автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.10, диссертация на тему:Модели и алгоритмы управления пожарной безопасностью жилого сектора



ОЛЕЙНИКОВ СЕРГЕЙ НИКОЛАЕВИЧ

МОДЕЛИ И АЛГОРИТМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТЬЮ ЖИЛОГО СЕКТОРА

Специальность 05.13.10 Управление в социальных и экономических системах (технические науки)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 О Г!<Т 2013

005534524

Москва - 2013

005534524

ОЛЕЙНИКОВ СЕРГЕЙ НИКОЛАЕВИЧ

МОДЕЛИ И АЛГОРИТМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТЬЮ ЖИЛОГО СЕКТОРА

Специальность 05.13.10 Управление в социальных и экономических системах (технические науки)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 2013

Работа выполнена в учебно-научном комплексе автоматизированных систем и информационных технологий ФГБОУ «Академия Государственной противопожарной службы МЧС России».

Научный руководитель: Топольский Николай Григорьевич,

доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ, профессор кафедры информационных технологий учебно-научного комплекса автоматизированных систем и информационных технологий Академии ГПС МЧС России

Официальные оппоненты: Прус Юрий Витальевич,

доктор физико-математических наук, профессор, начальник научно-образовательного комплекса организационно-управленческих проблем Академии ГПС МЧС России

Колесников Анатолий Аркадьевич,

доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ, заведующий кафедрой синергетики и проблем управления Таганрогского технологического института Южного федерального университета

Ведущая организация: ФГБУ «Всероссийский научно-исследовательский инсти-

тут по проблемам гражданской обороны и чрезвычайных ситуаций ФЦ МЧС России»

Защита диссертации состоится «23» октября 2013 г. в 14. 00 на заседании диссертационного совета Д 205.002.01 при Академии Государственной противопожарной службы МЧС России по адресу: 129366, Москва, ул. Бориса Галушкина, 4, зал совета.

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

Автореферат разослан «23» сентября 2013 г.

Отзыв на автореферат с заверенной подписью и печатью прошу направить в Академию Государственной противопожарной службы по указанному адресу.

Телефон для справок: (495) 683-19-05.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, доцент

С.Ю. Бутузов

Общая характеристика работы Актуальность темы диссертации. Проблемы обеспечения пожарной безопасности в последнее время остаются наиболее актуальными не только в Российской Федерации, но и во многих других странах мира. Последствия пожаров сопровождаются крупным материальным ущербом, достигающим сотни миллиардов рублей, большим количеством пострадавших людей, на них, с различными травмами, увечьями, в том числе и детей. Статистика пожаров свидетельствует о том, что социально-экономические потери от пожаров нарастают с каждым годом. В 2012 году на территории Российской Федерации согласно официально опубликованной статистической информации о пожарах и их последствиях около 70% случаев пожаров произошло на объектах жилого сектора, при которых погибло 92% всех погибших. 17 процентов от общего количества пожаров зафиксировано в помещениях жилых домов, печальная «результативность» которых дает 53,9% от общей численности погибших при пожарах в 2012 году. Значительное количество пожаров происходит по причинам нарушений правил устройства и эксплуатации электрооборудования и составляет около 25%.

Таким образом, для обеспечения требуемого уровня пожарной безопасности жилого сектора необходимо определить комплекс мероприятий, направленных на предотвращение пожаров по электротехническим причинам, включающий в себя ряд мер социального, экономического и технического характера.

В связи с этим возникает научная задача — моделирование взаимодействия социальных, экономических, технических мер по обеспечению пожарной безопасности в жилом секторе.

В основе настоящего исследования лежат результаты работ многих зарубежных и отечественных ученых в области теории управления: Г. Хакена, В.И. Арнольда, И.Пригожина, H.H. Моисеева, Н. Самуэльсона, A.A. Колесникова, в т.ч. в области пожарной безопасности - Артамонова B.C., Гаврилея В.М., Мешал-кина Е.А., Микеева А.К., Топольского Н.Г. и др.

В диссертации получили развитие результаты исследований в области создания систем управления техносферной безопасностью Белозерова В.В.,

Брушлинского H.H., Минаева В.А., Пруса Ю.В., Семикова B.J1. Соколова C.B. и

др.

Объектом исследования является система обеспечения пожарной безопасности жилого сектора.

Предметом исследования являются модели и алгоритмы управления оперативно-профилактической деятельностью пожарной охраны в жилом секторе.

Цели и задачи исследования. Цель диссертации заключается в обеспечении требуемого уровня пожарной безопасности жилого сектора на основе технических, экономических, социальных моделей и алгоритмов управления.

Для достижения поставленной цели сформулированы и решены следующие задачи:

- проведен анализ существующих научных методов и подходов по решению проблем пожарной безопасности жилого сектора;

- разработаны модели и алгоритмы управления пожарной безопасностью жилого сектора, позволяющие сократить число пожаров;

- внесены предложения по усовершенствованию структуры оперативно-профилактической деятельности добровольной пожарной охраны (ДПО) в жилом секторе административно-территориальной единицы (ATE).

Методы исследования. Исследования базируются на использовании теории вероятности и теории массового обслуживания, статистического анализа временных рядов, математического моделирования, компьютерных методов обработки информации.

Научная новизна исследования заключается в том, что впервые определены условия координации технических, экономических, социальных моделей и алгоритмов, позволяющих сократить число пожаров в жилом секторе, а именно:

1. Предложен новый метод пространственно-временного статистического анализа пожаров и последствий от них, позволяющий оптимизировать дислокацию добровольных пожарных формирований в сельских районах.

2. Введено понятие пожарно-электрического вреда (ПЭВ), как обобщённой производной от параметров электроэнергии (потребленной и преобразованной

пользователем в своих электроприборах) характеризуемой соответствующими вероятностями пожаров по электротехническим причинам в конкретном жилом секторе ATE.

3. Обоснована технико-экономическая модель использования электросчет-чика-извещателя (ЭСИ) в жилом секторе, определяющая в реальном масштабе времени пожарно-электрический вред используемой электроэнергии и предотвращающая загорание её отключением, а также позволяющая осуществить раннее обнаружение пожара.

4. Научно обоснована многоэлементная система адаптивного пожарно-электрического налогообложения в жилом секторе с использованием электро-счетчиков-извещателей.

5. Предложены социально-экономические модели и алгоритмы управления пожарной безопасностью в жилом секторе при действии реинвестиционного механизма распределения налоговых средств.

Практическая значимость полученных результатов заключается в следующем.

1. Предложен способ оптимизации дислокации добровольных пожарных формирований в сельских районах на основе метода пространственно-временного статистического анализа пожаров и последствий от них, позволяющий сократить число пожаров в жилом секторе.

2. Разработан электросчетчик-извещатель, реализующий экономическую модель управления по сокращению числа пожаров (решение о выдаче патента на полезную модель от 16.08.2013 года № 2013117242/08(025554).

3. Предложена многоэлементная система адаптивного пожар но-электрического налогообложения физических лиц жилого сектора с использованием электросчетчиков-извещателей, устанавливаемых в каждом жилом объекте за счет реинвестиционного механизма распределения получаемых налоговых средств и сокращения количества потерь от пожаров.

