автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Повышение эффективности принятия управленческих решений при авариях с выбросом аварийно химически опасных веществ

На правах рукописи

ЗУЙКОВА Анна Александровна

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИНЯТИЯ УПРАВЛЕНЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ПРИ АВАРИЯХ С ВЫБРОСОМ АВАРИЙНО ХИМИЧЕСКИ ОПАСНЫХ ВЕЩЕСТВ

Специальность 05 13 01 - «Системный анализ, управление и обработка информации»

(промышленность, промышленная безопасность и экология)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Тула 2006

Работа выполнена на кафедре «Аэрология, охрана труда и окружающей среды» в ГОУ ВПО «Тульский государственный университет»

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Панарин Владимир Михайлович

доктор технических наук, профессор Ларкин Евгений Васильевич

кандидат технических наук, Саломыков Виктор Иванович

Ведущая организация:

Государственное учреждение Московской области «Специальный центр «Звенигород»

Защита диссертации состоится » ^^ 2006 г в

часов на заседании диссертационного совета Д 212 271 05 в ГОУ ВПО «Тульский государственный университет», 300600, г Тула, пр Ленина, 92 (9-101)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Тульский государственный университет»

Автореферат разослан « мая 2006 г

Ученый секретарь ^

диссертационного совета '** В.М Панарин

g,oO G

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В современных условиях перед управляющими структурами стоят задачи принятия эффективных решений при возникновении аварий на промышленных предприятиях. Результаты анализа аварийных ситуаций показали, что, несмотря на общее снижение числа объектов промышленности в последние годы, число аварий на этих предприятиях возрастает. В связи с этим задача разработки приоритетов при распределении ресурсов на защиту территорий от химических аварий является важной. В настоящее время в региональных управлениях МЧС необходимая информация представляется в виде таблиц и отображается на бумажных картах, что затрудняет восприятие информации и снижает эффективность принятия решений. Более наглядным является представление информации о химически опасных объектах (ХОО) на электронных картах местности. Поэтому особое значение в системах управления придается задаче ранжирования (сравнительной оценки) химически опасных объектов по установленному критерию на территории промышленного района Решение этих задач требует обеспечения органов управления оперативной и надежной информацией. Внедрение в практику современной системы, реализованной с помощью компьютерных средств, которая содержит всевозможные базы данных и учитывает различные условия и показатели химической аварии, освободит сотрудников от рутинной работы и позволит поднять эффективность их деятельности и процесса принятия необходимых управленческих решений. Поэтому задача разработки соответствующей системы поддержки принятия управленческих решений, позволяющей ранжировать ХОО в соответствии с выбранным критерием, прогнозировать и моделировать процесс развития аварий с выбросом аварийно химически опасных веществ (АХОВ), принимать эффективные решения по ликвидации их последствий, является актуальной.

Задачами управления в чрезвычайных ситуациях техногенного характера занимался целый ряд специалистов в нашей стране и за рубежом, среди них Кульба В.В. и Архипова Н.И., которые выделяли особенности создания и функционирования систем управления в условиях чрезвычайных ситуаций, описали их структуру, общие принципы принятия решений. Безопасность при техногенных воздействиях, и, в частности, химических авариях, исследовали Белов C.B., Маршалл В.В., Брушлинский H.H., Из-малков В.И., Lindell Michael К., Givri J. R. и др. Некоторые методы прогнозирования и оценки последствий техногенных аварий и чрезвычайных ситуаций можно найти в трудах A.M. Козлитина, который классифицировал химические аварии по сфере возникновения, описал фазы развития таких аварий, привел методику оценки масштабов заражения территории АХОВ в результате химической аварии*

РОС НАЦИОНАЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА С.-Петерйург

ОЭ 200 ^кт éU?

Объектом исследования являются методы принятия управленческих решений и моделирования чрезвычайных ситуаций с выбросом химических веществ

Цель работы Повышение эффективности принятия управленческих решений при возникновении аварий с выбросом АХОВ и ликвидации их последствий с помощью системы поддержки принятия управленческих решений

Для достижения указанной цели ставятся следующие задачи

1 Анализ современных методов оценки масштабов заражения территории АХОВ, классификаций ХОО и промышленных регионов по степени опасности

2 Разработка метода ранжирования ХОО и введение понятия «Интегральный показатель ранжирования» ХОО по выбранному критерию

3 Разработка метода принятия управленческих решений в условиях аварий, связанных с выбросом АХОВ

4 Выбор критерия эффективности формирования плана по предупреждению и ликвидации последствий аварий с выбросом АХОВ

5. Реализация системы поддержки принятия управленческих решений в условиях аварий на ХОО в виде программного комплекса, позволяющего визуализировать обстановку и процесс развития аварии с выбросом АХОВ на электронной карте местности

Методы исследования базируются на теории управления, теории принятия решений, методах моделирования сложных систем

Теоретическая значимость заключается в следующем

- введено понятие «Интегральный показатель ранжирования» ХОО по выбранному критерию и определен набор свойств, отличающихся качественной природой и видом размерности измеряемой величины и учитываемых при расчете интегрального показателя ранжирования;

- разработан метод ранжирования ХОО по выбранному критерию для отображения их на электронной карте местности и представления ситуации при авариях с выбросом АХОВ,

- разработан метод принятия управленческих решений для анализа развития аварий с выбросом АХОВ и взаимодействия всех подразделений при ликвидации ее последствий

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечивается корректностью постановки задач и подтверждается применением апробированных математических методов при разработке метода ранжирования ХОО,

4

метода принятия управленческих решений при авариях с выбросом АХОВ, положительными заключениями экспертов в Главном управлении по делам ГО и ЧС администрации Тульской области, где проводилась отработка разработанных методов.

Практическая значимость работы. На основе разработанных методов сформирована система поддержки принятия управленческих решений в условиях аварий с выбросом АХОВ и ликвидации их последствий в виде программного комплекса, который используется в практической деятельности управлений по делам ГО и ЧС, а также в качестве обучающей системы при проведении учений для отработки взаимодействия между различными подразделениями, участвующими в ликвидации химической аварии

Внедрение и апробация результатов работы. Основные научные и практические результаты диссертационной работы реализованы в виде программного комплекса, позволяющего проводить расчеты масштабов заражения территории АХОВ и визуализировать процесс развития химической аварии на электронной карте местности Результаты работы внедрены в практическую деятельность специалистов в Главном управлении по делам ГО и ЧС Тульской области и в качестве обучающей системы при проведении учений для отработки взаимодействия между различными подразделениями, участвующими в ликвидации химической аварии, в крупном химическом предприятии ОАО «Щекиноазот» и в учебном процессе Программный комплекс передан для распространения среди предприятий химической отрасли в Тульское отделение «Химическое общество Д И. Менделеева»

Результаты диссертационной работы докладывались на Всероссийской научно-технической конференции «Информационные технологии и модели в решении современных проблем экологии» (г Тула, 2002 г), 2-ой Международной конференции по проблемам рационального природопользования «Проблемы создания экологически рациональных и ресурсосберегающих технологий добычи полезных ископаемых и переработки отходов горного производства» (г. Тула, 2002 г), Научно-практической конференции «Экологические проблемы Тульского региона» (г Тула, 2002 г), 1-ой Международной конференции «Социально-экономические и экологические проблемы горной промышленности, строительства и энергетики» (г Тула, 2003 г ), Международной научной конференции «Системный подход в науках о природе, человеке и технике» (г. Таганрог, 2003 г); 3-ей Научно-практической конференции «Современные проблемы экологии и рационального природопользования» (г Тула, 2003 г); Между-

5

народной очно-заочной научной конференции «Совре ленная наука и проблемы выбора жизненной стратегии человечества» (г Тула, 2003 г); П Международной научно-практической конференции «Экология' образование, наука, промышленность и здоровье» (г Белгород, 2004 г.); V Международной конференции «Устойчивое развитие горных территорий проблемы и перспективы интеграции науки и образования» (г Владикавказ, 2004 г); 5-й региональной научно-практической конференции «Современные проблемы экологии и рационального природопользования в Тульской области» (г Тула, 2005 г.), Ш Всероссийской научно-технической конференции «Информационные системы и модели в научных исследованиях, промышленности и экологии» (г Тула, 2005 г), научных семинарах кафедры «Аэрология, охрана труда и окружающей среды» ТулГУ (2003-2006 гг.).

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 29 научных работ и монография.

Структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех разделов, заключения, изложенных на 140 листах машинописного текста, содержит 45 иллюстраций, 14 таблиц, список литературы из 130 наименований, 3 приложения

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность темы диссертации, определены цель, задачи, научная новизна и практическая значимость работы.

