автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Методы, модели и средства автоматизации управления техносферной безопасностью

На правах рукописи 0050521г»

Белозеров Валерий Владимирович

МЕТОДЫ, МОДЕЛИ И СРЕДСТВА АВТОМАТИЗАЦИИ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОСФЕРНОЙ БЕЗОПАСНОСТЬЮ

Специальности:

05.13.06 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (технические науки, отрасль — промышленность) .13.10 - Управление в социальных и экономических системах (технические науки)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Ростов-на-Дону 2012

18 ДПР 2013

005052128

Работа выполнена в Испытательном вычислительно-информационном центре Научно-исследовательского института физики Южного федерального университета (Ростов н/Д).

Научные консультанты: Заслуженный деятель науки РФ, доктор технических наук, профессор, руководитель УНК АСИТ Академии ГПС МЧС России (г. Москва) Топольский Николай Григорьевич, доктор физико-математических наук, профессор, начальник НОК организационно-управленческих проблем ГПС Академии ГПС МЧС России (г. Москва) Прус Юрий Витальевич,

Официальные

оппоненты: Заслуженный деятель науки РФ, доктор техничес-

ких наук, профессор, зам. начальника по научной работе ВНИИ ГОЧС МЧС России (г. Москва) Качанов Сергей Алексеевич,

Заслуженный работник ВШ РФ, доктор технических наук, профессор, проректор по инновационно-образовательной деятельности РосНОУ (г.Москва) Минаев Владимир Александрович,

Доктор технических наук, профессор, зав. кафедрой инженерной экологии и безопасности жизнедеятельности МГТУ СТАНКИН (г. Москва) Шварцбург Леонид Эфраимович

Ведущая организация: Южный научный центр Российской

Академии Наук (г. Ростов н/Д)

Защита диссертации состоится «28» марта 2013 г. в 14-00 час. на заседании диссертационного совета Д 205.002.01 Академии государственной противопожарной службы МЧС России по адресу: 129366, г. Москва, ул. Бориса Галушкина, 4, зал Совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Академии государственной противопожарной службы МЧС России.

Отзыв на автореферат с заверенной подписью и печатью просим направлять в Академию Государственной противопожарной службы МЧС России.

Телефон для справок: (495) 683-19-05

Ученый секретарь

диссертационного совета, _

доктор технических наук, доцент С.Ю. Бутузов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Для решения проблем безопасности требуется организованная деятельность в решении научных, технических, политических, экономических и социальных задач, которые влияют на социально-экономические потери в обществе. Такая деятельность осуществляется в рамках искусственно созданных человеком формирований, называемых организационными системами управления (ОСУ), которые охватывают федеральные и региональные государственные службы и учреждения, общественные организации, различные промышленные предприятия всех форм собственности, компании, холдинги, банки, кооперативы и т.д. Количество таких объектов в нашей стране измеряется сотнями тысяч, и продолжает расти, а количество персонала в ОСУ - десятками миллионов.

Несмотря на это, ОСУ, как специфический класс систем, постоянно ускользали из поля зрения исследователей, в то время как, главным условием и основой нормальной жизнедеятельности людей является их безопасность. И, поскольку техносфера, оборудование и транспорт, производственные и жилые здания, промышленные объекты и другие продукты человеческой деятельности, не только потенциально опасна, но и потенциально уязвима, то под техносферной безопасностью понимается вероятность защищённости как населения и территорий от поражающего воздействия техносферы, так и самой техносферы от опасных событий техногенного, криминогенного и природного характера.

Актуальность данной работы обуславливается постоянной проблемой выбора наилучшего (или оптимального) решения, которая ещё больше повышается при управлении процессами, обеспечивающими безопасность, многие из которых являются быстротекущими и многопараметрическими (взрывы, пожары, дорожно-транспортные происшествия, террористические акты и т.д.). В этом случае, и в связи с ограниченными возможностями человека, необходимыми условиями сокращения социально-экономических потерь от указанных событий являются создание «внутри ОСУ», различных автоматизированных систем управления (АСУ, АСУП и АСУТП), автоматизированных систем контроля (АСК) и систем автоматического управления (САУ), «следящих» за тем, чтобы процессы на объектах управления не попадали за границы (уставки) и в аварийные режимы, в т.ч. с учетом «человеческого фактора».

Таким образом, ОСУ техносферной безопасностью (ТБ) административно-территориальных единиц (ATE) должны представлять собой макросистемы (MC), в которых функционируют автоматизированные и неавтоматизированные системы управления различными промышленными объектами и службами жизнеобеспечения, «связанные» между собой каналами связи и передачи данных (в т.ч. радиосвязи с передвигающимися объектами, включая определение их координат в ATE).

Создание крупных и проблемно-ориентированных систем, а MC ТБ ATE являются именно такими, потребовало разработки соответствующего математического аппарата теории оптимального управления, основы которого представлены в работах зарубежных и отечественных авторов: Р.Беллмана, В.Б. Болтянского, Дж. Нэша, JI.C. Понтрягина, Г. Хакена, В.И. Арнольда, И.Пригожина, H.H. Моисеева, А.А.Колесникова, в т.ч. в области безопасности - Артамонова B.C., Брушлинского H.H., Гаврилея В.М., Махутова H.A., Микеева А.К., Минаева В.А., Русака О.Н., Топольского Н.Г., Фролова К.В. и других. В то же время в современных условиях возрастает роль «минимаксного» управления, т.е. управления с минимальными потерями и с максимальной эффективностью использования ресурсов при штатных и нештатных ситуациях. Попыток решить указанные проблемы при создании ОСУ немного и все они, как показывает статистика потерь, пока безуспешны. Следовательно, необходимы исследования взаимосвязей и процессов самоорганизации безопасности, экономики и права, т.е. влияния вынужденной организации (законов, стандартов, норм и правил) на их самоорганизацию и на ежегодный уровень социально-экономических потерь в обществе, что явля-

ется «отражением» их взаимного несоответствия (десинхроноза) и возможности неисполнения.

Таким образом, налицо научная проблема-, нахождение условий самоорганизации безопасности, экономики и права, минимизирующих социально-экономические потери, и разработка на их основе методов, моделей и средств автоматизации управления техносферной безопасностью. В зарубежной и отечественной науке эта проблема мало изучена, что свидетельствует об актуальности темы.

Цели и задачи исследования. Цель диссертации заключается в разработке автоматизированных средств и систем управления техносферной безопасностью ATE на основе вероятностно-физических методов анализа существующих ОСУ и синтеза синергетических методов, моделей и средств, обеспечивающих предотвращение и ликвидацию аварий и пожаров на промышленных и жилых объектах, дорожно-транспортных происшествий (ДТП), преступлений, несчастных случаев и чрезвычайных происшествий в ATE природного, техногенного и криминогенного характера, сокращающих социально-экономические потери от них. Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие основные задачи:

- провести анализ существующих современных научных методов и подходов к решению проблем техносферной безопасности,

- определить и сформулировать основные теоретические и понятийные аспекты диагностики техносферного вреда и его компонентов (пожарного, энергетического, транспортного, экологического и др.),

- найти условия самоорганизации процессов обеспечения техносферной безопасности,

- синтезировать модели и средства диагностики техносферного вреда и его компонентов,

- разработать методологию построения автоматизированной макросистемы синергетиче-ского управления техносферной безопасностью,

- осуществить практическую реализацию разработанных методов, моделей и средств автоматизации управления техносферной безопасностью, в т.ч. путем моделирования на статистических данных социально-экономических потерь от пожаров, аварий, дорожно-транспортных происшествий и ЧС природного, техногенного и криминогенного характера.

Объект исследований. Объектами исследований являются промышленные и жилые объекты техносферы, а также население с ОСУ СЖ ATE (районов, городов и т.д.), функционирование которых определяет уровень (вероятность) безопасной жизнедеятельности в них.

Предметом исследований являются методы, модели и технологии функционирования промышленных и жилых объектов техносферы, населения и СЖ ATE, включающие определение опасностей, процессы их обнаружения и предотвращения, а также модели автоматизированных средств и систем компенсации и подавления опасностей с помощью процессов самоорганизации и управления.

Методы исследования. Основными методами исследования являются системный анализ и системный синтез функционирования промышленных и жилых объектов, субъектов (населения) и ОСУ СЖ в ATE, которые представляют собой сложные технические и человеко-машинные системы обеспечения процессов жизнедеятельности в ATE. Исследования базируются также на использовании термодинамики, электродинамики, синергетики, хронобиологии, методов аналитического и дискретного моделирования, компьютерных методов обработки информации, теории массового обслуживания и распознавания образов.

Достоверность полученных результатов обеспечивается корректностью постановки задач, строгостью использования математического аппарата, четкостью и ясностью выявляемых физических, химических, биологических, технологических, психологических и социальных эффектов, в т.ч. на многолетней статистике социально-экономических потерь от

пожаров, ДТП и других происшествий, а также согласованностью результатов, полученных с использованием предлагаемых методов и средств исследования с результатами других исследователей.

Научная новизна диссертационного исследования заключается в следующем:

- разработан не имеющий мировых аналогов автоматизированный комплекс баро-электро-термо-акустометрии, базирующийся на предложенном автором вероятностно-физическом методе количественной оценки долговечности, устойчивости и опасности твердых материалов, обращающихся в промышленном производстве и в быту, через вектор-функции их жизненного цикла, на которые получены патенты РФ (№ 2324923 от 20.05.2008, № 2343467 от 10.01.2009 и № 2399910 от 20.09.2010), отмеченные дипломом Национальной академии наук пожарной безопасности (23.05.2012);

- систематизированы принципы автоматизации и интеграции технологического прогона и приемо-сдаточных испытаний при промышленном производстве электроприборов, позволяющие определять стадии их «жизненного цикла» (с помощью позисторных термозондов, на который получен патент РФ на изобретение № 2060566 от 20.05.1996), базирующиеся на модели их «интеллектуализации», которая поднимает на порядок безопасность электроприборов при эксплуатации и приводит во взаимное соответствие их технический и пожаробезопасный ресурс, превращая их в радиоизвещатели техносферной опасности и навигации (РИТОН), на которых синтезирована автоматизированная система предотвращения и обнаружения происшествий (АСПОП) - пожаров, аварий и взрывов на промышленных и жилых объектах;

- впервые предложена модель автоматизированной макросистемы квалиметрии электроприборов (АМСКЭ), которая позволяет дополнить менеджмент качества ИСО 9000, представляя изменение качества электроприборов, как совокупность необратимых потерь надежности, эксплуатационной безопасности и потребительских характеристик;

- разработана новая универсальная модель описания и классификации процессов функционирования жилых и промышленных объектов и всех служб жизнеобеспечения ATE в четырех проблемно-ориентированных сетевых макроподсистемах: «Профилактика», «Ресурсы», «Происшествия» и «Потери», которая позволяет оптимизировать структуры СЖ и разработать модели управления ими по отклонениям от нормального функционирования, названным нано-, микро- и макроавариями»;

- создана методология моделирования и оценки эффективности функционирования сложных систем с минимизацией социально-экономических потерь в них, устраняющая противоречия между научными, техническими, экономическими и правовыми знаниями, нормами и правилами, путем введения новых понятий - публичного, коллективного и частного вреда, которые в единстве с общепринятыми понятиями публичных, коллективных и частных благ позволяют провести объективацию, изменить показатели и кардинально улучшить социально-экономическое состояние ATE с помощью разработанных систем адаптивного налогообложения с реинвестиционным механизмом их функционирования;

- предложен новый способ интеграции автоматизированных систем управления объектами промышленности, обеспечивающий безопасность технологических процессов (АСУБТП) в них (на примерах котельной промышленного или коммунального предприятия, угольной шахты, добычи и использования торфа), базирующийся на методе термомагнитной сепарации воздуха на кислород, используемый в техпроцессах, и азот - для предотвращения загораний и тушения пожаров, на способ и сепаратор для которого получен патент РФ на изобретение (№ 2428242 от 10.09.2011);

- впервые получены математические вероятностно-физические, организационно-технические и биотехнологические модели, которые позволили синтезировать автоматизированную макросистему синергетического обеспечения пожарной безопасности ATE

(АМСО ПБ), а также геоинформационную макросистему синергетического обеспечения безопасности дорожного движения в ATE (ГИМСО БД);

-разработан метод обеспечения совместимости и интеграции совокупности АСУ БТП объектов промышленности и жилья с макросистемами управления всеми службами жизнеобеспечения ATE в геоинформационную макросистему синергетического управления тех-носферной безопасностью (ШМСУ ТБ), через сетевые макроподсистемы - «Профилактика», «Ресурсы», «Происшествия» и «Потери», путем взаимосвязи их между собой с помощью автоматизированной гибридной вычислительно-связной системы, которая помимо каналов связи и передачи данных каждой СЖ реализует местоопределение, радиоконтроль и радиоуправление объектами и персоналом на территории ATE, с лазерным зондированием среды и подстилающей поверхности;

- разработана автоматизированная интернет-технология поддержки принятия решения (алгоритмы и комплексы программ анализа пожарно-энергетического вреда -http://titan.ip.rsu.ru/online/fhazsmp/input.html и дорожно-транспортно-экологического вреда в ATE -http://titan.iD.rsu.ru/online/envsmp/input.html). с помощью которых выполнены расчеты по Югу России, подтверждающие эффективность их применения.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Метод вероятностно-физического анализа систем управления безопасностью ATE (пожарно-энергетической, дорожно-транспортной и т.д.) и синтеза автоматизированных систем обеспечения безопасности.

2. Методика «защитной интеллектуализации» технических средств повышенной опасности (электроприборов, транспорта и т.д.), превращающий их в новые средства технического обеспечения АСУ - в радиоизвещатели техносферной опасности и её навигации, построенные на основе вероятностно-физических методов, моделей и информационных технологий оценки и контроля надежности и опасности промышленной продукции (материалов и изделий из них), использующие вектор-функции жизненного цикла материалов, получаемые баро-электро-термо-акустометрией, в результате применения которых синтезированы:

- автоматизированная макросистема квалиметрии электроприборов,

- автоматизированная система предотвращения и обнаружения происшествий (аварий, пожаров, взрывов, ДТП) в ATE.

3. Методология проблемно-ориентированной интеграции автоматизированных систем управления в топливно-энергетической промышленности (на примерах ТЭЦ и котельных промышленных и коммунальных предприятий, угольных шахт и торфяников), с помощью программно-технического комплекса диспетчеризации и термомагнитной сепарации воздуха на кислород (парамагнетик), используемый при сжигании топлива, и азот (диамагне-тик), применяемый для предотвращения загораний и тушения пожаров, позволяющая использовать атмосферу для противопожарной защиты техносферы и биосферы, а в «связке» с биофизическими моделями - для защиты атмосферы, биосферы и геосферы от техносферы.

4. Модели и алгоритмы оценки эффективности решения задач управления безопасностью ATE, построенные на основе определения публичного, коллективного и частного вреда (пожарно-энергетического, дорожно-транспортного и т.д.), что минимизирует социально-экономические потери в ATE от аварий, пожаров, ДТП и т.д., и предоставляет возможность, с помощью статистического анализа временных рядов, получить функции плотности вероятности соответствующих потерь, интегрирование изменений которых дает ретропрогноз эффективности принимаемых решений, а также позволяет оценить затраты по достижению установленного уровня безопасности в ATE и осуществить автоматизированное управление финансированием, для достижения указанного уровня с помощью реинвестици-

онного механизма и автоматизированных систем адаптивного налогообложения (пожар-но-энергетического, дорожно-транспортно-экологического и т.д.).

5. Методология построения автоматизированной макросистемы синергетического обеспечения пожарной безопасности (АМСО ПБ) ATE с помощью защищаемых положений, что позволяет за счет эмерджентности макросистемы снизить количество пожаров, гибель, травмы и материальный ущерб от них на порядок и более.

6. Средства и методы проектирования автоматизированной геоинформационной макросистемы синергетического обеспечения безопасности дорожного движения (ГИМСО БД), сформированные с помощью защищаемых положений, позволяющие за счет эмерджентности макросистемы снизить количество ДТП, гибель, травмы и материальный ущерб от них на порядок и более.

7. Метод обеспечения совместимости и интеграции АСУ БТП объектов промышленности и жилого сектора с макросистемами управления всеми службами жизнеобеспечения ATE в геоинформационную макросистему синергетического управления техносферной безопасностью (ГИМСУ ТБ) путем взаимосвязи их между собой с помощью гибридной вычислительно-связной системы через проблемно-ориентированные сетевые макроподсистемы - «Профилактика», «Ресурсы», «Происшествия» и «Потери», а также, сосредоточения персонала администрации ATE и оперативных подразделений всех СЖ в зданиях-мачтах центров управления силами и средствами (ЦУСС) ATE, что позволяет за счет эмерджентности ГИМСУ ТБ поднять вероятность защищённости (безопасности) населения в ATE до нормативного уровня по ГОСТ 12.1.004.

Теоретическая значимость работы заключается в том, что выполненное исследование решает актуальную научную задачу разработки вероятностно-физической методологии анализа и синтеза синергетических структур СЖ, позволяющих повысить уровень техносферной безопасности промышленных и жилых объектов и ATE в целом, за счет автоматизации и самоорганизации СЖ и населения. Разработанные модели и методы развивают теоретические основы анализа, синтеза и обработки информации в автоматизированных и интегрированных системах обеспечения безопасной жизнедеятельности на основе системного подхода, синергетики, электродинамики и термодинамики.

Практическая значимость работы. Излагаемые аспекты диссертации развивают методологию практического применения системного анализа и синтеза организационных и интегрированных систем обеспечения безопасности промышленных и жилых объектов, самоорганизующихся в условиях штатных и нештатных ситуаций в ATE. Модели, средства и алгоритмы, описывающие автоматизированные макросистемы обеспечения безопасности дорожного движения и пожарной безопасности ATE, могут быть использованы при создании районных, городских и региональных систем управления. Программно-технические средства оценки надежности, устойчивости и пожарной опасности материалов и изделий из них можно использовать при их сертификации и экспертизе в лабораториях и центрах Ростехрегулирования, МЧС и Минюста России, а также на объектах промышленности, в ПИИ, КБ и при подготовке специалистов в ВУЗах.

Реализация результатов работы. В 2000 году под руководством автора некоторые из разработанных методов и моделей были подготовлены и направлены Министерством образования РФ в Федеральную программу «Пожарная безопасность и социальная защита 2001 - 2005 г.г.».

В 2001 году на основе полученных результатов было разработано технико-экономическое обоснование (ТЭО) создания в г. Ростове-на-Дону «Коммуникационной Адаптивной макросистемы Контроля Автотранспортного Движения» («КАСКАД») - прототипа ГИМСО БД, которая заинтересовала МВД России (исх.№ 13/Ц-4401 от 25.10.2001), была одобрена Полномочным представителем Президента России в Южном Федеральном округе (исх.№ А52-24-6 от 04.01.2002) и Законодательным собранием Ростовской области (исх.№ 01.4-429/1521 от 30.01.2002), а 7 июня 2004 года была предложена соискателем на парламентских слушаниях в

Совете Федерации «Об оптимизации правового обеспечения безопасности дорожного движения в Российской Федерации».

С 2002 года круглосуточно на сервере http://titan.ip.rsu.ru. созданном под руководством соискателя, функционируют сайты с "on-line"- расчетами по моделям, изложенным в диссертации («пожарные» - http://titan.ip.rsu.ru/online/fhazsmp/input.html и «дорожные» http://titan.ip.rsu.ru/online/envsmp/input.html). что позволяет пользователю Интернета применить их в научных, учебных или профессиональных целях.

Материалы диссертации в виде электронного учебника «Диагностика материалов и изделий из них», разработанного по грату ЮФУ 05/6-98, с 2007 года общедоступны на сервере http://uran.ip.rsu.ru, созданном под руководством соискателя.

Теоретические и методические разработки и модели использованы в учебных процессах и квалификационных работах студентов, слушателей и аспирантов в Ростовском государственном строительном университете и в Академии ГПС МЧС России. Часть созданных методов, средств и систем прошли экспертизу и зарегистрированы в Федеральной службе по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам, что делает их доступными широкому кругу специалистов.

Апробация работы. Теоретические и практические результаты, представленные в диссертации, докладывались на 6 научных семинарах, на 9 региональных, 42 Всероссийских и 78 международных конференциях, симпозиумах, форумах и конгрессах, основные из которых: Всесоюз. конф., посвящ. 30-летию НПО «Импульс» (Северодонецк: НПО «Импульс», 1986), XII Всерос.науч.-практ.конф. «Научно-техническое обеспечение противопожарных и аварийно-спасательных работ» (Балашиха: ВНИИПО, 1993), II Междунар. конф. «Информатизация систем безопасности - ИСБ 93» (Москва: ВИПТШ, 1993), 6-й и 8-й Междунар. Конф. "Системы безопасности - СБ 97,99"(Москва: МИПБ МВД РФ, 1997 и 1999), Межд.конф. «Современные проблемы национальной безопасности: Россия в XXI век с миром и согласием» (Ростов н/Д: РЮИ МВД РФ-АПБНД999); 9-15 и 17-20 Между-нар.конф. «Системы безопасности» - СБ 2000-2006 и СБ 2008-2012» (Москва: АГПС МЧС РФ, 2000-2012); Науч.-тех.конф. по межотрасл. Программе Минатома и Минобразования РФ «Научно-инновационное сотрудничество» (Москва: МИФИ, 2002); Всерос. науч.-практ. конф. «Техносферная безопасность, надежность, качество, энергосбережение» (РГСУ, 20022012); VI Междунар.науч.-практ.конф. «Экономика природопользования и природоохраны» (Пенза:ПДЗ-МАНЭБ, 2003); 24-26 науч.-практ. конф.с междунар.участием «Композиционные материалы в промышленности - СЛАВПОЛИКОМ» (Ялта-Киев: УИЦ «Наука, техника, технология», 2004-2006), 1-й и 2-й Междконф. "Наука и будущее: идеи, которые изменят мир" (Москва: ГГМ им.Вернадского -Фонд "Наука и будущее», 2004 и 2005); 12-й и 13-й Международной конф. «Современные методы и средства неразрушающего контроля и технической диагностики» (Ялта-Киев: УИЦ «Наука, техника, технология», 2004, 2005); 13,14 и 16-й междунар. конф. «Проблемы управления безопасностью сложных систем» (Москва: ИПУ РАН - 2005, 2006 и 2008); Межд. науч.-практ. конф. «Строительство-2007,2008,2009» (Ростов н/Д: РГСУ, 2007-2009); Междунар. научно-практич. конф «Пожарная и аварийная безопасность» (Иваново: ИГПС МЧС РФ - 2008,2011); XVII Межд.конф. по химической термодинамике в России (RCCT 2009, Казань:РХО им.Д.И.Менделеева); Научно-методич. конф. «Современные информационные технологии в образовании: Южный федеральный округ - СИТО 2009,2010,2011» (Ростов н/Д: ЮГИНФО, 2009-2011); XIV молодеж. конф,-школы с междунар. участием «Современные проблемы математического моделирования» (Ростов н/Д: ЮФУ-2011); Всерос. науч.-практ. конф. «Предупреждение преступлений и административных правонарушений в сфере обеспечения безопасности дорожного движения» (Краснодар: КрУ МВД РФ-2011); 4-й междунар.науч.конф. «Системный синтез и прикладная синергетика» (Пятигорск-Таганрог: ТТИ ЮФУ-2011); International research and practice

conference European Science and Technology: (Wiesbaden, Germany-2012); Russian-Taiwanese Symposium "Physics and Mechanics of New Materials and Their Applications"(Rostov-on-Don 2012).