4. Обоснована роль добровольной пожарной охраны как основного элемента, обеспечивающего функционирование системы адаптивного пожарно-электрического налогообложения в жилом секторе.

5. Разработаны предложения по внедрению многоэлементной системы адаптивного пожарно-электрического налогообложения в жилом секторе.

Достоверность и обоснованность научных положений, результатов, выводов и рекомендаций, приведенных в диссертации, достигнута за счет:

- системного подхода, методов системного анализа, методов теории вероятности;

- создания и обоснованного применения метода пространственно-временного статистического анализа пожаров и последствий от них;

- комплексирования современных методов и измерительных средств, позволяющих реализовать определение пожарно-электрического вреда от подаваемой и потребленной электроэнергии.

Апробация работы. Основные результаты прошли апробацию на: - 19,20 и 21 международных научно-технических конференциях ««Системы безопасности - СБ 2010, 2011 и 2012», Москва; 13,14 и 15 международной научно-практических конференциях «Техносферная безопасность», Туапсе, 2011,2012 и 2013; 4-й международной научной конференции ССПС-2011 «Системный синтез и прикладная синергетика»,11-13.10.2011, Пятигорск/Таганрог; международной научно-практической конференции «European Science and Technology», Wiesbaden, January 31 st, 2012; международной научной конференции «Наука в исследованиях молодых», Новосибирск, 2012; международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы развития ТЭК регионов России и пути их решения», Геленджик, 2012; международной научно-практической конференции «Совершенствование теории методологии финансов и налогообложения» /Йошкар-Ола, 10.05.2012; III Всероссийской с международным участием научно-практической интернет-конференции «Современные технологии обеспечения гражданской обороны и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций», Воронеж, 2012.

Внедрение результатов работы. Результаты диссертационной работы использованы в следующих организациях:

- ЦС «ВДПО» при разработке предложений по оптимизации дислокации и развития добровольных пожарных формирований;

- ФГКУ «4 отряд ФПС по Краснодарскому краю» ГУ МЧС России по Краснодарскому краю при подготовке материалов по созданию пожарных частей на территории Геленджикского гарнизона пожарной охраны;

- ФГКУ «2 отряд ФПС по Краснодарскому краю» ГУ МЧС России по Краснодарскому краю при подготовке отчетных материалов по противопожарным мероприятиям на территории Новороссийского гарнизона пожарной охраны;

- Академии Государственной противопожарной службы МЧС России в учебном процессе учебно-научного комплекса автоматизированных систем и информационных технологий по дисциплине «Информационные технологии управления» и при выполнении НИР по разработке методологии создания информационно-управляющей системы адаптивного пожарно-энергетического налогообложения. Практическое применение результатов исследования подтверждается актами внедрения.

На защиту выносятся:

1. Метод пространственно-временного статистического анализа пожаров и последствий от них.

2. Модель многоэлементной системы адаптивного пожарно-электрического налогообложения жилого сектора с использованием электросчетчиков-извещателей.

3. Алгоритмы принятия решений в многоэлементной системе адаптивного пожарно-электрического налогообложения в жилом сектора ATE.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 18 печатных работ, в т.ч. 1 монография, 3 публикации в изданиях, утвержденных Высшей аттестационной комиссией Министерства образования и науки Российской Федерации. Получено положительное решение о выдаче патента на полезную модель.

В работах, опубликованных в соавторстве лично автором обоснованы и предложены:

- модель электросчетчика-извещателя для жилого сектора, определяющего в реальном масштабе времени пожарно-электрический вред подаваемой и используемой электроэнергии и разработка многоэлементной системы адаптивного пожар-но-электрического налогообложения физических лиц жилого сектора;

- метод пространственно-временного статистического анализа пожаров и последствий от них.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из ведения, 4-х глав, заключения, списка литературы (134 наименования) и одного приложения. Основное содержание диссертации изложено на 108 страницах, включает 3 таблицы и 30 рисунков.

Основное содержание работы

Во введении обоснована актуальность выбранной темы, определены объект и предмет исследования, сформулированы его цели и задачи. Изложены теоретические и методологические принципы, новизна и практическая значимость проведенного исследования.

В первой главе диссертационной работы «Системный анализ процессов обеспечения пожарной безопасности жизнедеятельности», в разделе 1.1. выполнен обзор научно-технического, экономического и социального обеспечения пожарной безопасности жизнедеятельности в России и за рубежом.

Наряду с типовой обработкой данных о пожарах (рис.1), в разделе 1.2 представлен новый метод пространственно-временного статистического анализа пожаров и последствий от них, использующий существующие базы данных автоматизированной системы обработки данных о пожарах (АСОД «ПОЖАРЫ»):

а)

б)

Рис.1. Диаграммы а) гибели и травм, б)причин и источников пожаров, в жилом секторе

- синхронизация выборки данных о последствиях и причинах пожаров по шести временным (времени сообщения, прибытия, локализации, ликвидации, свободного горения и тушения пожара) и трем пространственным (расстояние до места пожара в метрах, уничтоженные и поврежденные площади в квадратных метрах) параметрам (тексты запросов и результаты выборки по годам приведены в приложении к диссертации);

- представление выборок параметров в виде объемных гистограмм с осью «километры/минуты» в геометрической прогрессии (рис.2), обработка которых по методу выравнивания средних показала, что все огибающие, имеют экстремумы и с достаточной точностью описываются трансцендентными функциями вида

у = а - (ь ехр(-с-г), (1)

где I — время, а — постоянная при функции времени, Ь — показатель степени функции времени, с - постоянная при функции времени в экспоненте.

Эти трансцендентные функции при интегрировании дают соответствующие распределения Эрланга пожаров, ущерба, пострадавших, площадей и т.д. по временам выполнения оперативно-тактических задач (ОТЗ).

Рис.2. Объемные гистограммы пожаров и последствий от них в сельских районах

у = -

■exp

с-[(6-1)!] t

P = l~ exp | —-

(=0

i\

(2) (3)

Получаемые результаты пространственно-временного статистического анализа пожаров и последствий от них позволяют использовать новое уравнение оперативно-тактической деятельности (ОТД) при управлении силами и средствами пожарной охраны

Р

'ОТД

:УА. + 2- + У РЯ-Рп) ^

3

+1-

),к=1 Р] ' Рк I=1 О Р()

(4)

где toml)- 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-P„/PM(l-P„) - времена следования/возвращения к месту пожара, вероятности высылки ближайшего подразделения по кратчайшему маршруту и «невероятности» ДТП с участием пожарного автомобиля (ПА); t/PjPk - времена и вероятности разведки, боевого развертывания, локализации и тушения пожара; t[/(l-P[)- времена и вероятности «свертывания» и восстановления ресурсов.

Уравнение отличается от существующего тем, что времена в нём определяются по уравнениям плотности вероятности (2), а вероятности, как обратные величины коэффициентов качества выполнения каждой ОТЗ - по уравнениям вероятности событий (3). Достоинством пространственно-временного статистического анализа пожаров является возможность оптимизации размещения ДПО в каждой ATE на основе результатов моделирования с его помощью (рис.3).