В первом разделе дан аналитический обзор существующих методов принятия управленческих решений, методов оценки масштабов заражения при авариях с выбросом АХОВ, классификаций ХОО и промышленных районов, приведены виды химических аварий, их классификация и характеристика очагов поражения

Указанные проблемы нашли отражение в трудах отечественных и зарубежных ученых: Белова С В , Маршалла В В , Брушлинского Н Н, Измалкова В И., Козлитина А М., Кульбы В В , Архиповой Н И, Мастрюков Б.С., Lindell Michael К , Givri J. R. и др

В диссертации приведена статистика аварийных ситуаций с выбросом АХОВ в России и Тульской области, которая показывает на все возрастающее число аварий на предприятиях химической промышленности

Описаны преимущества использования ГИС-технологий, которые в последние годы стали широко распространенными В настоящее время создаются карты, с помо-

6

щью которых наиболее удобно проводить анализ химической аварии. Характеристики ХОО чрезвычайно разнообразны, они обладают пространственными свойствами, что делает картографический метод исследования наиболее приемлемым методом анализа. При использовании компьютерных технологий на основе поступающей новой информации можно оперативно осуществлять составление и обновление карт и формировать тематические модели применительно к решению разнообразных задач (экологического прогноза, прогноза развития аварий с выбросом АХОВ, цветового ранжирования ХОО, принятия управленческих решений по ликвидации последствий химической аварии и т.д.). На основе вышеизложенного сделан вывод о необходимости разработки системы поддержки принятия управленческих решений в условиях аварий на ХОО и реализации ее в виде программного комплекса, моделирующего процесс развития аварии с выбросом АХОВ, который более наглядно отображает обстановку при возникновении химических аварий на электронных картах местности и позволяет повысить эффективность принятия решений по их предупреждению и ликвидации последствий.

Во втором разделе разрабатывается метод ранжирования (сравнительной характеристики) ХОО и вводится понятие «Интегральный показатель ранжирования» ХОО по выбранному критерию. Введение этого понятия обусловлено необходимостью ранжирования предприятий на определенной территории по выбранному критерию в системе поддержки принятия управленческих решений. В диссертационной работе таким критерием принимается поражающий фактор. Главным поражающим фактором при возникновении аварии на ХОО является заражение АХОВ территории, приводящее к поражению людей, находящихся в зоне действия ядовитых веществ. Одной из характеристик данного поражающего фактора является зона химического заражения, которая зависит от ряда показателей: количества АХОВ, имеющегося на ХОО, его физико-химических и токсических свойств, метеорологических условий, характера местности и т.д. Поэтому значения интегрального показателя ранжирования получают как результат «свертки» обобщенных свойств-показателей. В работе сформирована система свойств, состоящая из следующих групп, характеризующих: физико-химические свой-' ства АХОВ; условия производства, переработки, хранения и транспортировки АХОВ; объект, на котором осуществляется производство, переработка, хранение или транспортировка АХОВ; плотность населения, проживающего в зоне возможного поражения, обеспеченность средствами индивидуальной защиты населения; средства ликвидации химической аварии; характер рельефа, растительности, застроек, на которой

7

располагается объект и другие Таким образом, интегральный показатель включает в себя свойства, которые могут влиять на масштабы заражения АХОВ территории и последствий от этого заражения Интегральный показатель объединяет свойства, отличающиеся качественной природой и видом размерности измеряемой величины, без существенных изменений своей структуры

Интегральный показатель ранжирования ХООI, представляет собой функцию

1 = ^,),

где а, - ¡-ое свойство исследуемого объекта

Предлагаемый интегральный показатель ранжирования допускает произвольное расширение множества свойств, используемых для описания объекта Метод ранжирования ХОО заключается в следующем

Формируются множества свойств каждого объекта на территории Каждый объект обладает набором свойств, которые можно записать в виде

О, ={х„у„2„£1,п1,п2. где 1 - количество имеющихся объектов;} - количество рассматриваемых свойств объекта, х,у,г- координаты расположения объекта на территории, Г - фактор взаимодействия, П1, Пг,. . ,П| - свойства 1-го объекта.

Таким образом, описываются все объекты на исследуемой территории. Формируется матрица М значений щ всех объектов. Столбец соответствует одному из свойств, строка - одному из объектов.

М = 1м«1 (? = 1 пи = 1 п).

где п - количество свойств всех объектов; ш - количество рассматриваемых объектов Выбираются объекты, которые попадают в зону рассмотрения или стратегическую ситуационную зону, которая имеет свои границы Координаты границы стратегической ситуационной зоны поражения формируются в матрицу Ь, где столбцами являются координаты х и у, а строками - точки, образующие границу зоны поражения'

Ь = [х, у,1

здесь 1 - количество точек, образующих стратегическую ситуационную зону

Точки с координатами (х;, у,) образуют границу стратегической ситуационной зоны, имеющую площадь 8 Необходимо выделить объекты, попадающие в зону поражения Для этого необходимо проверить условие, при котором- 0[х, у]е 8 => ^ = 1 -

объект учитывается при дальнейшем рассмотрении, т е взаимодействие происходит;

8

0[х,у]ё8 = 0 - объект не учитывается при дальнейшем рассмотрении, те взаимодействия не происходит

Затем формируется матрица О значений всех объектов, находящихся в стратегической ситуационной зоне Столбец соответствует одному из показателей, строка -одному из объектов

с=[8и], 6=П5и = Г5),

где п - количество свойств объектов; ш - количество рассматриваемых объектов

В данной матрице учитывается качественный характер свойств объекта. Значения элементов матрицы принимают следующие значения.

[1 - если свойство характеризует данный объект; [0 - если свойство не характеризует данный объект.

В данной работе выбран критерий для отбора объектов на исследуемой территории - поражающий фактор при химических авариях заражение АХОВ территории В связи с этим формируется вектор-строка, где элементы, относящиеся к свойствам, влияющим на масштабы заражения территории и последствий аварии с выбросом АХОВ, принимаются равными 1, а остальные обнуляются

У = [у,,у2,..„уп] или У = [у,], (¡=1..п). Формируется матрица Р значений ру из отобранных по выбранному критерию

химически опасных объектов путем упрощения матрицы в следующим образом- каждый элемент матрицы в умножается на соответствующий элемент вектора-строки V, т е •

Гёц при V, =1,

р =ё ■ V;. ИЛИ Р^ =< 11 1° при V, = 0

В данной матрице элементами являются количественные значения свойств, влияющие на масштаб последствий от аварии на ХОО:

р = 1РЛ 6 = Гшл = ПЛ),

здесь уже п - количество свойств объекта, за исключением свойств, не влияющих на выбранный критерий, ш - количество ХОО, т е объекты, которые не представляют угрозы возникновения аварии с выбросом АХОВ, в дальнейшем не учитываются. В результате уменьшается количество рассматриваемых объектов, т е уменьшается размерность матрицы.

Если свойство объекта измеряемое, то

рц - если свойство способствует увеличению масштабов заражения и последствий аварии,

^ч — -если свойство приводит к снижению масштабов заражения и Ри

последствий аварии. I

Если свойство объекта имеет качественную природу, то определение значения соответствующего элемента в матрице имеет индивидуальный характер, и в общем виде можно записать так

1 - если свойство способствует увеличению масштабов заражения и

последствий аварии, 0 - если свойство уменьшает масштабы заражения и последствий аварии

Для получения комплексной оценки интегрального показателя ранжирования, в который входят свойства, отличающиеся видом размерности, проведем нормирование этих значений согласно выражению'

Рц

Рчпопп шахрц' 1=1 ш

где рцпят - элементы нормированной матрицы; шахрч - максимальное значение по у

1=1 ш

му свойству среди рассматриваемых объектов

Затем формируется вектор-столбец, элементами которого будут весовые коэффициенты значимости каждого свойства Число весовых коэффициентов должно равняться числу показателей, характеризующих данные объекты'

\ = (>*=Гп),приХ\.=1,

где А.,. - весовой коэффициент значимости свойства, характеризующего исследуемый фактор. Чем больше значение весового коэффициента, тем большее значение имеет этот показатель по сравнению с другими Определение значений весовых коэффициентов значимости решается с помощью экспертных процедур

Формируем матрицу интегральных показателей ранжирования ХОО по выбранному критерию путем произведения матрицы Р = 1рч| (1=1 т, ] = 1 п) и вектора-

столбца X = [а.,. ¡} = 1 п):

Таким образом, каждый элемент матрицы I, соответствующий значению интегрального показателя ранжирования 4 -го объекта, вычисляется путем суммирования произведений каждого элемента строки матрицы Р = [ру| (¡ = 1 т,_|' = 1 п) на соответствую-

