохин Ю.А., Гадышев В.А., Родичев A.A. Учет фактора времени при вложении средств в ликвидацию последствий чрезвычайных ситуаций // Проблемы управления рисками в техносфере. № 3, 2008, с. 16-18.

69. Неклюдов В.Н. «Аэростатная система защиты объектов инфраструктуры и экономики». Научно-технический журнал «Технологии гражданской безопасности». М.: ФЦНВТ «ВНИИ ГОЧС». № 1-2 (15-16), 2008.

70. Неклюдов В.Н., Чеботарев С.С. Эколого-экономические аспекты культуры безопасности жизнедеятельности. Научно-технический журнал «Технологии гражданской безопасности».- М.: ФЦНВТ «ВНИИ ГОЧС». № 4(18), 2008.

71. Неклюдов В.Н., Чеботарев С.С. Вектор безопасного развития общества. Чрезвычайные ситуации: теория, практика, инновации: материалы докладов международной научно-практической конференции. Гомель, ГИИ, 2006.

72. Неклюдов В.Н., Федоренко В.Н. Угрозы современности и гражданская оборона. Журнал «Гражданская защита», №2 М., 2008.

73. Неклюдов В.Н., Чеботарев С.С., Хайрутдинов Ш.В., Павлушенко М.И. Ракетно-космическая техника и окружающая природная среда. Журнал «Гражданская защита», №2 М., 2009.

74. Неклюдов В.Н. Предложения по внедрению методик комплексной оценки эффективности защиты. Отчет по НИР. Химки, АГЗ МЧС России, инв. 2179к, 2007. 270 с.

75. Неклюдов В.Н. Практика реализации мероприятий по обеспечению устойчивости функционирования объектов экономики и территорий. Отчет по НИР. Химки, АГЗ МЧС России, инв. 2211 к, 2008. 290 с.

76. Неклюдов В.Н. Технологии оценки техногенной безопасности потенциально опасного объекта. Отчет по НИР. Химки, АГЗ МЧС России, инв. 2293к, 2008.-317 с.