свободное горение

а)

б)

свободное развитие пожара 0-3

100000 76*1533. 1(Х)00 1000 . 3-9

100 10

381-765---г/ 189-381 уСГ| I Vr 1 —' 9-21 ^'21-45

93- 189" "45-93

Рис.3. Диаграммы происшедших (а) и моделируемых (б) пожаров и последствий от них

В разделе 1.3 формализованы основные причины ухудшения пожарной безопасности жизнедеятельности и обоснованы направления диссертационного исследования.

Во второй главе диссертации «Синергетические модели и методы управления пожарной безопасностью в жилом секторе» дан системный анализ существующих методов и средств пожарной профилактики жилого сектора и его противопожарной обороны, а также выполнен системный синтез синергетической модели противопожарной защиты населенных пунктов.

В разделе 2.1 введено понятие пожарно-электрического вреда, как количества потребленной электроэнергии (V, кВт/ч), умноженной на вероятность пожара по электротехническим причинам (/',,)

ПЭВ = У-РЭТ. (5)

Для сокращения числа пожаров в жилом секторе по электротехническим причинам, необходимо осуществлять мониторинг пожарно-электрического вреда и принимать соответствующие управляющие воздействия, во-первых, с целью обеспечения требуемого качества подаваемой электроэнергии, и во-вторых, уменьшить вероятность пожаров от электроприборов.

В разделе 2.2 приведены результаты системного синтеза синергетической модели противопожарной защиты жилого сектора населенных пунктов.

В п. 2.2.1 представлен системный анализ методов и средств обнаружения пожара, по результатам которого разработан метод предотвращения и раннего обнаружения пожаров от электроприборов, на который подана заявка на изобретение от 07.09.2012 года № 2012138274 и полезную модель от 16.04.2013 года № 2013117242 - электросчетчик-извещатель.

Предложенный метод позволяет определить пожарно-электрический вред по потребляемой электроэнергии с помощью ЭСИ, синхронно измеряющего и оцифровывающего сетевое напряжение и потребляемый ток в реальном масштабе времени с вычислением по ГОСТ 13109-97 стандартных параметров качества электроэнергии (патент РФ № 2260842), по которым регистрируется и отдельно

визуализируется потребленная электроэнергия с допустимым и недопустимым качеством по формуле

\¥ = \¥д+\¥нд, (6)

где \¥ — общее количество электроэнергии, отпущенной потребителю за время Т; \УД — количество израсходованной электроэнергии при допустимых отклонениях; ^/щ, — количество израсходованной электроэнергии при недопустимых отклонениях.

Полученные значения умножаются на соответствующие константы вероятности пожаров по электротехническим причинам. В результате суммирования указанных результатов определяется и визуализируется пожарно-электрический вред. С целью раннего обнаружение опасных факторов пожара (дыма, продуктов горения, температуры) осуществляется непрерывный забор и анализ воздуха защищаемого помещения через аспирационную систему ЭСИ. Для повышения достоверности обнаружения опасных факторов пожара (ОФП) в помещениях, где размещена аспирационная система с ЭСИ (рис.4) предусмотрено три датчика, синхронно реализующих три разных способа регистрации ОФП - тепловой, дымовой и газовый. Зафиксированные значения ОФП коррелируются с учетом вычисления пожарно-электрического вреда, одновременно проводится идентификация сигнала тревоги — «пожар» или «ложный» сигнал. По радиоканалу, сигнал тревоги передается в ближайшую пожарную часть. Одновременно в организации энергонадзора и энергосбыта направляются характеристики качества потребленной электроэнергии.

Рис.4. Блок-схема электросчетчика-извещателя и схема аспирационной системы

Представленная во втором параграфе этого раздела модель оснащения проживающих в объекте жилого сектора, средствами индивидуальной защиты органов дыхания и зрения (СИЗОД) от продуктов горения создает условия сокращения примерно на 70% количества погибших и на 20% травмированных людей.

В п.2.2.3 приведены результаты использования модели добровольного пожарного формирования (ДПФ), позволяющей создать условия управляемости пожарной безопасностью жизнедеятельности в жилом секторе, благодаря реорганизации функций ДПО, а именно:

- наделения ДПО совместно с энергосбытовыми организациями правами установки ЭСИ в каждой квартире и жилом доме;

- наделения ДПО обязанностью периодического технического обслуживания пожарно-технической части ЭСИ (аспирационной системы и пожарного из-вещателя);

- наделения ДПО правами сезонных проверок жилого сектора и проведения противопожарной пропаганды жильцов (совмещая их, как правило, с периодами технического обслуживания ЭСИ и их проверки энергонадзором).

Таким образом, ДПО становится основным элементом системы обеспечения пожарной безопасности в жилом секторе региона и:

- оснащает жилой сектор СИЗОД и проводит обучение населения для получения навыков их использования при пожаре;

- устанавливает (совместно с энергосбытовыми организациями) и обслуживает (совместно с энергонадзором) ЭСИ для обеспечения с их помощью предупреждения жильцов о пожароопасных режимах потребления электроэнергии с помощью звукового сигнала тревоги, а ПЧ - об обнаружении загорания;

- осуществляет сезонную противопожарную пропаганду и проверки жилого сектора, информируя надзорные органы МЧС о нарушениях требований пожарной безопасности в жилом секторе.

В третьей главе «Синтез многоэлементной системы адаптивного пожарно-электрического налогообложения» изложены результаты системного анализа существующих методов страхования и налогообложения на предмет определения

оптимальной структуры системы, финансирующей создание и функционирование разработанных выше моделей.

В разделе 3.1 приведены результаты сравнительного анализа страхового и налогового подходов в обеспечении пожарной безопасности жизнедеятельности, из которого следует, что сущность страхового подхода, какими бы мерами не измерялись так называемые «страховые случаи», базируется на «рыночном саморегулировании», основным параметром которой является рентабельность (прибыль), с диапазоном её изменения и измерения в интервале от 1 до 100%, т.е. от 10~2 до 1 (в единицах теории вероятностей), пожарная безопасность законодательно определена от 1 до 10"6. При этом 100% присвоения страховых сумм не происходит, как не происходит и 100% компенсации ущерба, например, от пожара, однако, издержки на создание рабочих мест, накладные расходы и прибыль страховых компаний «поглощают» в среднем до 25% собираемых средств, которые, с точки зрения пожарной безопасности являются нецелевым использованием.

Сущность любой системы налогообложения заключается в том, что каждое физическое и юридическое лицо периодически (ежемесячно, ежеквартально и т.д.) уплачивает в налоговый орган определенную законом сумму, из которых в дальнейшем оплачиваются различные мероприятия, в частности, может компенсироваться ущерб от пожара.

В разделе 3.2 представлены результаты сезонного статистического анализа причин, мест возникновения пожаров и последствий от них, а также графики динамики пожаров и потребления электроэнергии в Краснодарском крае (рис.5).