^ щий весовой коэффициент, содержащийся в векторе-столбце X = [а. , 11 (1' = 1. п)'

п __

' I = Ер, = 1т)

1

Проводится процедура ранжирования ХОО по выбранному критерию, которая заключается в последовательном применении алгоритма выбора В качестве критерия используется минимаксное правило На первом шаге из перечня ХОО выбирается объект, который имеет наибольшее значение интегрального показателя ранжирования -ему присваивается первый ранг Выбранный объект исключается из перечня. На втором шаге выбирается объект, который имеет наибольшее значение интегрального показателя ранжирования из оставшихся в перечне Этому объекту присваивается второй ранг. Ранжирование продолжается до тех пор, пока не будет исчерпан перечень рассматриваемых ХОО

Применение минимаксного критерия целесообразно в условиях, когда требуется в максимальной степени исключить принятие ошибочного однократно реализуемого решения Данные ограничения соответствуют условиям ранжирования потенциально опасных химических объектов, что и обусловило выбор минимаксного критерия

Для отображения информации на электронной карте местности формируется шкала цветов в зависимости от значений интегральных показателей ранжирования Каждый цвет соответствует определенному рангу На электронной карте местности в зависимости от значений интегральных показателей ранжирования отображаются ХОО определенного цвета в соответствии с масштабами заражения территории АХОВ • и последствий.

Предлагаемые подходы к ранжированию ХОО позволяют в компактной, обо-« зримой форме представлять информацию о них экспертам, что повышает эффективность принимаемых ими решений. Данный метод ранжирования ХОО позволяет осуществлять дифференцированный подход к планированию и организации защиты рабочих, служащих и населения от АХОВ.

После проведения ранжирования территории по выбранному критерию, определяется объект, на котором при аварии с выбросом АХОВ ожидаются наибольшие масштабы заражения территории и последствий этого заражения, и, в первую очередь, для него формируется план защиты населения при аварии на ХОО и взаимодействий всех подразделений при ликвидации ее последствий на основе метода принятия управленческих решений

В третьем разделе описывается метод принятия управленческих решений в условиях аварий, связанных с выбросом АХОВ

Для анализа развития аварии с выбросом АХОВ и принятия необходимых управленческих решений по ликвидации ее последствий предлагается использовать метод управления, основанный на применении языка модифицированных сетей Петри Сочетание мощного математического аппарата с наглядностью представления, возможность моделирования причинно-следственных связей между событиями параллельных и конфликтных ситуаций, оценки временных и случайных характеристик протекающих процессов обусловили широкое использование сетей Петри при моделировании сложных систем. В диссертации дается формальное определение модели и ее интерпретация на языке обобщенных сетей Петри Объектом моделирования является территория промышленного района с ее инфраструктурой. Множество потенциально опасных химических объектов, расположенных на рассматриваемой территории представляется в виде в" = {^^.....б,0} Каждый объект 8° описывается вектором характеристик, содержащим данные о типе объекта, его местоположении, занимаемой им площади, количестве работающих, типе поражающего фактора и масштабе последствий возможных аварий и т п Аналогично описываются множество защищаемых объектов Б3 = ^Бг,...,б?}, множество объектов, входящих в силы и средства ликвидации последствий химической аварии 8е = {з^б^,...^ | Далее определяются множества, обозначающие объекты обслуживания (б06), места размещения транспортных средств и строительной техники ), пункты управления (з¥) и соответствующие конкретным объектам векторы характеристик Все эти группы объектов являются элементами модели Информационная сеть задается графом О", вершинами которого являются элементы множества Б = 8° ^ Б3 ^ 8е и Б06 и* в7 и , две вершины соединены дугой, ес-

ли меж^у объектами существует прямой канал связи Дуги графа являются помеченными, метка определяет тип связи между объектами

При нормальном функционировании объекта (отсутствие на территории промышленного района признаков химической аварии) вся система находится в режиме ожидания, т.е информационные и материальные потоки между элементами объекта отсутствуют Наступление химической аварии вызывает активизацию перемещения различных типов ресурсов в некотором временном интервале по связям между объектами В этих условиях возникают задачи моделирования развития аварии и принятия решений о рациональном использовании имеющихся ресурсов, привлечении дополнительных ресурсов из соседних районов для ликвидации последствий химической аварии

Рассматривается динамика функционирования предлагаемой модели В стационарном режиме (в отсутствие аварийной ситуации) ни один из переходов модели не может быть активизирован, во всех выходных позициях переходов, моделирующих объекты множества в = Б0 и 8' и 8е и в06 и 8Т и содержатся маркеры определенного цвета, которые обозначается как стационарные Возникновение на ХОО аварии с выбросом АХОВ моделируется формированием начальной маркировки, содержащей маркер цвета, соответствующий силе аварии, в позиции источника химической аварии (ХОО) и в позициях всех объектов, попадающих в зону действия поражающих факторов Ликвидация последствий аварии соответствует переходу сети в стационарное состояние и достижению маркировки соответствующего цвета

Выбран критерий эффективности формирования плана по предупреждению и ликвидации последствий аварий с выбросом АХОВ на ХОО - минимум общего времени реализации оперативных мероприятий по ликвидации ее последствий В качестве ограничений используются ограничения на величину конечных людских потерь, на величину конечных ущербов, на общую стоимость выделенных ресурсов и др

В работе на основе сетей Петри построена информационная сеть взаимодействия органов управления, сил и средств ликвидации аварии и ее последствий на ХОО, которую предлагается использовать для анализа развития аварии с выбросом АХОВ и принятия необходимых управленческих решений Информационная сеть позволяет решить задачу повышения эффективности принятия управленческих решений Критерием эффективности является сокращение времени, необходимое для ликвидации последствий химической аварии имеющимися силами и средствами

13

В четвертом разделе приведены принципы реализации системы в виде программного комплекса для проведения анализа аварий с выбросом АХОВ и их последствий на ХОО и поддержки принятия управленческих решений, а также его интерфейс

Задачи управления силами и средствами при возникновении химической аварии тесно связаны с пространственным моделированием происходящих процессов При авариях, связанных с выбросом АХОВ, требуется определить площадь заражения, объекты, попадающие в область заражения, рассчитать оптимальные пути эвакуации Для ускоренного вычисления и оптимизации принятия решений при ликвидации последствий химических аварий разработан программный комплекс, отображающий на электронной карте местности обстановку и процесс развития аварии с выбросом (розливом) АХОВ Структура программного комплекса представлена на рисунке 1

Разработанный программный комплекс содержит четыре основных компонента, присущих геоинформационным системам' электронная карта местности, топологии, базы данных, программные модули.

Журнал регистрации операторов

а_ с

Электронные карты

Среда моделирования AutoCAD Map 2000

Программный модуль

«ОПЕРАТОР.

JT

программный комплекс поддрржки принятая управленческих решений при авариях с выбросом ахов

Рисунок 1 - Структура системы для поддержки принятия управленческих решений в условиях

аварий с выбросом АХОВ

На рисунке 2 представлен общий вид разработанного меню и панелей инструментов На карте построена зона заражения территории АХОВ в результате аварии на

хоо.

I - // \. >

р'^а. '/ и

к /X»

\ * «чкУ > -

/

- . / /ч.I кж /

Рисунок 2 - Общий вис) меню и панелей инструментов программного комплекса (на карте показана зона заражения территории АХОВ)

Процесс моделирования требует внесения исходной информации Осуществляется последовательное введение данных, требуемых для расчета последствий аварии, связанной с АХОВ. Здесь вводится информация о типе и количестве АХОВ, тип розлива, метеорологические данные, дата и время аварии и т д В программу входит база данных АХОВ, ХОО на территории Тульской области, населенных пунктах На рисунке 3 представлено окно ввода исходных данных.

Далее производятся автоматические расчеты, и на карте отображается зона заражения территории, а также объекты, которые в нее попали улицы, жилые дома, производственные здания и т д (рисунок 2). Программным модулем предусмотрено 4 типа отображения сектора на карте местности: контур, штриховка, зоны поражения, фактическая площадь

Авария с выбросом АХОВ с момента ее возникновения до локализации и ликвидации последствий развивается в динамике. Поэтому сценарий подразумевает просмотр динамики развития аварии в зависимости от времени. Временной шаг соответствует реальному процессу развития химической аварии и адекватен тому интервалу, в течение которого могут формироваться возможные новые ситуации и меры противодействия им

Координаты аварии

2

?Э4г?9*. 17 «ыбьат» >>

| - | Вещество

| Количество вещества

в

¡11

п время марии

Время после аварии

ш Дата аварии

9 | Прогноз ПОГОДЫ

(0 Скорость игра м/с

11 Налраяление мтра

1

!<Ч

—г—|Т~ л ;

I Г »0 ^ Г"0 Сп«»«. I

[ I 1го J

II мТйвм

Рисунок 3 - Окно ввода исходных данных

нфор«4*ц«* об «итиатом сценарии

Вид облака на местности

1 -Ч*

■Исиодные параметр*«

'ьтчьс гео е«ша<. тел (тс*к/ , ¿0_______

Гмпвыл*»* СвгПОЛМкмИ

'ШОУдПОЛЛОМ (п} .-У.

