автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.10, диссертация на тему:Применение новых информационных технологий в решении задач управления тушением пожаров и проведением спасательных работ в зданиях повышенной этажности

Башаричев Алексей Владимирович

ПРИМЕНЕНИЕ НОВЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В РЕШЕНИИ ЗАДАЧ УПРАВЛЕНИЯ ТУШЕНИЕМ ПОЖАРОВ И ПРОВЕДЕНИЕМ СПАСАТЕЛЬНЫХ РАБОТ В ЗДАНИЯХ ПОВЫШЕННОЙ ЭТАЖНОСТИ

05.13.10 - управление в социальных и экономических системах

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 8 ИЮ/7 201?

Санкт-Петербург - 2011

4851808

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

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент

Алексеик Евгений Борисович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор,

заслуженный работник высшей школы РФ Сметанин Юрий Владимирович; кандидат технических наук, доцент Козленке Роман Николаевич

Ведущая организация: Санкт-Петербургский филиал ФГУ

«Всероссийский научно-исследовательский институт противопожарной обороны МЧС России»

Защита состоится 23 июня 2011 г. в 14.00 часов на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 205.003.02 при Санкт-Петербургском университете Государственной противопожарной службы МЧС России по адресу: 196105, Санкт-Петербург, Московский проспект, дом 149.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского университета Государственной противопожарной службы МЧС России.

Автореферат разослан мая 2011 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 205.003.02

доктор технических наук, профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Одной из актуальных задач в области управления является организация управления тушением пожаров и проведением спасательных работ в зданиях повышенной этажности.

Сложность вопросов пожаротушения и особенно проведения спасательных работ, требует от работников оперативных пожарных подразделений всесторонних знаний процессов и особенностей развития пожаров в зданиях повышенной этажности, высокого профессионального мастерства, тренированности и психологической подготовки. Знание пожарной опасности и оперативно тактических особенностей зданий позволяют ликвидировать пожары с минимальным ущербом, быстро принимать меры предосторожности для сохранения жизни и здоровья людей.

Повышение норм высотного регламента привели к тому, что в городах-мегаполисах России активно строятся здания повышенной этажности (ЗПЭ) более 100 метров высотой, а есть примеры и настоящих «небоскребов» - строящиеся здания в Москве «Россия» высотой 600 м и «Федерация» высотой 423 м, а в Санкт-Петербурге - «Газпром-сити» высотой 400 м. Высокие архитектурно художественные требования к застройке городов приводят к возведению нетиповых зданий. Это определяет необходимость использования в ходе проектирования и строительства ЗПЭ современных противопожарных систем, и средств коллективного спасания, а оперативным пожарным подразделениям при организации тушения пожаров и проведении спасательных работ — новой пожарно-спасательной техники и тактики.

Пожары в зданиях повышенной этажности могут принимать катастрофические последствия при сочетании целого ряда неблагоприятных обстоятельств: применение в строительных конструкциях и отделке помещений горючих материалов; неисправность систем автоматической пожарной сигнализации и пожаротушения; наличие лестничных клеток и проемов в межэтажных перекрытиях, которые приводящих к быстрому распространению огня по вертикали и интенсивному задымлению помещений, а также неэффективной организации управления тушением пожаров и проведением спасательных работ.

Общие принципы организации тушения пожаров и проведения спасательных работ изложены в ряде рекомендательных документов МЧС России, однако эти материалы не позволяют достоверно спрогнозировать возможные последствия от развития

пожара в ЗПЭ, провести правильный расчет сил и средств пожарной охраны, необходимых для эффективного тушения пожаров и проведения спасательных работ, рассчитать расход воды и других огнетушащих веществ, и т.п.

В деятельность органов управления пожарной охраной еще недостаточно эффективно внедряются новые информационные технологии, а уровень автоматизации управления оперативными пожарно-спасательными подразделениями остается очень низким.

Таким образом, в настоящее время существует проблема автоматизации процессов управления тушением пожаров и проведением спасательных работ в зданиях повышенной этажности на основе использования новых информационных технологий.

Научные концепции автора, нашедшие выражение в настоящем исследовании, сформировались, в основном, на базе научных работ B.C. Артамонова, H.H. Брушлинского, В.А. Гадышева, Ю.М. Глуховенко, Ю.И. Жукова, И.Г. Малыгина, A.C. Полякова, Ю.В. Сметанина, A.A. Таранцева и др.

Цель диссертационной работы - разработка научно-методического аппарата на основе новых информационных технологий для повышения эффективности управления тушением пожаров и проведением спасательных работ в зданиях повышенной этажности.

Объект исследования - система управления тушением пожаров и проведением спасательных работ в зданиях повышенной этажности

Предмет исследования - новые информационные технологии, функциональные, математические и имитационные модели для решения задач управления тушением пожаров и проведением спасательных работ в зданиях повышенной этажности.

Научная задача, решаемая в диссертационной работе, заключается в проведении структурного анализа проблемы автоматизации процессов управления тушением пожаров и проведением спасательных работ в зданиях повышенной этажности, и разработке функциональных, математических и имитационных моделей в соответствующих системных оболочек новых информационных технологий.