Результаты работы отражены в отчетах ряда госбюджетных НИР, выполненных в рамках Программ Минобразования РФ: Межвузовской НТП 1996-99 г.г. «Качество и безопасность технологий, продукции, образовательных услуг и объектов» (НИР-4.65), в которой соискатель был руководителем; фанта Минобразования РФ (2001-2002г.г.) № ТОО-13.0-2500 «Модель адаптивной системы безопасности дорожного движения с пассивной локацией транспортных средств (рук.- д.ф.-м.н., проф. Денисенко П.Ф) и НИР Межотраслевой НТП с АО «АВТОВАЗ» (2002-2003 г.г.) «Модель оценки и утилизации дорожно-транспортного вреда и система реализации её в автомобиле (проект 02.06.004 - шифр «БАКСАН», рук.- д.т.ы., проф. Панич А.Е.), где соискатель был ответственным исполнителем, как и в гранте ЮФУ-2007 «Методы и средства диагностики и испытаний материалов и изделий из них» (№ 05/6-98-рук. к.ф.-м.н. Буйло С.И.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано более 200 работ, полный список которых приведен в тексте диссертации, в том числе: 4 монографии, 4 патента РФ, 4 заявки на изобретения и 18 публикаций в изданиях, включенных ВАК РФ в Перечень изданий для публикации результатов докторских диссертаций. Более 60 работ опубликовано после защиты кандидатской диссертации, в числе которых 2 монографии, 2 патента РФ, 3 заявки на изобретения и 11 публикаций в ВАКовских журналах.

Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 422 страницах и состоит из введения, шести глав и заключения, содержащих 22 таблицы и 74 рисунка, со списком литературы из 499 источников на 26 страницах и приложением на 35 листах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность проблемы, сформулированы цель и задачи исследования, научная новизна и практическая значимость полученных результатов, защищаемые положения, изложено содержание работы по главам.

В первой главе, состоящей из 4 разделов, проведен системный анализ существующих структур жизнеобеспечения административно-территориальных единиц (ATE) и раскрыты взаимосвязи функционирования всех служб жизнеобеспечения (СЖ), на основе которых сформированы направления исследований.

В разделе 1.1 введены новые критерии и модели описания процессов функционирования СЖ в ATE, разбивающие их на два класса: класс "объект" - процессы, обеспечивающие функционирование каждого промышленного и культурного объекта ATE (предприятий, учреждений, школ и т.п.), и класс "субъект"- процессы, обеспечивающие жизнедеятельность каждого человека. При этом, любые отклонения от штатного функционирования процессов названы "авариями" (нано-, микро- и макроавариями соответственно), а службы, устраняющие их - "аварийными".

Для получения адекватных алгоритмов деятельности аварийных служб (АС) процессы их деятельности разбиваются на следующие подклассы или, переходя к терминологии АСУ, макроподсистемы (рис.1):

"Профилактика" - действия АС, направленные на предотвращение аварий;

"Происшествие" - действия АС, направленные на устранение аварий;

"Ресурсы" - информационные ресурсы (ИР) и физические (трудовые, материально-технические и финансовые) ресурсы (ФР), привлекаемые АС для осуществления их деятельности;

"Потери" - информационные ресурсы (ИР) и физические (трудовые, материально-технические и финансовые) ресурсы (ФР), теряемые ATE от неоптималыюй деятельности АС.

Рис. 1. Структура ГИМСУ ТБ ATE

Рис.2. Блок-схема унифицированного алгоритма В результате анализа процессов возникновения происшествий в ATE (пожаров, ДТП, преступлений, аварий и т.д.), выведен унифицированный алгоритм «аварийных действий» АС, построенный с учетом использования геоинформационной системы (ГИС) ATE, т.к. более 80% объема информации ATE, необходимой для решения задач безопасности, является графической (рис.2).

В разделе 1.2 приведены результаты статистического анализа пожаров в городах и селах Юга России (Ростовская область. Краснодарский и Ставропольский края) за последние десятилетия, которые показывают (рис.3), что существующая система достигла «насыщения» и, релаксируя вблизи установившихся трендов (рис.4), не может остановить увеличение потерь от пожаров (рис.5).

Пожары в городах и сельской местности У = 0,2209xs - 6,951 Зх* + 59.196X3 - 38,3х2 + 14,489х + 4443.8 R2 = 0,9879 / 361054,Зх2 - 2280,7х + 3546,6 45.6% ж Ri = 09373 У = 0.2792х5-11,147х' + 153,91х3 -851,+ 375,61 / 17.4% и ш -------- ■ v= 01094х* -4.1657*4 + 52 4Я1*3 - 7Л1 3S»* + AR« * «91 Я7 RJ = 0,9341 16000 12000 8000 4000 1 i 3 0 ° e 1 i с

1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010

—♦■—города 1679 1276 1515 1707 1466 1671 1918 2884 2966 4493 4156 3785 3693 3710 3125 4494

-*-с«ло 1993 2581 2852 3689 3995 6249 6189 6401 5849 5379 5651 5341 5508 5044 5796 6103

—Центры 774 861 856 1009 1160 1395 1476 2045 3048 3211 2558 2671 2681 2713 2678 2785

Рис. 3. Динамика пожаров на Юге России

Рис.4. Релаксация профилактируемых и непрофилактируемых пожаров

Рис.5. Динамика ущерба от пожаров на Юге России В разделе 1.3. представлены аналогичные результаты анализа транспортно-энергетической инфраструктуры в нашей стране (таб.1), приносящей основной экологический ущерб (нормируемый и ненормируемый).

Выбросы ^"^^^(тыс.тонн) Вид транспорт^^^^ и его объектов не нормируемые Выжигание о2 в %

СО, н:о альдегиды вещ-ва Всего (не норм.) в %

Автодорожный, в т.ч.: 262090,0 131045,0 400,5 10,6 393546.0 34,00% 325161,1 34,74%

объекты АДТ 3995.7 1997.8 16.2 7.7 6017.4 9627,8

Речной, в т.ч.: 760,3 380.1 10,9 9,3 1160.6 0,10% 1457,5 0,16%

объекты РТ 393,7 196.8 0.7 8.8 600.0 960.0

Морской, в т.ч.: 492.1 246.0 8,4 68.5 815,1 0,07% 1006,9 0,11%

объекты МТ 206.7 103.3 1.3 68.2 379.5 607.3

Воздушный, в т.ч.: 1323,7 661,8 15,6 0.0 2001.2 0,17% 2273,5 0,24%

объекты ВТ 499.5 249.7 1.6 750.8 1201,3

Железнодорожный, в т.ч : 2964,8 1482,4 59,8 67,7 4574.6 0,40% 5857,8 0,63%

объекты ЖЛТ 1869.9 934.9 15.7 66.4 2887.0 4625, 7

Тепловые электростанции, котельные и централи 260665,4 130332,7 459.7 5,0 391462,9 33,82% 318734,9 34.05%

Население России, в т.ч.: 258380,4 105622,9 364003,4 31,45% 281595,3 30,08%

Итого 786676,6 369771,0 955,0 161,2 1157563,8 100,00% 936087,1 100,00%

В работе построена модель автотранспортных выбросов с момента начала серийного производства автомобилей (рис.6) и получены практически коррелированные результаты с моделью П. Джоунса и Тома МЛ. Уигли глобального потепления из-за «парникового эффекта» (рис.7), если добавить к автомобильному транспорту железнодорожный, водный и аэрокосмический, а затем удвоить результат, учитывая выбросы тепловой энергетики (табл.1).

Расчеты показывают, что прирост массы атмосферы «за счет сгорания геосферы» (топливо транспорта, ГРЭС и ТЭЦ), увеличиваясь ежегодно, составляет в настоящий момент 11,02 миллиарда тонн в год: 6,96 миллиарда тонн от транспорта и теплоэнергетики плюс ещё 4,06 миллиарда тонн от дыхания и питания 7-ти миллиардного населения планеты.

-■-легковой АТ -ф-грузовой АТ - выбросы ЛАТ - выбросы ГАТ

выбросов воды ~ л/ъ X выбросов углекислого газа

Рис.6. Модель роста автотранспортных выбросов

И если за истекшие 100 лет среднее атмосферное давление (Р) не изменилось, а масса атмосферы и, следовательно, объем (V) постоянно увеличиваются, то не из-за «парникового эффекта», а в соответствии с уравнением Менделеева-Клайперона (Ван-дер-Ваальса - для реальных газов) должна увеличиваться температура (Г): т А

11РС>1 ПО П»! I ЛОКАЛЬНОЙ) I КГГК.1к.п им Днапзхш величин глобального потсплсшы. прслсказывоомых различными компькперны.ми моламми, примерно соответствует тому, что лпм.*1 архивные даш^ые. Расчетам облаем молелен - отмечена гладкой полосой светлого фона типа *Ъкспонента".

Псе %и>де;1и прелска>мшю|. чго н ближайшее лееягилетие пок-цлсиис значительно усилится.

I ''Ч ;

>075 гооо

1850

1В75

1ЯОО

1950

Рис. 7. Модель «парникового эффекта» А далее, атмосфера «приводит себя в равновесное состояние», т.е. перемещает и перемешивает прибывающие массы выбросов вместо выжигаемого кислорода с помощью ветров, ураганов и бурь, выравнивая их концентрации и плотности, а избыток воды «сбрасывает на Землю» в виде града, снега и дождя. При этом сети дорог и тротуаров, покрытий зданий и сооружений, имеющие значительные коэффициенты черноты, которые строители, в соответствии с «замыслами» архитекторов и дорожно-транспортной науки, делают открытыми, «дополняют» турбулентность атмосферы своими конвективными потоками не хуже, чем это происходит в «долине смерти» на стыке штатов Невада и Калифорния, или в «Ал-

лее торнадо» районов Миссисипи и Огайо, в результате чего - ураганы, дожди, метели, наводнения, которые приносят материальные и людские потери, а воспринимаются как изменения климата.

Анализ существующих дорожно-транспортно-энергетических инфраструктур позволил синтезировать новые принципы их формирования, «отслеживающие» и минимизирующие прирост энтропии в них через функцию суммарного «производства энтропии» (AS=E5iS/oYj-dYj/dt), которая связана с вероятностью возникновения флуктуаций (по При-гожину), формулой:

Р = Ъ exp (ASVk), (1)

где к - постоянная Больцмана, В - функция масштаба,

которые можно использовать для оценки вероятности возникающего «вреда» (дорожно-транспортного, пожарного, энергетического и т.д.),

В разделе 1.4 устанавливаются основные причины происходящего, которые заключаются в том, что все существующие в мире стандарты и нормы, т.е. вынужденная организация социально-экономических и организационно-технических процессов в обществе, ориентированы на рассеивание выбросов (транспорта, котельных, ГРЭС и ТЭЦ) с помощью устройств выхлопа отработавших газов и строительства «дымовых труб» соответствующей высоты. Это нарушает три основных природных иикла. обеспечивающих безопасную жизнедеятельность на нашей планете: суточно-сезонный иикч круговорота кислорода в системе атмосфера-биосфера-гидросфера, сезонно-годовой иикч круговорота воды в системе атмосфера-геосфера/гидросфера и семилетний иикл круговорота углерода в системе атмосфера-биосфера-геосфера/гидросфера, т.к. транспорт и теплоэнергетика, сжигая геосферу (углеводородное топливо), выбрасывают её (воду и углерод, окислы углерода) в атмосферу.

Здесь же показано, что естественными поглотителями воды, оксидов углерода и токсичных выбросов, являются зеленые насаждения. Следовательно, можно локализовать и поглотить «дорожно-транспортно-энергетический вред», если «не выбрасывать и рассеивать», а оградить дороги и трубы котельных и ТЭЦ специальными посадками деревьев и кустарников - «биотуннелями», поглощающими «дорожно-транспортно-энергетический вред», который зависит от интенсивности выбросов (движения транспорта или производства тепла/энергии) и их сезонных изменений.

На основании проведенного анализа в конце главы формулируются проблемы, направления и задачи, которые требуется решить в диссертации, чтобы «устранить» недостатки существующих ОСУ в ATE:

первая - основная проблема безопасности техносферы заключается в том, что существующие международные и национальные стандарты устанавливают качественные методы и средства определения надежности, долговечности, устойчивости, старения, опасности и горючести веществ и материалов, что требует разработки и применения новых количественных методов и средств их контроля:

вторая проблема безопасности является следствием первой, т.к. приводит к разработке и применению методов и средств обеспечения безопасности, которые неадекватны реальной опасности техносферы и окружающей среды, что требует разработки и применения новых методов и средств обеспечения безопасности населения:

третья проблема безопасности техносферы заключается в том, что «человеческий фактор», обладая социально-пространственной инверсией, может изменять условия и решения и первой, и второй проблем на противоположные, т.е. индивиды своими действиями или бездействием могут создавать или подавлять опасность, что требует введения понятия психофизической опасности индивида и построения соответствующих моделей её диагностики:

четвертая проблема безопасности заключается в том, что, несмотря на публичный характер защиты от всех видов опасности во всех странах мира, т.е. бесплатного пользования услугами служб жизнеобеспечения (противопожарной службы, полиции, скорой медицинской помощи и др.), как «публичным благом», нигде, в т.ч. и в России, нет дифференцированного обязательного налогообложения физических и юридических лиц, зависящего от уровня опасности, в связи с чем потраченные на защиту частные и коллективные блага не обеспечивают синхронно и совместно с публичными благами, СЖ в частности, эффективную защиту от опасностей и управления безопасностью населения, что требует введения понятий публичного, коллективного и частного вреда и создания моделей их оценки и компенсации.

Вторая глава состоит из 7 разделов и содержит описание решения первой и третьей проблемы безопасности путем применения вероятностно-физического подхода в вопросах диагностики качества, надежности, долговечности и опасности материалов, изделий, технических средств и «человеческого фактора», что позволяет создать автоматизированную макросистему квалиметрии электроприборов (АСКЭ) и автоматизированную систему предотвращения и обнаружения происшествий (АСПОП) в ATE.

Показано, что для «повышения порядка в техносфере» и сокращения социально-экономических потерь необходимо уметь определять термодинамические характеристики веществ, материалов и изделий из них в условиях эксплуатации, а также технических средств, зданий, сооружений и объектов в целом, чтобы «устремить к нулю» функции производства энтропии в каждой из систем и подсистем жизнеобеспечения, включая социальную энтропию, обусловленную «человеческим фактором».

В разделе 2.1 описан метод бароэлектротермоакустического анализа и автоматизированная система диагностики и испытаний (АСДИ) веществ и материалов в условиях эксплуатации.

Как следует из блок-схемы (рис.8), вычислительных алгоритмов (рис.9) и технологии применения, комплекс АСДИ формирует «образ жизненного цикла» материалов в условиях

эксплуатации. После чего он может распознать стадию «жизненного цикла» любого образца, изготовленного из испытанных материалов, в одном контрольном этапе, по его многопараметрической вектор-функции жизненного цикла (ВФЖЦ) - /•" (Р, Т, т, I, р. Я, а, Ср, Н, К, Е, Д V, а, е, /(, А, ц), изменения которой «свертываются» в функцию производства эн-

тропии (Д>?у) без потери данных о необратимых процессах, вплоть до разрушения или воспламенения и горения образца. Это стало возможным путем совместных решений системы неравенств Семёнова, Зельдовича и уравнения Франц-Каменецкого (2) в точке воспламенения образца (Тес), полученных автором с учетом фактора формы § (отношения площади к объему), т.е. при 8е=0,368, Рк=2,00 и определяются: Еа и 5 - энергия активации и

энтропия воспламенения образца (3), К - предэкспонент (4) и Н - тепловой эффект реакции (5), после чего вычисляются энергии, теплоты и энтропии - Е0„ Н0\ и стадий деструкции по формулам (3-5), при фиксации температур этих стадий:

Е 7- 2В

Е 7-20 Измеритель

|ТМР I-

[мкгн/гс

= -О -

♦ г, -Нъ+а-Г. "0.09 Б»,, П <

г.а.и. г. с.и д. д>.

1</<10

1(Х/<100

1(КХ/<1000

СО|. й)]....Ш)4

ол.г.с.ь&.Ф.^я

С г - <*2г 'сГГ < » <НЗтМГ сг -<*2,/'ГГ

к - ¿С?ГЛ*Р х = <*2Г/<Н' у » 42гЛЕР

I С8РЛ

\VZA-22-»

9- /?-£" 0>-Г. Нт =

1;

РС

А 1ЛПС-32Г) (РС1-8)

I - )1 /1

«Ж, я

< = 0,1»-О-'-ЧС^'С

/- о.ор а.о О-/ »*^)/^, >-Л-БПИ/<г

г-ОСИ-/у-Л,—

-^•»■"•-(-Йг)

■•«тЬг--ЫЬ> К-*)

-с ' кт^

Рис. 9. Средства измерения и вычислительные алгоритмы

Ъ-Т1 ( Е

2е=1|2Яв— Я-К-ех^--^

О-Е ( Е

ье = --——г • К ■ ехр-

= -—^г ■ К • ехр-1 -Лп-КТ1 Ч ИТ,

ЯТ,

Е„

Тп Тгц

2 П

0,Ш^аТП11{То

ОТп 1п -

2 ТА

Я„ =

0,368 -В1

б3 ■ £;р2 0,736Ье£3Р?Т*Т?юпга

(2)

0,368

Г„1п

(3)

2К

'пг

(5)

Я Т ( V

ге = ,|2ЯВ —Н ■ К ■ ехр-1 - —

Бе =-

■К-ехр-|--1

Р., = —--К • ехр--

О О

КТПП

2Г2

0,368^Гп2оВ1

0,368Г 5Т0

№

Яп

0,736Я„^'а«2Г„2Гдат2

Л = А(Р, V. N. Г)— • ехр-1 - ^ | • ехр- \/(н)\ (6)

В разделе 2.2 представлена вероятностно-физическая модель качества, надежности и опасности изделий, состоящих из материалов и электрорадиоэлементов (ЭРЭ), для которых получены ВФЖЦ. Модель включает в себя определение «текущих» интенсивностей и вероятностей отказов элементов изделий по модифицированному уравнению Аррениуса-Эйринга:

( Еа

где Х- текущая интенсивность отказа элемента ЭРЭ; А=АуХи - произведение коэффициентов, зависящих от давления, влажности, вибраций и т.д.) на номинальную интенсивность отказов (Хн); к -постоянная Больцмана; Т - температура элемента; Ь - постоянная Планка; Е„- эффективная энергия активации отказа; ШI) - функция нетермической (энергетической) нагрузки.

Указанное уравнение (6) удалось решить для каждого элемента в изделии, благодаря осуществлению постоянного термозондирования внутреннего объема изделия [Г(У] и окружающего воздуха [ТВОзд(0], а также измерению потребляемой изделием энергия [£(У], путем решения уравнений теплового баланса Навье-Стокса (7) в приближении Обербека-Буссинеска (прямая и обратная задачи тепловой локации), в результате чего определяются температуры (Т) и текущие коэффициенты \Е,(1)] энергетических нагрузок всех элементов и по трем указанным значениям ).(Н, Т) строятся и сглаживаются функции энергии активации отказов каждого элемента - Еа (Н,Т).

Полученные значения подставляются в уравнение Аррениуса-Эйринга (6) совместно с текущими значениями функций энергетических нагрузок каждого элемента (7), текущими значениями температур их корпусов, а также текущими значениями (Мн) параметров окружающей среды (давления, влажности и т.д.), в результате чего получаются текущие интенсивности отказов элементов, которые нельзя описывать экспоненциальными распределениями, но можно представить у-распрсделепиями, согласно приведенному доказательству.

Г эу ду% еух 1 ер „ (д2ух в2уА „

81 дх ду р„ дх ^ дх ду

8У„ дУу дУ„ 1 еР

—- + К—Г- + К —1 =---+ N¡1-

оI дх ду р„ ду

д!У„ д\ дх2 "дТ"

дТ дТ „ дТ (д2Т д2г) С? -ЗГ+к. --г-='7-кт+—

д! * & " ду ду2) Ср0й'

др дУ 8У ( '

у /(И) =Е1= (¡¡■8-о(Г'-Т> воуд + аЗ(Т-ТтП1))Щ1В1Р,):

где а, Д р, ц- коэффициенты, Ыи - число Нуссельта; С - теплоемкость, О- расстояние, о - постоянная Стефана- Больцмана, Б - площадь поверхности источника тепла (элемента), \УР - потребляемая источником тепла мощность (фактическая), Твозд - температура окружающего источник тепла воздуха/зонда, Т - искомая температура источника тепла (элемента, узла, стенки и т.д.), Вь - коэффициент энергетической нагрузки конструктива (блока, изделия), Р, - коэффициент энергетической нагрузки платы (модуля), ХУь - номинальная (паспортная) потребляемая мощность элемента, Еь -коэффициенты энергетической нагрузки элемента.

Далее, по аналогии с выводом формул (2-5) автором модифицировано уравнение (6), позволяющее получить из функции эффективной энергии активации отказов каждого элемента - Еа (Н,Т), функцию энтропии (3) отказов - 5о (Н,Т):

я = к 1ПЧЛ„ ^ • exp. ^-j • exp. \J(H)} (8)

Связующим звеном моделей надежности (6,8) и пожарной опасности элементов и электроприборов (2-5) явилась вероятностно-физическая модель дополнительного тепловыделения каждого элемента при пожароопасном отказе, полученная в виде логнормальных функций распределения для элементов:

f3(q) = 1 - v3 • [1 - Оэ(:)1 (0>0) (9)

где V-) - доля пожароопасных отказов среди всех отказов элементов данного типа в рассматриваемых условиях; G-/z) - условная функция распределения (при возникновении пожароопасного отказа) случайной величины z = lg Q ЭРЭ (Q рассматривается как функция случайных аргументов / и t (R и /), исходя из общего выражения для "Джоулева тепла": Q = к • (/•/•/ = к ■ U ■ t/R).