)оепб (час ми*} И Г5

Зр«ия прошедшее после ¿еарии (ник) * и

Негодны« /СЯОвНА Облачно

>СрОСТЬ еп*ТМ (н/с^ »1

Нмрльвенж тгрб (градом? 0

Г^мтеоатур» »«духа (градуса Цепымя$ 0

<оорджвтл X 1 ЕМ

<оорДми«твГ есюгеозн?

04Т4 4ДОРИИ '"1 о,

"1лощ.заь »и* воэиохнм о зарежет« (к м2/ 1 ли;

Чпоамдь зоны фактического мр »**»*«»

Гяп с »к горл »доения (градусы» •«■•и

'телйм» еаргиквльивй устойчгйостм

Увимлеит первн^ого {т) (

Э» вшим'еит мормчив'б обмгв (Г) 1'

"лучина зою* мрякаиип пврв»**юго облаке (»») 3 1ЭП

гг#Вино »ш »вдавим вторичного облде« (**) «

Эбщм глубина ЗВЗ (км)

Треде/ъно к»мокнагя глубина (кн) *

¡кбнчбгепмДО глубине (►«) о

испэрвяиа (чк.мин) М

)реия Суток

)реи* яре.* ямрин (расчетное) (чае X 00

Рисунок 4 - Форма отчета о текущем сценарии

Деятельность органов управления в условиях аварии с выбросом АХОВ во многом связана с разработкой, передачей, использованием и архивацией документов различного типа Поэтому, после построения зоны заражения и просмотра динамики развития аварии с выбросом АХОВ, существует возможность составить отчет о произошедшей аварии (рисунок 4)

На экране отображается фрагмент сценария в некоторый момент времени Здесь имеется возможность просмотреть исходные данные, а также расчетные характеристики аварии: площадь зоны возможного заражения, тип сектора заражения, степень вертикальной устойчивости, эквивалент и глубины зон заражения первичным и вторичным облаками, общая глубина зоны возможного заражения, предельно-возможная глубина, окончательная глубина, время испарения и т.д

Применение программного комплекса позволяет многократно сократить время расчета зоны возможного заражения, что приводит в среднем к сокращению времени оценки ситуации и ликвидации последствий аварии на 25-30 мин

Программный комплекс внедрен в Главном управлении по делам ГО и ЧС Тульской области, ОАО «Щекиноазот» и учебном процессе Программный комплекс передан для распространения среди предприятий химической отрасли в Тульское отделение «Химическое общество Д.И Менделеева».

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ В диссертации дано решение задачи повышения эффективности принятия управленческих решений при возникновении аварий с выбросом АХОВ и ликвидации их последствий с помощью системы поддержки принятия управленческих решений

Основные выводы, научные и практические результаты работы заключаются в следующем

1 Предложен интегральный показатель ранжирования химически опасных объектов по выбранному критерию, объединяющий свойства, отличающиеся качественной природой и видом размерности измеряемой величины.

2 Определен набор свойств объектов, учитываемых при оценке интегрального показателя ранжирования ХОО

3 Разработан метод ранжирования ХОО по выбранному критерию для отображения их на электронной местности и представления ситуации при авариях с выбросом АХОВ.

4. Обоснована возможность применения модифицированных сетей Петри для моделирования аварийных ситуаций с выбросом АХОВ и принятия управленческих решений при их возникновении Выбран критерий эффективности формирования плана предупреждения и ликвидации аварии с выбросом АХОВ - минимум общего времени реализации оперативных мероприятий по ликвидации последствий аварии на ХОО

5. Разработан метод принятия управленческих решений для анализа развития аварии с выбросом АХОВ и взаимодействия всех подразделений при ликвидации аварии и ее последствий.

6. Разработана информационная сеть взаимодействия органов управления, сил и средств ликвидации последствий аварии с выбросом АХОВ.

7 Проведена реализация системы поддержки принятия управленческих решений при ликвидации последствий аварий с выбросом АХОВ путем разработки программного комплекса, позволяющего визуализировать обстановку и процесс развития химической аварии на электронной карте местности Программный комплекс внедрен в Главном управлении по делам ГО и ЧС Тульской области, ОАО «Щекиноазот», учебном процессе и передан для распространения среди предприятий химической отрасли в Тульское отделение «Химическое общество Д.И Менделеева»

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1 Долинская А А (Зуйкова А А) Компьютерное моделирование чрезвычайных ситуаций на электронной карте местности / Панарин В М , Долинская А А , Власов А В , Котлеревская JI В , Максимова АС// Известия Тульского государственного университета Серия «Рациональное природопользование» Выпуск 1 -Москва-Тула -2001 - С 206-210.

2 Долинская А А (Зуйкова А А) Опыт применения системы AutoCAD Map для моделирования чрезвычайных ситуаций на электронных картах / Панарин В М, Власов А В, Долинская А А , Максимова АС// Информационные технологии и модели в решении современных проблем -экологии Материалы Всероссийской научно-технической конференции - Тула Гриф и К - 2002 - С 6-7

3 Долинская А А (Зуйкова А А) Компьютерное моделирование процессов выброса вредных веществ промышленных предприятий / Панарин В М, Власов А В , Долинская А А, Максимова А С // Информационные технологии и модели в решении современных проблем экологии Материалы Всероссийской научно-технической конференции - Тула Гриф и К - 2002 - С 26

4 Долинская А А (Зуйкова А А ) Компьютерное моделирование чрезвычайных ситуаций на электронной карте местности / Панарин В М, Власов А В , Долинская А А, Максимова АС// Информационные технологии и модели в решении современных проблем экологии Материалы Всероссийской научно-технической конференции - Тула Гриф и К - 2002 - С 25-26

5 Долинская А А (Зуйкова А А ) Анализ процессов развития чрезвычайных ситуаций в системе AutoCAD Map 2000i / Панарин В М, Власов А В , Долинская А А , Котлеревская Л В , Максимова АС// Проблемы создания экологически рациональных и ресурсосберегающих гехнологий добычи полезных ископаемых и переработки отходов горного производства Материалы 2-ой Международной конференции по проблемам рациональною природопользования - Тула - 2002 - С 481482

6 Долинская А.А (Зуйкова А А) Информационно-моделирующая система развития чрезвычайных ситуаций на базе AutoCAD Map 2000i / Панарин В М , Власов А В , Долинская А А , Котлеревская Л В , Максимова АС// Проблемы создания экологически рациональных и ресурсосберегающих технологий добычи полезных ископаемых и переработки отходов юрного производства

Материалы 2-ой Международной конференции по проблемам рационального природопользования -Тула -2002 -С.483-484.

7 Долинская А.А. (Зуйкова А А ) Моделирование развития чрезвычайных ситуаций в системе AutoCAD Map 2000i / Панарин В М , Долинская А А, Зуйков С А // Труды Геоинформационные технологии в решении региональных проблем - Москва - Тула - 2002 - С 36-39

8 Долинская А А (Зуйкова А А) Анализ чрезвычайных ситуаций по выбросам хлора и аммиака в системе AutoCAD Map 2000i / Панарин В М, Власов А В , Павпертов В Г, Коглеревская JIВ , Долинская А А, Максимова А С // Экологические проблемы Тульского региона Материалы Научно-практической конференции - Тула - 2002 - С 73-75.