Частные научные задачи диссертационного исследования:

1. Провести структурный анализ проблемы автоматизации процессов управления тушением пожаров и проведением спасательных работ в зданиях повышенной этажности.

2. Разработать математические моде- ли процессов управления организацией тушения пожаров и проведением спасательных работ в зданиях повышенной этажности.

3. Разработать метод поддержки принятия управленческих решений при организации тушении пожаров в зданиях повышенной этажности с использованием новых информационных технологий.

4. Разработать имитационные модели процессов подготовки и проведения работ по тушению пожаров в зданиях повышенной этажности.

Методы исследования. При разработке основных результатов диссертационного исследования использовались методы системного анализа, математической статистики, теории принятия решений, имитационного и функционального моделирования, CALS-технологий.

Моделирование и расчеты, связанные с анализом и количественной оценкой полученных научных результатов, проведены с использованием методов и средств вычислительной техники и технологий в компьютерных системах: Mathcad 11 A, Matlab Simulink 7.0, GPSS World.

Результаты диссертационного исследования, выносимые на защиту:

1. Математические модели процессов управления организацией тушения пожаров и проведением спасательных работ в зданиях повышенной этажности на основе системы моделирования Matlab Simulink.

2. Метод поддержки принятия управленческих решений при организации тушении пожаров в зданиях повышенной этажности с использованием CALS-технологий.

3. Имитационные модели процессов подготовки и проведения работ по тушению пожаров в зданиях повышенной этажности.

Научная новизна результатов диссертационного исследования:

1. Математические модели процессов управления организацией тушения пожаров и проведением спасательных работ в зданиях повышенной этажности на основе использования возможностей современных компьютерных средств системы моделирования Matlab Simulink наглядно отображают последовательность математических операций, сопровождающих исследуемый процесс проведения противопожарных и спасательных операций, что отличается от традиционного подхода, который базируется на формульных соотношениях, обобщающих результаты натурных эксперимен

тов, связанных с конкретными операциями по управлению организацией тушения пожаров и проведением спасательных работ в зданиях повышенной этажности.

2. Метод поддержки принятия управленческих решений при организации тушении пожаров в зданиях повышенной этажности с использованием CALS-технологий заключается в исследовании и решении проблем информатизации организации тушении пожаров в зданиях повышенной этажности, основанных на использовании международных стандартов в нотациях IDEFO, DFD, IDEF3, на основе данного метода разработаны функциональные модели управления организацией тушения пожаров и проведением спасательных работ в зданиях повышенной этажности.

3. Имитационные модели процессов подготовки и проведения работ по тушению пожаров в зданиях повышенной этажности построены с применением двух основных подходов к реализации имитационной модели: с использованием пиктограмм основных команд инструментальной среды имитационного моделирования и использования операций ассемблера системы GPSS World, которые в комплексе образуют новый научный метод решения поставленной в работе задачи.

Теоретическая значимость полученных результатов диссертационного исследования заключается в том, что они могут быть положены в основу перспективных нормативных документов, регламентирующих процессы управления организацией тушения пожаров и проведением спасательных работ в зданиях повышенной этажности, а также создания автоматизированных систем информационного обеспечения пожарной безопасности ЗПЭ и будут способствовать повышению уровня использования современных информационных технологий в пожарной охране МЧС России, что существенно повлияет на качество тушения пожаров и проведение спасательных работ в зданиях повышенной этажности.

Практическая значимость полученных результатов определяется их важностью для повышения эффективности управления тушением пожаров и проведением спасательных работ в ЗПЭ, а также для обеспечения пожарной безопасности проектируемых и строящихся ЗПЭ.

Научные результаты, полученные в диссертационной работе могут быть использованы не только в органах управления оперативными подразделениями пожарной охраны, но и в организациях занимающихся разработкой и производством пожарной техники, пожарного оборудования для ЗПЭ.

Научные результаты диссертационного исследования внедрены в образовательный процесс Санкт-Петербургского университета ГПС МЧС России, а также в практическую деятельность Главного управления МЧС России по Санкт-Петербургу.

Апробация исследования. Научные результаты, полученные в исследовании, докладывались и обсуждались на заседаниях кафедры организации пожаротушения и проведения аварийно-спасательных работ Санкт-Петербургс-кого университета Государственной противопожарной службы МЧС России, а также на следующих конференциях:

- IV Международной научно-практической конференции «Технические средства противодействия террористическим и криминальным взрывам», Санкт-Петербург, 2123 октября 2008 г.

- V Международной научно-практической конференции «Технические средства противодействия террористическим и криминальным взрывам», Санкт-Петербург, 20 - 22 октября 2009 г.