» пожары (город») 1 * пожар» |япо) * Энарод» (Г8т1 •■учврб|горам! ( ццврС (сало)

Рис.5. Динамика потребления электроэнергии, пожаров и последствий от них

Полученные результаты статистического анализа позволяют утверждать, что установка ЭСИ в квартирах и индивидуальных жилых домах, позволит:

- определять пожарно-электрический вред в жилом секторе от качества подаваемой и потребляемой электроэнергии;

- предотвращать пожары от электроприборов посредством автоматического отключения их от электросети при низком качестве подаваемой электроэнергии;

- предупреждать об истечении срока пожаробезопасного ресурса электроприборов;

- осуществлять раннее обнаружение пожара и передаче по радиоканалу сообщение о пожаре в ближайшую пожарную часть (ПЧ) и ДПО;

- определять ежемесячный пожарно-электрический налог, на основании расчета пожарно-электрического вреда подаваемой и потребляемой электроэнергии;

- реализовать финансовое обеспечение функционирования ДПО по осуществлению указанных выше противопожарных мероприятий.

В четвертой главе «Результаты имитационного моделирования внедрения предлагаемых методов и моделей в жилом секторе» представлены результаты системного синтеза разработанных моделей и методов в многоэлементную систему и результаты имитационного моделирования её внедрения, позволяющих достигнуть нормативного уровня пожарной безопасности в жилом секторе.

В разделе 4.1 проведена адаптация метода ретропрогноза для жилого сектора Краснодарского края, которая заключается в модификации уравнения оперативно-тактической деятельности Белозерова-Гаврилея (4)

и использования следующих распределений Эрланга:

- нулевого порядка (экспоненты) - Р = 1 - ехр(-</*/), в которых параметр формы b =1 , а параметр масштаба с -- /, (/,—> tpd , tc6, ta, tp, t6p, t ,), где tpi) - время решения диспетчером задачи высылки сил и средств, tc6 - время сбора боевого расчета по тревоге, ta - время следования боевого расчета к месту пожара, tp -время разведки, t6p- время боевого развертывания, t,- время локализации пожара.

- распределении суммарных времен

идентификация (О=Гс+/^а):

b = 2, с = tudll, Р = 1 - (1 + 2t //„d) exp(-2t Л„а) (8)

прибытие (t„p = tc6+ tc.,+ tp):

b = 3, с = t„p /3, /> = 1 - [1 + 3t !tnp +9t2/2i„p2)-exp(-3t //„„) (9)

свободное развитие (tap = /„a + /„,,+ isp)." b = 6, с = icep/6,

P =1 -(1 ■+6tV+1 %?Исвр2+Ъ 6t3/fce;,3+54t4«/+l94t5/3ia,/)-exp(-6t/fe,p). (10) Интегральные уравнения потерь использовались без изменения:

cv I Pl cv j _____ cv I 6 P1 c.

П = у . VfW-+ 5,72yM . f

[(¿>у-1)!] " £ су-[(6у-1)!]

■УУГ-Г^ (П)

,{ сг[(6г-1)!] I сТ[(ЬТ-Х)\\

где Ум - прямой материальный ущерб от пожаров в течение года, руб.; Г - число погибших от пожаров в течение года, чел.; к$ - курс условной единицы (у.е.); 57 = (23789+19510+28500)/3/0,95 - средняя стоимость гибели человека на пожаре, в условных единицах; Т-число травмированных от пожаров в течение года, чел.; ¿> = (9095+5995+321)/3/0,95 -средняя стоимость травмирования человека на пожаре, в условных единицах.

Полученные генерацией данные с применением 4-х множителей «невероятности пожара от ЭП» (1-0,2068), «невероятности ущерба от ЭП» (1-0,2890), «невероятности уничтожения жилых помещений от ЭП» (1-0,1947) и «невероятности повреждения жилых площадей от ЭП» (1-0,2704), позволили получить (таб.1) предварительную оценку эффективности как разность соответствующих данных: сокращение числа пожаров в жилом секторе - на 19510, сокращение прямого материального ущерба в жилом секторе - на 223,678 млн.руб.,

сокращение косвенного материального ущерба в жилом секторе — на 1,279 млрд.руб.,

сокращение гибели населения в жилом секторе — на 4405 человек (в стоимостном выражении - 2,997 млрд.руб.),

сокращение травматизма населения в жилом секторе — на 4022 человека (в стоимостном выражении — 587,4 млн.руб.)

сокращение уничтоженных площадей жилого сектора — на 37430 м2 (в стоимостном выражении - 1,235 млрд. руб.).

сокращение поврежденных площадей жилого сектора - на 155240 м2 (в стоимостном выражении - 1,025 млрд. руб.).

Оценка суммарной эффективности в стоимостном выражении составила 7,347 млрд. руб. за 18 лет (с 1995 по 2012 годы) или 408,2 млн. руб. в год.

Таблица 1

Ретропрогноз социально-экономических потерь в жилом секторе

Выполнение оперативно- Социально-экономические потери в жилом секторе

тактической задачи (мин., км.) пожары, травмы, гибель, ущерб, уничто- повре-

ед. чел. чел. тыс. руб. жено, м2 ждено, м2

1 2 3 4 5 6 7

свободное горение 60862 5208 5053 541630,0 171724 492186

0-3 647 69 39 3766,6 1418 3381

3-9 10225 451 536 107062,1 12978 66804

9-21 24754 1030 1539 194917,9 60926 207582

21 -45 11317 468 871 145059,9 56820 137670

45-93 2626 97 269 29479,4 18384 38600

93 - 189 504 44 58 4223,0 8209 7792

189-381 117 15 18 633,6 548 2445

381-765 35 1 0 469,9 114 865

765-1533 14 0 2 87,4 81 49

>1533 10623 3033 1721 55930,1 12246 26998

без ГПС 17,45% 58,24% 34,06% 10,33% 7,13% 5,49%

Ъ (минуты) 17,0 17,8 19,9 17,8 25,4 20,7

(значение) 556 25 43 5652 2647 6292

С (мода) 11,3 11,8 13,2 11,9 17,0 13,8

(медиана) 15,2 14,7 18,4 16,8 25,7 20,9

ЦЬ) 5,5Е-03 4,8Е-03 3.4Е-03 4,8Е-03 1.6Е-03 3,0Е-03

ехр 0,1767 0,1688 0,1510 0,1682 0,1179 0,1447

^ (левая точка перегиба или среднее) 3,3 3,5 3,9 3,5 5,0 4,0

:[( (правая точка перегиба или эксцесс) 19,3 20,2 22,6 20,3 29,0 23,6

свободное развитие 41352 1186 648 317952,2 134294 336946

0-3 2 0 0 4,3 1 3

3-9 584 10 5 1331,3 185 1020

9-21 11705 245 124 42028,2 8008 35596

21 -45 25673 760 415 194264,9 63965 195337

45-93 3382 171 105 79597,8 59697 103458

93 -189 3 0 0 725,7 2438 1531

189-381 3 0 0 0,0 0 0

381-765 0 0 0 0,0 0 0

765-1533 0 0 0 0,0 0 0

>1533 0 0 0 0,0 0 0

без ПО 0,0% 0,0% 0,0% 0,0% 0,0% 0,0%

(минуты) 28,01 31,51 32,37 36,50 45,82 39,05

(значение) 602 19 11 5913,3 3087 6676

^ (мода) 23,3 26,3 27,0 30,4 38,2 32,5

(медиана) 28,7 36,1 33,9 36,8 47,0 41,2

ИЬ) 9,7Е-05 4,8Е-05 4,1Е-05 2,ОЕ-05 5,0Е-06 1,ЗЕ-05

ехр 0,2142 0,1904 0,1853 0,1644 0,1310 0,1536

^ (левая точка перегиба или среднее) 12,90 14,52 14,91 16,81 21,11 17,99

(правая точка перегиба или эксцесс) 33,78 38,00 39,04 44,02 55,26 47,10

Таблица 2

Ориентировочные затраты на внедрение и функционирование

добровольной пожарной охраны

Единовре- Наиме- Стои- Расчетные Текущие Наимено- Стои- Расчетные

менные нование мость значения затраты вание мость значения

затраты оборудо- обору- (модель) оборудо- оборудо- (модель)

вания дования (тыс. руб.) количество Сумма (млн. руб.) вания вания (тыс. руб.) количество Сумма (млн. руб.)