Дополнительное тепловыделение пожароопасного отказа, нагревая материал элемента, воспламеняет его при переходе процессов деструкции и пиролиза в самоускоряющуюся фазу по критерию Семёнова (Se=0,368), или «зажигает соседа» по критериям Зельдовича и Франк-Каменецкого (2), если собственная температура воспламенения выше «соседней», а плотность теплового потока равна критической. Имитационная модель, реализующая это, позволяет, во-первых, определить интенсивности пожароопасных отказов элементов (ХП0= Хнх^э), во-вторых, вычислить интенсивности их воспламенений (Хц~Хп(у F3), в-третьих, зафиксировать критические теплоты каждого элемента - £2э, и в-четвертых, вычислить вероятности их воспламенений (Fe).

Расчеты по системе уравнений (2) и модели дополнительного тепловыделения (9) проводятся для каждого элемента пожарной нагрузки объекта и его «соседей», для чего необходима их топология, т.е. геоинформационная среда, а для вероятностной оценки «превращения воспламенения в пожар», вводится функция «маятник события» (10), формирующая из топологии элементов пожарной нагрузки на объекте, т.е. из матрицы вероятностей воспламенений, «матрицу распространения огня»: У [ 1, если загорание произошло

{ 0, если загорание не произошло '

Аналогичным образом предложено строить модель опасности «механических отказов», где критериями прочности материалов и изделий из них являются модуль Юнга и критерий Пуассона, а также другие модели опасностей (электрическая и т.д.), которые формируются из «вектор-функций жизненного цикла» материала.

В разделе 2.3 представлена математическая модель ускоренных испытаний изделий со свойством относительной нечувствительности к неконтролируемому перераспределению пропорций в интенсивностях отказов элементов при форсировании испытаний изделий «циклическими» нагрузками.

Показано, что совокупность независимых испытаний /7; с вероятностями р„ qt (pi + qi = 1) представляет собой обобщенную схему независимых испытаний Бернулли с переменными вероятностями, приводящую к определенному вероятностному распределению возможных значений случайной величины 4 суммарного количества исходов С при реализации совокупности испытаний П, (i=l,o). Это распределение задается вероятностями Рк = Р (Q=k), где Р((= к) - вероятность того, что С принимает значение к. Статистическим критерием расчетных вероятностей является проверка того, что каждая из вероятностей Р(§<т) = Р(£>т) оказывается не меньше Pfi=l,o) заранее заданного числа U2 , где L - уровень значимости, а вероятности вычисляются по формуле

Р^<т) = ^Рк, Р(£>т)=±Рк, /><=1-Х/>(.

»=0 к=т к-0

При этом вероятности Рк (к = 0,о) для случайной величины 4 > имеющей обобщенное биномиальное распределение с параметрами (о, р1, р2 ,... р0), (0 <р <1,1 = 1,6), определяются выражениями:

Р = Р(£ = к) =

о П(1- ¿=1 -Pi). k

О О

Z - z п

(,.i i*iv..tt

о

пр , k = o-,

к = 0;

к = \,...о-\ ;

(И)

а математическое ожидание М [£] и дисперсия Ь [£] случайной величины как это непосредственно следует из теорем о математическом ожидании и дисперсии, равны

4М=1да-д) ПРИ # =

/-1 /-1 ,=[

где с - взаимно независимые случайные величины, принимающие значения 1 и 0 в испытаниях /7/ соответственно с вероятностями р; и Ц!, т.е. имеют распределение Бернулли с параметрами />/, ... р„ соответственно.

В разделе 2.4. изложены принципы автоматизации технологического прогона и приемосдаточных испытаний электроприборов, а также представлены результаты испытаний электрорадиоэлементов и различного электрооборудования из них (табл.2) с помощью изложенных выше методов и моделей.

Таблица 2. Результаты исследований надежности и пожарной опасности электроприборов

Ср. >н ■ченн мелке Среян« ■э вешен сменость Группоа ность

Класс и тип ЭРЭ Темп-ра Рак. |кол-ео Отказов Отказов Воспла- Пож.опас. Кор. Обры. Про- Воспла- Распр-я Пожара

воспл. нагр. вое | ЭРЭ номин. фактич. менения отказов ннъп. ва боя менения ОПМ ЭРЭ

1 2 3 4 6 в 7 8 9 10 11 12 13 14 1»

Холодильник "ЭЛМ (102-Е)

1.Холодильная камера, в т.ч.: 393,88 0,667 16 14 4,71 £-06 3.05Е-08 1.57Е-06 2.67Е-04 IJ7E-02 8,71 Е-07

Терморегулятор 507,8 0,55 1 З.ЮЕ-08 1.83Е-08 3.16Е-11 4.94Е-10 0,027 0,192 0,000 2.77Е-07 4.33Е-06 U0E-12

Нагреватели 400.0 0.60 8.70Е-08 8.65Е-08 2.15Е-09 4.32Е-08 0,500 0,150 0,000 1.89Е-05 3.79Е-04 7.15Е-09

Таймер 507,8 0,65 1 5.00Е-07 1.42Е-07 5.22Е-10 1.35Е-08 0,095 0,000 0,000 4.58Е-06 1.18Е-04 5.40Е-10

Тепловое реле 507,8 0,65 1 7.50Е-07 1.81Е-07 6.65Е-10 1.72Е-08 0,095 0,000 0.000 5.83Е-06 140Е-04 8.77E-I0

выключатели 316,1 0,65 1.00Е-06 4.16Е-07 1.53Е-09 3.96Е-08 0,095 0,000 0,000 1.34Е-05 3.47Е-04 4.66Е-09

Вентилятор 306.5 0,80 1 2.25Е-06 5.51Е-07 8.08Е-09 4.41 Е-07 0,500 0,100 0,300 7.1Е-05 3.9Е-03 2.73Е-07

Лампа освещения 372.5 0,80 4.00Е-06 3.02Е-06 7.21Е-09 8.76Е-07 0,090 0.050 0,200 6.32Е-05 7.65Е-03 4.83Е-07

Провода 232,5 0,65 1.50Е-08 2.75Е-08 3.92Е-10 5.28Е-09 0,192 0,027 0,000 3.44 Е-06 4.63Е-05 1.59Е-10

Монтажные соединения)пайки) 274,6 0,65 30 2.00Е-08 2.66Е-07 9.87Е-09 1.33Е-07 0,400 0,400 0.100 8.65Е-05 1.16Е-03 1,01 Е-07

2.Блок компрессора, в т.ч.: 327,03 0,69 27 17 1Д9Е-06 1,71 Е-08 SJ9E-07 1.50Е-04 4.72Е-03 1,78 Е-07

Компрессор 375,0 0.60 2.00Е-07 9.66Е-08 2.41Е-09 4.83Е-08 0,500 0,150 0,000 2.11Е-05 4.23Е-04 8.93Е-09

Магнитный пускатель 316,1 0.80 1.00Е-06 2.48Е-07 3.64Е-09 1.98Е-07 0,500 0,100 0,300 3.2Е-05 1.7Е-03 5,54 Е-08

Тепловое репе 507.8 0.65 2.50Е-07 5.02Е-08 1.85Е-10 4,77Е-09 0,095 0.000 0,000 1.62Е-06 4.18Е-05 6.77Е-11

Пампа индикаторная 214,7 0,80 5.00Е-07 3.74Е-07 8.92Е-10 1.08Е-07 0.09 0.05 0,200 7.82Е-06 9.49Е-04 7.42Е-09

Клеммный набор 316,1 0,65 12 6.00Е-08 3.I9E-08 4.55Е-10 6.12Е-09 0,192 0,027 0,000 3.99Е-06 5.37Е-05 2.I4E-10

Провода 232.5 0,65 12 1.50Е-08 6.60Е-08 9,41 Е-10 1.27Е-08 0,192 0,027 0,000 8.25Е-06 1.1IE-04 9.16Е-10

Монтажные соединения( пайки) 274.6 0.65 51 2.00Е-08 3.20Е-07 8.59Е-09 1.60Е-07 0,400 0,400 0,100 7.53Е-05 1.40Е-03 1.05Е-07

В среднем по холодильнику! 360,46 31 6,90Е-0в 4.76Е-08 2,11 Е-06 4.17Е-04 1.84Е-02 1.06Е-06

Стандартов отклонение 7ДЕ-07 3.4Е-09 2.3Е-07 3.0Е-05 2.0Е-03 1.3Е-07

Безотказность / пожарная устойчивость: 0,94361988 0,00044673

Технический / пожаро-бемпясный ресурс, лет 17,23 22,06 0,85 1,09

Те л » в и з о о "Р V fí II нт/54М041

Микросхемы 415,870 0,85 21 10 1,4 J Е-07 7Д14Е-07 5.7243Е-08 3.37736Е-08 0,370 0,240 0,220 5.017Е-04 2.960Е-04 6,2 86Е-08

Транзисторы 305.274 0,35 23 3.49Е-06 3.641Е-06 4.9281Е-07 2^5214Е-07 0,077 0,227 0,230 4.316Е-03 1.973Е-03 3J68E-06

Диоды 252.033 0,35 39 8.67Е-07 3.814Е-06 S.ST38E-07 I.06304E-07 0,061 0.193 0,093 4.706Е-03 9.316Е-04 2.158Е-06

Резисторы 265,689 0,55 168 2.06Е-07 2.301Е-06 1.8885Е-07 6.I3026E-08 0.264 0,171 0,000 1.655Е-03 5.373Е-04 3.422Е-07

Конденсаторы 460.825 0,60 123 2.37Е-07 6.261Е-06 5.1394Е-07 1.05357Е-07 0,130 0,000 0,075 4.500Е-03 9.233Е-04 2,051 Е-06

Трансф орматоры 254,700 0.80 5 7.45Е-07 8,787Е-07 1.9607Е-07 1.1372Е-08 0,058 0,353 0,000 1.718Е-03 9.968Е-05 8.609Е-08

Дроссели 265,000 0,80 2 4.60Е-07 7,844Е-07 1.7503Е-07 1,01517Е-08 0,058 0,353 0,000 1.534Е-03 8.899Е-05 5.358Е-08

Эл-ты коммутации 363,342 0,65 5 12 1.92Е-06 2,504Е-06 2,0551Е-07 1.95235Е-08 0,095 0,000 0,000 1.801Е-03 1.711Е-04 1.155Е-07

Вентиляторы 306,500 0.80 2 2.25Е-06 0 0 0 0,500 0.100 0.300 0 0 0

Опт ик о-электрон.приборы 297,322 0.35 4 5.38Е-06 2,174 Е-06 1,0251Е-07 2,97283Е-08 0,090 0,050 0,200 8.984Е-04 2.606Е-04 1,118Е-07

Проводники, кабели, жгуты 315.634 0,65 2 520 1.60Е-06 1.018Е-06 6,0973Е-08 1.17067Е-08 0,192 0,027 0,000 5.344Е-04 1.026Е-04 3.377Е-08

Пайки 1018 5.10Е-08 1.467Е-06 1.9854Е-07 9,92678Е-0 8 0,400 0,400 0.100 1.740Е-03 8.700Е-04 6,541 Е-07

Платы печатной схемы 276,433 0,65 324 7.90Е-07 1,118Е-06 1.5131Е-07 2,90517Е-08 0,192 0,027 0,000 1.326Е-03 2.546Е-04 3J21E-07

Всего по изделию; 40« 2,668£-Ф5 9.249Е-06

Стандартное отклонение: 6,968£-06 2.573Е-06

Безотказность 1 пожарная безопасность: 0,7445424 I.1S2E-0S

Технический / пожаро-беэопасный ресурс, лег 5,79 0,08

—Ср. «и ■«»•имя и nam Ср. интенсив и ость ■ группе 1 •ро*т рупп*

класса и тмпа ЭРЭ Рек. иагр. Выво- ЭРЭ Отказов si^r Воспла- Пож.опас. Кор. Обры- боя цы^п ЭРЭ

1 2 в в 7 8 В 10 11 12 11 и 16

1 .Холодильная камера, в т.ч.: 361,91 «,61 27 7J1E-06 6.03Е-10 1.77Е-06 434Е-Ф5 1.55Е-02 6Д7Е-08

Терморегулятор 507,8 0.J5 3.10E-0S I.83E-08 3.16Е-П 4.94Е-10 0,027 0,192 0.000 9.53Е-09 4.33Е-06 4.12Е-14

Нагреватели Тепловое реле 400.0 0,60 8.70Е-08 8.65Е-08 2.15Е-09 4.32Е-08 0.500 0,150 0,000 6.50Е-07 3.79Е-04 2.46E-I0

507,8 0.65 5.00Е-07 1.42Е-07 5-22Е-10 I.35E-08 0,095 0.000 0,000 I.58E-07 1.18Е-04 1.86Е-11

507.8 0.65 7.50Е-07 1.81Е-07 6.65Е-10 1.72Е-08 0.095 0.000 0.000 2.01Е-07 1.50Е-04 3.02Е-11

Выключатели 316.1 0,65 1.00Е-06 4.16Е-07 1.53Е-09 3.96Е-08 0.095 0.000 0,000 4.63Е-07 3.47Е-04 1.61Е-10

Вентилятор Лампа освещения 306.5 0.80 2.25Е-06 5.51Е-07 5.05Е-09 4.41Е-07 0.500 0.100 0.300 1.52Е-06 3.9Е-03 5.88Е-09

372.5 0.80 4.00Е-06 2.95Е-06 1.98E-I0 8.56Е-07 0.090 0.050 0.200 5.99Е-08 7.48Е-03 4.48E-I0

Модуль системы электронной зашиты,а т.ч.: 1J1E-06 1.25Е-03 2.89Е-10

• транзисторы • стабилитроны 316.1 0.35 8.40Е-07 4.66Е-07 7.64Е-10 1.43Е-07 0.077 0.227 0.230 2.31Е-07

256.3 0.35 2.10Е-07 1.82Е-07 1.05Е-09 1.59Е-08 0.047 0.264 0,040 3.17Е-07 1.39Е-04 4.4 IE-И

- резисторы 253.0 0.J5 4.50Е-08 I.31E-07 2.26Е-10 3.5ЭЕ-09 0.027 0.192 0,000 6.82Е-08 3.09Е-05 2.1IE-12

- конденсаторы - разъемы 224.3 0.60 5.20Е-08 1.09Е-08 7.06Е-11 2Д4Е-09 0.130 0.000 0.075 2.13Е-08 1.96Е-05 4.19Е-13

358.2 0.65 1.00Е-06 1.90Е-07 5.20Е-11 1.81Е-08 0.095 0.000 0,000 1.57Е-08 1.58Е-04 2.49Е-12

Провода 507.8 0.65 1.25Е-06 2.34Е-07 6.39Е-11 2.22Е-08 0.095 0.000 0,000 1.93Е-08 1.95Е-04 3.76Е-12

232.5 0.65 1.50Е-08 2.75Б-08 3.92Е-10 5.28Е-09 0.192 0.027 0.000 I.I8E-07 4.63Е-05 5.48Е-12

Монтажные соединений паЯки) 274.6 0,65 63 2.00Е-08 3.05Е-07 4.74Е-09 1.53Е-07 0.400 0,400 0.100 4.15E-OS 1.34Е-03 5.56Е-08

2.Блок компрессора, в т.ч.: 541,41 0.63 2ЛЭЕ-06 6,68 Е-12 S.87E-07 3J7E-05 5.14Е-03 3.64Е-08

Компрессор 375,0 0.60 2.00Е-07 9.66Е-08 2.4IE-09 4.8ЭЕ-08 0.500 0.150 0.000 1.11Е-08 4J3E-04 4.69Е-12

Магнитный пускатель Тепловое реле 316.1 0.80 1.00Е-06 2.48Е-07 2J7E-09 1.98Е-07 0.500 0,100 0.300 1.05Е-08 1.7Е-03 1.82Е-11

J 07,8 0.65 2.50Е-07 5.02Е-08 1.85Е-10 4.77Е-09 0.095 0,000 0,000 8.52Е-10 4.18Е-05 3.56E-I4

Лампа индикаторная Кпеммный набор 214,7 0.80 5.00Е-07 3.74Е-07 2.77Е-10 1.08Е-07 0.09 0.05 0.200 1.28Е-09 9.49Е-04 1J1E-12

316,1 0.65 12 6.00Е-08 3.19Е-08 4.55Е-10 6.12Е-09 0.192 0.027 0,000 2.10Е-09 5.37Е-05 1.12E-I3

Модуль системы электронной защиты,« т.ч.: 8,5 ТЕ-07 9.94Е-05 2.55Е-13

• микросхемы 368.7 0.85 14 1.30Е-08 1.92Е-08 5.56Е-10 1.13Е-08 0.370 0.240 0,220 2.56Е-09

• тиристоры • стабилитроны . резисторы 507,8 0.35 5.00Е-07 1.18Е-07 З.ЗбЕ-10 1.02Е-08 0.047 0.264 0,040 I.55E-09 8.97Е-05 1.39Е-13

256,3 0.35 2.10Е-07 1.82Е-07 1.05Е-09 1.59Е-08 0.047 0,264 0.040 4.84Е-09 1.39Е-04 6.73Е-13

253.0 0.55 4.50E-0S 9.34Е-08 1.61Е-10 2.52Е-09 0.027 0.192 0.000 7.43Е-10 221Е-05 1.64Е-14

- конденсаторы 224.3 5.20Е-08 2.18Е-08 1.4 IE-10 4.48Е-09 0.130 Ü.000 0.075 6.51Е-10 3.92Е-05 2.55E-I4

• поэистор 358.2 0.65 1 1.00Е-06 1.90Е-07 5 JOE-11 1.81Е-08 0.095 0,000 0,000 2.40Е-10 1.58Е*04 3.80Е-14

507.8 0.65 1 1.25Е-06 2.32Е-07 3.3 IE-11 2.20Е-08 0.095 0.000 0.000 1.53Е-10 1.93Е-04 2.95Е-14

Провода 232.5 0,65 12 1.50Е-08 6.60Е-08 9.41Е-10 U7E-08 0,192 0.027 0,000 4.34Е-09 1.11Е-04 4.82Е-13

Монтажные соединений пайки) 274.6 0.65 51 2.00Е-08 2.47Е-07 3.83Е-09 1.24Е-07 0.400 0.400 0.100 3.36Е-05 1.08Е-03 3.64Е-08

В среднем по хвпоаапьиму! 3S1,66 М 9,94Е-0в 6.10Е-10 2.3вЕ-06 7.90E-0S 2.07Е-02 9,91 Е-08

Стандартное отклонение 5.52Е-07 1.40Е-09 1.7JE-07 9.7Е-06 1.5Е-03 1.2Е-08

Безотказность / пожарная устой«» 0,91216272 0,99998Z42

Технический / пожаро-беюпасный ресурс, л 10,88 12,16 9,0 11,5

Описаны разработанные модули системы термоэлектронной защиты (МСТЭЗ), примене-

ние которых (при тех же схемно-конструкгивных решениях) поднимает уровень пожарной безопасности изделий более чем в 11 раз, т.к. отключает их от электроэнергии при возникновении пожароопасного отказа, делая соизмеримыми их технический ресурс и пожаробезопасный ресурс, понятие которого введено и обосновано (табл.3).

На основе вышеизложенных (разд.2.1-2.3) моделей и методов, разработана методология «интеллектуализации» электроприборов (холодильников, телевизоров и т.д.), которая позволила синтезировать новые средства технического обеспечения АСУ - радиоизвещатели техносферной опасности и её навигации (РИТОН).

В разделе 2.5. приведена (рис.10 «а») разработанная на основе «интеллектуализации» электроприборов структура автоматизированной макросистемы квалиметрии электроприборов (АСКЭ), позволяющая сформировать количественный подход в менеджменте качества, при котором минимизация потерь при их эксплуатации должна стать мерой качества в их производстве и потреблении.

Моделирование показало, что раннее обнаружение пожаровзрывоопасных ситуаций с помощью «интеллектуальных» электроприборов, превращаемых в автономные пожаро-взрыво-извещатели (АПВИ), может предотвратить более 25% пожаров, происходящих от них и газовых приборов, а «интеллектуализация» превращает электроприборы в РИТОНы с новым принципом индивидуального оповещения о ЧС.

В разделе 2.6 синтезирована автоматизированная система предотвращения и обнаружения происшествий (АСПОП) в жилом секторе, в виде объединённой (пожарная охрана, вневедомственная охрана и газоаварийная служба) системы радиосвязи в ATE (рис.10 «б»), с функциональной дифференциацией сигналов гю СЖ и с индивидуальной адресацией «интеллектуальных ЭП», оснащенных соответствующими датчиками (автономными пожаро-взрывоизвещателями и обнаружения проникновения/перемещения).

Очевидна интеграция в АСПОП ещё двух СЖ: энергетиков и коммунальщиков (при «интеллектуализации» счетчиков холодной воды, электросчетчиков, счетчиков горячей воды и центрального отопления).

В разделе 2.7 рассматривается проблема «человеческого фактора», как психофизическая опасность, которая не может описываться в рамках теории вероятности из-за «инверсии человеческой психики», и требует новых подходов.

Приведен вывод математической, термодинамической и электродинамической моделей сознания, последовательное решение которых дают уравнение вектора его идеальной структурированности (12):

D ^S

= р ■,-л-т-п П91

\2"-S-sm 2fp-exp(ip) '

гдер - модуль сознания, ч> - аргумент сознания, 5 = ö-E/к - суггестон (энергия внушаемости сознания), <5 - коэрцитивный угол, т - ед. вектор, п - энергетический уровень сознания.

Создание тестово-диагностических приборов, определяющих в результате тестирования индивида вектор "структурированности его сознания", позволит оценивать психологическую устойчивость индивида и вероятность (направленность) его «воздействия» на объект или процесс - снижающий или повышающий их безопасность, что должно стать определяющим при допуске к работе на объектах повышенной опасности (АЭС, ТЭЦ, транспорт и т.д.), для предотвращения происшествий от «человеческого фактора».

Третья глава, состоящая из 5 разделов, посвящена решению второй и четвертой проблем безопасности техносферы, путем разработки нового метода и алгоритмов обра-

ботки информации о пожарах, а также построению моделей оптимального управления при решении оперативных и профилактических задач на их основе.

В разделе 3.1 проведен статистический анализ пожаров, представлена структура (рис.11) решаемых оперативно-тактических задач (ОТЗ) и метод оценки их решения через коэффициенты качества и определение составляющих их времён.