- II Международной научно-практической конференции «Сервис безопасности в России: опыт, проблемы, перспективы», Санкт-Петербург, 29-31 октября 2009 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 научных работ, в том числе 1 статья в журнале, рекомендованном ВАК Министерства образования и науки РФ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. Работа содержит 173 страницы текста, в том числе 12 таблиц и 103 рисунка и списка литературы, состоящей из 142 источников.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается выбор темы диссертации, ее актуальность, цели, задачи, объект и предмет исследования, научная новизна, научно-практическая значимость, апробация и результаты исследования, выносимые на защиту.

Первая глава - «Анализ проблемы автоматизации процессов управления тушением пожаров и проведением спасательных работ в зданиях повышенной этажности».

Проведен анализ пожарной безопасности строящихся и построенных зданий повышенной этажности (ЗПЭ) в РФ, проанализирована статистика пожаров в ЗПЭ, происшедших в Санкт-Петербурге за период 2005-2009 года (рис. 1), а также эффектив-

ность управления оперативными пожар- ными подразделениями при организации тушения пожаров и проведения спасательных работ в ЗПЭ.

Проведенный структурный анализ проблемы автоматизации процессов управления тушением пожаров и проведением спасательных работ в зданиях повышенной этажности состоит в целенаправленном воздействии органов управления ГПС МЧС России на все подчиненные оперативные подразделения пожарной охраны (ПО) при организации управления тушением пожаров и проведением спасательных работ в ЗПЭ. А также учет существующего уровня пожарной безопасности и оснащенности первичными средствами и автоматическими системами пожаротушения, сигнализации и управляемой эвакуации ЗПЭ, при соблюдении принципа баланса интересов, организованных на основе федерального законодательства и на договорной основе, для обеспечения контроля при проектировании и установке систем пожарной безопасности (в том числе и комплексных) в ЗПЭ.

Обоснована необходимость и возможности автоматизации процессов управления тушением пожаров и проведением спасательных работ в ЗПЭ с учетом создания информационного обеспечения системы пожарной безопасности ЗПЭ с использованием средств функционального моделирования.

Построена функциональная модель информационной системы обеспечения пожарной безопасности высотных зданий (ВЗ), пример первого уровня структурной модели, которой приведен на рис. 2.

Рис. 2. Первый уровень декомпозиции процесса информационного обеспечения пожарной безопасности высотного здания

Приведена методика работы с этой моделью экспертов в области пожарной безопасности ЗПЭ. Дан пример количественной оценки затрат на реализацию подобной системы (рис. 3).

AUTHOR: Башаричев А В PROJECT: Информационное обеспечение ПБ высотных аханий;: i 2 з 4 ? ь 1 к <

WORKING

к пего ммг- 1УЩ-: о

Р U»1JCATION

Информационное обеспечение пожарной безопасности вы сотных зданий

Рис. 3. Иерархическая диаграмма функциональной модели с обозначением затрат на поддержание пожарной безопасности высотного здания

На примере преобразования модели - прототипа в модель "как должно быть" (рис. 4) рассмотрена проблема прогнозирования развития пожара в ВЗ и задачи, решаемые в этом случае информационной системой обеспечения пожарной безопасности ВЗ.

Проведен сравнительный анализ применения новых информационных технологий в автоматизации процессов обеспечения пожарной безопасности различных объектов, который иллюстрирует возможности функционального моделирования для количественного обоснования инвестиций в сложный проект обеспечения пожарной безопасности ЗПЭ и сравнения затрат на тушение различных объектов.

ЕЕ

Р1.АТ1!чим ВРтп - [(АЗ) Подготовка включении пожарной сигнализации в ВЗ Пожарная безоп

^ НЬ Мойе^зг Е<№ «ем 1п5етС ЙероЛ ТооЬ VМпдо* Не1р

□ |е»|В| а) [5

~3

^ П» (К

МП ±1 -Ч&М £№ л!!

I

^ Пожарная безопасность высотных 1ГГ) Ижрормационное обеспечение 1-ЕЭ Иячерение признаков возни |-ЕНЗ Прогнозирование развития ЗШ) Подготовка вклочешя пожг П ровеаеше расширен ног

| Принятие решения о вклк | Переаача сообщения с | Включение пожарной с

АиТНОЙ: Баинричв! А В ОАТЕ.-; РЯСЫЕСТ: Иифориационио«^: : об«сп«иемне ПБ тсотных 1ЦДДЕ&: 1. 1 Д А \е, .7 а а 1П

РИЙ1 1ГЙТ1ПЫ

Проведение расширенного

контроля помещений и оборудования В:

ЮО 9002

Дополнительный контроль признаков

Оценка динамики \ развития признакоЕ 5 ' возникновения I пожара 8 ВЗ ■<

Л

Результаты

дополнительного

контроля

признаков

возникновения

пожара в

высотном

здании

Техническая документация

Обслуживающий персонал Программно-аппаратная

Средства пожарной безопасности

|Т1тщодготовка включения пожарной сигнализацийиимвея.-I в 93

¿1

йеайу

# Пуск) ! Цф ^ О " ]

| Цй] Раздел 1_2-Мсго... РШТКЧЦМ»

I мим

Рис. 4. Преобразованная функциональная диаграмма второго уровня с выделенными замечаниями экспертов в области пожарной безопасности высотных зданий

Имея разработанную модель-прототип организации и проведения процесса пожаротушения ЗПЭ в варианте "как есть" и использую предложенную методику, эксперты в области пожаротушения вырабатывают свои рекомендации по совершенствованию этих процессов, которые учитываются в модели "как должно быть".