9 Долинская АА Проблемы формирования ГИС в Тульском регионе на примере создания экспертной системы поддержки принятия решений для управления в чрезвычайных ситуациях / Панарин В М , Власов А В, Долинская А.А, Максимова АС // Экологические проблемы Тульского региона Материалы Научно-практической конференции - Тула - 2002 - С 76-79

10 Долинская А А (Зуйкова А А) Моделирование процессов выброса вредных веществ при техногенных авариях в системе AutoCAD Map 2000 i / Панарин В М, Власов А В , Долинская А А, Максимова АС// Экологические проблемы Тульского региона Материалы Научно-практической конференции - Тула - 2002 - С 80-82

11 Долинская А А (Зуйкова А А ) Моделирование процессов развития аварий, возникающих на химически опасных объектах, с помощью комплекса программных средств, реализованных в среде географической информационной системы AutoCAD Map 2000i / Панарин В М, Власов А В , Долинская А А., Максимова А С , Павпертов В Г // Экологические проблемы Тульского региона / Материалы Научно-практической конференции - Тула - 2002 - С 82-84

12 Зуйкова А А Интегральный показатель опасности химических объектов и их ранжирование / Панарин В М, Зуйкова А А , Коглеревская JIВ // Социально-экономические и экологические проблемы горной промышленности, строительства и энергетики Материалы по 1-ой Международной конференции по проблемам горной промышленности, строительства и энергетики - Т 2 - Тула -2003 - С 215-218

13 Зуйкова А А Потенциально опасные объекты и их свойства / Панарин В М, Зуйкова А А , Котлеревская Л В // Социально-экономические и экологические проблемы горной промышленности, строительства и энергетики Материалы по 1 -ой Международной конференции по проблемам горной промышленности, строительства и энергетики - Т 2 - Тула - 2003 - С 246-249

14 Зуйкова А А Интегральный показатель опасности химического объекта / Панарин ВМ, Зуйкова А А // Материалы международной научной конференции «Системный подход в науках о природе, человеке и технике» -42- Таганрог. ТРТУ - 2003. - С 48-49

15 Зуйкова А А Расчет интегрального показателя опасности химического объекта // Панарин В М, Павпертов В Г , Зуйкова А А // Современная наука и проблемы выбора жизненной стратегии человечества Материалы Международной очно-заочной научной конференции, посвященной памяти С Н Самарцева. - Тула Изд-воТулГУ. - 2003 - С. 340-345

16 Зуйкова А А Оценка опасности химического объекта / Панарин В М , Зуйкова А А, Корот-кова ТА // Труды Рубцовского индустриального института Вып 13. Технические науки. - Рубцовск. - 2003 -С 103-111

17 Зуйкова А А Ранжирование промышленных объектов по степени опасности / Панарин В М, Павпертов В Г, Зуйкова А А // Современные проблемы экологии и рационального природопользования Материалы 3-ей Научно-практической конференции - Тула - 2003 - С 56-58

18 Зуйкова А А Интегральный показатель опасности химического объекта и классификация объектов по степени опасности / Панарин В М, Павпертов В Г, Зуйкова А А // Современные проблемы экологии и рационального природопользования Материалы 3-ей Научно-практической конференции -Тула -2003.-С.58-61.

19 Зуйкова А А Современные системы контроля загрязнения атмосферного воздуха промышленными предприятиями / Панарин В М , Павпертов В Г , Павпертов Г В , Зуйкова А А -Москва-Тула -2004 - 128 с

20 Зуйкова А А Использование экспертной системы для исследования закономерностей развития чрезвычайных ситуаций на химически опасных объектах / Панарин В М , Павперюв В Г, Зуйкова А А, Коротком ТА// Вестник БГТУ Материалы 11 Международной научно-практической конференции «Экология образование, наука, промышленность и здоровье» Часть VI - Белгород - 2004. - № 8 - С 53-55

21 Зуйкова А А Экспертная система прогнозирования последствий чрезвычайных ситуаций / Панарин В М, Зуйкова А А, Котлеревская JIВ , Короткова ТА// Известия Тульского государствен-

ИМ 56 5 8 a-o0b(V

АВ&Ъй

ного университета. Серия «Экология и рациональное природопользование» Вып 1 - Москва - Тула - Изд-во ТулГУ - 2004 - С 78-82

22 Зуйкова А А Создание пространственных вероятностных моделей развития чрезвычайных ситуаций / Панарин В M , Павпертов В Г, Зуйкова А А, Котлеревская Л В // Известия Тульского государственного университета Серия «Экология и рациональное природопользование» Вып 1 - Москва - Тула. - Изд-во ТулГУ. - 2004 - С 200-205.

23. Зуйкова А А Комплекс программных средств для информационной поддержки принятия решений по предупреждению и ликвидации чрезвычайных ситуаций, возможных при разливе аварийно-химических опасных веществ / Панарин В M, Павпертов В Г , Зуйкова А А, Короткова ТА// Известия Тульского государственного университета Серия «Экология и рациональное природопользование» Вып 2. - Москва - Тула. - Изд-во ТулГУ - 2004 - С 16-23

24. Зуйкова A.A. Применение средств вычислительной техники при решении задач, возникающих в процессе деятельности служб ГО и ЧС / Панарин В M, Зуйкова А А , Короткова ТА// Материалы V Международной конференции «Устойчивое развитие горных территорий- проблемы и перспективы интеграции науки и образования» -Владикавказ -2004 - С 317

25. Зуйкова А А. Использование новых информационных технологий для информационной поддержки принятия решений по предупреждению и ликвидации чрезвычайных ситуаций на химически опасных объектах / Панарин В M, Короткова Т А, Зуйкова А А // Материалы V Международной конференции «Устойчивое развитие горных территорий проблемы и перспективы интеграции науки и образования» - Владикавказ - 2004 - С 583-585

26 Зуйкова А А Программный комплекс информационной иоддержки принятия решений по предупреждению и ликвидации чрезвычайных ситуаций, возможных при разливе аварийно-химически опасных веществ / Соколов Э M, Панарин В M, Зуйкова А А, Бизикин AB// «Безопасность жизнедеятельности» Ка9,2005 г Изд-во «Новые технологии». С 9-13

27 Зуйкова А А Анализ и управление чрезвычайными ситуациями на химически опасных производственных объектах / Соколов Э M , Панарин В М., Зуйкова А А - Издательство ТулГУ - Тула, 2005. - 158 с.. илл

28 Зуйкова А А Проблемы повышения эффективности принятия решений при прогнозировании и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций на химически опасных объектах // Современные проблемы экологии и рационального природопользования в Тульской области Доклады 5-й региональной научно-практической конференции Тула, 1 декабря 2005 г / Под общей редакцией ЭМ Соколова - Тула Изд-во ТулГУ, 2006 - С 156-159

29 Зуйкова А А Разработка оптимальных планов применения сил и средств в условиях чрезвычайных ситуаций в химической промышленности // Современные проблемы экологии и рационального природопользования в Тульской области Доклады 5-й региональной научно-практической конференции Тула, 1 декабря 2005 г / Под общей редакцией Э M Соколова - Тула Изд-во ТулГУ, 2006 - С. 184-188

30 Зуйкова А.А Автоматизированная информационная система для поддержки принятия управленческих решений в условиях чрезвычайных ситуаций в химической промышленности / Панарин В M, Зуйкова А А // Информационные системы и модели в научных исследованиях, промышленности и экологии Доклады III Всероссийской научно-технической конференции / Под общей редакцией д-ра техн наук, проф Панарина В M - Тула Изд-во ТулГУ, 2006

Изд лиц ЛР№ 020300 от 12 02 97 Подписано в печать 23 05 2006 Формат бумаги 60x84 1/16 Бумага офсетная Усл-печл 1,2 Уч-издл 1,0 Тираж 100 экз. Заказ № Тульский государственный университет. 300600, г. Тула, просп. Ленина, 92 Отпечатано в редакционно-издательском центре Тульского государственного университета 300600, г Тула, ул Болдина, 151

Введение. 1 Аналитический обзор аварий с выбросом аварийно химически опасных веществ, методов принятия управленческих решений и методов математического прогнозирования масштабов заражения. Постановка задач исследования.

1.1 Анализ аварий на химически опасных объектах в России и щ Тульской области. Виды химически опасных аварий и их классификация. Характеристика очагов поражения, возникающих при авариях с выбросом аварийно химически опасных веществ

1.2 Анализ существующих классификаций химически опасных объектов, методов оценки химической обстановки при авариях с выбросом аварийно химически опасных веществ и методов моделирования сложных систем

1.3 Характеристика и токсическое поражение АХОВ.

1.4 Применение компьютерных технологий для решения экологических задач и проблем промышленной безопасности

1.5 Постановка задач исследования.

2 Метод ранжирования химически опасных объектов.

2.1 Метод ранжирования химически опасных объектов и понятие «Интегральный показатель ранжирования»

2.2 Представление химически опасных объектов и их свойств.

2.3 Метод расчета интегрального показателя ранжирования химически опасных объектов.

2.4 Применение метода ранжирования химически опасных объектов.

2.5 Выводы.'. 3 Метод принятия управленческих решений в условиях аварий с выбросом аварийно химически опасных веществ.

3.1 Применение модифицированных сетей Петри при моделировании аварийных ситуаций с выбросом аварийно химически опасных веществ и принятия управленческих решений при их возникновении

3.2 Выбор критерия эффективности формирования плана по предупреждению и ликвидации последствий аварий с выбросом аварийно химически опасных веществ.