Приобре- Шанс 2,0 5330201 10660,4 Обслу- Шанс 0,27 8427 2,3

тение СИ-ЗОД живание СИЗОД

Приобре- ЭСИ 5,6 1554642 8706,0 Обслу- ЭСИ 0,67 19510 13,1

тение и с АС живание

монтаж ЭСИ ЭСИ

Вооружение ДПО мотопомпами (МП) МП 1000,0 1725 1725,0 Содержание ДПО:

городов работник 90,0 2665 239,9

насе-

ленных ДПО 130,0 1725 224,3

пунктов

Итого 121091,4 479,5

В разделе 4.2 представлены результаты моделирования затрат на внедрение предлагаемых методов и моделей, расчет их экономической эффективности и срока окупаемости (табл.2).

Показано, что только с применением адаптивной системы налогообложения пожарно-электрического вреда, ежегодный размер которого в жилом секторе Краснодарского края может составить 1395, 568 млн. руб. в год. При внедрении системы адаптивного пожарно-электрического налога (САПЭН), срок окупаемости предлагаемых моделей составит около 4-х лет

Есапэн = (408,2-4-479,5-4 - 15,5-4 +1395,568-4)/21091,4 = 0,2482, (12) Т= 1/Е = 4,029 года. (13)

Таким образом, внедрение предлагаемых моделей эффективно и окупится за 4 года за счет сокращения социально-экономических потерь от пожаров на 1, 645 млрд. руб., если их внедрение с помощью САПЭН. Размер налога за 4 года составит 5,623 млрд. руб., что в пересчете на одного жителя Краснодарского края со-

ставит - 21,97 руб. в месяц, в соответствии с потребленной им электроэнергией (60 - 85 руб. на семью).

Целевая функция управления - безопасность населения при пожарах достигнет при этом значения 0,9999809, что в 10 раз лучше существующей ситуации, но пока ещё в 10 раз хуже нормативной (0,999999), т.к. существующая вероятность гибели и травм 0,999893.

Для того, чтобы повысить безопасность населения при пожарах, в предлагаемую систему заложены два ключевых принципа:

1) вооружение ДПО «мотопомпами» (в дальнейшем многоцелевыми автомобилями скорой пожарной помощи). Применение их позволит сократить время свободного развития пожара в любом месте Краснодарского края. Это будет достигнуто за счет уменьшения времени прибытия ДПО к месту пожара и начала боевых действий по тушению пожара до прибытия боевого расчета ближайшей ПЧ;

2) число добровольных уполномоченных и их денежно-вещевое содержание может значительно возрасти, если 2,487 млрд. руб. из 8,706 млрд. руб. (табл.2), затрачиваемых на монтаж аспирационных систем и установку ЭСИ, направить, например не в «монтажные организации», а через «Всероссийское добровольное общество» (ВДПО) на обучение добровольцев и выполнение ими этих работ.

Эффект от «первого принципа» заключается в сокращении в 2 раза времени свободного развития пожаров (половины пожаров в сельских районах), что не уменьшает общего числа пожаров, но позволяет сократить социально-экономические потери от них (табл.3). При этом достигается: сокращение числа погибших до 892 чел., сокращение числа травмированных до 523 чел., сокращение материального ущерба до 110,687 млн. руб., сокращение уничтоженных площадей до 21363 м2, сокращение поврежденных площадей до 93630 м2.

В этом случае целевая функция управления достигает значения 0,9999853 (1415 чел.:18 лет/5330201 чел. - таблица 2), то есть становится практически равна нормативному уровню — 0,999999.

Таблица 3

Изменение потерь от пожаров с применением добровольной пожарной охраны

Выполнение оперативно- Социально-экономические потери

тактической задачи (мин., км.) пожары, травмы, гибель, ущерб, уничтожено, м2 повре-

ед. чел. чел. тыс. руб. ждено, м2

1 2 3 4 5 6 7

свободное развитие 41349 892 523 110686,5 21363 93630

0-3 88 1 1 61,9 4 37

3-9 7898 118 63 8796,9 707 5798

9-21 28579 603 349 67199,8 9361 52624

21 -45 4778 170 110 34272,1 10795 34590

45-93 5 1 0 355,7 496 581

93- 189 0 0 0 0,0 0 0

189-381 0 0 0 0,0 0 0

381-765 0 0 0 0,0 0 0

765-1533 0 0 0 0,0 0 0

>1533 0 0 0 0,0 0 0

без ПО 0,0% 0,0% 0,0% 0,0% 0,0% 0,0%

Ъ (минуты) 12,23 13,51 13,83 15,35 18,70 16,28

(значение) 1363 64 38 8989,3 2114 8066

и (мода) 10,2 11,3 11,5 12,8 15,6 13,6

(медиана) 28,7 36,1 33,9 36,8 47,0 41,2

1(Ь) 1.4Е-02 7,7Е-03 6,7Е-03 3.6Е-03 1,1Е-03 2,5Е-03

ехр 0,4908 0,4442 0,4339 0,3909 0,3209 0,3685

^ (левая точка перегиба или среднее) (правая точка перегиба или эксцесс) 5,63 14,74 6,22 16,29 6,37 16,68 7,07 18,51 8,61 22,55 7,50 19,64

Принимая во внимание, что по этому же алгоритму может быть организова-

на работа ДПО в 12 поселках городского типа и в 28 городах Краснодарского края, не вызывает сомнений, что в жилом секторе Краснодарского края безопасность населения при пожаре достигнет нормативного значения, при котором вместо 570 погибающих и травмированных от пожаров в жилом секторе каждый год, пострадают только 5 человек.

Эффект от «второго принципа» заключается в увеличении численности ДПО с 6115 добровольных уполномоченных, необходимых для функционирования системы, до 24, 5 тыс. чел. при увеличении денежно-вещевого содержания каждого - до 44,5 тыс. руб. в месяц, а также дополнительного дохода за монтаж и наладку ЭСИ до 2,1 тыс. руб. в месяц на этапе внедрения системы.

В разделе 4.3 представлены предложения по изменению ряда законодательных актов Российской Федерации в системе управления пожарной безопасностью жилого сектора.

В заключении сформулированы основные результаты и выводы диссертационной работы.

В приложении представлены запросы к АСОД «Пожары» и выходные формы их обработки комплексом программ, а также акты внедрения.