О

ЙМ

11111

--=£- / <^1 ь™ *лд

Рис. 11. Псевдографическая структура ОТЗ Формированием коррелированных запросов к АСОД "ПОЖАРЫ" получены данные и построены гистограммы (рис.12), обработка которых на ЭВМ по методу выравнивания средних показала, что все огибающие, имеющие экстремумы, с достаточной точностью описываются трансцендентными функциями вида:

Пожары время сообщения (мин.)

Пожары

время прибытия (мин.)

Пожары

время ликвидации (мин.)

!

г

О - 3 3-9 9-2, 21 - 45 45 - 93 93 - 189 189-381 381-765 765-1533 > 1533 без ГПС 5

■ у шсрб 39336.6 100619,5 215341.1 240934.6 246167.8 254014.4 96857.82 43318.67 6122.689 5761.1 13.61% 1 1 И ||

повреж.шющ. 22749 78180 219705 318245 336116 308752 137673 43836 5002 7027 11,82%

ту НИЧ1.ПЛОЩ. 3139 23289 79527 125973 143987 143390 78278 13836 938 0329 12.85%

■ пожары 9726 19449 28929 25541 17690 9295 2634 406 82 0983 26.49%

■ гибель 507 1108 1838 1634 1245 869 289 49 2 887 39,32%

■ 1 раимы 575 964 1291 1092 744 319 116 26 <* 715 65.44%

Рис. 12. Гистограммы временного статистического анализа пожаров

у = а -1Ь -ехр(-с-1), (13)

где Ь/с - мода функции, (Ь+УЬ)/с - «правая» точка перегиба, (Ь-^Ь)/с - «левая» точка перегиба, и при интегрировании дают гамма-распределения (распределения Эрланга) вероятности пожаров, ущерба, гибели и т.д., по временам выполнения ОТЗ:

[Й ^ у = -

С-1Ф- 1)!] Р = 1 -ехр|- —

(14)

\(ИсУ

(15)

На основании теоремы Хинчина (на массиве 154735 пожаров Юга России) найдены средние значения всех «новых» времён ОТЗ (рис.12) - /„ через значения времён, фиксируемых в карточках учета пожаров - Тлсж, Тлик, Тпр, Тс и радиусов выезда - Я, для чего сформирована и решена система уравнений (16), позволяющая получить новое уравнение оперативно-тактической деятельности при управлении силами и средствами ГПС (17), отличающееся от существующего тем, что времена в нём определяются из уравнений (14), а вероятности, как обратные величины коэффициентов качества выполнения каждой ОТЗ -по уравнениям (15).

'ид

"р = ТС+ТПР +1р

Кб = ТПР~!сл-1рд

*сл = тс+тпр -1ид -'о

Р = Кр ~ ТПР +

Кор = Тс + Тпр +1р + <еР

Кр ~ Тлок ~ К ~ 1 р

К ~ Тлик ~ * р ~

Кик = т/шк

к =

тЛОК ±У(глоу -ъ,у

21,.,

I цр 47

к + \

+ 41

— Тс + -

е+\

2

и + 1

? +1

= т„

1

?+Г

к + 1

Т

жЧ

2(? + 1)

¿ + 1

. ^ ЛОК

т +1

^ лок 6,8

'отл = ¿ — + 2—^—^—+ Y —— + ¿—-— , (17)

д ър, рта-р.) jj&Pj-Pk «о-р.)

где toma- время решения оперативно-тактических задач при пожаре; t/P,- времена и вероятности обнаружения и сообщения о пожаре, решения диспетчером задачи привлечения подразделений и сбора боевого расчета по тревоге; tm PJPM(l-P„) • времена следования/возвращения к месту пожара, вероятности высылки ближайшего подразделения по кратчайшему маршруту и «невероятности» ДТП с ПА; t/PjPk - времена и вероятности разведки, боевого развертывания, локализации и тушения пожара; t(/(l-Pí)- времена и вероятности «свертывания» и восстановления ресурсоа

Здесь же приведено решение уравнения (17) для Юга России в сравнении со «старым» уравнением ОТД при управлении силами и средствами ГПС, что позволяет провести детальный анализ качества управления оперативно-тактической деятельностью всех гарнизонов ГПС.

ТГ =2,7333-[———+ 'ср +—^—I Т7 = 4,7259-|——--1——--1--——I

с I 0,99176 0,89688 0,96175J [ 0,5340 0,5340 0,1089J

Тп = 1,5168 ■ Г-—^—н——— +-°-55°6'" ,-1 Г™=9 1859,„„

" [0,8485 0,3386 0,3722(1 -17,44-Ю"'-RJ) лик ' ""

Так коэффициент качества при Тс свидетельствует о том, что только в 36,59% случаях (1/2,7333) в обнаружении и сообщении о пожарах, на которые привлекалась ГПС, использовались технические средства. При этом вероятности обнаружения (0,99176), срабатывания (0,89688) и сообщения (0,96175) характеризуют низкий уровень надежности имеющихся средств автоматической пожарной сигнализации. Если «добавить» к оставшимся 63,41% пожарам 22,91%, на которые ГПС не вызывалась и не выезжала, то полученный показатель 86,32% свидетельствует о чрезвычайно низком уровне (13,68%) применения технических средств обнаружения и сообщения о пожаре, что подтверждается статистикой пожаров на объектах, оборудованных АПС и АУП.

Коэффициент качества при Тп свидетельствует о том, что время реакции гарнизонов ГПС, т.е. время прибытия к месту пожара, только в 65,93% случаев (1/1,5168) соответствует среднему радиусу выезда (/?с=10,7 км.), который в свою очередь более чем в 2 раза превышает нормативный. При этом вероятность достижения ПА своей конструктивной скорости (0,5506) говорит о неудовлетворительном состоянии дорожно-транспортной инфраструктуры, а вместе с вероятностью ДТП (1,866-Ю"4) свидетельствуют о том, что уровень безопасности в системах управления дорожным движением (0,999813) более чем в 500 раз ниже нормативного уровня безопасности населения. Низкая вероятность оптимальной маршрутизации (0,3722), т.е. привлечения сил и средств по кратчайшим путям, характеризует не адекватность оперативных планов и не оптимальность дислокацип ПЧ, а вместе с невысокой вероятностью правильного решения задачи диспетчером (0,8485) - низкий уровень автоматизации решения ОТЗ.

Коэффициент качества при Тл характеризует тот факт, что время локализации, т.е. разведки, боевого развертывания и локализации пожара, только в 21,16% случаев (1/4,7259) соответствует нормативам. Практически равновероятные значения при временах разведки и боевого развертывания (0,5340) свидетельствуют об отсутствии необходимого информационною обеспечения боевых расчетов о каждом 2-м объекте пожара, а низкая вероятность локализации (0,1089) подтверждает, что только на одном из 10 пожаров управление привлеченными силами и средствами (численность, тип и интенсивность подачи ОТС и т.д.) соответствовали классу и рангу пожара.

Коэффициент качества при ТЛИК свидетельствует о том, что время ликвидации, в 10,89% случаев (1/9,1859) соответствовало оптимальному, т.е. только на одном пожаре из 10-ти пожарная тактика соответствовала его классу н рангу.

В конце раздела представлен метод «виртуального анализа-внедрения» при управлении оперативно-профилактическими мероприятиями и определены стратегическое, тактическое и вспомогательное направления совершенствования и оптимизации методов и технологий противопожарной защиты и обороны, которые в частности доказывают, что дополнительно к коллективным средствам защиты (незадымляемым лестничным клеткам, системам дымоудапения и т.д.), необходимо оснащать население СИЗОДЗ - средством индивидуальной защиты органов дыхания и зрения.

В разделе 3.2 описана модель «Красная волна» в управлении движением пожарных автомобилей (ПА), разработанная в ходе исследования времён прибытия и радиусов выезда боевых расчетов, которые показали, что днем в городах Юга России средняя скорость передвижения пожарного автомобиля составляет 31,2 км/ч, в то время как ночью (при отсутствии движения) - 54,6 км/ч.

В работе выведено уравнение движения пожарного автомобиля, «включающее» (в отличие от упрощенной модели Гриншилдса) и пешеходов, и обгон:

V.

Уг=-

1 + 0,23 щ 1 + ^-^4 + 0,53^1 1 + и,

У„.

(18)

где Ус - средняя скорость движения ПА, Упа - конструктивная скорость ПА, пл - количество автомобилей на участке дороги, Уа - скорость движения автомобилей, пп - количество пешеходов на участке дороги, Уя - скорость движения пешехода,

из которого следует, что "Красная волна" позволяет поднять среднюю скорость движения ПА (18) на управляемой системой участке до конструктивно возможной, при любом количестве автотранспортных средств и пешеходов, т.к. останавливает всё движение на время проезда пожарной техникой перекрёстка (УА~ 0, УП= 0, УПА = 0,685УШх), динамически освобождая для проезда и манёвра встречную полосу движения, блокируя движение пешеходов (рис.13), но «бессильна в пробках».

П? СЕ

: и р, =

'«"В*-«- 6- 8" ГГД1ГУ

ТрОТудр ДЛЯ ПЕШЕХОДОВ

I ■

туянтд)

" вечнозеленые * ряд деревьев (ель. сосна н тд) "мюниьиГ рад кустарника (раштник сиремьи т д)

'сезонный'рад деревьев "средней прошаодетельмостм" (акация клеи и тд) "сезонных' ряд деревьев "максимальной производитель*ости'Оополь. ду€ и тд )

I-1

Рис. 13. Схема модели «Красная волна» В разделе 3.3 приведена методология самоорганизации при управлении профилактической деятельностью (пожарной профилактики и противопожарной пропаганды), которая построена на результатах статистического анализа причин пожаров на Юге России и показывает, что зависимость снижения вероятности пожаров при внедрении методов профилактики, может быть описана уравнением

Р = Р,+Р„-ех р(-А0, (19)

где Р - вероятность возникновения пожаров, Р„- вероятность возникновения пожаров по профилак-тируемым ГПС причинам, Р0 - вероятность возникновения пожаров по остальным причинам, Я -

интенсивность внедрения форм и методов оперативно-профилактических мероприятий, I - время внедрения (годы)

Причины пЛеПИ и травматизма

е до прибытия ГПС - 82,8%

в том числе до прибытия ПО - 80,0 %

Рис. 14. Сезонные изменения причин и мест возникновения пожаров

Статистика показывает, что количество пожаров, которое может «профилактировать сам объект», составляет более 75% от общего количества, поэтому, предлагается, помимо «возрождения» добровольных пожарных формирований (ДПФ) и обучения их членов методам противопожарной обороны, пожарной профилактики и пропаганды, делегировать в ДПФ некоторые функции государственного пожарного надзора (ГПН), а именно - проведение контрольных обследований объектов промышленности и жилья, увеличив при этом их частость (вместо ежегодных - 1 раз в квартал, т.к. налицо сезонная зависимость причин, мест возникновения и последствий пожаров-рис. 14).

Это позволит, во-первых, разгрузить инспекторов ГПН, оставив за ними только плановые обследования (ДО - 1 раз в 3 года) и подняв их качество, за счет участия в них ДПФ, во-вторых, реализовать надзор за жилым сектором, где происходит более 70% пожаров, а в-третьих, за счет самоорганизации достичь сокращения числа пожаров до уровня «непрофилактируемого вообще» (рис.4), т.к. инженерно-технический персонал объектов, входящих в ДПФ, знает «слабые» места лучше ИГПН.

Здесь же представлена модель «идеального инспектора» государственного пожарного надзора (ИГПН), разработанная на основании оценки информационных объемов по аналогам деятельности работников по научно-технической информации и пропаганде.

Результаты моделирования показали (табл.4), что налицо явная перегрузка инспекторского состава ГПН: фактическая нагрузка превышает нормальную - в 3,5 - 6,2 раза (особенно в сельских районах). Отсюда, как следствие, вытекает неудовлетворительная профилактическая работа, т.к. информационная перегрузка и недостаток времени резко снижают качество обследований объектов, в результате чего их пожарная опасность не уменьшается. Поэтому для изменеиия ситуации есть два пути: экстенсивный - увеличение численности ИГПН и интенсивный - автоматизация выполняемых работ.

Проведенные расчеты доказывают, что оптимальным является «смешанный вариант»: автоматизация деятельности инспекторского состава ГПН и «виртуальное увеличение его численности» за счет ДПФ, при котором вероятность возникновения пожаров на Юге России снижается из-за повышения «качества и частости» профилактики по уравнению (20).

Найдена функция распределения вероятности снижения пожаров на Юге России, при средней интенсивности внедрения предлагаемых оптимальных форм и методов пожарной профилактики и пропаганды (в отличие от максимальной интенсивности, полученной при эксперименте в штате Нью-Джерси):

Р = Р0+Р„ -е"0'5 ' = 0,1212 + 0,8788 -ехр(-Г/2), (20)

из которой логарифмированием определяются достижения 50% и 75% снижения общего числа пожаров:

(50%=1п Р„ 1(Р -Л,)/;.,,,=1п[(0,8788/(0,5-0,1212) |/0,5= 1,68 года,

Г 75%= 1п Р„ /(Р-РЖР= 1п [(0,8788/(0,25-0,1212)]/0,5= 3,84 года.

В разделе 3.4 изложены принципы проблемно-ориентированной интеграции АСУТП и АСУП на объектах промышленности в аспекте синергетического управления техносферной безопасностью, и приведена структура проблемно-ориентированной интегрированной автоматизированной системы управления безопасностью и технологическими процессами (ПАСУ БТП), на примере котельной промышленных/коммунальных предприятий и угольной шахты.

ИАСУ БТП, которая включает в себя модель «интеллектуализации» электрооборудования (разд. 2.4) и биотехнологическую модель «поглощения выбросов» (разд.1.4), позволяет по новому решить проблемы пожарной и экологической безопасности котельных промышленных предприятий и коммунальных служб, в т.ч. ТЭЦ и ГРЭС, т.к. состоит из 3-х автоматизированных систем (рис.15 - задачи, отличающиеся от типовых, выделены курсивом):

Таблица 4. Модель ИГПН

Средний норматив (чел./ч«е) Инспектор района Ленинский район г. Ростова-на-Дону

Вид деятельности, работы Единица Московской области Инспекто э Начальник Зам начальника

чество фактическая моле чью чество факти- моделью чество ческая моделью чество ческая моде чью

2 3 4 6 в 7 8 Ь 10 11 12 13 14 15 1в

Проведение обследований объект 22,8 150 3420,0 120 2736,0 153 3488,4 233 5312,4

объектов, в т.ч.: втроеми* 1.5 1237 1817,9 644 1399,0 744 1771,4 972 2671,9

подбор ППБ.СНиП, НПБ, ПУЭ и т.д. 8,0 1200,0 99,0 960,0 51.5 153 1224,0 59,5 1864,0 77.8

обследование объекта 8,0 1200,0 1200,0 960,0 960,0 153 1224,0 1224,0 1864,0 1864,0

контроль 1а противопожарным обору дованием --- 0,8 120,0 120,0 96,0 96.0 153 122,4 122,4 186,4 186,4

составление перечня нарушений, протокола, предписания и т.д. 4,0 600,0 99,0 480,0 51,5 153 612,0 59,5 932,0 77,8

встречи и совещания с руководителями объектов 2,0 300,0 300,0 240,0 240,0 153 306,0 306.0 466,0 466.0

Оперативный учет и анализ пожар 80.0 1 160,0 80,32 16 832,0 642,56 12 640,0 481,92 24 1216,0 963,84

пожаров, в т.ч.: ущерб(руб) 579,68 46560,00 42351,00 25986.СЮ 41345,00

выезд на пожар. производство дознаний и экспертиз 40,0 80.0 80,0 640,0 640,0 480,0 480,0 960,0 960,0

оформление актов, протоколов. 8,0 16,0 0,2 128,0 1.3 96.0 1,0 192,0 1,9

контроль страховых компаний 1 р«, в кияртал 16,0 64,0 0,2 64,0 1,3 64,0 1,0 64.0 1,9

Консультации специалистов, объект 150 165,0 120 132,0 153 168.3 ?33 256,3

переписка с организациями, в т.ч.: 1237 36,0 644 28.8 744 36,7 972 55,9

проведение технических консультации 0,7 105,0 24,0 84,0 19,2 107,1 24,5 163,1 37,3

контроль и поддержка деловых связей с объектами 0,4 60,0 12,0 48.0 9,6 61,2 12,2 93,2 18,6

Составление планов, отчетов, 320,0 2,6 40,0 3,7 52.8 3,4 60,5 43

инструкций, в т.ч.:

составление месячного плана работ план 8,0 12 96,0 1,0 12 11.5 1,0 12 11.5 1,0 12 11.5 1,0

составление инструкции, программы, правил к Т.Д. составление отчета инструкция 40,0 2 80,0 0,2 16 2,6 1,3 12 15,4 1.0 24 23,0 1.9

отчет 8,0 18 144.0 1,4 18 25,9 1,4 18 25,9 1,4 18 25,9 1.4

Контроль за проектированием и 285,6 47,0 1058,9 46,6 1052,2 47,0 1058,9 47,6

строительством, в т.ч.:

н п'чение и согласование проектов 1% объектов 60,0 2 120,0 0,2 9,6 0.1 2 4.8 0,2 2 9,6 0,2

контроль за строит-воч, реконструк-цией н 22,8 2 45,6 45,6 1039,7 45,6 2 1039,7 45,6 2 1039,7 45.6

содействие внедрению противопожарного 10% объектов 8,0 15 120.0 1,2 12 9,6 1.0 15 7,7 1,2 23 9,6 1,8

Организация противопожар-ной 299.2 0,0 710,4 0,0 246,4 0,0 636,8 340,4

пропаганды и обучения

населения, в т.ч.:

подготовка материалов для публикации публикация 8,0 2 16,0 0,0 16 128,0 0,0 12 96,0 0.0 24 192,0 1,9

подготовка радио-,теле пере дач обзор 4,0 2 8,0 0,0 16 64,0 0,0 12 48.0 0,0 12 48,0 1.0

организация показа кинофильма сеанс 3,2 51 163,2 0,0 22 70,4 0,0 32 102,4 0,0 19 60,8 1.5

участие в подготовке и контроль за проведения занятий по ППБ в учебных -»ведениях учебное заведение 16,0 7 112.0 0,0 28 448,0 0,0 17 0,0 0,0 21 336,0 336,0

Работа с общественностью, в 51 1962,0 22 1532,0 32 1961,2 19 2927,2

т.ч.: 150 0,0 120 0,0 153 0,0 233 190,8

организация работы ДПО и ДПД 2,0 402,0 0,0 284.0 0,0 370,0 0,0 504 20.2

учебная подготовка ДПД 16 1200,0 0,0 960.0 0,0 1224,0 0.0 1864 152,0

противопожарная пропаганда на объекта.ч 2,4 360,0 0,0 288,0 0,0 367,2 0,0 559,2 18,6

Годовая трудоемкость 6611,8 1983,8 7041,3 2120,7 7609,3 2340,4 11468,1 4274,8

Рис.15. Проблемно-ориентированная ИАСУ БТП

- управления технологическими процессами производства тепла (АСУТП),

- управления процессами противопожарной защиты (АСУПЗ),

- управления биотехнологиями утилизации С02 и Н2О (АСУБТ),

интеграция и модификация которых, осуществляется с помощью программно-технического комплекса сепарации воздуха и диспетчеризации - НТК СВД (рис.15).

Здесь же, наряду с мембранными системами газоразделения воздуха для ИАСУ БТП, представлен метод термомагнитной сепарации воздуха (ТМСВ), а также модель (рис.16) и конструкция (рис.17) сепаратора на его основе, защищенные патентом РФ на изобретение, в которых, для газоразделения использовано свойство О2, как парамагнетика, а N2 и остальных газов, как диамагнетиков.

Принцип ТМСВ, являющегося «бесконечным источником огнетущащего состава» (БИОТС) и кислорода, базируется на уравнении движения газа (уравнение Эйлера) в магнитном поле, через V - поле вектора скоростей газа, р - давление газа, а - магнитную поляризуемость отдельной молекулы и Н - напряженность магнитного поля:

р\ + | = -ггас1(р)-р^гас1\-^--

.д1

(21)

Й

аоздух ^^ ж ¿ч

у остяггъныт диамшв!

Рис. 16. Схема расположения магнитов иэлементов Пельтье и наноперегородки Подставляя в формулу (21) уравнение состояния идеального газа рУ=ИкТ, и выражая плотность газа через его давление р = пкТ = ркТ/т, получим выражение для плотности молекул газа в виде распределения Больцмана

Р = Р°еХР(Ш = Р°еХР("Й' (22>

где и= - аН2/1 - потенциальная энергия отдельной молекулы газа, обладающей пара- или диамагнитными свойствами, находящейся во внешнем неоднородном магнитном поле.

гщрЩш*'

Рис. 17. Винтовая конструкция сепаратора и пространственное распределение квадрата вектора напряженности магнитного поля (в процентах).

Для кислорода, обладающего парамагнитными свойствами, средняя магнитная поляризуемость отдельной молекулы а - положительна (+3396 10"6), а для азота (N2 = -12-Ю"6) и остальных газов, обладающих диамагнитными свойствами, магнитная поляризуемость отдельной молекулы а - отрицательна. Поэтому плотность кислорода увеличивается в области сильного магнитного поля в соответствии с уравнением (22), а плотность азотной компоненты - уменьшается, в зависимости от квадрата напряженности магнитного поля внутри канала сепаратора.

В конце раздела приводятся принципы «тиражирования» моделей ИАСУ БТП на все промышленные объекты ATE, а также результаты системного синтеза ИАСУ БТП для торфяника (рис.18 «б») и шахты (рис.18 «а»), обеспечивающие пожаровзрывобезопасную и экологически чистую добычу угля и торфа. В частности в шахтах, путем создания с помощью ряда ТМСВ (рис.18 «а» 2-ТМСВ, 3-кислородный трубопровод на поверхность и 4 -трубопровод метановый с остальными газами, кроме азота) градиентов кислорода (от 5%до 20%), азота (от 95% до 78%) и давления (от 600 до 760 мм.рт.ст.), с регулированием температуры в забоях и штреках, а с помощью индивидуальных микро-ТМСВ (СИЗОДЗ) - обеспечения дыхания шахтеров, реализуя тем самым «принцип самопритока воздуха», вместо дорогих систем вентиляции шахт.

Рис. 18 Блок-схемы автоматизированных систем защиты шахты и торфяника

В разделе 3.5. представлена модель системы адаптивного пожарно-энергетического налогообложения (САПЭН), которая разработана на основе представления пожарной опасности, как «вреда», который рассматривается в единстве с «благами» - противопожарной защитой и обороной.