Рассматривая варианты моделей "как должно быть" лицо, принимающее решение (ЛПР) может количественно обосновать инвестиции во вновь разрабатываемый проект информационного обеспечения пожарной безопасности ЗПЭ.

Вторая глава - «Математические модели процессов управления организацией тушения пожаров и проведением спасательных работ в зданиях повышенной этажности».

Рассмотрены альтернативные подходы к построению математических моделей процессов, связанных с управлением организацией тушения пожаров и проведением спасательных работ в ЗПЭ. Традиционный подход базируется на формульных соотношениях, обобщающих результаты натурных экспериментов, связанных с конкретными операциями по тушению пожаров и спасению людей из ЗПЭ. Результаты такого подхода, связанные со временем спасения людей (в секундах) с различных этажей здания повышенной этажности, представлены в таблице 1.

Разработан новый подход на основе системы моделирования Ма1]аЬ БтиНпк, который использует возможности современных компьютерных средств для построения структуры математической модели, наглядно отображающей последовательность математических операций, сопровождающих исследуемые процессы управления организацией тушения пожаров и проведением спасательных работ в зданиях повышенной этажности.

На рис. 5 представлена зависимость времени подъема (в секундах) пожарных от номера этажа ЗПЭ.

Цикл спасания одного человека звеном ГДЗС состоит из времени подъема его на нужный этаж и спуска со спасаемым вниз по лестничной клетке. Еще некоторое время требуется для отыскания человека в помещении.

Общее время цикла спасания одного человека с определенного этажа будет:

^под (1)

Общее время (в секундах) спасания нескольких человек с определенного этажа по лестничной клетке определяется по выражению:

- без включения в противогазы:

Тсобщ = ^1[(50 + 15Ыэ> (52Кэт + 45)], с (2)

зв

- с включением в противогазы:

Таыщ = N^.[(3 + 23)+(65К + 27)], с (3)

где: ГЧ41'^ - количество людей, которых надо вывести пожарным по лестничной клетке на первый этаж, чел;

N„1 - количество звеньев ГДЗС имеющихся на месте пожара и принимающих участие в спасательных работах.

Таблица 1

Время спасения людей с различных этажей ЗПЭ

Действия Этаж Время, с

10 180

14 263

Подъем с первого этажа здания звена ГДЗС без вклю- 16 378

чения в противогазы (3 чел.). 20 24 418 552

28 682

10 276

14 454

Подъем с первого этажа здания звена ГДЗС по лест- 16 508

ничной клетке с включением в противогазы (3 чел.). 20 24 776 1100

28 1657

28 1750

24 1447

Спуск на первый этаж звена ГДЗС со спасаемым без 20 1200

включения в противогазы (3 чел.). 16 14 943 776

10 549

28 527

Спуск на первый этаж звена ГДЗС с группой спасаемых из 8 человек по не задымленной лестничной 24 20 16 14 446 368 298 264

клетке

10 189

28 2212

24 1776

Спуск на первый этаж звена ГДЗС со спасаемым 20 1536

(70 кг) с включением в противогазы. 16 14 1080 917

10 612

Расчетные зависимости дают конечные дискретные значения показателей работы пожарных, но затрудняют оценку динамики рассматриваемых процессов. Эту проблему можно решить, используя математические модели непрерывных процессов в системе моделирования 51ти1тк системы инженерно-научных расчетов МАТЬАВ 7.0 (рис. 6).

Рис. 5. Зависимость времени подъема (в секундах) пожарных от номера этажа ЗПЭ:

—■-- без СИЗОД;

—•-•— - в СИЗОД

Приведенные разновидности математических моделей апробированы на тестовых наборах входных данных. Результаты представлены в табличной и графической формах, и подтвердили корректность и работоспособность разработанных математических моделей процессов управления организацией тушения пожаров и проведением спасательных работ в зданиях повышенной этажности.

Разработана модель спасения человека пожарными с этажей ЗПЭ с помощью спасательной веревки.