Основные результаты работы и выводы

1. Предложен метод пространственно-временного статистического анализа пожаров и последствий от них.

2. Введено понятие пожарно-электрического вреда и сформулирована задача его диагностики в жилом секторе от подаваемой и потребляемой электроэнергии.

3. Разработан электросчетчик-извещатель, определяющий в реальном масштабе времени пожарно-электрический вред подаваемой и используемой электроэнергии, а также осуществляющего раннее обнаружение загорания.

4. Предложена модель многоэлементной системы адаптивного пожарно-электрического налогообложения жилого сектора с использованием электросчет-чиков-извещателей.

5. Предложена модель оптимизации добровольной пожарной охраны в жилом секторе.

6. Выполнена адаптация метода ретропрогноза и имитационное моделирование внедрения предлагаемых методов и средств, а также проведен численный расчет экономической эффективности использования предлагаемых методов и моделей в системе управления пожарной безопасностью жилого сектора.

7. Разработаны предложения по использованию многоэлементной системы адаптивного пожарно-электрического налогообложения в жилом секторе в ряде Федеральных законов Российской Федерации.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

Публикации в центральных и зарубежных изданиях, включенных в перечень ВАК РФ:

1. Белозеров В.В., Олейников С.Н., Пашинская В.В., Топольский Н.Г. О синергетике экономики и права в обеспечении пожарной безопасности // Техноло-

гии техносферной безопасности: Интернет журнал. - Вып. 6(40). - 2011. - 5 с-http//ipb.mos.ru/ttb/2011-6/2011 - 6.html - 04211000500087.

2. Олейников С.Н. О системе учета и налогообложения пожарно-электрического вреда // Технологии техносферной безопасности: Интернет журнал. - Вып. 3(49). - 2013. - 5 е.- http//ipb.mos.ru/ttb/2013-3/2013 - 3.html.

3. Белозеров В.В., Олейников С.Н. О пространственно-временном статистическом анализе пожаров // Современные проблемы науки и образования. - 2013. -№ 4 (электронный журнал).

Патенты и заявки на изобретения:

4. Олейников С.Н. Электросчетчик - извещатель пожарно-электрического вреда - Решение о выдаче патента РФ на полезную модель от 16.08.2013 № 2013117242/08(025554).

5. 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.

Монография:

6. Белозеров В.В., Борков П.В., Кобелева С.А., Олейников С. Н., Насыров P.P., Даминев P.P. 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:

7. Топольский Н.Г., Олейников С.Н. О противопожарном налогообложении для компенсации потерь от пожаров // Материалы 19-ой научно-технической конференции "Системы безопасности - 2010". М.: Академия ГПС МЧС России, 2010, с.86-88.

8. Белозеров В.В., Олейников С.Н., Топольский Н.Г. О синергетической модели экономического и правового обеспечения пожарной безопасности жизнедеятельности //«Техносферная безопасность, надежность, качество, энерго- и ресурсосбережения»: материалы 13-й междунар. науч. прак. конф. /Ново-

Михайловское, 05.09.2011, ISBN 5-89071-036-2/.-Ростов н/Д: РГСУ (ЮРО РА-АСН), 2011, с.149-156.

9. 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 междунар.науч.конф. ССПС-2011, 11-13.10.2011, Пятигорск/- Таганрог: ТТИ ЮФУ, 2011, с.183-194.

10. Белозеров В.В., Олейников С.Н. К обеспечению пожарной безопасности в городах юга России // Материалы 20-й научно-технической конференции "Системы безопасности - 2011". М.: Академия ГПС МЧС России, 2011. С. 222-225.

11. Belozerov V. V., Oleinikov S.N. About synergetic management of iire safety of living //European Science and Technology: materials of the international research and practice conférence, Wiesbaden, January 31st, 2012/ publishing office «Bildungszentrum Rodnik е. V.»., ISBN 978-3-9811753-1-8-c. Wiesbaden, Germany, 2012., p.180-185.

12. Белозеров В.В. , Олейников С.Н. 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 эко-номике»/под ред. Кудинова А.П.-СПб: Изд. Политех, ун-та, 2012, с.24-26.

13. Олейников С.Н. К обоснованию системы противопожарного налогообложения для профилактики пожаров и компенсации потерь от них //«Современные технологии обеспечения гражданской обороны и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций»: материалы III Всероссийской с междунар. участием науч.-прак. интернет-конференции курсантов, слушателей, студентов и молодых ученых /Воронеж, 20.04.2012, Воронеж: ИГПС МЧС России, 2012, с.87-89.

14. Олейников С.Н. К проблеме профилактики пожаров //«Наука в исследованиях молодых»: мат-лы междунар. науч. конф. /Новосибирск, 2012.- с.133-135.

15. Белозеров В.В., Олейников С.Н. К вопросу об адаптивном пожарно-энергетическом налоге в обеспечении пожарной безопасности

//«Совершенствование теории методологии финансов и налогообложения»: материалы междунар. науч.-прак. конф. /Йошкар-Ола, 10.05.2012, ISBN 978-5-90537129-5/.- Йошкар-Ола: Коллоквиум, 2012, с.106-110.

16. Белозеров В.В., Плахотников Ю.Г., Афанасьев Н.С., Олейников С.Н., Топольский Н.Г. К вопросу об управлении пожарной и экологической безопасностью на объектах топливо-энергетического комплекса //«Геленджик-2012. Актуальные проблемы развития ТЭК регионов России и пути их решения»: материалы 9-й междунар. науч. прак. конф. По проблеме нефтегазоностности Черного, Азовского и Каспийского морей /Геленджик, 28.05-01.06.2012/.- Геленджик: ГНЦ ФГУГП «Южморгеология», 2012, с.8-16.

17. Белозеров В.В., Плахотников Ю.Г., Олейников С.Н., Топольский Н.Г. К вопросу об оценке пожарно-электрического вреда и опасных факторов пожара с помощью электросчетчика-извещателя. //«Техносферная безопасность, надежность, качество, энерго- и ресурсосбережения»: материалы 14-й междунар. науч. прак. конф. /Ново-Михайловское, 05.09.2012, ISBN 5-89071-036-2/.-Ростов н/Д: РГСУ (ЮРО РААСН), 2012, с.482-490.

18. Олейников С.Н. О финансировании добровольной пожарной охраны // Материалы 21-й научно-технической конференции "Системы безопасности -2012". М.: Академия ГПС МЧС России, 2012 (электронный ресурс) -http://ipb.mos.ru/sb/2012/section-4.

Формат бумаги 60x84/16.

Заказ № 629

Подписано в печать 16.09.2013 г. Тираж 100 экз.

Академия ГПС МЧС России 129366, г. Москва, ул. Б.Галушкина, 4.

МИНИСТЕРСТВО РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ДЕЛАМ ГРАЖДАНСКОЙ ОБОРОНЫ, ЧРЕЗВЫЧАЙНЫМ СИТУАЦИЯМ И ЛИКВИДАЦИИ ПОСЛЕДСТВИЙ СТИХИЙНЫХ БЕДСТВИЙ

Академия Государственной противопожарной службы

МОДЕЛИ И АЛГОРИТМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТЬЮ ЖИЛОГО СЕКТОРА

Специальность: 05.13.10 -Управление в социальных и экономических системах (технические науки)

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

На правах рукописи

Олейников Сергей Николаевич

Научный руководитель:

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

Москва-2013

СОДЕРЖАНИЕ

Стр.