В диссертации формализованы и введены понятия публичного, коллективного и частного «пожарно-энергетического вреда», «существующие» в единстве с публичными, коллективными и частными «пожарно-энергетическими благами», которые дифференцируются с

помощью разработанных моделей, а их интегральная совокупность и представляет уровень пожарной безопасности в ATE.

Статистический анализ пожаров выявил корреляцию вероятности пожаров с потреблением и преобразованием энергоресурсов, что позволило синтезировать АПЭН, как местный налог, который в общем случае следует определять по потреблению физическими и юридическими лицами электроэнергии и других видов энергоресурсов, как сумму произведений соответствующих тарифных ставок в ATE за них (77) на фактически потреблённый объем (кВт/ч, тонну, кубометр и т.д.) за период налогообложения (Vi) и на текущие вероятности пожаров от их использования (Pi), делённых на «коэффициент адаптивности» (КАТЕ), который при начале внедрении АПЭН равен 1, а затем увеличивается, снижая налог, синхронно с повышением пожарной безопасности ATE:

tTr^-Pt (23) АПЭН = -

КлТЕ

Четвертая глава состоит из 4 разделов, в которых представлены модели и методология построения геоинформационной макросистемы синергетического обеспечения пожарной безопасности (ГИМСО ПБ).

В разделе 4.1. представлена реализация принципа проверки правильности гипотез и теорий, путем установления их "предсказательной силы", для чего сформированы пять прогнозов.

Прогноз 1. Детальный анализ 1-го и 3-го членов УОТД (17) показал, что самым эффективным направлением является путь создания автоматизированных средств и систем радиообнаружения пожаров и пожарной техники с пассивной локацией радиообъектов, а при учете результатов анализа 2-го и 4-го членов того же уравнения, определяется оптимальная архитектура такой системы, как совокупность централизованной (на уровне района) «сотовой» подсистемы радиообнаружения пожаров и пожарной техники и подсистемы лазерного зондирования окружающей среды и подстилающей поверхности ATE, при этом "пожарная каланча" (рукавная башня ПЧ) получает "вторую жизнь" в виде здания-мачты (рис.19«а»), на верхних этажах которой установлена аппаратура радиосвязи и радиообнаружения, на крыше - лидар, а на балконах этажей (рядом с аппаратурой радиосвязи) расположены антенно-фидерные устройства (АФУ), что резко уменьшает потери и искажения радиосигналов, повышая дальность и достоверность радиосвязи, радиообнаружения и радиоуправления.

Прогноз 2. Анализ 2-го и 4-го члена УОТД (17) показал, что создание геоинформационной системы (ГИС) ATE и наличие системы радиофизического контроля за районом (прогноз 1), дает возможность реализовать «безранговый» метод привлечения сил и средств и автоматизировать расчет оперативного плана пожаротушения на каждый объект, где возник пожар за время сбора боевого расчета по тревоге и сделать его оптимальным, с помощью графоаналитических расчетов маршрутов следования, включая привлечение ПА с маршрута возвращения в ПЧ, а также добровольных пожарных формирований (объектов и населенных пунктов), если их вооружить современными средствами пожаротушения, например, мотопомпами, сепарирующими из воздуха азот (рис. 19 «в»).

Прогноз 3. Совместный анализ 3-го и 4-го членов УОТД (17) позволил сформулировать требования к новым средствам противопожарной обороны (прогноз 1), включая ПТВ, ОТС и средства их доставки («скорая пожарная помощь», «пожарный вертолет» - рис.19 «б» и «г»), что позволит сократить время развития пожаров и потерь от них.

Прогноз 4. Такая же глубокая взаимосвязь была обнаружена при анализе 2-го члена УОТД (17), когда при моделировании «Красной волны», появилась необходимость в средствах оперативного радиоуправления «радиосветофорами» и контроля координат ПА (прогноз 1), а сокращение маршрутов следования и времени их движения к месту пожара и возвращения в ПЧ позволили синтезировать алгоритмы расчета оптимальных оперативных планов пожаротушения (прогноз 2).

Прогноз 5. Имитационное моделирование пожаров по УОТД (17) на ГИС-моделях объектов (по социальной и экономической оценкам "виртуальных последствий"), с помощью разработанного метода оценки социально-экономических потерь в ATE, позволяют выбирать оптимальное решение по противопожарной защите каждого объекта и "замкнуть" наконец профилактическую и оперативно-тактическую деятельность пожарной охраны в "жизненном цикле" объектов ATE.

В разделе 4.2 проведен системный анализ существующих сетей радиосвязи и передачи данных и синтезирована модель гибридной вычислительно-связной системы (ГВСС).

Рис. 20. Схема ГВСС

Показано, что ГВСС с пассивной локацией «радиообъектов» (пожарных радиоизвеща-телей, пожарных автомобилей, руководителей тушения пожаров, включая ДПФ), радиоуправлением «радиосветофорами» и лазерным зондированием окружающей среды и подстилающей поверхности ATE, являясь «наземной» (рис.20), на порядок надежнее и экономичнее спутниковых систем, объединяя в себе радиофизические (лидары, оптиковолоконные) и радиотехнические (цифровые РРЛС, УКВ радиостанции и модемы, мобильные телфоны и пр.) средства, скомплексированные со средствами вычислительной техники (СВТ) так, что образуют локальные вычислительно-связные сети каждой из «аварийных служб» с «поперечными» связями между ними и с единым банком данных ATE, топология которого реализуется ГИС. При этом необходимым и достаточным условием создания ГВСС, является строительство в каждом ATE (районе города, сельском райцентре) здания-мачты Центра управления силами и средствами (ЦУСС) ATE (рис.19 «а») высотой 50м. (15

Рис. 19 Иллюстрация прогнозов: здание-мачта центра управления (а), «скорая пожарная помощь с ТМСВ» (б), «азотная мотопомпа» (в) и «азотный противопожарный вертолет» (г)

этажей) и 100м. (30 этажей), обеспечивающей зону «радиопокрытия» района и прямую видимость между лидарами «соседних» районов, а также размещение в 2-4 этажной обстройке зданий-мачт оперативных подразделений СЖ и Администрации ATE.

Раздел 4.3 описывает метод и алгоритмы безрангового привлечения сил и средств на пожар, который также базируется на решении системы неравенств Семенова, Зельдовича и уравнения Фраиц-Каменецкого (ф-лы 2-5) в совокупности с уравнениями стандартного очага пожара и теплового баланса с «пожаропроизводителыюстью» существующей пожарной нагрузки, за время прибытия боевого расчета (24):

= Е'Сп(То -Т^) + а• (Т0 -TKi) + Я,. /£ДТ„ -TKi);

TD =3451g(8x + l) + Tc (24>

R,

т = — + 1;

V,

где т - время горения «очага», мин.; Т0- температура «очага пожара», "С; е - "средний" коэффициент черноты покрытия; Со - коэффициент лучеиспускания АЧТ, КДж/м2-с-°К); Ти- температуры ограждающих конструкций, °К; а - "средний" коэффициент воздушного теплообмена, КДж/ м2'°К; ?ч - коэффициент теплопроводности i-й ПН (ограждающей конструкции), Вт/м '°К; Cr радиус-векторы от «очага» до ограждающих конструкций (К;), м.; Q- мощность "очага пожара", квт.; £'V -площадь поверхности ограждающих конструкций, м2; Т„-начальная температура среды, 'С; Q - тепловыделение пожароопасного события, Дж./сек.; S - энтропия процесса в ПН, Дж/моль; Тп - рабочая температура ПН, °К; К - предэкспоненциапьный множитель, получаемый по результатам термоаналитических испытаний ПН; Н - тепловой эффект реакций в газовой фазе, Дж./с; X в - теплопроводность газовой фазы, Вт/м -°К; Qr - удельная теплота сгорания элемента пожарной нагрузки, Дж/кг; vr- скорость выгорания горючей массы пожарной нагрузки, кг/сек.*м2; Ri/Vj - время прибытия ¡-того ПА к месту пожара, мин.; t - время обнаружения и сообщения о пожаре в ПЧ, мин.

Решение системы становится возможным при наличии ВФЖЦ «пожарной нагрузки» (материалов, приборов и т.д.), полученных с помощью БЭТА-анализатора, а для корректного решения указанной системы необходима также поэтажная планировка объекта с пожарной нагрузкой в каждом помещении, с учетом всех коммуникаций и огнестойкости ограждающих конструкций, загорание, вскрытие или обрушение которых определяется аналогично с помощью функция «маятник события» (10):

Современные средства вычислительной техники (СВТ) и программное обеспечение (ПО) ГИС позволяют реализовать безранговый метод в считанные секунды, а средства связи и визуализации в состоянии включить сигнал тревоги в пожарных частях, высылаемых на данный пожар, и за время сбора по тревоге (1 мин.) распечатать приказ на выезд, с маршрутом следования и оперативным планом пожаротушения в нём, что не требует закрепления объектов за определенной ПЧ, как это принято в существующей системе.

В разделе 4.4 синтезирована макросистема синергетического обеспечения пожарной безопасности (МСО ПБ) ATE, как совокупности описанных выше моделей, методов и средств (рис.21), но без ГИС и «Красной волны».

Полученные результаты «виртуального внедрения» МСО ПБ можно интерпретировать следующим образом:

если бы в 1995 году на Юге России был начат государственно-правовой эксперимент по внедрению МСО ПБ в три очереди, 1 и 2-я из которых «чисто профилактические», а в 3-й решаются задачи тушения пожаров в сельских населенных пунктах с помощью ДПФ и «азотных мотопомп» (таб.5), то к 2007году удалось бы предотвратить около 130,0 тыс. пожаров, сохранить жизнь более 12,0 тыс. и здоровье 13,0 тыс. гражданам, сократить прямые и косвенные потери от пожаров на сумму более 180,0 млрд.руб., спа-

сти от уничтожения около 0,5 млн. кв.м. и от повреждения 1,3 млн. кв.м. жилых и производственных площадей, израсходовав на создание макросистемы около 75,0 млрд. руб. за счет АПЭН, который не превысит 50 руб. в месяц на семью.

Рис. 21. Структура подсистем МСО ПБ и их связей между собой и с макроподсистемами ATE Таблица 5. Результаты моделирования затрат 1, 2 и 3 очереди МСО ПБ Юга России

Единовременные и текущие затраты Ед. измер. Стоим. 1-я очередь 2-я очередь 3-я очередь

ед-цы (т. руб.) Кол-во Сумма (млн.р.) Кол-во Сумма (млн.р. Кол-во Сумма (млн.р.)

1.Приобретение СИЗОД "Шанс" 1,8 12264373 22075,9

2,Оснпщснис ИГПН, в т.ч.: отделение 206 496,3 206 " 1483,2 206 3,7

ноутбук 10.0 6.4

- сельских ATE автамоб. 3.0 1.2 430.0 642 276.1 642 770.4 642 1.9

ноутбук 10.0 5.9

- городских ATE сотовый 3.0 594 594 594 1.8

модем автамоб. 1.2 350.0 207.9 712.8

3. Оснащение ДПФ, в т.ч.: фор.мир. 248485 2797,2 248485 736,9 248485 2368.5

ноутбук 10.0 47.4

сотовый 3.0 4737 14.2 4737

- населенны*, пунктов модем 1.2 5.7 5.7

АК1П 500.0 4737 2368,5

ноутбук 10.0 2437.5

- объектов модем 3.0 1.2 243748 292.5 243748 731,2

Итого единовременных затрат 26369,4 2220,1 2372,2

4. Обслуживание СИЗОД "Шанс" 0,27 19311 5,2 6699 1,8 6560 1.8

5-Обеспечение ИГПН.вт.ч.: отделение 206 122,3 206 122.8 206 126.5

денеж.-веч,. 224.0 107 24,0 107 24.0 107 24.0

сельских ноутбук 1.2 3.0 642 0.8 642 0.8 642 642 0.8 1.9

.иоде.» 0.42 642 0.3 642 0,3

автомоб. 70.0 642 44.9 642 44.9 642 44.9

денеж.-вещ. 224.0 99 г 22.2 99 22.2 99 22.2

ноутбук 1.2 594 0.7 594 0.7 594 0.7

городских сотовый 3.0 594 1.8

модем 0.42 594 0.2 594 0,2

автамоб. 50.0 594 29.7 594 29.7 594 29.7

6.Обеспечение ДПФ, в т.ч.: фор.мир. 248485 6117.7 248485 ' 6686,1 248485 9054,6

денеж вей 100.0 4737 473.7 4737 473.7

енеж.-вещ. 20.0 4737 94.7 9474 189.5 9474 189,5

ноутбук 1.2 4737 5.7 4737 5.7 4737 5.7

населенных пунктов сотовый 3.0 4737 14.2 4737 14.2 4737 14,2

модеи 0.42 4737 2.0 4737 2.0 4737 2.0

АК1П 500.0 4737 2368,5

денеж.-вещ. 20.0 243748 4875.0 243748 4875.0 243748 4875.0

объектов ноутбук 1.2 3.0 243748 243748 292,5 731.2 243748 243748 292,5 731,2 243748 243748 292,5 731,2

моде, м 0.42 243748 102,4 243748 102.4 243748 102,4

Итого текущих затрат 6246,2 6810,7 9182,9

Однако только в рамках МЧС России, т.е. без взаимодействия с остальными СЖ (МВД, Минздрав, ЖКХ и т.д.), вероятность гибели и травм от пожаров превысит в 1,35 раза допустимый уровень по ГОСТ 12.1.004, и понизить её невозможно без ГИС и новых подходов в обеспечении безопасного движения пожарной техники, что доказывает необходимость создания ГИС с администрацией ATE и взаимодействия с ГИБДД.

Пятая глава состоит из 6 разделов и содержит результаты системного анализа существующей системы и синтеза геоинформационной макросистемы синергетического обеспечения безопасности дорожного движения (ГИМСО БД) в ATE.

ГИМСО БД спроектирована для подавления дорожно-транспортного вреда, наносимого ATE автотранспортом и существующей дорожно-транспортной инфраструктурой, и построена на методах и алгоритмах «интеллектуализации» дорожно-транспортных средств, реализующих принцип - транспорт должен иметь средства системы, управляющей дорожным движением (в отличие от общепринятого подхода в «отраслевой науке и практике» - принадлежности их только дороге).

В разделе 5.1 изложена методология синтеза и сформированы назначение, цели и структура (рис.22) ГИМСО БД ATE, которые должны реализовать:

Рис. 22 Структура ГИМСО БД

- «интеллектуализацию» транспортных средств (ТС) в ATE, т.е. оснащение их Блочной Автотранспортной Коммуникационной Системой Автоматизированной Навигации (БАКСАН), которая идентифицирует ТС и водителя, вычисляет текущую опасность ТС, предлагает водителю режимы безопасного передвижения, управляет узлами и оборудованием безопасности, поглощает собственный и окружающий дорожно-транспортный вред, определяет дефектность дорожного покрытия, фиксирует нарушения ПДД, взаимодействуя с «радиознаками» и «радиосветофорами», «снимая» штрафы с банковских карт-прав водителей, пресекая угон и т.д.;

- «экологизацию» дорожно-транспортных структур, т.е. восстановление природного состава атмосферы ATE, повышение безопасности и эксплуатационной устойчивости дорог и тротуаров, путем проектирования и строительства, Биофизических Локально-Объектных Дорожно-Пнженерных Систем (БЛОДИС), которые поглощают дорожно-транспортный вред, восстанавливают расходуемый ТС кислород из воздуха, предотвращают выезд ТС на

встречную полосу движения, регламентируют зоны стоянок, маршрутных остановок и пешеходных переходов, защищают дорожно-тротуарные покрытия от солнечных лучей и атмосферных осадков и устраняют конвективные потоки от них, формируют и изменяют параметры и режимы передвижения ТС и пешеходов с помощью радиосветофоров и радиознаков, взаимодействующих с БАКСАН;

- объективацию и минимизацию ДТП и нарушений ПДД с оптимизацией грузопассажирских потоков в ATE, путем создания Коммуникационной Автоматизированной Подсистемы Компьютерного Административного Надзора (КАПКАН), которая (взаимодействуя с БЛОДИСами и БАКСАНами) вычисляет грузопассажирские потоки и режимы движения по дорогам, определяет участников ДТП и нарушителей ПДД, производит расчет и удержание дорожно-транспортных платежей и штрафов с банковских счетов водителей и владельцев (транспорта, ГСМ и т.д.), а также предлагает сотрудникам ГИБДД и природоохранных органов меры по предотвращению ДТП и дорожно-транспортного вреда;

- введение бесплатных пассажирских перевозок в ATE, как публичного блага, путем внедрения модели адаптивной маршрутизации пассажирского транспорта (АМПТ), и введения Системы Адаптивного Дорожно-Транспортно-Экологического Налогообложения (САДТЭН) населения ATE (вместо всех дорожно-транспортных налогов и страховок), которая дифференцирует дорожно-транспортный вред по «производителям и потребителям», вычисляет АДТЭН для каждого индивида в соответствии с произведенным и потребленным им вредом, собирает и адаптивно распределяет полученные средства в ATE, где налогооблагаемая база «живет и передвигается».

В разделе 5.2 представлена структура «БАКСАН», которая является нижним уровнем макросистемы, включающим в себя 7 и 6 уровни, и представляет собой проблемно-ориентированный (инженерно-технический, радиофизический и хронобиологический) программно-технический комплекс ТС.

В разделе 5.3 описана структура «БЛОДИС», которая является нижним уровнем макросистемы, включающим в себя 7, 6 и 5 уровни, и представляет собой проблемно-ориентированный (хронобиотехнологический и радиофизический) дорожный программно-технический комплекс.

В разделе 5.4 сформированы требования к макросистеме в целом и приведена структура «КАПКАН», которая является подсистемой среднего уровня макросистемы, включающим в себя 4, 3 и 2 уровни, и представляет собой экспертную человеко-машинную подсистему, реализующую программно-математические, правовые и финансово-экономические модели, функционально и технически связанные с «БАКСАН» и «БЛОДИС», «охватывающую» все транспортные средства и всех физических и юридических лиц, владеющих и управляющих ими в А ТЕ.

В разделе 5.5 представлена математическая модель функционирования ГНМСО БД с САДТЭН, которая использует модель Леонтьева «затраты-выпуск», а также приведены расчеты «виртуального внедрения» ГИМСО БД на Юге России (рис.23), выполненные с помощью разработанного автором комплекса программ (http://titan.ip.rsu.ru/online/envsrnp/input.htmn.

В разделе 5.6 заключающем главу, проведена оптимизация ГИМСО БД с помощью Эр-ланговской модели АМПТ, и разработана САДТЭН с реинвестиционным механизмом создания ГИМСО БД (таб.6).

В разделе приведен расчет интервала АДТЭН, который составил: от 0 до 100 руб. в месяц с каждого жителя в соответствии с его «социальным статусом», и от 1200 до 100000 руб. в год с владельца ТС, в соответствии с «техническими» (тип и объем потребления топлива, класс и вес ТС) и «эксплуатационными» характеристиками его ТС («возраст» и пробег в тонно-километрах).

Рис. 23. Выходные формы расчетов по регионам Юга России

Простой Расчет Дороюо-транспортного Вреда Назван« АТЕ (населенного пункта): Ставропольский фай

5, Натмнптмриорн Д АистражпдаАТЕ Н*ме*еЯЕ

Сдат стан КАСКАД Срцеет сюеиа КАСКАД

Л**., "■оеме ндевда жп*

■ 5 6 : 3 : 10

об«* 50462' 30582 5Ы621 ЗС682 -61332 2235139 751332 ¿735133

:рын»1сдссэй №рое» гит 14835858 •аЭЕ568 2519582 76з54*Э 355392" 76Й44? ■шз

12 Зрм-вгсдсваа НВДД темам Т.)« имя 563516 4 35221 50Г55Д 7 884;:' 1 '956800

Срмчгпдсеэз икл« ДТП ДТП ¿525 »3 тзоз 191 532 2923 119? Зй

^ УЛИТЗИИО (жчбдЩ »ДТП ЯТТУед 411 тз 91 1077 556 233

Пеиидкчо1трн»^ма1«)а ДТП 9053 1720 :■:■• 382 3759 2045 338 251

Среднегодовое ущер а 01 ТС, в м; улнруо $328 :К9 685.1 1302 31519 66133 У2.4 т

13.1 прайда ааераапыыяуаеро 2294 ¡36 510 97 12818 69:8 34.3 85:

151 - осгемныа нлерипькыа у» ере 15125 2494 2916 554 3141 25133 254 2681)

12.3. иорвпшаукро 15414 2ЭЭ0 3-15 651 15559 Ж: 212 353.4

Сщлкдоичжи нар уигва РДД (•ПС ££7!в 1(611 5243 33??? 2633.™ 7513 3231

|| Среднегодовой вдлпшш дврвмв -факооргоыа налог (АДТН| нлнруо 2912353 2145В7.1 33 15

13. С.твя.мгста 1Ш.1 67313 15 0.1

1 10 Ср.-гед «.«ТСгибсп «рдц ¡1831 73985 4"8&£ •3983

Зр.-гедриькив пода-влаха

21 ^«да <« 3430 3494? :5их 34947 23172 3534 23172 2-34

•раасртмма •ир 3400 6Е594 2646 0 62905 11506 7466 1044 5 6337

• втекаешь ДТП 1/ес 52Е-1 93Е-2 ИЕ-1 22Е-2 61Е-1 ЗЗЕ-1 МЕ-' -'52

2.4. ■ тчквтл «мтх(ш6«т) а ДТП 1>'«с 17Е-2 89Е-3 105-2 20Е-3 12Е1 675-2 27Е-2 825-3

25. • актеианкн ловред пгави) в ДТП На; 13=*30 2ДЕ-1 23Е-1 44;.: 4:5-1 23Е-1 95Е-2 2.3Е-2

• ¡ктмммоаь иргсз*в ПДц Квс 92Е€0 зе&ое 1.2Е4Ю ПЕЛО 29£+01 ЗЗЕ-31 8?Е-1 3.7Е-1

аваногоушерШ'ТС руо. 6109 722 1353 1514 4125 2418 343 25

23. прчиою и апраалыюго ущерба (55 м '01 120 1Й2 254 374 31

- осюиого иггер тшп упрев 2Ш0 303- 578 687 412 355 46 ЗЕ

Пя^ивтры ¡тиосферыАТЕ

С р!|ч»|Ц(м* готремвие «.'орида тмтм 254Е-09 ЗЕЕ-07 225Е-03 863=47 7.19Е-06 2Й5-07 719Е-26 258ЕЛ7

и. Средиеггда; вщея«а кзгаедз загни» "Хачврммв :;р «з 33£Е<«6 338Е-С6 шм 20(Е<е 3385-06 2а?Е«

33 ^редимвеаюны? метода * ■3175 •573 31 ?3 ■5.9? 4815

ы Срвдиотамвйкемювугсгвсдвго шш* 4Е:Е-04 1Т6Е-04 418Е-04 155Е44 11(6-04 3.95 Е-04 113Е*"4 395Е<04

35. Срц-чгс»юв гот 1 ирм заявим — 2.7СЕ<Ю 27СЕ-ЙЗ 275Е-05 2;ЗЕ<С5 273Е-03 278Е-05

^рдавткнюУ Р.- 3 -1133 2316 25453 -К64 23113

Sfr.fi

газ ЙВКЦНИН «пая РТС, Рвем на Ьщ Всг лр«а ил

Простой Расчет Дорожимрюепсртнсго Бреда Назвэж» АТЕ (населенного пункта): Краснодар«!« «рай

Тинсгя та? яэт АТЕ. 1

г^у^-у; аугр:гзк) з Д1"

Срсаавадовоа у««рё от ТС, а I.