3.3 Построение информационной сети взаимодействия органов управления, сил и средств ликвидации аварии с выбросом аварийно химически опасных веществ и ее последствий на основе сетей

Петри

3.4 Выводы.

4 Реализация системы поддержки принятия управленческих решений в условиях аварий с выбросом аварийно химически опасных веществ в виде программного комплекса.

4.1 Формирование геоинформационных систем и построение электронных карт местности.

4.2 Назначение программного модуля «Разлив».

4.3 Интерфейс программного модуля «Разлив».

4.4 Выводы.

Результаты анализа данных по химическим авариям показали, что, несмотря на общее снижение числа объектов химической промышленности в последние годы, число аварий не уменьшается, а наоборот, доля аварий на этих предприятиях стабильно возрастает. Химики выделили, синтезировали более 12 миллионов веществ, ежегодно создают 500 тысяч новых соединений, около 80 тысяч из них поступает на рынок, но лишь 1000 подвергается тщательному тестированию [10].

Коммерческий оборот применяет 100 тыс. токсичных искусственно получаемых продуктов, около 300 опасных веществ транспортируют по железным дорогам. Более 80 % опасных грузов на железных дорогах составляют легковоспламеняющиеся жидкости, химические энергоносители, едкие, ядовитые вещества. Количество потенциально опасных веществ растет безостановочно, транспортировка опасных грузов и аварийно химически опасных веществ (АХОВ) увеличивает вероятность аварий, пожаров, загрязнения атмосферы, гидросферы, литосферы.

Ряд аварий, происшедших за последние годы на химических предприятиях в разных странах, резко обострил проблему безопасности химического производства и привел к принятию в некоторых странах более жестких мер по контролю за производством, хранением и транспортировкой токсичных химических веществ. Наряду с этим на многих химических предприятиях контроль за соблюдением правил безопасности является недостаточным, отсутствуют планы действий в аварийных условиях, нет подготовленных для такого случая формирований и т.д.

Большинство аварий на химических производствах происходит из-за нарушений правил техники безопасности, общей слабой готовности к ним. Как правило, отсутствует взаимодействие руководства предприятия с населением, которое даже не ставится в известность об опасности, грозящей со стороны этого предприятия. Поэтому должны быть предусмотрены совместные действия руководителей предприятий с региональным и городским руководством, пожарными, медицинскими службами, органами гражданской обороны, а также добровольными спасательными командами.

Большинство потенциально опасных химических объектов расположено таким образом, что авария на одном из них, например, пожар, может спровоцировать пожары, взрывы на других объектах, выброс ядовитых веществ в атмосферу, воду, на почву. Пожары особенно опасны для химических грузов. При пожаре удар пламени в стенку емкости под давлением повышает температуру стенки до 700-800 °С, разуплотнение стали приводит к ее разрушению. Это явление известно как «взрыв расширяющихся паров вскипающей жидкости» [69].

Статистика аварийных событий с АХОВ показывает, что около 18 % от всех крушений поездов произошли с поездами, в составе которых следовали опасные грузы и АХОВ. На рисунке 1 приведена диаграмма аварий перевозке некоторых АХОВ железнодорожным транспортом [106].

Аммиак 17,5%

Серная кислота 15%

Остальные

55%

Олеум

5%

Соляная кислота 7,5%

Рисунок 1 - Аварии при перевозке некоторых АХОВ железнодорожным транспортом.

Учитывая анализ аварийных происшествий, было сосредоточено внимание на фактах участия следующих опасных грузов в указанных событиях: аммиак, серная и соляная кислоты, хлор, олеум, аммиачная вода, азотная кислота, жидкая сера, толуол [106].

Ущерб, наносимый авариями, возникающими на опасных объектах, имеющих АХОВ, может быть уменьшен, если есть четкая и своевременная информация об опасностях и мерах безопасности, которые необходимо соблюдать для предотвращения аварий, в случаях ликвидации их последствий.

В связи с этим перед управляющими структурами стоят задачи принятия эффективных по предотвращению и ликвидации последствий аварий, связанных с выбросом химически опасных веществ, моделирования возможных аварийных ситуаций и прогнозирования их последствий. В связи с этим задача разработки приоритетов при распределении ресурсов на защиту территорий от химических аварий является важной. В настоящее время в региональных управлениях МЧС зачастую расчеты по оценке обстановки при авариях с выбросом АХОВ производятся вручную по методикам, разработанным еще в 80-90-ых годах, необходимая информация представлена в виде таблиц и отображается на бумажных картах, что затрудняет восприятие информации и снижает эффективность принятия решений после анализа этих карт. Более наглядно информацию о химически опасных объектах представлять на электронных картах местности. Поэтому особое значение в системах управления придается задаче ранжирования (сравнительной оценки) химически опасных объектов (ХОО) выбранному критерию. Решение этих задач требует обеспечения органов управления оперативной и надежной информацией.

Наиболее полно новые подходы проявляют свои достоинства при использовании компьютеров, которые получили широкое применение. ЭВМ позволяет хранить и обрабатывать огромные массивы данных, производить расчеты, что вручную делать достаточно затруднительно. Поэтому необходима разработка соответствующего программного обеспечения и методов, которые могут быть реализованы на компьютере. Для повышения эффективности управления целесообразно создавать системы управления аварийными ситуациями на химических предприятиях. В рамках такой системы должна быть реализована начальная идентификация аварии, т. е. определены параметры на ее начальной стадии. Анализ прошлых аварий показывает, что меры по их ликвидации принимаются слишком поздно и часто не те, которые необходимы. Это происходит из-за недооценки серьезности аварий и ошибочного выбора средств их ликвидации. Система должна действовать практически при всех типах химических аварий, позволять контролировать токсичность выбросов предприятий химической промышленности, мест захоронения токсичных отходов и т. д. Работая в режиме консультации, система должна выдавать информацию следующего содержания: общая информация об аварии, состоянии и динамике аварии, оценка основных параметров, предложения по управленческим решениям и т. д.

Внедрение в практику современной системы, реализованной с помощью новейших компьютерных средств, которая будет содержать всевозможные базы данных и учитывать различные условия и показатели химической аварии, освободит сотрудников от рутинной работы и позволит поднять эффективность ее деятельности и оптимизировать принятие необходимых решений. В связи с этим задача разработки соответствующей системы поддержки принятия управленческих решений, позволяющей ранжировать ХОО в соответствии с выбранным критерием, прогнозировать и моделировать процесс развития аварийных ситуаций с выбросом АХОВ, принимать эффективные решения по ликвидации их последствий, является актуальной.

Данная работа посвящена разработке метода ранжирования объектов химической промышленности по выбранному критерию, метода принятия управленческих решений в условиях аварий с выбросом АХОВ, и их последствий, задачам повышения эффективности принятия управленческих решений в условиях аварий на ХОО, а также алгоритмического и программного обеспечения по оценке обстановки при авариях на ХОО, что представw ляет научную и практическую ценность. Практическое применение данных методов позволяет повысить эффективность принятия управленческих решений при возникновении аварий с выбросом АХОВ и ликвидации их последствий.

Задачами управления в чрезвычайных ситуациях техногенного характера занимался целый ряд специалистов в нашей стране и за рубежом, среди них Кульба В.В. и Архипова Н.И., которые выделили особенности создания и функционирования систем управления в условиях чрезвычайных ситуаций, описали их структуру, общие принципы принятия решений. Безопасность • при техногенных воздействиях, и, в частности, химических авариях, исследовали Белов П.Г., Маршалл В.В., Брушлинский Н.Н., Измалков В.И., Lindell ® Michael К., Givri J. R. и др. Некоторые методы прогнозирования и оценки последствий техногенных аварий и чрезвычайных ситуаций можно найти в трудах A.M. Козлитина. Он классифицирует химические аварии по сфере возникновения, дает подробное описание фаз развития таких аварий, приводит методику оценки масштабов заражения территории в результате химической аварии.

Цель исследования. Повышение эффективности принятия управленческих решений при возникновении аварий с выбросом АХОВ и ликвидации их последствии с помощью системы поддержки принятия управленческих решений.

Для достижения указанной цели ставятся следующие задачи:

1. Анализ современных методов оценки масштабов заражения территории АХОВ, классификаций ХОО и промышленных регионов по степени опасности.

2. Разработка метода ранжирования ХОО и введение понятия «Интегральный показатель ранжирования» ХОО по выбранному критерию.

3. Разработка метода принятия управленческих решений в условиях аварий, связанных с выбросом АХОВ.

• 4. Выбор критерия эффективности формирования плана по предупреждению и ликвидации последствий аварий с выбросом АХОВ.

5. Реализация системы поддержки принятия управленческих решений в условиях аварий на ХОО в виде программного комплекса, позволяющего визуализировать обстановку и процесс развития аварии с выбросом АХОВ на электронной карте местности.