ВВЕДЕНИЕ.........................................................................................4

1. СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ ПРОЦЕССОВ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ЖИЗНИДЕЯТЕЛЬНОСТИ.............................................14

1.1. Анализ пожарной безопасности жизнедеятельности как взаимосвязанной совокупности научно-технических,

экономических и социальных решений в предметной области.................14

1.2. Метод пространственно-временного статистического

анализа пожаров (на примере Краснодарского края)..................................22

1.3. Основные причины ухудшения пожарной безопасности жизнедеятельности и обоснование направлений

диссертационной работы................................................................................34

2. СИНЕРГЕТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ И МЕТОДЫ УПРАВЛЕНИЯ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТЬЮ В ЖИЛОМ СЕКТОРЕ......................................36

2.1. Системный анализ существующих методов и средств пожарной профилактики жилого сектора и его

противопожарной обороны.............................................................................37

2.2. Системный синтез синергетической модели противопожарной

защиты населенных пунктов..........................................................................40

2.2.1. Модель электросчетчика-извещателя как элемента предотвращения пожарно-электрического вреда и

раннего обнаружения загораний...........................................................40

2.2.2. Электросчетчики.....................................................................................53

2.2.3. Модель электросчетчика-извещателя пожарно-электрического вреда.............................................................56

2.2.4. Модель индивидуальной защиты от опасных

факторов пожара.....................................................................................59

2.2.5. Синергетическая модель добровольного

пожарного формирования .....................................................................59

3. СИНТЕЗ МНОГОЭЛЕМЕНТНОЙ СИСТЕМЫ АДАПТИВНОГО

ПОЖАРНО-ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО НАЛОГООБЛАЖЕНИЯ....................................63

3.1. Сравнительный анализ страхового и налогового подходов

в обеспечении пожарной безопасности..........................................................65

3.2. Модель системы адаптивного пожарно-электрического налогообложения..............................................................................................72

4. РЕЗУЛЬТАТЫ ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

ВНЕДРЕНИЯ ПРЕДЛАГАЕМЫХ МЕТОДОВ И МОДЕЛЕЙ

В ЖИЛОМ СЕКТОРЕ.........................................................................................74

4.1. Моделирование внедрения электросчетчика-извещателя

и СИЗОД в жилом секторе Краснодарского края........................................76

4.2. Оценка экономической эффективности и алгоритмов управления пожарной безопасностью жилого сектора Краснодарского края при функционировании системы

адаптивного пожарно-электрического налогообложения..........................88

4.2.1. Исходные данные моделей ................................................................88

4.2.2. Моделирование затрат..........................................................................89

4.2.3. Экономическая эффективность внедрения моделей.........................90

4.3. Предложения по изменению законодательных актов

Российской Федерации...................................................................................93

ЗАКЛЮЧЕНИЕ...................................................................................................96

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ...................................................................................98

ПЕРЕЧЕНЬ ОСНОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ...................................................109

ПРИЛОЖЕНИЕ.................................................................................................110

Запросы к АСОД «Пожары» и выходные формы их

обработки.......................................................................................................110

Описание электросчетчика-извещателя........................................238

Акты внедрения диссертационной работы................................................248

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы диссертации.

Прогноз последствий, анализ и предотвращение негативных социальных последствий научно-технического процесса (далее НТП), создаваемых транспортной инфраструктурой, объектами энергетики, горнодобывающей и нефтеперерабатывающей промышленностью, а так же многими другими направлениями человеческой деятельности - сложнейшая проблема и потребность, возникшие перед мировым сообществом в настоящее время. Составляющие техносферы, являясь «продуктами НТП», в частности, энергетика и транспорт - буквально «пронизывают» жизнедеятельность индивида, государства и человечества в целом. Поэтому безопасность энергетических и других инфраструктур и их оптимальное функционирование - становятся главными в проблеме обеспечения безопасной жизнедеятельности на нашей планете [3,4,5,6,7,16,63,65,99].

Аналогичным еще более «интегральным продуктом НТП», так как охватывает и техносферу, и биосферу, и геосферу, является проблема «пожарной безопасности жизнедеятельности», имеющая две основных составляющих [3-7,112]: оценки пожарной опасности окружающей нас среды (веществ, материалов, изделий, оборудования, транспортно-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.) [49].

Результаты решения указанных проблем измеряются материальным ущербом и, к сожалению, человеческими жизнями. Мировая статистика свидетельствует, что ежегодно в пожарах погибает около 65000 человек, более 300000 человек получают травмы различной степени тяжести, а материальный ущерб составляет сотни миллиардов евро в год [3-7,16,18,19,63,99,112].

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 [110] , в том числе и российские [3-7,14,23,24,91], не нашли пока путей решения проблем пожарной безопасности жизнедеятельности (далее ПБЖД) из-за их междисциплинарного - синергетического характера [18,19,47].

Проблемы обеспечения пожарной безопасности в последнее время остаются наиболее актуальными не только в Российской Федерации, но и во многих других странах мира.

Для решения проблемы защиты государства и общества от пожаров требуется организованная деятельность всех структур в решении и выполнении научных, технических, экономических и социальных задач, которые влияют на социально-экономические потери в обществе в результате пожаров. В связи с этим в современных условиях возрастает роль управления с минимальными потерями и с максимальной эффективностью использования материальных, трудовых, энергетических и финансовых ресурсов, включая нахождение условий и применение процессов самоорганизации при их «потреблению^ 14] .

Не менее важной причиной высокого уровня социально-экономических потерь от пожаров, и одновременно следствием «отраслевого отношения» к проблеме, является отсутствие системного подхода к процессам обеспечения пожарной безопасности жизнедеятельности, т.е. к управлению (вынужденной организации) и самоорганизации деятельности всех членов общества в этой области [21,93,95,99].

Не требует доказательств, что никакие законы и правила не могут предвосхитить ежечасно изменяющуюся пожарную опасность окружающей нас среды (техносферы, геосферы, биосферы, атмосферы и т.д.). Только мониторинг, т.е. применение технических и программных средств, следящих и подавляющих рост пожарной опасности выше допустимого уровня, могут изменить

существующую мировую тенденцию роста пожаров и потерь от них [14,21, 36,91,99,112].

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» [15,17,44,45,48,57,58].

Основная проблема пожарной безопасности жизнедеятельности заключается в том, что существующие методические материалы, а также международные и национальные стандарты, устанавливают методы и средства определения горючести веществ и материалов, которые являются качественными, что не позволяет адекватно оценивать пожарную опасность веществ, материалов, изделий, оборудования, транспортно-энергетических средств и систем, зданий и сооружений [6,12,55,67].

Вторая проблема пожарной безопасности жизнедеятельности является следствием первой, так как приводит к разработке и применению методов и средств противопожарной защиты, которые неадекватны реальной пожарной опасности объектов, т.к. не выполняют своих функций компенсации опасности, для достижения требуемых пожаробезопасных параметров жизнедеятельности [6,12,16,17,83].