С»мииошмиан>аи>и №8_

¡рангадваа: аснд кгли

прайса наирмпшыа у«?°о

1С 10 1С® 1ЕС7$Ы '=09533

Простой Расчет Дороюо-транспортного Вреда Назвали АТЕ (населенного пунш): Ростовсхая область

Наншоагнаевгргипрсв НасаикавАТЕ

Суца сжтиа КАСКАД Сца- ЭРВиа КАСКАД

Ив™«, Яюми» ру»^ з»4»'ва« —

■ 4 5 8 9 10 ! П

равлфнм м;|нгг«ера АТЕ, з 06КГ 793812 128319 Г33812 126313 1226832 ¿404313 1226832 | 4404013

Срсднставкйпрзе» тыс« 2338071 4435440 23338071 ¿435440 2777351' 15431552 2777351' 14431562

12 Ср£8игаявирасадтя«.и "10. 23338071 ™333 2103425.4 'Я2-79 2 359^41 2231577

13 Зредьетодгюа исдо АТГ ДТП 743 1353 1532 301 =471 47-37 № 565

14 ч<1гсч»К':гэт5.-о!вДГ ДТГЙд $4? 123 144 1594 941 375 43

■: Гсй;-'4»)(Т)1»м(1;г1ю) зШП '¿236 2/35 3134 О)! 5323 3255 1318 Й5

16 Средаиыоаоа уцра от ТС в у.ч: илн.руа 4849-3 9217 •077 7 2№8 50023 104883 10426 11172

151 пр«оаиа1аГаа»нь;<уяЧ>е 360.3 802 152 20164 11204 41=1 1344

■ 6: сосаенаиа натеразльаыа -^зерб 33540 3923 4567 ¡84" ¿1238 86' ;2;2

163 норгльам! уа^рэ 24243 4603 5338 1021 2501 1 524 4 2 5042 5585

17 Средаадвс» -^сдо ицтш П^ грдд 123801 128336 16374 '¿883 435544 42553: 12253 5083

18 юрскнз 1р*т)риии юла! ДДТН1 апн.руа 413720.1 311Ш 53 и

19 Суиивко МССГЭВ 157ИЛ 103313 23 0.1

110 Ср-ТД.«9«8«б£П.>«р 65835 116385 65886 116385

Ср^АЯМ^впс^да«

• 1 • гяеда т 349!? 3494? 22638 204 22635 Ж

-рхюдз'отдава Л4!р >3402 5583.4 26463 6335 731.4 3370 6382

23 Ш1!И0»ССГЬДТП 1Мс 156-1 '.85-1 3.4Е-2 97&1 5.4Е-1 21Е-1 б;Е-2

2.4 1,3, 7.4Е-2 1.45-2 '£5-2 3.1Е-3 1.9&1 МБ. 436-2 1.36-2

2.5. 5Г к 4'( 1£с<Ю 3.1Е-1 3.65-' 5.5Е-2 6.5Б1 ЗЗЕ-1 156-1 4.5Е-2

2£ -К!,:»!!« l-.se 15=41 1.4Е01 155»Х 1 "Е-3'0 47Е-01 4££<-3- 14Е-20 5.56-1

- попною ущерба ог ТС руб. 5103 7252 '353 1614 4077 2382 254

23 пржои натЕраглъамр у* вала 455 54С 101 120 1544 54 зе 31

29 коезенаого н лваапьюго уакраа 2803 3®1 578 687 395 ¡6 96

Панашру глсо^АТЕ

31 Средмгадкг потрвбмкв : ЗГ-Е-ОЗ 1555*08 ¡¿85-се 14С5-03 М5Е-07 4.185-07 1.16=137 4166107

4 75Е-07 475&07 2 31Е-09 2Э1Е-09 ¿755-07 .-316*33

33 % •5965 ■1761 41970 45736 097 ¿73.57

Сре^вгайвизидне«» 4 52Е-04 176ЕЙ4 4 '6ЕЧК 1 -2=5-01 17,'Е-Ш 6.37Е104 1.77М4 6376104

35 Срея^я-ке тьм-м мпмю — ЗЙЕ-04 ЗЙ604 2 32:« 3 325-06 380Е-04 3326*3-2

36 'Среднейвгив»«" <43 16.Х 303872 305891 •2814 3021 37

ИМ Ошв РП, Рсссч ч»Вя 'амва*-

2ФЗНЗИЦ НИИ «кма РП, Рос» иШ вопию яшеш

Единовременные затраты

Наименование региона Кол- Стоим. Кол-во Сумма (млн.р.) всего

Тип ATE во ATE Ед. измер. ед-цы (труб.) вАТЕ всего (млрд. руб.)

Региональный ЦУДГИР 25500,0 1 8 204,0

центр с ГИС (Зсл.) 3330,0 1 8 26,6 35.09

районным БАКСАН 31,0 39400 315200 9771.2

делением БЛОДИС 25500.0 123 984 25092,0

ЦУДГИР 25500,0 1 23 586,5

Города 23 ГИС (Зсл.) 3330,0 1 23 76,6 127,63

БАКСАН 31,0 22600 519800 16113,8

Ростовская БЛОДИС 25500,0 189 4347 110848,5

область ЦУДГИР 25500,0 1 68 1734,0

Райцентры и ГИС (Зсл.) 2200,0 1 68 149,6 54,37

ПГТ БАКСАН 31,0 900 61200 1897,2

БЛОДИС 12000,0 62 4216 50592,0

ЦУДГИР 25500,0 0 0 0,0

Населенные 2276 ГИС (Зсл.) 1000,0 1 2276 2276,0 50,85

пункты БАКСАН 31,0 11 25036 776,1

БЛОДИС 3500.0 6 13656 47796,0

Региональный ЦУДГИР 25500,0 1 5 127,5

центр с 5 ГИС (Зсл.) 3330,0 1 5 16,7 23,44

районным БАКСАН 31,0 49100 245500 7610,5

делением БЛОДИС 25500.0 123 615 15682,5

ЦУДТИР 25500,0 1 26 663,0

Города 26 ГИС (Зсл.) 3330,0 1 26 86,6 151,20

БАКСАН 31,0 31200 811200 25147,2

Краснодарский БЛОДИС 25500,0 189 4914 125307,0

край ЦУДТИР 25500,0 1 50 1275,0

Райцентры и 50 ГИС (Зсл.) 2200,0 1 50 110,0 42,15

ПГТ БАКСАН 31,0 2300 115000 3565,0

БЛОДИС 12000,0 62 3100 37200,0

ЦУДТИР 25500,0 0 0 0.0

Населенные 1725 ГИС (Зсл.) 1000,0 1 1725 1725,0 39.07

пункты БАКСАН 31,0 21 36225 1123,0

БЛОДИС 3500,0 6 10350 36225,0

Региональный ЦУДГИР 25500,0 1 3 76,5

центр с 3 ГИС (Зсл.) 3330,0 1 3 10,0 13,16

районным БАКСАН 31,0 39400 118200 3664,2

делением БЛОДИС 25500.0 123 369 9409,5

ЦУДТИР 25500,0 1 19 484,5

Города 19 ГИС (Зсл.) 3330,0 1 19 63,3 105,43

БАКСАН 31,0 22600 429400 13311,4

Ставропольский БЛОДИС 25500,0 189 3591 91570,5

край ЦУДТИР 25500,0 1 33 841,5

Райцентры и 33 ГИС (Зсл.) 2200,0 1 33 72,6 26,39

ПГТ БАКСАН 31,0 900 29700 920,7

БЛОДИС 12000.0 62 2046 24552,0

ЦУДТИР 25500,0 0 0 0,0

Населенные 736 ГИС (Зсл.) 1000,0 1 736 736.0 16,44

пункты БАКСАН 31,0 11 8096 251,0

БЛОДИС 3500,0 6 4416 15456,0

ИТОГО 685,224

Текущие затраты

Наименование региона

Тип ATE Кол-во Ед. измер. Стоим. Кол-во Сумма всего (млрд. руб.)

ATE (т. руб.) в ATE всего

Региональный ЦУДТИР 2295.0 8 18,4

центр с ГИС (Зсл.) 3.3 8 0,0 4,83

районным БАКСАН 3.7 39400 315200 1172,5

делением БЛОДИС 3697,5 123 984 3638,3

ЦУДТИР 2295,0 23 52,8

Города 23 ГИС (Зсл.) 3,3 23 0,1 18,06

БАКСАН 3,7 22600 519800 1933,7

БЛОДИС 3697,5 189 4347 16073.0

ЦУДТИР 2295,0 68 156,1

Райцентры и fifi ГИС (Зсл.) 2,2 68 0,1 7,72

ПГТ БАКСАН 3,7 900 61200 227,7

БЛОДИС 1740,0 62 4216 7335,8

ЦУДТИР 2295,0 0 0,0

Населенные 2276 ГИС (Зсл.) 1.0 2276 2.3 7.03

пункты БАКСАН 3.7 11 25036 93,1

БЛОДИС 507.5 13656 6930.4

Региональный ЦУДТИР 2295.0 5 11.5

центр с 5 ГИС (Зсл.) 3.3 5 0.0 3,20

районным БАКСАН 3.7 49100 245500 913,3

делением БЛОДИС 3697,5 123 615 2274,0

ЦУДТИР 2295,0 26 59,7

Города 26 ГИС (Зсл.) 3.3 26 0,1 21,25

БАКСАН 3,7 31200 811200 3017,7

БЛОДИС 3697,5 189 4914 18169,5

ЦУДТИР 2295,0 50 114,8

Райцентры и 50 ГИС (Зсл.) 2.2 50 0,1 5,94

ПГТ БАКСАН 3.7 2300 115000 427.8

БЛОДИС 1740,0 62 3100 5394.0

ЦУДТИР 2295,0 0 0.0

Населенные 1725 ГИС (Зсл.) 1.0 1725 1.7 5.39

пункты БАКСАН 3.7 21 36225 134,8

БЛОДИС 507.5 10350 5252.6

ЦУДТИР 2295.0 3 6.9

центр с 3 ГИС (Зсл.) 3.3 3 0.0 1.81

районным БАКСАН 3,7 39400 118200 439.7

делением БЛОДИС 3697.5 123 369 1364.4

ЦУДТИР 2295.0 19 43.6

Города 19 ГИС (Зсл.) 3,3 19 0,1 14,92

БАКСАН 3,7 22600 429400 1597,4

БЛОДИС 3697,5 189 3591 13277,7

ЦУДТИР 2295,0 33 75,7

Райцентры и 33 ГИС (Зсл.) 2,2 33 0,1 3,75

ПГТ БАКСАН 3,7 900 29700 110,5

БЛОДИС 1740,0 62 2046 3560.0

ЦУДТИР 2295.0 0 0.0

Населенные 736 ГИС (Зсл.) 1,0 736 0.7 2.27

пункты БАКСАН 3.7 11 8096 30,1

БЛОДИС 507.5 4416 224U

Ростовская область

Краснодарский край

Ставропольский край

Шестая глава, состоящая из 4 разделов, посвящена описанию методологии интеграции совокупности макросистем всех служб жизнеобеспечения (СЖ) ATE в геоинформационную макросистему синергетического управления техносферной безопасностью (ГИМСУ ТБ) и перспективах её использования.

В разделе 6.1 обоснованы необходимые и достаточные условия синтеза ГИМСУ ТБ с привлечением статистического анализа преступных деяний (рис.24), опасных для жизнедеятельности в ATE, и их синергетического подавления с помощью модели «безналичного денежного обращения» (БДО), т.е. путем расширения систем адаптивного налогообложения в А ТЕ.

50.00% 45,00%-40.00%-35,00% 30,00% 25.00% 20.00% 15.00% 10,00%-5.00% 0,00%

Рис.24. Динамика преступлений в России 1995-2007 г.г. и среднегодовая гистограмма

В разделе 6.2 представлены методика и результаты синтеза ГИМСУ ТБ, которые базируются: на ГИС ATE; на методах и средствах (БЭТА, АСКЭ) количественной оценки опасностей; на методологии «интеллектуализации» технических средств повышенной опасности (электроприборов, газовых приборов, транспортных средств), «превращающей» их в РИТОНы; на модели ГВСС с сетевыми макроподсистемами - «Профилактика», «Ресурсы», «Происшествия» и «Потери»; на синергетических принципах предотвращения и обнаружения нарушений (АСПОП, БЛОДИС,БАКСАН,КАПКАН); на моделях САПЭН и САДТЭН.

На основе «усредненной модели ATE» получены результаты моделирования затрат на создание «многослойных ГИС» (таб.7), показаны результаты комплексирования «биотуннелей и Красных волн» (рис.25), «которым не страшны пробки», а также принципы тиражирования синергетических макросистем функционирования СЖ ATE.

Наименование затрат Ед. изм. Количество Ставрополь Краснодар Ростов

Единовременные затраты: 26.60 44,33 70,93

- ГИБДД. слой 3 (совместно с 4 СЖ) 0.864 1.440 2.305

-ВОДОКАНАЛ. слой 3 (совместно с 4 СЖ) 0.864 1.440 2,305

-ГОРГАЗ. слой 3 (совместно с 4 СЖ) 0,864 1.440 2,305

-ЭНЕРГОТЕПЛОСНАБЖЕНИЕ. слой 3 (совместно с 3 СЖ) 1.152 1.920 3,073

-ЖКХ слой 17(совместно с 6СЖ) 3,265 5.441 8,705

-ГПС слой 17(совместно с 6СЖ) 3,265 5,441 8,705

-ВНЕВЕДОМСТВЕННАЯ ОХРАНА слой 17(совместно с 6СЖ) 3.265 5.441 8,705

- ЗДРАВООХРАНЕНИЕ слой 17(совместно с 6СЖ) 3.265 5.441 8.705

- МИЛИЦИЯ (ОВД) слой 17(совмсстно с 6СЖ) 3,265 5,441 8.705

- ПРОКУРАТУРА слой 17(совместно с 6СЖ) 3.265 5.441 8.705

- АДМИНИСТРАЦИЯ слой |7(совместно с 6СЖ) 3,265 5,441 8,705

Текущие затраты: 3,99 6,65 10.64

- ГИБДД. слой 3 (совместно с 4 СЖ) 0.129 0.216 0.345

-ВОДОКАНАЛ. слой 3 (совместно с 4 СЖ) 0.129 0,216 0,345

-ГОРГАЗ. слой 3 (совместно с 4 СЖ) 0.129 0.216 0.345

-ЭНЕРГОТЕПЛОСУНАБЖЕНИЕ, слой 3 (совместно с 3 СЖ) 0.173 0.288 0.462

-ЖКХ слой 17(совмсстно с 6СЖ) 0.490 0.816 1.306

-гпс слой 17(совмсстно с 6СЖ) 0,490 0.816 1,306

-ВНЕВЕДОМСТВЕННАЯ ОХРАНА слой 17(совместно с 6СЖ) 0,490 0.816 1,306

- ЗДРАВООХРАНЕНИЕ слой 17(совместно с 6СЖ) 0,490 0.816 1.306

- МИЛИЦИЯ (ОВД) слой 17(совместно с 6СЖ) 0.490 0,816 1,306

- ПРОКУРАТУРА слой 17(совместно с 6СЖ) 0.490 0.816 1,306

- АДМИНИСТРАЦИЯ слой 17(совмсстно с 6СЖ) 0,490 0.816 1.306

Рис. 25. Модель «биотуннеля с Красной волной» в ГИМСУ ТБ ■■

В разделе 6.3 описана модель социально-экономической оценки и «виртуального внедрения» ГИМСУ ТБ ATE, которая построена в упрощенном виде через «коэффициенты относительной оперативности» СЖ (таб.8):

По аналогии с противопожарной службой, ГИБДД и скорой медицинской помощью, полагая, что эффект от ускорения реакции на происшествие зависит от времени и в остальных "аварийных службах", т.е. обратно пропорционален нормативному или среднестатистическому времени реагирования оперативных подразделений СЖ, а при отсутствии таких данных - на порядок меньше, выполнены оценки сокращения потерь по каждой СЖ Юга России, а также доли их затрат и эффекта (таб.9).

I (29)

Л. _ ГПС 4 '

г °< Г

где t о - время сбора и выезда экипажа аварийной службы", I Гпс - время сбора и выезда боевого

расчета пожарной охраны.

Наименование организации, "аварийной службы" время сбора и выезда по вызову (мин.) Коэффициент относительной оперативности

Пожарная охрана 0,75 1,0

Вневедомственная охрана 4,0 0,1875

Скорая помощь 5.0 0,15

Газоаварийная 4.0 0,1875

ГИБДД 3,0 0,25

Остальные СЖ не нормируются 0,1

Синхронизируясь с очередностью создания МСО ПБ и ГИМСО БД, полученные результаты численного моделирования феноменологически можно интерпретировать следующим образом:

если бы в 1995 году на Юге России началось создание ГИМСУ ТБ по разработанным методам и моделям общей стоимостью 6,7 триллионов руб., то макросистема восстановила бы атмосферу региона и окупилась бы к концу 2009 года только за счет сокращения ежегодных потерь на 183,2 млрд. руб. и суммы адаптивных налогов на тех-носферную безопасность в размере 469,2 млрд. руб. в год, а в 2010 году уже более 0,5 триллионов рублей «чистой прибыли» можно было бы потратить на совершенствование ГИМСУ ТБ.

Таблица 9. Экономические характеристики ГИМСУ ТБ

Коэф. Происшествие Профилактика Ресурсы

Наименование организации, опера-

адапт. нал. юр. л.

"аварийной службы" тивно- единовр. затраты текущие затраты экономия потерь единовр. затраты текущие затраты экономия потерь адапт. нал. физ. Сумма

сти (млн.р.) (млн.р.) (млн.р.) (млн.р.) (млн.р.) (млн.р.) л. (млн.р.) (млн.р.)

Службы охраны А ТЕ,

в том числе: 2171979,6 12622,1 41337,7 714585,2 104690,6 59175,5 123576,9 329408,0 452984,9

- пожарная охрана 1,0000 1464839,4 8188,1 18811,0 27595,2 6156,9 13146,1 1702,7 4573,3 6276,0

- вневедомств. охрана 0,1875 274657,4 1535,3 3527,1 5174,1 1154,4 2464,9 319,3 857,5 1176,8

- госавтоинспекция 0,2500 11341,4 544,7 13591,5 673882,3 95609,1 39785,0 121065,5 322662,3 443727,8

- милиция 0,1000 146483,9 818,8 1881,1 2759,5 615,7 1314,6 170,3 457,3 627,6

- транспортная милиция 0,1875 274657,4 1535,3 3527,1 5174,1 1154,4 2464,9 319,3 857,5 1176,8

Службы обеспечения жизнеде-

тельности ATE, в том числе: 860593,2 4810,5 11051,5 16212,2 3617,2 7723,3 1000,3 2686,8 3687,2

- водоканализации 0,1000 146483,9 818,8 1881,1 2759,5 615,7 1314,6 170,3 457,3 627,6

- энергоснабжения 0,1000 146483,9 818,8 1881,1 2759,5 615,7 1314,6 170,3 457,3 627,6

- газоснабжения 0,1875 274657,4 1535,3 3527,1 5174,1 1154,4 2464,9 319,3 857,5 1176,8

- авто-электротранспортная 0,1000 146483,9 818,8 1881,1 2759,5 615,7 1314,6 170,3 457,3 627,6

- теплоснабжения 0,1000 146483,9 818,8 1881,1 2759,5 615,7 1314,6 170,3 457,3 627,6

Служба здравоохранения ATE,

в том числе: 659177,8 3684,6 8465,0 12417,8 2770,6 5915,7 766,2 2058,0 2824,2

- скорая помощь 0,1500 219725,9 1228,2 2821,7 4139,3 923,5 1971,9 255,4 686,0 941,4

-санэпиднадзор 0,1000 146483,9 818,8 1881,1 2759,5 615,7 1314,6 170,3 457,3 627,6

- больнично-амбулаторная 0,1000 146483,9 818,8 1881,1 2759,5 615,7 1314,6 170,3 457,3 627,6

- фармацевтическая (аптеки) 0,1000 146483,9 818,8 1881,1 2759,5 615,7 1314,6 170,3 457,3 627,6

Правоохранительные и конт.-

надзорные службы ,в том числе: 1977533,3 11053,9 25394,9 37253,5 8311,8 17747,2 2298,6 6174,0 8472,6

- прокуратура 0,1000 146483,9 818,8 1881,1 2759,5 615,7 1314,6 170,3 457,3 627,6

- суд 0,1000 146483,9 818,8 1881,1 2759,5 615,7 1314,6 170,3 457,3 627,6

- юстиция 0,1000 146483,9 818,8 1881,1 2759,5 615,7 1314,6 170,3 457,3 627,6

- налоговая инспекция 0,1000 146483,9 818,8 1881,1 2759,5 615,7 1314,6 170,3 457,3 627,6

- таможня 0,1000 146483,9 818,8 1881,1 2759,5 615,7 1314,6 170,3 457,3 627,6

- ростехрегулирование 0,1000 146483,9 818,8 1881,1 2759,5 615,7 1314,6 170,3 457,3 627,6

- Госкомприрода 0,1000 146483,9 818,8 1881,1 2759,5 615,7 1314,6 170,3 457,3 627,6

- архитектура 0,1000 146483,9 818,8 1881,1 2759,5 615,7 1314,6 170,3 457,3 627,6

-госсвязьнадзор 0,1000 146483,9 818,8 1881,1 2759,5 615,7 1314,6 170,3 457,3 627,6

- гостехнадзор 0,1000 146483,9 818,8 1881,1 2759,5 615,7 1314,6 170,3 457,3 627,6

- госатомэнергонадзор 0,1000 146483,9 818,8 1881,1 2759,5 615,7 1314,6 170,3 457,3 627,6

- военкоматы,ВАИ 0,2500 366209,9 2047,0 4702,8 6898,8 1539,2 3286,5 425,7 1143,3 1569,0

Финансовые организации 0,1000 146483,9 818,8 1881,1 2759,5 615,7 1314,6 170,3 457,3 627,6

Общественные организации 0,1000 146483,9 818,8 1881,1 2759,5 615,7 1314,6 170,3 457,3 627,6

ВСЕГО: 6748239,4 5962251,7 33808,7 90011,2 785987,8 120621,6 93191,1 127982,7 341241,4 469224,1

В разделе 6.4 показаны перспективы использования ГИМСУ ТБ как инструмента самоорганизации продовольственной безопасности, применение которого должно базироваться на принципах АСУ ТП земледелия, разработанных академиком И.С. Шатиловым, т.к. производство зернобобовых и бахчевых культур является основой птицеводства, овцеводства, свиноводства, коневодства и мясомолочного производства, т.е. необходимым условием обеспечения продовольственной безопасности.