Методы исследования базировались на теории управления, теории принятия решений, методах моделирования сложных систем.

Научная новизна заключается в следующем: • - введено понятие «Интегральный показатель ранжирования» ХОО по выбранному критерию и определен набор свойств, отличающихся качествен-Ф ной природой и видом размерности измеряемой величины и учитываемых при расчете интегрального показателя ранжирования;

- разработан метод ранжирования ХОО по выбранному критерию для отображения их на электронной карте местности и представления ситуации при авариях с выбросом АХОВ;

- разработан метод принятия управленческих решений для анализа развития аварий с выбросом АХОВ и взаимодействия всех подразделений при ликвидации ее последствий.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечивается корректностью постановки задач и подтверждается Ф применением апробированных математических методов при разработке метода ранжирования ХОО, метода принятия управленческих решений при авариях с выбросом АХОВ, положительными заключениями экспертов в Главном управлении по делам ГО и ЧС Тульской области, где проводилась отработка разработанных методов.

Практическая значимость работы. На основе разработанных методов сформирована система поддержки принятия управленческих решений в условиях аварий с выбросом АХОВ и ликвидации их последствий в виде программного комплекса, который используется в практической деятельности управлений по делам ГО и ЧС, а также в качестве обучающей системы при проведении учений для отработки взаимодействия между различными подразделениями, участвующими в ликвидации химической аварии.

Внедрение и апробация результатов работы. Основные научные и практические результаты диссертационной работы реализованы в виде программного комплекса, позволяющего проводить расчеты масштабов заражения территории АХОВ и визуализировать процесс развития химической аварии на электронной карте местности. Результаты работы внедрены в практическую деятельность специалистов в Главном управлении по делам ГО и ЧС Тульской области и в качестве обучающей системы при проведении учений для отработки взаимодействия между различными подразделениями, участвующими в ликвидации химической аварии, в крупном химическом предприятии ОАО «Щекиноазот» и в учебном процессе. Программный комплекс передан для распространения среди предприятий химической отрасли в Тульское отделение «Химическое общество Д.И. Менделеева».

Основные выводы, научные и практические результаты работы заключаются в следующем.

1. Предложен интегральный показатель ранжирования химически опасных объектов по выбранному критерию, объединяющий свойства, отличающиеся качественной природой и видом размерности измеряемой величины.

2. Определен набор свойств объектов, учитываемых при оценке интегрального показателя ранжирования ХОО.

3. Разработан метод ранжирования ХОО по выбранному критерию для отображения их на электронной местности и представления ситуации при авариях с выбросом АХОВ.

4. Обоснована возможность применения модифицированных сетей Петри для моделирования аварийных ситуаций с выбросом АХОВ и принятия управленческих решений при их возникновении. Выбран критерий эффективности формирования плана предупреждения и ликвидации аварии с выбросом АХОВ - минимум общего времени реализации оперативных мероприятий по ликвидации последствий аварии на ХОО.

5. Разработан метод принятия управленческих решений для анализа развития аварии с выбросом АХОВ и взаимодействия всех подразделений при ликвидации аварии и ее последствий.

6. Разработана информационная сеть взаимодействия органов управления, сил и средств ликвидации последствий аварии с выбросом АХОВ.

7. Проведена реализация системы поддержки принятия управленческих решений при ликвидации последствий аварий с выбросом АХОВ путем разработки программного комплекса, позволяющего визуализировать обстановку и процесс развития химической аварии на электронной карте местности. Программный комплекс внедрен в Главном управлении по делам ГО и ЧС Тульской области, ОАО «Щекиноазот», учебном процессе и передан для распространения среди предприятий химической отрасли в Тульское отделение «Химическое общество Д.И. Менделеева».

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации дано решение задачи повышения эффективности принятия управленческих решений при возникновении аварий с выбросом АХОВ и ликвидации их последствий с помощью системы поддержки принятия управленческих решений.

1. Абросимов А.А. Система промышленной безопасности/ Абросимов А.А., Коломийцев В.М. // Безопасность труда в промышленности. 2000. -№10. - С.2.

2. Автоматизация контроля и прогнозирование загрязненности воздуха// Материалы IV Всесоюзной конференции АН Укр ССР// Ин-т техн. теплофизики. Киев: Наукова думка, 1985. - С. 252-256.

3. Агапов А.А. О создании автоматизированной информационно-управленческой системы регулирования промышленной безопасности/ Агапов А.А. // Безопасность труда в промышленности. 2001. - № 6. - С.4.

4. Агапов А.А Принципы построения автоматизированной информационно-управляющей системы регулирования промышленной безопасности/ Агапов А.А // Безопасность труда в промышленности. 2000. - № 6. - С.15-19.

5. Азиев Р.Г. Некоторые аспекты локализации и ликвидации аварийных выбросов токсичных веществ. Т. XXXV/ Азиев Р.Г. ЖВХО им. Д.И. Менделеева. - № 4. - 1990. - С. 63-68.

6. Акимов А.Г. Стационарная система локализации газообразного аммиака аммиачной холодильной установки/ Акимов А.Г. // Безопасность труда в промышленности. 2001. - № 6. - С.43- 44.

7. Арсеньев Ю.Н. Принципы техногенной безопасности производств и построение систем управления рисками / Арсеньев Ю.Н. ТулГТУ, 1994. -111 с.

8. Арсеньев Ю.Н. Управление риском при авариях: учебное пособие / Арсеньев Ю.Н., Сулла М.Б. ТулГТУ, 1997. - 338 с.

9. Арсеньев Ю.Н. Основы теории безопасности и рискологии / Арсеньев Ю.Н. ТулГТУ, 1999. - 236 с.

10. Батырев В.В. Выявление и оценка химической обстановки в случае аварийных выбросов токсических веществ в промышленности и на транспорте. Проблема безопасности при ЧС. / Батырев В.В. // Реф. сборник. Вып. 5. -М.: ВИНИТИ, 1990. С. 54-55.

11. Бейко И.В. Построение математической модели и компьютерного симулятора для прогнозирования процессов трансформации химических веществ в экосистеме атмосферы / Бейко И.В., Загородний Ю.В., Скригун С.В. КГУ - Киев, 1997. - 24 с.

12. Белов П.Г. Системный анализ и моделирование опасных процессов в техносфере: Учеб. пособие для студ. высш. учеб. зав. / П.Г. Белов. М.: Издательский центр «Академия», 2003. - 512 с.

13. Белов П.Г. Моделирование опасных процессов в техносфере. М.: Изд-во АГЗ МЧС, 1999. - 124 с.

14. Благодарный В.М. Моделирование сценариев функционирования экологических систем / Благодарный В.М. // Инженерная экология. 1998. -№3. - С. 20-27.

15. Бояршинов М.Г. Эколого-информационные технологии: моделирование переноса газовой смеси через область, содержащую растительный массив / Бояршинов М.Г. // Инженерная экология. 1999. - №5. - С.41-52.

16. Брушлинский Н.Н. Проблемы безопасности при чрезвычайных ситуациях / Брушлинский Н.Н. М.: Наука, 1990. - 132 с.

17. Бурков В. Механизмы обеспечения безопасности: оценка эффективности / Бурков В. // Вопросы экономики. -1992. №1. - С. 22-23.

18. Ветренко Т.Г. Система информационного обеспечения экологического менеджмента / Ветренко Т.Г., Свечин А.С. // Экология и промышленность России. 1997. - № 10.- С. 38- 40.

19. Вишневский Е.П. Разработка моделей распространения веществ при аварийных выбросах в окружающей среде / Вишневский Е.П. // Проблемы информатизации. 1994. - Вып. - С.41-45.

20. Владимиров В.А. Сильнодействующие ядовитые вещества и защита от них. / Владимиров В.А. М.: Воениздат, 1989. - 244 с.

21. Глушко А.А. Массоэнергетические балансы экосистем: методы математического и физического моделирования / Глушко А.А. // Инженерная экология. 1998. - № 3. - С.2-19.

22. Гражданкин А.И. К вопросу об оценке риска при декларировании промышленной безопасности опасных производственных объектов / Гражданкин А.И., Федоров А.А. // Безопасность жизнедеятельности. 2001. - № 4. - С.2- 6.

23. Головизников А.В. Компьютерное информационное обеспечение природопользования / Головизников А.В. // Известник вузов. Горный журнал. 1993.-№ 7. - С.12-13.

24. Дзыбов М. Экономические аспекты защиты населения и территорий от ЧС / Дзыбов М. // Гражданская защита. 1999. - № 8. - С. 19-25.