Значительный вклад в развитие основ диагностики материалов внесли отечественные ученые: Барьяхтар В.Г., Буйло С.И., Галкин A.A., Гнеденко Б.Н., Козлов Э.В., Прус Ю.В., Степанова JI.H. в т.ч. в области пожарной безопасности -Богуславский Е.И., Гаврилей В.М., Корольченко А.Я., Костарев Н.П., Пехотиков В.А., Смелков Г.И., Тетерин И.М., Топольский Н.Г. и др.

Исследованиям и первой, и второй проблем, посвящено огромное количество работ, как в России, так и за рубежом, в то время как исследованиям в обла-

сти синергетики правовых актов, регламентов, экономических и технических норм и средств их реализации - единицы.

В настоящее время последствия пожаров сопровождаются крупным материальным ущербом, достигающим сотни миллиардов рублей, большим количеством пострадавших людей, на них, с различными травмами, увечьями, в том числе и детей. Статистика пожаров свидетельствует о том, что социально-экономические потери от пожаров нарастают с каждым годом. Так в 2012 году на территории Российской Федерации согласно официально опубликованной статистической информации о пожарах и их последствиях около 70% случаев пожаров произошло на объектах жилого сектора, при которых погибло 92% всех погибших. 17 % от общего количества пожаров зафиксировано в помещениях жилых домов, печальная «результативность» которых дает 53,9% от общей численности погибших при пожарах в 2012 году. Значительное количество пожаров происходит по причинам нарушений правил устройства и эксплуатации электрооборудования и составляет около 25% [9,115].

В настоящее время ведется работа по подготовке и введению законодательной базы в области «обязательного пожарного страхования». Можно отметить, что отношение к обязательному страхованию среди ученых, специалистов и населения весьма неоднозначное. Это можно объяснить и тем, что не все аспекты «страховой» проблемы раскрыты полностью, в частности, необходимо найти эффективное решение не только по возмещению уже причиненного ущерба от пожаров, но и по финансированию мероприятий, направленных на обеспечение противопожарной защиты населения, и пожарно-профилактических мероприятий, предотвращающие не только пожары, но и гибель людей на них [87,113,132].

Системный анализ пожарной безопасности жизнедеятельности показал, что страховой подход нарушает причинно-следственные связи в обществе, т.к. «перекладывает ответственность» государства, на страховые компании, и регрессом - на физические и юридические лица, уплачивающие «страховые тарифы». То есть, государство, которое «создает законы и правила», пожарной

безопасности в частности, соблюдение или нарушение которых приводит к социально-экономическим потерям, «устраняет себя от ответственности» за их неадекватность [93,132].

Таким образом, для обеспечения требуемого уровня пожарной безопасности жилого сектора необходимо определить комплекс мероприятий, направленных на предотвращение пожаров по электротехническим причинам, включающий в себя ряд мер социального, экономического и технического характера.

В связи с этим возникает научная задача - моделирование взаимодействия правовых, экономических, технических и социальных мер, призванных обеспечить пожарную безопасность в жилом секторе.

В основе настоящего исследования лежат результаты работ многих зарубежных и отечественных ученых в области теории управления: Г. Хакена, В.И. Арнольда, И.Пригожина, H.H. Моисеева, Н. Самуэльсона, A.A. Колесникова, в т.ч. в области пожарной безопасности - Артамонова B.C., Гаврилея В.М., Мешал-кина Е.А., Микеева А.К., Топольского Н.Г. и др.

В диссертации получили развитие результаты исследований в области создания систем управления техносферной безопасностью Белозерова В.В., Брушлинского H.H., Минаева В.А., Пруса Ю.В., Семикова B.JI. Соколова C.B. и др.

Объектом исследования является система обеспечения пожарной безопасности жилого сектора.

Предметом исследования являются модели и алгоритмы управления оперативно-профилактической деятельностью пожарной охраны в жилом секторе.

Цели и задачи исследования. Цель диссертации заключается в обеспечении требуемого уровня пожарной безопасности жилого сектора на основе технических, экономических, социальных моделей и алгоритмов управления.

Для достижения поставленной цели сформулированы и решены следующие задачи:

- проведен анализ существующих научных методов и подходов по решению

проблем пожарной безопасности жилого сектора;

- разработаны модели и алгоритмы управления пожарной безопасностью жилого сектора, позволяющие сократить число пожаров;

- внесены предложения по усовершенствованию структуры оперативно-профилактической деятельности добровольной пожарной охраны (далее ДПО) в жилом секторе административно-территориальной единицы (далее ATE).

Методы исследования. Исследования базируются на использовании теории вероятности и теории массового обслуживания, статистического анализа временных рядов, математического моделирования, компьютерных методов обработки информации.

Научная новизна исследования заключается в том, что впервые определены условия координации технических, экономических, социальных моделей и алгоритмов, позволяющих сократить число пожаров в жилом секторе, а именно:

1. Предложен новый метод пространственно-временного статистического анализа пожаров и последствий от них, позволяющий оптимизировать дислокацию добровольных пожарных формирований в сельских районах.

2. Введено понятие пожарно-электрического вреда (далее ПЭВ), как обобщённой производной от параметров электроэнергии (потребленной и преобразованной пользователем в своих электроприборах) характеризуемой соответствующими вероятностями пожаров по электротехническим причинам в конкретном жилом секторе ATE.

3. Обоснована технико-экономическая модель использования электросчетчика-извещателя (далее ЭСИ) в жилом секторе, определяющая в реальном масштабе времени пожарно-электрический вред используемой электроэнергии и предотвращающая загорание её отключением, а также позволяющая осуществить раннее обнаружение пожара.

4. Научно обоснована многоэлементная система адаптивного пожарно-электрического налогообложения в жилом секторе с использованием электросчетчиков-извещателей.

5. Предложены социально-экономические модели и алгоритмы управления пожарной безопасностью в жилом секторе при действии реинвестиционного механизма распределения налоговых средств.

Практическая значимость полученных результатов заключается в следующем.

1. Предложен способ оптимизации дислокации добровольных пожарных формирований в сельских районах на основе метода пространственно-временного статистического анализа пожаров и последствий от них, позволяющий сократить число пожаров в жилом секторе.

2. Разработан электросчетчик-извещатель, реализующий экономическую модель управления по сокращению числа пожаров (решение о выдаче патента на полезную модель от 16.08.2013 года№ 2013117242/08(025554).

3. Предложена многоэлементная система адаптивного пожарно-электрического налогообложения физических лиц жилого сектора с использованием электросчетчиков-извещателей, устанавливаемых в каждом жилом объекте за счет реинвестиционного механизма распределения получаемых налоговых средств и сокращения количества потерь от пожаров.

4. Обоснована роль добровольной пожарной охраны как основного элемента, обеспечивающего функционирование системы адаптивного пожарно-электрического налогообложения в жилом секторе.

5. Разработаны предложения по внедрению многоэлементной системы адаптивного пожарно-электрического налогообложения в жилом секторе.

Достоверность и обоснованность научных положений, результатов, выводов и рекомендаций, приведенных в диссе