В разделе кратко (в приложении подробно) описаны модели применения лазерного зондирования и импульсных установок орошения сельхозугодий для этих целей.

В приложении представлены запросы к АСОД «Пожары» и выходные формы их обработки комплексом программ, выходные формы программы расчета надежности и пожарной опасности электроприборов, Предложения Минобразования РФ в Федеральную целевую программу «Пожарная безопасность и социальная защита на период 2001-2005 г.г.», разработанные под руководством автора. Здесь же приложены акты использования результатов работы в Южном федеральном университете, Академии ГПС МЧС РФ, Ростовском государственном строительном университете, в ООО «НПТ Центр ОКТАЭДР» и ООО «Центр технологий безопасности».

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Разработан вероятностно-физический подход в решении проблем техносферной безопасности, позволивший получить следующие основные результаты:

- получены количественные критерии и построены модели описания токсичности, пожарной, электрической и механической опасности материалов, обращающихся в промышленном производстве и в быту, через вектор-функции их жизненного цикла, с помощью предложенного в диссертации нового метода и автоматизированного комплекса баро-электро-термо-акустометрии, защищенного патентами РФ на изобретения (№ 2324923 от 20.05.2008, № 2343467 от 10.01.2009 и № 2399910 от 20.09.2010), отмеченные дипломом Национальной академии наук пожарной безопасности (23.05.2012);

- создан метод и алгоритмы прогнозирования и оценки качества, долговечности, надежности и безопасности изделий и электроприборов из материалов, обращающихся в промышленности и в быту, имеющих вектор-функции жизненного цикла, полученные методом баро-электро-термо-акустометрии путем их термобароциклирования при автоматизированном технологическом прогоне и компьютерной обработке данных их тепловой локации позисторными термозондами, на которые получен патент РФ на изобретение (№ 2060566 от 20.05.1996);

- формализовано понятие качества изделий, промышленных и бытовых электроприборов как совокупности их безопасного эксплуатационного ресурса с техническими и потребительскими характеристиками и разработана автоматизированная макросистема управления квалиметрией электроприборов (АМСКЭ), принципы построения которой защищены патентами РФ на изобретения;

- разработана автоматизированная система предотвращения и обнаружения происшествий (аварий, пожаров, взрывов и т.д.) на объектах промышленности и жилом секторе (АСПОП), которая базируется на модели «интеллектуализации электроприборов», поднимающей на порядок их безопасность при эксплуатации, и приводящей во взаимное соответствие их технический и пожаробезопасный ресурс, превращая электроприборы в радиоиз-вещатели техносферной опасности и навигации (РИТОН);

- предложен новый способ проблемно-ориентированной интеграции автоматизированных систем управления промышленными объектами ATE (на примерах котельной предприятия или коммунального хозяйства, угольной шахты, торфяника), как эффективной альтернативы решению проблем пожарной и экологической безопасности в промышленности -

АСУБТП, базирующийся на программно-техническом комплексе термомагнитнои сепарации воздуха на кислород, используемый при сжигании топлива, и азот - для предотвращения загораний и тушения пожаров, на способ и сепаратор для которого получен патент РФ (№ 2428242 от 10.09.2011);

- синтезирован новый класс ОСУ - геоинформационные макросистемы синергетическо-го управления техносферной безопасностью административно-территориальных единиц (ГИМСУ ТБ ATE), целевой функцией которых является минимизация производства энтропии в ATE, включающей человеческий фактор как социальную энтропию, для синтеза которых разработаны критерии и модели описания функционирования АСУБТП промышленных и жилых объектов и служб жизнеобеспечения (СЖ) ATE в сетевых макроподсистемах «Профилактика», «Ресурсы», «Происшествия» и «Потери», базирующихся на геоинформационной системе (ГИС) ATE.

2. Создана методология оценки эффективности решения задач управления в сложных системах, построенная на основе единства публичных, коллективных и частных благ и вреда, через минимизацию социально-экономических потерь в ATE, что позволяет с помощью статистического анализа временных рядов получить их производные по времени из функций плотности вероятности соответствующих величин, интегрирование которых дает ре-тропрогноз эффективности указанных решений, а также позволяет определить затраты по достижению установленного уровня безопасности в ATE и осуществить управление их финансированием с помощью механизма реинвестиций и адаптивного налогообложения:

- системы адаптивного пожарно-энергетического налога (САПЭН);

- системы адаптивного дорожно-транспортно-экологического налога (САДТЭН).

3. Осуществлена разработка метода и алгоритмов решения задач временного статистического анализа пожаров, а также специального математического и программного обеспечения обработки информации из АСОД «ПОЖАРЫ», которые позволили:

- вывести новое уравнение оперативно-тактической деятельности (УОТД) государственной противопожарной службы (ГПС);

- разработать специальное математическое и программное обеспечение дифференциации «старых» времён выполнения оперативно-тактических задач (ОТЗ) в «новые» - с вычислением коэффициентов качества решения ОТЗ;

- найти решение УОТД для Юга России и выявить недостатки существующей системы управления ГПС и пожарной безопасностью, в частности синтезировать модели оптимальных технологических процессов и средств обеспечения безопасности (АСПОП, ГВСС, ГИС, «Красная волна», «безранговое привлечение сил и средств», «скорая пожарная помощь», «азотная мотопомпа», «азотный пожарный вертолет» и т.д.), решения задач пожарной профилактики и пропаганды («Инспектор ГПН», «ДПФ, АМСКЭ).

4. Разработана методология построения автоматизированной макросистемы синер-гетического обеспечения пожарной безопасности ATE (АМСО ПБ), которая позволяет за счет эмерджентности макросистемы значительно снизить количество пожаров, гибель, травмы и материальные потери от них.

5. Разработаны средства и методы проектирования геоинформационной макросистемы синергетического обеспечения безопасности дорожного движения (ГИМСО БД) в ATE, позволяющие за счет эмерджентности макросистемы снизить количество ДТП, гибель, травмы и материальные потери от них на порядок и более, и состоящие из следующих разработанных систем, подсистем и моделей:

- Блочной Автоматизированной Коммуникационной Системы Автотранспортной Навигации (БАКСАН);

- Биофизических Локально-Объектных Дорожно-Инженерных Систем (БЛОДИС);

- автоматизированной Гибридной Вычислительно-Связной Системы (ГВСС);

- Коммуникационной Автоматизированной Подсистемы Компьютерного Административного Надзора (КАПКАН);

- Модели адаптивной маршрутизации пассажирского транспорта (АМПТ);

Системы Адаптивного Дорожно-Транспортно-Экологического Налогообложения (САДТЭН) физических и юридических лиц в ATE;

6. Разработан метод обеспечения совместимости и интеграции АСУБТП промышленных объектов и жилья с автоматизированными макросистемами всех служб жизнеобеспечения (СЖ) ATE в геоинформационную макросистему синергетического управления тех-носферной безопасностью (ГИМСУ ТБ) путем взаимосвязи их между собой с помощью гибридной вычислительно-связной системы, через проблемно-ориентированные сетевые макроподсистемы - «Профилактика», «Ресурсы», «Происшествия» и «Потери», а также сосредоточения персонала Администрации ATE и оперативных подразделений всех СЖ в зданиях-мачтах центров управления силами и средствами (ЦУСС) ATE, что позволяет за счет эмерджентности ГИМСУ ТБ поднять безопасность населения в ATE до нормативного уровня по ГОСТ 12.1.004.

7. Разработано и круглосуточно функционирует специальное программное обеспечение поддержки ЛПР (сервер и страницы сайта - http://titan.in.rsu.ru/) с online-расчетами ГИМСО БД любой ATE и пожарной опасности электрорадиоприборов.

Основные работы, в которых опубликованы результаты диссертации

Публикации в центральных и зарубежных изданиях, включенных в Перечень ВАК РФ

1. Белозеров В.В. и др. Позисторные датчики температуры для стевда термоэлектропрогона изделий электронно-вычислительной техники//Известия РАН. Серия физ.- 1993. Т.37, вып. 6. - с.155-158.

2. Белозеров В.В. и др. Классификация объектов повышенной опасности и вероятностно-физические модели оценки их устойчивости и безопасности //Безопасность жизнедеятельности. № 8,2001. - с.34-41.

3. Белозеров В.В. и др. Автоматизированные термоакустические комплексы-анализаторы - в ж. "Промышленные АСУ и контроллеры ", 2003, №5, с.44-45.

4. Буйло С.И., Белозеров В.В., Прус Ю.В. Совмещенная термогравиметрическая и акустико-эмиссионная диагностика стадий термодеструкции веществ и материалов. - Дефектоскопия, 2008, № 3, с. 71-74.

5. S. I. Builo, V.V. Belozerov and Y.V. Prus Combined Thermogravimetric and Acoustic-Emission Diagnostics of Stages of Thermal Destruction of Substances and Materials: Russian Journal ofNondestructive Testing-2008,Vol.44,No.3,pp.212-214.

6. Буйло С.И. Белозеров B.B., Зинченко С.П., Иванов И.Г. Возбуждение акустической эмиссии лазерным излучением для исследования струиурных изменений в композитах и полимерах. - Дефектоскопия, 2008, № 9, с. 38-45.

7. S. I. Builo, V.V. Belozerov, S. P. Zinchenko, and I. G. Ivanov Excitation of Acoustic Emission by Laser Radiation for

Studies of Structural Alterations in Composites and Polymers: Russian Journal ofNondestructive Testing-2008 Vol 44 No 9

pp. 615-620.

8. Белозеров B.B., Гаврилей B.M. О новом уравнении оперативно-тактической деятельности государственной противопожарной службы - «Технологии техносферной безопасности» - 2010. - № 1. - 20 с. - http://ipb.mos.nl/ttb.

9. Белозеров В.В. О применении закона больших чисел при статистическом анализе пожаров - «Технологии техносферной безопасности» - 2010. - № 2. - 14 с. - http://ipb.mos.ru/ttb

10. Белозеров В.В., Прус Ю.В, Топольский Н.Г. Информационно-компьютерные технологии в реализации технического регламента о требованиях пожарной безопасности - «Технологии техносферной безопасности» - 2010. - № 2. -13 е.- http://ipb.mos.ru/ttb

11. Белозеров В.В., Гаврилей В.М., Прус Ю.В. К вопросу о техносферной безопасности / Технологии техносферной безопасности: Интернет-журнал. - Вып. 3 (31) - июнь 2010. - 9 с. -http://ipb.mos.ru/ttb/2010-3/-0421000050/0037

12. Топольский Н.Г., Белозеров В.В., Афанасьев Н.В. Противопожарная защита лесов России - Технологии техносферной безопасности: Интернет-журнал.- Вып. 4 (32) -2010 - 5 с. -http://ipb.mos.ru/ttb/2010-4 - 0421000050/0050.

13. Белозеров В.В. и др. Метод и автоматизированный комплекс обнаружения, предотвращения и тушения торфяных пожаров //Технологии техносферной безопасности: Интернет-журнал. - Вып. 5 (33). - июнь 2010 - 15 с -http://ipb.mos.ru/ttb/2010-5/ - 0421000050/0070.

14. Белозеров В.В и др. О термоэлектроакустическом методе определения характеристик пожароопасное™ твердых и жидких веществ и материалов //Технологии техносферной безопасности: Интернет-журнал. - Вып. 6 (34) -2010. - 5 с. -http://ipb.mos.ru/ttb/2010-6/ -0421000050/0089 .

15. Белозеров В.В., Голубов А.И. Об автоматизированной системе диагностики пожарной опасности горючих жидкостей на основе их многопараметрической оценки - «Технологии техносферной безопасности»: Интернет-журнал -Вып. 6 (34). -2010. - 15 с. -http://ipb.mos.ru/ttb

16^ Белозеров В.В., Нгуен Туан Ань, Топольский Н.Г. Модель автоматизированной системы электрической и пожарной опасности промышленного объекта при термозондировании электрооборудования и лнейно-кабельных сооружений - «Технологии техносферной безопасности»: Интернет-журнал. - Вып. 2 (36). -2011. - 9 с. -http://ipb.mos.ru/ttb

17. Белозеров B.B. и др. О синергетике экономики и права в обеспечении пожарной безопасности // Технологии техносферной безопасности: Интернет-журнал. - Вып. 6 (40). -2011. - 5 с. -http://ipb.mos.ru/ttb

18. Белозёров В.В., Голубов А.И. Многопараметрическая оценка пожарной опасности лакокрасочных веществ, материалов и покрытий // Технологии техносферной безопасности: Интернет-журнал. - Вып. 4 (44). -2012. -5с.-http://ipb.mos.ru/ttb.

Патенты и заявки на изобретения:

19. Белозеров В.В. и др. Способ получения полупроводникового керамического материала на основе титана бария, легированного ниобием - Патент РФ на изобретение № 2060566 от 20.05.1996.

20. Белозеров В.В. и др. Способ синхронно-сопряженного термического анализа веществ и материалов и установка для его осуществления - Патент РФ № 2343467 от 10.01.2009.

21. Белозеров В.В. и др. Способ термодинамического акустико-эмиссионного эталонирования и система его реализующая - Патент РФ на изобретение № 2399910 от 20.09.2010.

22. Белозеров В.В. и др. Способ термомагнитной сепарации воздуха и устройство для его осуществления - Патент РФ на изобретение № 2428242 от 10.06.2011.

23. Белозеров В.В., Босый С.И., Мазурин И.М. Способ адаптивного термоциклирования и термокриостат его реализующий - заявка на изобретение № 2009121080 от 03.06.2009.

24. Белозеров В.В. и др. Способ комбинированной защиты горняков и шахт от пожаров и взрывов, и система для его осуществления - заявка на изобретение № 2010128460 от 09.07.2010.

25. Белозеров В.В. и др. Способ и автоматизированный комплекс обнаружения, предотвращения и тушения торфяных пожаров - заявка на изобретение № 2010154673 от 31.12.2010,

26. Белозеров В.В., Олейников С.Н. Способ определения пожарно-электрического вреда и опасных факторов пожара с помощью электросчетчика-извещателя - заявка на изобретение № 2012138274 от 07.09.2012.

Монографии:

27. Богуславский Е.И., Белозеров В.В., Богуславский, Н.Е. Прогнозирование, оценка и анализ пожарной безопасности //Уч. пос., рек. УМО Минобразования РФ - Ростов н/Д: РГСУ, 2004. - 151с.

28. Белозеров В.В. и др. Диагностика материалов и изделий из них // Эл. учебник по ИНОП № 05/6-98. Ростов н/Д: ЮФУ, 2007. -200с. - http://uran.ip.rsu.ni

29. Тегерин И.М, Топольский Н.Г., Белозеров В.В. и др. Автоматизация предотвращения пожаров при обнаружении токов утечки в электрооборудовании - М.: Академия ГПС МЧС России, 2011. -110с.

30. Белозеров В.В., Борков П.В., Кобелева С.А., Олейников С, Н., Насыров Р.Р., Даминев Р.Р. Новые технологии и материалы в производстве и строительстве: вопросы проектирования, разработки и внедрения /ISBN 978-5-91940-493-4,-М.: Издательство Перо, 2012,148 с.

Публикации в других изданиях:

31. Афанасьев Н.В., В.В., Белозеров В.В., Киреев Ю.А Проектирование автоматизированной системы управления пожарной охраной региона //Техника пожарной и охранной сигнализации: сб. науч. трудов-М.: ВНИИПО, 1985, с.82-85.

32. Колганов В.А., Белозеров В.В., Бойко С.И. Метод обоснования автоматизированной системы обнаружения и сообщения о пожаре//Организац.-управленческие проблемы пожарной охраны:сб.науч.тр.-М.:ВНИИПО,1986, с.56-63.

33. Белозеров В.В., Березин В.А., Максимчук В.М., Малинин H.H. Оптимизация оперативно-тактической деятельности гарнизонов пожарной охраны//Проблемы предотвращения и тушения пожаров на объектах народного хозяйства: мат-лы VII науч.- практ. конф. - М.: ВНИИПО, 1987, с.148-149.

34. Белозеров В.В., Иванников В.Л., Топольский Н.Г., Шпак Л.А. Новые средства оценки пожарной опасности и предотвращения пожаров в изделиях электронной техники и электроустановках //сб.тр.Семинара по ПБ АЭС,28.09-02.10.92,Хмельницкая АЭС,- М.: Ингератомэнерго, 1992. -с. 18-27.

35. Белозеров В.В., Топольский Н.Г., Смелков Г.И. Вероятностно-физический метод определения пожарной опасности радиоэлектронной аппаратуры//Научно-техническое обеспечение противопожарных и аварийно-спасательных работ: м-лы XII Всерос.науч.-прак.конф.-М:ВНИИПО,1993, с.23-27.

36. Белозеров В.В., Сидоренко В.Я. Пожаробезопасные программно-технические комплексы "Униконт" // Информационные коммуникации, сети, системы и технологии / Межд. форум информатизации/: мат-лы 6-й межцунар. конф. СБ-97. - М.: МИЛБ МВД РФ (МАИ), 1997, с. 160-162.

37. Белозеров В.В., Загускин С.Л., Минкин В.И., Топольский Н.Г. Концепция интегральной опасности //"Современные проблемы национальной безопасности: Россия в XXI век с миром и согласием": мат-лы 1-й Межд .науч. - практ. конф., ISBN 5-89288-054-0 - Ростов н/Д: РЮИ МВД РФ,1999. -с.267-272.

38. Белозеров В.В., Пащинская В.В. Компьютерное наблюдение в системе безопасности дорожного движения //"Системы безопасности» :мат-лы 9-й Межд. конф. - М.: АГПС МВД РФ,2000.-с.255-258.

39. Белозеров В.В., Загускин С.Л., Кравченко А.Н., Пащинская В.В., Строкань Г.П. Хронобиофизическая модель экологической защиты и безопасности дорожного движения города - «Безопасность жизнедеятельности. Охрана труда и окружающей среды»: межвуз. сб. науч. трудов, выпуск № 5, ISBN 5-89071-065-б.-Ростов н/Д: РГАСХМ.2001. -с.63-66.

40. Азаров А.Д., Бадалян Л.Х., Белозеров В.В. и др. «КАСКАД» - Адаптивная система безопасности дорожного движения //«Техносферная безопасность»: мат-лы 7-й Всерос. науч.-практ. конф.(2 ч.>Ростов н/Д: РГСУ (ЮРО РААСН), 2002, с.191-197.

41. Баранов, П.П., Белозеров В.В. и др. Макромодель оптимизации «дорожно-транспортного вреда» - «Региональная экономика в информационном измерении: модели, оценки, прогнозы»: сб. науч. тр., под ред. P.M. Нижегородцева -Барнаул: Изд."Бизнес-Юнигек",2003. с.158-175.

42. Белозеров В.В., Глушко А.А., Кононенко Р.А. Дифференциальная модель оценки выполнения оперативно-тактических задач противопожарной службы //"Системы безопасности - СБ 2004":м-лы 13 межд. конф.- М: АГПС МЧС РФ, 2004, с.285-288.

43. Белозеров В.В. и др. ОКТАЭДР: метод и комплекс термоакустометрии с синхронным термическим анализом веществ и материалов - «Современные наукоемкие технологии», № 11,2005. с.26-27.

44. Белозеров В.В. и др. Интеллектуализация систем безопасности электротехнических устройств //«Проблемы управления безопасностью сложных систем»: мат-лы 13 междунар. конф..- М: ИЛУ РАН, 2005, с.121-125.

45. Белозеров В.В., Скородинский О.В. О модели инспектора ГТТН //«Строительство-2006»: мат-лы межд. науч.-пракг. конф.- Ростов н/Д: РГСУ, 2006, с.384-386.

46. Белозеров В.В. и др. «БАКСАН-ПА»: автомобиль скорой пожарной помощи - «Современные наукоемкие технологии», № 4,2006, с.87-89.

47. Белозеров В.В. и др. Концепция интегральной диагностики и мониторинга технических объектов: феноменологический подход //«Проблемы управления безопасностью сложных систем»: мат-лы 14 межд. конф.. - М: ИПУ РАН. 2006, с.72-76.

48. Айдаркин Е.К., Белозеров В.В. и др. Физико-химические и хронобиологические методы и технологии в системе подавления вреда и пожарной защиты ТЭЦ - «Современные наукоемкие технологии», № 4,2006, с.86-87.

49. Белозеров В.В. и др. Адаптивные системы подавления энтропии в техносфере - «Успехи современного естествознания», № 11,2006, с. 59-62.

50. Белозеров В.В., Богуславский Е.И., Топольский Н.Г. Модель оптимизации социально-экономических потерь от пожаров //«Проблемы информационной экономики» /Вып. VI. «Моделирование инновационных процессов и экономической динамики»: Сб. науч. трудов, под ред. Р.М. Нижегородцева. - М.: ЛЕНАНД, 2006. с.226-247.

51. Белозеров В.В. и др. Модель коэволюции траспортно-энергетических инфрастуктур //«Экологические проблемы. Взгляд в будущее»: сб. тр. IV науч.-практ. конф. с межд. уч.- Ростов н/Д: ЗАО«Ростиздат», 2007, с.62-69.

52. Белозеров В.В., Босый С.И. Диагностика прочности, долговечности и безопасности конструкционных материалов с помощью нового параметра термобаростойкости-«Современные наукоёмкие технологии»-2008.-№2, с. 116-118.

53. Белозеров В.В., Гапкало Н.И.,«Интеллектуализация» бытовых электроприборов //«Строительство-2008»: Материалы межд. науч.-практ. конф.- Ростов н/Д: РГСУ, 2008, с.263-267.

54. Белозеров В.В. и др. Диагностика опасности материалов методом баротермоэлектрометрии, сопряженной с акустической эмиссией - «Фундаментальные исследования». - 2008. - №2, с. 116-120.