Время одного цикла спасания пострадавшего с помощью спасательной веревки можно определить по выражению:

гс„= 25+ тсп (]Чзт; Рс„). (4)

где: гс„- время спуска спасаемого данного веса пожарными с помощью веревки с определенного этажа, с.

fijlПод-ыча..лит Hi Ьмплричга Л - Mimweft Wnrri .|П| Xj

Ms Edit View Smulsbori ('OfMt Toofs Help P™™ H*Mes™r" JflJ-iJ

D |£в#| КЪв Ci Ct 1 ► - | Normal 3' а й г a | » la a- ® [

ii 111 miih'iT" ^isii

|ав||р> & AS В BI

rf'nywj i ^ Q w БРЩйттаJ>._B

|S5* i

- i^j Подъем_г

lode«

9 «»»

Рис. 6. Зависимость времени в секундах подъема груза в 20 кг. пожарным по лестнице здания повышенной этажности до 100 м„ как функция от высоты в метрах

Общее время спасания N.. будет определяться расчетом по формуле:

тспоби' = Н [25 + тсп Ря) + гЬсЬ], (5)

где: ГЬсЬ - время необходимое для снятия спасательной веревки со спасенного находящегося на земли и вытягивания на этаже, равное (в среднем) 19 сек., тогда формула (5) будет иметь вид:

тс„°6т=[44+тст(Нэт;Рся)] Н. (6)

Время (в секундах) спасения одного человека пожарными с этажей здания с помощью спасательной веревки приведено в таблице 2.

Тип и количество спасательных устройств, необходимых для спасения людей из здания повышенной этажности при возникновении ЧС, определяются следующими факторами:

- контингентом людей, находящихся в здании повышенной этажности с учетом их возраста и физического состояния;

- количеством людей, по тем или иным причинам не имеющих возможности покинуть здание повышенной этажности за расчетное время эвакуации;

- временем движения человека от наиболее удаленного помещения до спасательного устройства;

- временем подготовки спасательно- го устройства к работе;

- временем спуска первого человека на (в) спасательном устройстве, мин.;

- пропускной способностью спасательного устройства;

- предельно допустимым временем проведения спасания.

Таблица 2

Время спасения одного человека пожарными с этажей здания с помощью спасательной веревки

Номер этажа Время спасания одного человека, с

Рсп = 60кг. Рсп = 70кг. Рсп = 80кг.

2 77 81 86

4 84 87 102

6 93 101 118

8 109 119 140

10 125 132 160

12 146 158 -

В расчетном случае, должно выполняться условие:

(7)

где: N - количество людей, не имеющих возможности покинуть зону ЧС в штатном режиме, чел.; - расчетное количество людей, которое может быть эвакуировано средствами спасения с высоты.

N^4= п20212+ п3(2313+...+ (8)

где: п; - количество спасательных устройств одного типа; - пропускная способность спасательного устройства определенного типа, чел/мин; ^ - предельно допустимое время проведения спасания для спасательного устройства определенного типа, мин.

^ — ^-спас ~ Ойв. + ^лодг- Iспуск)> (9)

где: 1спас - время спасения, при котором опасные факторы пожара не успеют достичь критических значений в зоне нахождения спасаемых (определяется расчетным путем до наступления порогового значения хотя бы одного из опасных факторов пожара); ^

- время движения человека до самого удаленного спасательного устройства, мин.;

- время подготовки спасательного устройства к работе, мин; 1спуск - время спуска первого человека на (в) спасательном устройстве, мин.

Приведенные разновидности математических моделей апробированы на тестовых наборах входных данных. Результаты тестирования подтвердили корректность и работоспособность разработанных математических моделей процессов управления организацией тушения пожаров и проведением спасательных работ в зданиях повышенной этажности.

Третья глава - «Метод поддержки принятия управленческих решений при организации тушении пожаров в зданиях повышенной этажности с использованием СЛЬБ-тсхнологий».

Обоснован и реализован метод поддержки принятия управленческих решений при организации тушении пожаров в зданиях повышенной этажности на основе использования САЬБ-технологий. Сформулированы требования к информационному обеспечению пожарной безопасностью зданий повышенной этажности, включающие:

- получение интегрированных данных о времени и местах возникновения пожара в ЗПЭ;

- прогнозирование развития пожара для повышения эффективности работы подразделений, занятых разведкой;

- расчет необходимого количества сил и средств, задействованных на тушении пожара в ЗПЭ;

- оперативное планирование организации и проведения операций по тушению пожара в ЗПЭ и предоставление плана в интерактивном режиме в помощь руководителю тушения пожара (РТП);

- обработку статистики по результатам проведения работ, связанных с тушением пожара в ЗПЭ.

Разработаны структуры системы противопожарной защиты (ССПЗ) зданий повышенной этажности в виде функциональной модели, для обоснования ресурсов, необходимых для создания системы и ее соответствия требованиям и нормам обеспечения пожарной безопасности ЗПЭ (рис. 7).

Разработана функциональная модель управления организацией тушения пожаров в ЗПЭ, которая позволяет учесть особенности деятельности всех служб пожарной охраны и аварийно-спасательных служб города (контекстная диаграмма которой приведена на рис. 8).

Построена иерархическая диаграмма функционирования штаба аварийно-спасательных работ (рис. 9), руководящего тушением пожара в ЗПЭ. Иерархическая диаграмма может быть использована для количественной оценки эффективности функционирования штаба аварийно-спасательных работ при тушении пожара в ЗПЭ по критерию времени, затрачиваемого на его ликвидацию.