25. Дмитриев В.Г. Методология построения интерфейса информационно-аналитической системы «Экологическая и радиационная безопасность» / Дмитриев В.Г., Костин Ю.М., Суворова O.K. // Экология и промышленность России. 1997. - № 7.- С.40-42.

26. Доброчив О.В. Методы расчета распространения аварийных выбросов промышленных предприятий. Обзор состояния исследований / Доброчив О.В. // Российский химический журнал. 1994. - Т.38. - № 3. - С.97-102.

27. Долинская А.А. (Зуйкова А.А.) Компьютерное моделирование процессов выброса вредных веществ промышленных предприятий / Панарин

28. B.М., Власов А.В., Долинская А.А., Максимова А.С. // Информационные технологии и модели в решении современных проблем экологии. Материалы Всероссийской научно-технической конференции. Тула: Гриф и К. - 2002.1. C.26.

29. Долинская А.А. (Зуйкова А.А.) Моделирование развития чрезвычайных ситуаций в системе AutoCAD Map 2000i / Панарин В.М., Долинская

30. А.А., Зуйков С.А. // Труды. Геоинформационные технологии в решении региональных проблем. Москва - Тула. - 2002. - С.36-39.

31. Егоров А.Ф. Методы идентификации мгновенных аварийных источников загрязнения атмосферного воздуха / Егоров А.Ф., Савицкая Т.В., Дударов С.П. // Химическая технология, 2002, №10. с. 41-46.

32. Донченко В.К. Экометрия: системно-аналитический метод эколого-экономической оценки и прогнозирования потенциальной опасности техногенных воздействий на природную среду / Донченко В.К. // Инженерная экология. 1996.-№ 3. - С.45-61.

33. Журавлев В.П. Защита населения и территории в чрезвычайных ситуациях/Журавлев В.П. М.: Высш. шк., 1999. - 376 с.

34. Зилов Е.Я. Некоторые аспекты информационного обеспечения эко-лого-экономических моделей / Зилов Е.Я. // Географические и природные ресурсы. 1993. - № 4. - С. 26-28.

35. Зуйкова А.А. Интегральный показатель опасности химического объекта / Панарин В.М., Зуйкова А.А. // Материалы международной научной конференции «Системный подход в науках о природе, человеке и технике» -4.2 Таганрог: ТРТУ. - 2003. - С. 48-49.

36. Зуйкова А.А. Оценка опасности химического объекта / Панарин В.М., Зуйкова А.А., Короткова Т.А. // Труды Рубцовского индустриального института. Вып. 13. Технические науки. Рубцовск. - 2003. - С.103-111.

37. Зуйкова А.А. Современные системы контроля загрязнения атмосферного воздуха промышленными предприятиями / Панарин В.М., Павпертов В.Г., Павпертов Г.В., Зуйкова А.А Москва - Тула. - 2004. - 128 с.

38. Зуйкова А.А. Анализ и управление чрезвычайными ситуациями на химически опасных производственных объектах / Соколов Э.М., Панарин В.М., Зуйкова А.А. Издательство ТулГУ. - Тула, 2005. - 158 е.: илл.

39. Иванов Б.С. Информационное обеспечение как резерв улучшения охраны окружающей природной среды / Иванов Б.С. // Экология и промышленность России. 1998. - № 4.- С.36-40.

40. Козлитин A.M. Чрезвычайные ситуации техногенного характера, прогнозирование и оценка: учебное пособие / Козлитин A.M. М., 2000. -124с.

41. Кононов Д.А. Экологический менеджмент: сценарии развития объектов и управление экологической обстановкой / Кононов Д.А., Кульба В.В. // Инженерная экология, 1996, №6. с.78-99.

42. Кульба В.В. Управление в чрезвычайных ситуациях: учебное пособие / Кульба В.В., Архипова Н.И. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Рос. гос. гу-манит. ун-т, 1998. - 316 с.

43. Маршалл В.В. Основные опасности химических производств / Маршалл В.В. М.: Мир, 1989. - 671 с.

44. Марчук А.Г. Применение географических информационных систем для моделирования природных и антропогенных катастроф / Марчук А.Г. // Вычислительные технологии. 1996.- Т.1. - № 3.- С. 11-12.

45. Мастрюков Б.С. Безопасность в чрезвычайных ситуациях: Учебник для студентов высших учебных заведений / Б.С. Мастрюков. 2-е изд., стер. - М.: Издательский центр «Академия», 2004. - 336 с.

46. Методика прогнозирования масштабов загрязнения сильнодействующими ядовитыми веществами при авариях (разрушениях) на химически опасных объектах и транспорте. Руководящий документ РД 52.04.253-90. Л: Гидрометеоиздат, 1991.

47. Методика оценки последствий химических аварий. Методика «ТОКСИ-2» // Сборник методик. М.: Госгортехнадзор РФ, 1999. - С. 86112.

48. Мешков Н. Химическая авария: причины и классификация / Мешков Н. // Основы безопасности жизнедеятельности. 1999. - № 7. - С. 52-54.

49. Михно Е.П. Ликвидация последствий аварии и стихийных бедствий / Михно Е.П. М.: Атомиздат, 1979. - 288 с.

50. Мотаев И.Л. Опыт использования информационных технологий для повышения эффективности работы / Мотаев И.Л., Корнеев Ю.В. // Безопасность труда в промышленности. 1999. - № 11. - С.20.

51. Нейман Е.Я. Экоаналитические информационные системы в контроле объектов окружающей среды / Нейман Е.Я. // Журнал аналитической химии. 1994. - Т.49. - № 9. - С. 13-17.

52. Новаковский Б.А. Создание эколого-гидрогеологических карт с помощью средств иллюстративной графики / Новаковский Б.А., Савельев А.Ф., Астахов Д.Г., Тульская Н.И. // Экология и промышленность России. 1998. -№ 11. - С.18-23.

53. Новиков В. Разведка района химически опасной аварии / Новиков В., Шамохин В. // Военный вестник. 1992. - № 9. - С.53-57.

54. Новоселов А.В. Управление территорией: системы поддержки решений по вопросам БЖД и экологии / Новоселов А.В. // Проблемы экологии Южного Урала. 1996. - № 3. - С. 34-36.

55. О состоянии окружающей природной среды Российской Федерации.: Государственный доклад Государственного комитета Российской Федерации по охране окружающей среды, 1997-2000.// http:Wwww.ecocom.ru.

56. Оксенгендлер Г.И. Химические аварии / Оксенгендлер Г.И. // Природа. 1992.-№ 2. - С.31-40.

57. Пискунов А. ЧС: стратегия предотвращения / Пискунов А. // Военный экономический журнал. 1994. - № 6. - С.21-23.

58. Питерсон Дж. Теория сетей Петри и моделирование систем: пер. с англ. М.: Мир, 1984. - 264 с.

59. Питулько В.М. Научное обеспечение управлением риска аварий и катастроф / Питулько В.М. // Инженерная экология. 1996. - № 3. - С.36-44.

60. Платонов С.А. К решению проблемы предупреждения техногенных чрезвычайных ситуаций / Платонов С.А. // Безопасность жизнедеятельности. № 6. - 2002. - С.29-32.

61. Попов А.И. Методологические подходы и количественная оценка риска ЧС в регионах с потенциально опасными объектами / Попов А.И., Коз-литин A.M. // Безопасность труда в промышленности. 1995. - № 2. - С. 10-14.

62. Программа научно-технической деятельности МЧС России на 19972000 годы // Гражданская защита. 1998. - № 9. - С.63-67.

63. Рекомендации по разработке планов защиты населения при авариях на химически опасных объектах / Под редакцией кандидата военных наук B.C. Исаева.-М., 1993.

64. Серебряков А.В. введение в теорию графов: Учебное пособие. Саратов: Сара. гос. ун-т. 2001. - 38 с.

65. Скорняков В.П. Безопасность жизнедеятельности: учеб. пособие. 4.2. Безопасность в чрезвычайных ситуациях / Скорняков В.П. М., 1996. -114 с.

66. Соколов Э.М. Безопасность транспортирования взрывчатых материалов по железной дороге и концепция снижения риска / Соколов Э.М., Шейкман Л.Э. // Безопасность жизнедеятельности. 2001. - № 1. - с.11-13.

67. Соколов Э.М. Экологическая обстановка и здоровье населения Тульской области: учеб. пособие / Соколов Э.М и др. Тула, 2000. - 84 с.

68. Соколов Э.М. Экологическая обстановка и здоровье населения Тульской области: приложение к учеб. пособию / Соколов Э.М. и др. Тула, 2000. - 248 с.

69. Справочные данные о ЧС техногенного, природного и экологического происхождения. Ч. 1. Общие сведения о ЧС. М., 1990. - 156 с.