55. Прус Ю.В., Белозеров В.В., Ветров А.В. Принципы комплексирования методов и средств неразрутающего контроля при построении автоматизированных систем мониторинга инженерно-технического состояния высотных зданий //Проблемы управления безопасностью сложных систем: труды XVI межд. конференции. Москва, декабрь 2008 г. - М.: РГГУ, 2008. с.52-56.

56. Белозеров В.В., Гаврилей В.М., Любимов М.М. К вопросу о системах комплексной безопасности - «Глобальная безопасность» - 2009. - № 1, с.68-72.

57. Белозеров В.В. и др. Метод и система защиты горняков и шахт от пожаров и взрывов - «Успехи современного естествознания». -2010. -№ 11, с.87-89.

58. Белозеров В.В. Синергетика государственной деятельности в области безопасности дорожного движения //«Предупреждение преступлений и административных правонарушений в сфере обеспечения безопасности дорожного движения»: мат-лы Всерос. науч.-практ. конф., Краснодар, 16-17.09.2011, ISBN 978-5-9266-0414-3/-Краснодар: КрУ МВД РФ, 2011, с.22-33.

59. Белозеров В.В., Олейников С.Н., Пащинская В.В. О синергетике экономики и права при обеспечении безопасности жизнедеятельности //«Системный синтез и прикладная синергетика»: мат-лы 4-й межд.науч.конф. ССПС-2011, 11-13.10.2011, Пятигорск/- Таганрог: ТТИ ЮФУ, 2011, с.183-194.

60. Belozerov V.V., Olemikov S.N. ABOUT SYNERGETIC MANAGEMENT OF FIRE SAFETY OF LIVING // European Science and Technology: materials of the international research and practice conference, Wiesbaden, January 31st, 2012/ publishing office «Bildungszentrum Rodnik е. V.»., ISBN 978-3-9811753-1-8 - c. Wiesbaden, Germany, 2012., p. 180-185.

61. Белозеров В.В., Олейников C.H. Об одной модели обеспечения пожарной безопасности //«Высокие технологии, экономика, промышленность» (Т.2,ч.1): сб.статей 13-й межд. науч.-практ. конф. «Фундаментальные и прикладные исследования, разработка и применение высоких технологий в промышленности и экономике»/под ред Кудинова А.П.-СПб: Изд. Политех, ун-та, 2012, с.24-26.

Личный вклад автора в работах, опубликованных в соавторстве следующий:

в монографии [27] восемь глав из десяти написаны соискателем; половина электронного учебника [28] написана и отредактирована соискателем; одна глава из трех в работе [29] написана соискателем; 52 с. в коллективной монографии [30] написаны соискателем;

работы [15,18,26,38,42,45,53,59-61] опубликованы совместно со студентами или аспирантами, квалификационными работами которых, соискатель руководил, или которых консультировал;

в работах [1,3,4-7,14,16,19-21,23,34-36,39-41,43,49,52,54] соискателю принадлежат вероятностные и теплофизиче-ские модели, включая модели тепловой локации, горючести и пожара по Семенову, Зельдовичу и Франк-Каменецкому, а также термодинамические модели изменения свойств материалов, изделий, объектов и их программно-алгоритмическая и программно-техническая реализации;

в работах [2,8-13,17,22,24,25,31-33,37,44,46-48,50,51,55-57] соискателю принадлежит разработка новой классификации опасностей и нового уравнения ОТД и его решений, метод термомагнигной сепарации воздуха и установки на его основе, гибридная система связи, «Красная волна», а также синергетические модели подавления опасностей и АСУ.

Подписано в печать 12.12.12. Формат 60 х 84 Vie. Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл. печ. л. 2,0. Уч.-изд. л. 2,0. Тираж 100 экз. Заказ № 2646.

Отпечатано в типографии ЮФУ 344090, г. Ростов-на-Дону, пр. Стачки, 200/1. Тел. (863) 247-80-51.

«ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» Научно-исследовательский институт физики

На правах рукописи

О 5 2 01 а 5 0 6 3 !

Белозеров Валерий Владимирович

МЕТОДЫ, МОДЕЛИ И СРЕДСТВА АВТОМАТИЗАЦИИ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОСФЕРНОЙ БЕЗОПАСНОСТЬЮ

Специальности:

05.13.06 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (технические науки, отрасль - промышленность) 05.13.10 - Управление в социальных и экономических системах (технические науки)

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой степени доктора технических наук

Научные консультанты:

Заслуженный деятель науки РФ, доктор технических наук, профессор Топольский Николай Григорьевич,

доктор физико-математических наук, профессор Прус Юрий Витальевич,

Ростов-на-Дону 2012

СОДЕРЖАНИЕ

Введение 7 ГЛАВА 1. СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ ПРОБЛЕМ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИИ АДМИНИСТРАТИВНО-ТЕРРИТОРИАЛЬНЫХ 26 ЕДИНИЦ

1.1. Анализ взаимосвязей и структур «аварийных служб», на предмет 26 обеспечения ими безопасности населения, объектов социально-культурного назначения и промышленности в АТЕ

1.1.1. Пожарная охрана 27

1.1.2. Госавтоинспекция 28

1.1.3. Здравоохранение 28

1.1.4. Полиция 29

1.1.5. Вневедомственная охрана 29

1.1.6. Водоканал 30

1.1.7. Энерго-теплоснабжение 30

1.1.8. Газоснабжение 31

1.1.9. Жилищно-коммунальное хозяйство 31

1.1.10. Налоговая инспекция 32

1.1.11. Казначейство и банковская структура 32

1.1.12. Прокуратура 3 3

1.1.13. «01-Пожар» 33

1.1.14. «02 - Происшествие» 35

1.1.15. «03 - Скорая медицинская помощь» 36

1.1.16. «04 - Газовая авария» 37

1.1.17. «05 - Энерго-, тепло- или водо-канализационная авария 38

1.1.18. Единый алгоритм «аварийных действий» 3 8

1.1.19. Постановка задач моделирования и оптимизации

процессов функционирования служб жизнеобеспечения 40

1.2. Анализ пожарной безопасности жизнедеятельности 43

1.3. Анализ транспортно-энергетической безопасности 49

1.4. Основные причины снижения безопасности жизнедеятельности и обоснование направлений диссертационного исследования ^

ГЛАВА 2. ВЕРОЯТНОСТНО-ФИЗИЧЕСКИЙ ПОДХОД К КАЧЕСТВУ, НАДЕЖНОСТИ И ОПАСНОСТИ МАТЕРИАЛОВ, ИЗДЕЛИЙ, ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ, ОБЪЕКТОВ И К «ЧЕЛОВЕЧЕСКОМУ ФАКТОРУ» 77 2.1. Метод и автоматизированная система определения и диагностики вектор-функций жизненного цикла веществ и материалов 77

2.1.1. Сигналы и образы в акустической эмиссии 81

2.1.2. Специфика диагностики материалов: нано-, микро- и макродеструкция материалов, как процессы изменения их

структуры и «старения» при эксплуатации 87

2.1.3. Регистрация термодинамических параметров материалов 91

2.1.4. Регистрация электромагнитных параметров материалов 94

2.1.5. Регистрация акустических параметров материалов 94

2.1.6. Способ термодинамического и акустико-эмиссионного эталонирования 96

2.1.7. Регистрация деструкции, пиролиза и изменений

«пожарных» параметров материалов 97

2.1.8. Автоматизированный комплекс диагностики и испытаний

веществ и материалов 103

2.2. Вероятностно-физический метод определения надежности и опасности 108 электрорадиоэлементов, приборов, оборудования и объектов

2.2.1. Проблемы качества, надежности и безопасности изделий 108

2.2.2 Вероятностно-физическая модель надежности изделий 110

2.2.3. Вероятностная физико-химическая модель пожарной

опасности изделий 116

2.2.4. Вероятностная физико-химическая модель

взрывоопасное™ материалов и изделий из них 122

2.2.5. Вероятностно-физическая модель электрической

опасности изделий 124

2.2.6. Вероятностно-биофизическая модель токсичности 126

2.2.7. Термодинамическая модель надежности и безопасности 128

2.3. Вероятностно-физический метод стендовых испытаний электроприбо- 131 ров

2.3.1. Математическая модель стендовых испытаний 133

2.3.2. Методология реализации ускоренных испытаний 135

2.4. Автоматизация технологического прогона и приемо-сдаточных испы- 141 таний электроприборов.

2.4.1. Анализ результатов исследований электроприборов и радиоэлектронной аппаратуры 141

2.4.2. Модульные системы термоэлектронной защиты в автоматизации технологического прогона и приемосдаточных испытаний электроприборов. 145

2.4.3. «Интеллектуализация» электроприборов в радиоизвещатели тех-носферной опасности и её навигации (РИТОН) 146

2.5. Автоматизированная система квалиметрии электроприборов 155

2.5.1. Модель контроля производителя электроприбора 155

2.5.2. Радиоконтроль наработки и отказов электроприборов 157

2.5.3. Синтез автоматизированной системы квалиметрии электроприборов 158

2.6. Синтез автоматизированной системы предотвращения и

обнаружения пожаров и проникновений на объектах ATE 159

2.7. «Человеческий фактор», как психофизическая опасность 161

2.7.1. Математическая модель сознания 161

2.7.2. Термодинамическая модель сознания 163

2.7.3. Электродинамическая модель сознания 165

2.7.4. Вектор психофизической опасности 166 ГЛАВА 3. ОПТИМИЗАЦИЯ И АВТОМАТИЗАЦИЯ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ATE И ОБЪЕКТОВ ПРОМЫШЛЕННОСТИ В НИХ 167 3.1. Оптимизация и автоматизация оперативно-тактической деятельности противопожарной службы 170

3.1.1. Новые модели и алгоритмы оперативно-тактической деятельности 170

3.1.2. Модели и алгоритмы обработки данных о пожарах 174

3.1.3. Численный метод анализа пожаров на Юге России по разработанным моделям 194

3.1.4. Метод «виртуального анализа внедрения» 210

3.2. «Красная волна» в управлении движением пожарной техники 212

3.2.1. Анализ существующих проблем, методов и средств

управления ускоренным проездом пожарной техники на пожар 212

3.2.2. Синтез системы управления «Красная волна» и технико-экономическое моделирование её эффективности 215

3.3. Оптимизация пожарно-профилактической деятельности 220

3.3.1. Системный анализ и моделирование деятельности ГПС по пожарной профилактике, противопожарной пропаганде, консультированию и обучению 220

3.3.2. Модель добровольного противопожарного

формирования (ДПФ) 227

3.3.3. Модель «Инспектора государственного пожарного

надзора» (ГПН) 230

3.4. Проблемная ориентация (интеграция) автоматизированных

систем управления промышленными объектами ATE 235

3.4.1. Модификация АСУТП и АСУП 235

3.4.2. Модификация АСУТП ПЗ объекта 236

3.4.3. Принципы создания АСУ биотехнологиями (АСУБТ) объекта по утилизации С02 и Н20 в геосферу и компенсации выжигаемого 02 237

3.4.4. Интегрированная АСУБТП котельной 238

3.4.5. Метод и программно-технический комплекс

термомагнитной сепарации воздуха 245

3.4.6. Принципы «тиражирования» ИАСУ БТП и синтез моделей систем для промышленности и объектов топливно-энергетического комплек- 249 са

3.5. Система адаптивного пожарно-энергетического налогообложения 259

3.5.1. Противопожарная оборона, как «смесь» публичных, коллективных и частных благ 260

3.5.2. Сравнительный анализ «страхового и налогового»

подходов в области пожарной безопасности 262

3.5.3. Синтез САПЭН 269 ГЛАВА 4. МАКРОСИСТЕМА СИНЕРГЕТИЧЕСКОГО

ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ РЕГИОНА 277

4.1. Проверка «предсказательной силы» моделей МСО ПБ 277

4.2. Модель гибридной вычислительно-связной системы (ГВСС) 280

4.2.1. Системный анализ существующих радиосетей 281

4.2.2. Системный синтез ГВСС 292

4.3. Модель безрангового привлечения сил и средств на пожар 298

4.4. Синтез МСО ПБ 301

4.4.1. Синтез «стартовой» структуры МСО ПБ и алгоритмов функционирования и связи с сетевой макроподсистемой ATE «Профилактика» 302

4.4.2. Синтез «стартовой» структуры МСО ПБ и алгоритмов функционирования и связи с сетевой макроподсистемой ATE «Происшествие» 304

4.4.3. Синтез «стартовой» структуры МСО ПБ и алгоритмов функционирования и связи с сетевой макроподсистемой ATE

«Ресурсы» 306

4.4.4. Расчет сокращения потерь при виртуальном внедрении

модели ИГПН с ДПФ 306

4.4.5. Расчет сокращения потерь при виртуальном внедрении

модели СИЗОД 308

4.4.6. Расчет затрат при виртуальном внедрении «стартовой»

структуры МСО ПБ и её эффективности 308

4.4.7. Оптимизация структуры 2-й очереди МСО ПБ 312

4.4.8. Расчет затрат при виртуальном внедрении 2-й очереди

МСО ПБ и её эффективности 318

4.4.9. Оптимизация структуры 3-й очереди МСО ПБ 321

4.4.10. Расчет затрат при виртуальном внедрении 3-й очереди

МСО ПБ и её эффективности 326

ГЛАВА 5. ГЕОИНФОРМАЦИОННАЯ МАКРОСИСТЕМА СИНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ДОРОЖНОГО ДВИЖЕНИЯ В ATE (ГИМСО БД) 330

5.1. Системный анализ дорожно-транспортных инфраструктур 330

5.2. «Интеллектуализация транспорта», как основа Блочной Автотранспортной Коммуникационной Системы

Автоматизированной Навигации/Надзора (БАКСАН) 339

5.2.1. Радиоидентификатор и подсистема динамической

радиоидентификации и защиты ТС и водителя 340

5.2.2. Подсистема ультразвукового и магнитоэлектрического

подавления и контроля «топливного вреда» 349

5.2.3. Подсистема адаптивной обработки и контроля входящих

и отработанных газов 356

5.2.4. Подсистема идентификации водителя и защиты (ПИВЗ) ТС 360

5.3. Биофизическая Локально-Объектная Дорожно-Инженерная

Система (БЛОДИС) 361

5.3.1. Модели биотуннелей 361

5.3.2. Радиосветофоры 363

5.3.3. Радиознаки дорожного движения 363

5.3.4. Подсистема диагностики дорожно-транспортного вреда 363

5.3.5. Самоорганизация передвижения 364

5.4. Коммуникационная Автоматизированная Подсистема Компьютерного Административного Надзора (КАПКАН) и синтез ГИМСО

БД 365

5.4.1. Положение КАПКАН в структуре ГИМСО БД 365

5.4.2. Размерность и требования к КАПКАН и ГИМСО БД в целом 365

5.4.3. Требования к макросистеме в целом 366

5.4.4. Перечень функций макросистемы 371

5.4.5. Источники возникновения и использования входной

и выходной информации 372

5.4.6. Требования к режимам функционирования системы 376

5.5. Математическая модель системы адаптивного дорожно-транспортного налогообложения (САДТЭН) в ГИМСО БД 376

5.5.1. О применении экономико-математической модели межотраслевого баланса 376

5.5.2. Адаптация модели Леонтьева к ГИМСО БД 380

5.5.3. Математическая модель функционирования ГИМСО БД 382

5.6. Макромодель самоорганизации, оптимизирующая ГИМСО БД 386

5.6.1. Обоснование макромодели 390

5.6.2. Реинвестиционная модель эффективности ГИМСО БД 394

5.6.3. Эффективность «виртуального внедрения» ГИМСО БД 396 ГЛАВА 6. ГЕОИНФОРМАЦИОННАЯ МАКРОСИСТЕМА СИНЕРГЕТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОСФЕРНОЙ 402 БЕЗОПАСНОСТЬЮ (ГИМСУ ТБ) ATE

6.1. Необходимые и достаточные условия синтеза ГИМСУ ТБ 402

6.1.1. Статистика преступных деяний опасных для

жизнедеятельности 403

6.1.2. Синергетика подавления преступных деяний 404

6.2. Методика синтеза ГИМСУ ТБ 407

6.2.1. Моделирование единой ГИС ATE 408

6.2.2. Комплексирование «биотуннелей и Красных волн» 410

6.2.3. Радиоконтроль оперативно-тактических действий 411

6.2.4. Тиражирование адаптивных систем 412

6.3. Модель оценки эффективности синтеза ГИМСУ ТБ 413

6.4. ГУМСУ ТБ, как инструмент самоорганизации продовольственной безопасности 415

6.4.1. Элементы продовольственной безопасности 416

6.4.2. Перспективы использования ГИМСУ ТБ в сельском хозяйстве 417 ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ (ЗАКЛЮЧЕНИЕ) 419

СПИСОК ЦИТИРОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 423

ПРИЛОЖЕНИЕ 454

ВВЕДЕНИЕ

Основные термины и определения. Главным условием и основой нормальной жизнедеятельности людей является их безопасность: от пожаров, взрывов, наводнений, землетрясений и других опасных событий (явлений) техногенного, природного, криминогенного и иного характера. Необходимым при этом является одинаковое понимание специалистами и населением терминологии по проблемам безопасности. В данном случае это касается следующих терминов и определений: "опасность", "угроза", "техносферный", "техногенный", "безопасность", "защищенность", "уязвимость", "система", "комплекс", "событие", "ситуация" и их соответствующие комбинации.

Поскольку техносфера, т.е. область техники - машины, механизмы, оборудование, транспорт, производственные здания и другие изделия человеческой деятельности, не только потенциально опасна, но и потенциально уязвима, то под техносферной безопасностью понимается вероятность защищённости как населения и территорий от поражающего воздействия техносферы, так и самой техносферы от опасных событий техногенного, криминогенного и природного характера.

Актуальность проблемы. Анализ и прогнозирование последствий функционирования, созданной научно-техническим прогрессом (НТП) техногенной сферы (техносферы): энергетики, транспорта и продуктопроводов, гидротехнических сооружений и т.д., - сложнейшая проблема и потребность, возникшие перед мировым сообществом в XX веке. Составляющие техносферы, являясь «продуктами НТП», в частности, энергетика и транспорт -буквально «пронизывают» жизнедеятельность индивида, государства и человечества в целом. Поэтому безопасность энергетических и транспортных инфраструктур и их оптимальное функционирование - становятся главными в проблеме обеспечения безопасной жизнедеятельности на нашей планете [13,6-8,33,36,38,43,44,81,126,169,196,307,462].

Аналогичным еще более «интегральным продуктом НТП», т.к. охватывает и техносферу, и биосферу, и геосферу, является проблема «пожарной

безопасности жизнедеятельности», имеющая две основных составляющих [9,33,65,68,70,185,205,204,368,369]: оценки пожарной опасности окружающей нас среды (веществ, материалов, изделий, оборудования, транспорт-но-энергетических систем, зданий и сооружений, с учетом био-, reo-, атмосферных явлений) и её/от неё противопожарной обороны (пожарной охраны населения и среды обитания, противопожарной защиты объектов и т.д.).

Результаты решения указанных проблем измеряются материальным ущербом и, к сожалению, человеческими жизнями. Так по данным статистики ежегодно мировое сообщество несет тяжелейшие потери [9,33,38,205,213,242,351,399,424,453,487]:

- в дорожно-транспортных происшествиях (ДТП) погибают свыше 300,0 тыс. человек и более 2,0 миллионов - травмируется,

- электрический ток поражает и травмирует более 0,01% населения планеты в год, т.е. свыше 600,0 тысяч человек.

- в пожарах погибает около 70,0 тыс. человек и свыше 300,0 тысяч - получают травмы различной степени тяжести,

- в происшествиях на реках, морях и в океанах, в т.ч. с применением транспортных средств, погибает и пропадает без вести более 50,0 тыс. человек,

- в геофизических катаклизмах (землетрясения, извержения вулканов грозы, дожди, лавины, оползни, холод, жара,) погибает около 40,0 тыс. человек,

- в авиакатастрофах - более 1,5 тыс. человек.

Сложив прямой и косвенный материальный ущерб, возникающий при указанных событиях, получим астрономическую сумму экономических потерь - сотни миллиардов евро в год.

Социально-экономические потери от пожаров, нарастая с каждым годом, превращают и мировую, и отечественную экономики в «камеры сжигания» производимых благ и «уничтожения населения», в то время как мировые наука и практика [391,472,487] , в том числе и российские

[9,13,43,44,257,396,463], «не видят» путей решения проблем пожарной безопасности жизнедеятельности (ПБЖД) из-за их мультидисциплинарного и синергетического характера [7,38,65,68,70,114,205,188].

Статистика пожаров, аварий в топливно-энергетических комплексах и продуктопроводах, происшествий и несчастных случаев на предприятиях, транспорте и в быту, свидетельствует об их взаимосвязи с геофизическими, техногенными и социально-психологическими факторами жизнедеятельности, т.е. с ноосферными процессами, где естественнонаучной мерой порядка и хаоса является - энтропия [3,33-39,69,114,116,222,401].

Следовательно, для сокращения указанных потерь, необходимо уметь определять термодинамические характеристики веществ, материалов и изделий из них в условиях эксплуатации, а также технических средств, зданий, сооружений и объектов в целом, чтобы «устремить к нулю» функции производства энтропии в каждой из систем и подсистем жизнеобеспечения, включая социальную энтропию, обусловленную «человеческим фактором»^,! 11,129,130,174-177,196,281,301,305].

Для решения проблем безопасности любой общественно-экономической формации требуется организованная деятельность всех его членов в решении и выполнении научных, технических, политических, экономических и социальных задач, которые влияют на социально-экономические потери в обществе от объектов техносферы (пожаров, аварий, дорожно-транспортных происшествий и т.д.) и от процессов в атмосфере, гидросфере, геосфере и биосфере. Такая деятельность осуществляется, в рамках искусственно созданных человеком формирований, называемых организационными системами управления (ОСУ), которые охватывают федеральные и региональные государственные службы и учреждения, общественные организации, различные предприятия всех форм собственности, компании, холдинги, банки, кооперативы и т.д. Количество таких объектов в нашей стране измеряется сотнями тысяч, и продолжает расти, а количество «персонала в ОСУ» - десятками миллионов. Несмотря на это, ОСУ как специфический класс систем постоян-

но ускользали из поля зрения исследователей.

Данное диссертационное исследование базируется на системном анализе и математических методах исследования, разработанных отечественными учеными: А.Г.Аганбегяном, В.М.Глушковым, Л.В.Канторовичем, Д.С.Львовым, В.Л.Макаровым, И.В. Прангишвили, в т.ч. в области обеспечения техносферной безопасности - B.C. Арт