ли I ник; ьашаричее а.ы. РИОЛЕСТ: Система гроп^спэжгрнзи з; высотьых зда*лл

ЮТЕв: 123456789 10

ЙЕСОММЕМЕЕО РивиСАТЮ N

Разрвбот ка структуры систем грот квогокарнсй заокгы зданий

ГЬмещенкЯ здании

а мерогриятий и р тех**чесхк< рейхами 1Л я прея иэспсжарюй защиты ЗПЭ

' Кокл рук тиено пла*1рово»ое решение 0р. 1 вентилями .....,,?. 'Номенклатура горочю материалов, лэкарная | 'Сведен« о реальна« пожарах Факторы ареаеляощие динамшу развитая пожара в ЗПЭ

Метси ы иссп едова<ия газовой д и среды в ЗПЭ Ор. 1 г Метая ы иссл ед оагню гиреметрда псияра в ЗПЭ 0р. 2 Закенсмерюсти динамики среды при пожаре в здаым гтяышчном эт гиен ост и з

Рис. 7. Иерархическая диаграмма структуры системы противопожарной защиты зданий повышенной этажности

ч> МосЫМаИ: Ес1с Укм 1п5ег1 ДерогЬ Тоок \Vindow Не1р

р|са|и| а] 1

11 у| ¡ъ Пв ,

ПГа|->|о1^|т[о|»|А|т1

I Руководитель тушешя пожера о ЗПЭ

| Ответственный за посты безопасности и контрольно- пр

__I Начальник тыла

\-Г1 Действия группы тыла 1 *-Г~! Действия группы тыла 2 I Испыт-этегьная пожарная /иборзгерия __ | Руководитель группы тушения I—ГП Отделения гвзодымозащитной службы *-Г~] Звенья гвэдаымозащигной службы | Ответственный за специальную технику | Службы ЗПЭ. задействованные при тушении пожара | Службы города, задействованные прм-пдиении пожара в ЗГ

йеас)у

¿'Пуск| Н® ^ (2

Функци ониро еание ияаба аварийно-

спасатепьных работ по тлению пожара в здании повышенной этажности

Мнение экспертов в области пожарной безопасности ЗПЭ

Технические

средства

пожаро

тушения

ЗПЭ

Пожарн! подразд

санкционирование штаба аварийно-спасательных работ по т\шению пожара в

■-^^шшшпшшштит-

Ы-1

г

[ Меккой: Роучег... { Донуиент! - Мс... || -ф. рьдтимцп вр»«-

Рис. 8. Контекстная диаграмма модели управления процессом тушения пожара в ЗПЭ

иыл: I ушомип пожара

RF.COMMENI.JKD ривислткж

работпо тушеми! пожара а здам**

й этаэкносп

г Спужбы ЗПЭ, Службы города. при тушении полара вЗПЭ

задействованные

при тушении похеог

0р. 2 Ор 3

Ответственный за юс ты безопасност и контрольио-пролускиой пункт Оа

'действия 'ДЕЙСТВИЯ ... ' Отделения ' Звенья

группы группы гаэодыкозащитнои га эодымэ защитной

тыла 1 тыла 2 'V слу»бы службы

Ор. I Ор. 2 Ор. 1 Ор. 2

АО

Функционирование штаба аварийно-спасательных оабот по тушению пожаоа в

Рис. 9. Иерархическая диаграмма функционирования штаба аварийно-спасательных работ

Разработан алгоритм создания функциональной модели СИС ЖЦ ПО ВЗ, включающий:

1) создание разработчиками СИС ЖЦ ПО ВЗ функциональной модели А5 15 по выбранному прототипу;

2) анализ экспертами в области СИС ЖЦ ПО ВЗ модели «как есть» и выявление ее недостатков с точки зрения требований технического задания на разработку новой системы;

3) создание разработчиками СИС ЖЦ ПО ВЗ функциональной модели «как должно быть», учитывающей замечания и пожелания экспертов по модели «как есть»;

4) представление модели «как должно быть» лицу, принимающему решение и завершение разработки в случае принятия проекта ЛПР;

5) если ЛПР не принимает проект, то переход к пункту 1 данного алгоритма.

Четвертая глава - «Имитационное моделирование процессов подготовки и

проведения работ по тушению пожаров в зданиях повышенной этажности».

Разработана имитационная модель процессов подготовки и проведения работ по тушению пожара в здании повышенной этажности.

Рассмотрены два подхода к реализации имитационной модели:

- использование пиктограмм основ- ных команд инструментальной среды имитационного моделирования;

- использование операций ассемблера системы GPSS World.

Разработана структура имитационной модели процесса подготовки и проведения работ по тушению пожара в здании повышенной этажности (рис. 10), включающая следующие сегменты:

1. Сегмент модели устройства с именем Facility 1 - обеспечивающий случайное время обслуживания заявок на проведение разведки пожара и организацию эвакуации людей со средним временем обслуживания t[.

2. Сегмент модели устройства с именем Facility 2 - обеспечивающий экспоненциальное распределение времени обслуживания заявок на организацию и проведение работ по тушению пожара в ЗПЭ со средним значением tj, что достигается обращением к подпрограмме - Exponential (1,0, 300).

3. Сегмент модели устройства с именем Facility 3 - время обслуживания заявок, которым по проведению работ, связанных с ликвидацией последствий пожаротушения и освобождением помещений ЗПЭ от воды подчиняется закону Эрланга k-го порядка со средним значением времени t3.

где: X - интенсивность поступления заявок на выполнение каждого вида работ;

Для каждого из 3-х основных сегментов программы (рис. 10) имитационной модели:

- организации разведки и проведение эвакуации людей в ЗПЭ;

- организации и проведении процесса тушения пожара в ЗПЭ;

- проведение мероприятий по удалению воды в помещениях ЗПЭ после тушения пожара, обоснован выбор функций распределения времени, отводимого на реализацию перечисленных этапов.

(10)

t > 0.

20

сг

1Л

1

I к/

в

к

Г)

]Д

■Ч

Рис. 10. Структура трех основных сегментом имитационной модели

Подготовлены численные данные и проведена тестовая отладка имитационной модели, позволившая установить ее работоспособность и подготовить ее для проведения параметрического анализа с целью исследования количественных показателей эффективности процессов (рис. 11), сопровождающих тушение пожара в здании повышенной этажности.

В заключении излагаются итоги работы. Перечисляются полученные научные и практические результаты, приводятся сведения о внедрении и практическом использовании полученных результатов.

■2 GPSS World Basharichev A V HPE 3scg

Fie Eck Search View Command Wndow Help

□ |si|H|

1 ; GPSS World Sample rile - SAÍIPLEI.GPS

• Башаричев A.B. 1 Имитационная модель процессов организации и проведения * работ по тушению пожара в здании повышенной этажности *

Transit NuWber QConstant Qexpon QErlang Сегмент описания графического вывода результатов моделирования TABLE И1,250,250,20 TABLE Q$Expon,0,1,20 QTABLE Constant,200,200,20 QTA8LE Expon,200,200,20 QTABLE Erlang,200,200,20

* Сегмент моделирования процесса разведки и эвакуации лицей из здания повышенной этажности

GENERATE (Exponential(1,0,500)J QUEDE Constant SEIZE Facilityl ADVANCE 300 RELEASE Taciiicyl DEPART Constant ТЕ Rn IN ATE 1

« Сегмент иолелированхя процесса тушения пожара в здании повышенной этажности d

For Help, press Fl iResdts |5öck

1*'Пуск| <((. g " [ QGPSSWorldauite...| 41• МпчжЛ ... ¡ | Щ GPSS Wi^d - Sa... J Ht4l

ветвшш jJsl*!

File Edit Search View Convnend Window Help

IS Basharichev_A_V_ZPE_3seg .JSJx]

GENERATE (Exponential(1,0,500)) QOEDE Expon SEIZE FacijliCy2 ADVANCE (Exponential(1,0,300)) RELEASE Facility? DEPART Expon TABULATE Tcansit fTERDINATE 1

Сегмент моделирования процесса удаления воды после пожара в здании повышенной этажности GENERATE [Exponential(1,0,500)) QUEUE Erlang SEIZE Facility3 ADVANCE (Exponential(1,0,150)) ADVANCE (Exponential(1,0,ISO)) RELEASE Facility3 DEPART Erlang TERBINATE 1

* Сегмент управления процессом имитационного моделирования

GENERATE (Exponentlal(1,0,6000)) TABOLATE Number TERDINATE 1 _ zi

I For НЫр, press Fl ¡Results Iclock /,.

*Пуск( 1 H» ^ Q M ( GP55 World 5tude... j 0}Гл.4 - Microsoft... | j GPSS Workf - Ba_. ¡2

Рис. 11. Программная реализация имитационной модели в системе GPSS World

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Проведен структурный анализ проблемы автоматизации процессов управления тушением пожаров и проведением спасательных работ в зданиях повышенной этажности.

2. Разработаны математические модели процессов управления организацией тушения пожаров и проведением спасательных работ в зданиях повышенной этажности на основе системы моделирования Matlab Simulink.

3. Разработан метод поддержки принятия управленческих решений при организации тушении пожаров в зданиях повышенной этажности с использованием CALS-технологий.

4. Разработаны имитационные модели процессов подготовки и проведения работ по тушению пожаров в зданиях повышенной этажности в системе GPSS World.

Полученные результаты могут быть положены в основу перспективных нормативных документов, регламентирующих порядок создания систем информационного обеспечения пожарной безопасности зданий повышенной этажности.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

Статьи в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, рекомендованных ВАК:

1. Башаричев A.B., Жуков Ю.И. Принятие управленческих решений при организации тушении пожаров в зданиях повышенной этажности с использованием CALS-технологий // Проблемы управления рисками в техносфере. -2011. - № 1(17). -1,0/ 0,5 п.л.

Статьи в рецензируемых научных журналах и изданиях:

2. Башаричев A.B., Жуков Ю.И. Модель процесса информационного обеспечения пожарной безопасности высотных зданий // Строительная безопасность. — 2010. -№ 1.-0,6/0,3 п.л.

3. Башаричев A.B., Жуков Ю.И., Янченко А.Ю. Сравнительный анализ организации пожаротушения высотного здания и других объектов // Строительная безопасность,- 2010. - № 1,- 0,6/0,3 п.л.

Сборники трудов Всероссийских и Международных конференций:

4. Башаричев A.B. Проблемы организации тушения пожаров в зданиях повышенной этажности // Технические средства противодействия террористическим и криминальным взрывам: материалы IV Международной науч.-практ. конф. - Санкт-Петербург, 21-23 октября 2008 г.: СПбУ ГПС МЧС России. 2008. 0,2 п.л.

5. Башаричев A.B., Жуков Ю.И., Янченко А.Ю. Сравнительный анализ организации пожаротушения здания повышенной этажности и других объектов // Сервис безопасности в России: опыт, проблемы, перспективы: материалы II Международной науч.-практ.конф. - Санкт-Петербург, 29-31 октября 2009 г.: СПбУ ГПС МЧС России. -2009.- 1,0/0,4 п.л.

6. Алексеик Е.Б., Башаричев A.B. Модель процесса информационного обеспечения пожарной безопасности зданий повышенной этажности // Сервис безопасности в России: опыт, проблемы, перспективы: материалы II Международной науч.-практ.конф. - Санкт-Петербург, 29-31 октября 2009 г. СПб.: СПбУ ГПС МЧС России. - 2009. - 0,6/0,4 п.л.

7. Башаричев A.B., Янченко А.Ю. Моделирование затрат на обеспечение взры-вобезопасности зданий повышенной этажности // Технические средства противодействия террористическим и криминальным взрывам: материалы V Международной науч.-практ.конф. - Санкт-Петербург, 20 - 22 октября 2009 г. СПб.: СПбУ ГПС МЧС России. - 2009. - 0,6/0,4 п.л.

8. Башаричев A.B. Функциональная модель организации пожаротушения здания повышенной этажности // Технические средства противодействия террористическим и криминальным взрывам: материалы V Международной науч.-практ. конф., Санкт-Петербург, 20 - 22 октября 2009 г. СПб.: СПбУ ГПС МЧС России. - 2009. - 0,5 п.л.

Отчеты о НИР

9. Алексеик Е.Б., Башаричев A.B., Малыгин И.Г. и др. Разработка учебно-методических материалов для создания тренинговой компьютерной системы отработки навыков и умений по организации тушения пожаров. Часть 2 / Отчет о НИР. -СПб.: СПбУ ГПС МЧС России. - 2008. - 23,8 /5,0 п.л.

Подписано в печать 16.05.2011 г. Формат 60*84 1/16 Печать цифровая Объем 1 п.л. Тираж 100 экз.

Отпечатано в Санкт-Петербургском университете ГПС МЧС России 196105, Санкт-Петербург, Московский проспект, дом 149

Список сокращений.

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. АНАЛИЗ ПРОБЛЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОЦЕССОВ УПРАВЛЕНИЯ ТУШЕНИЕМ ПОЖАРОВ И ПРОВЕДЕНИЕМ СПАСАТЕЛЬНЫХ РАБОТ В ЗДАНИЯХ ПОВЫШЕННОЙ ЭТАЖНОСТИ.

1.1. Анализ пожарной опасности зданий повышенной этажности.

1.2. Анализ существующих методов управления тушением пожаров и проведением спасательных работ в зданиях повышенной этажности.

1.3. Существующие методы автоматизации процессов обеспечения пожарной безопасности в зданиях повышенной этажности.

1.4. Применение новых информационных технологий в автоматизации процессов обеспечения пожарной безопасности различных объектов.

Выводы по 1 главе:.

Глава 2. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ПРОЦЕССОВ УПРАВЛЕНИЯ ОРГАНИЗАЦИЕЙ ТУШЕНИЯ ПОЖАРОВ И ПРОВЕДЕНИЕМ СПАСАТЕЛЬНЫХ РАБОТ В ЗДАНИЯХ ПОВЫШЕННОЙ ЭТАЖНОСТИ. 662.1. Моделирование процессов эвакуации людей из здания повышенной этажности.

2.2. Математические модели процессов подъема и спуска пожарных по лестничным клеткам с различным оборудованием и/или спасаемыми людьми

2.3. Математические модели управления организацией тушения пожаров и проведением спасательных работ, проводимых снаружи здания повышенной этажности.

Выводы по 2 главе.

Глава 3. МЕТОД ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ УПРАВЛЕНЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ПРИ ОРГАНИЗАЦИИ ТУШЕНИИ ПОЖАРОВ В ЗДАНИЯХ

ПОВЫШЕННОЙ ЭТАЖНОСТИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ CALS

ТЕХНОЛОГИЙ.

3.1. Информационное описание структуры системы противопожарной защиты зданий повышенной этажности.

3.2 Функциональная модель управления организацией тушения пожаров в зданиях повышенной этажности.

3.3. Система информационного сопровождения жизненного цикла пожарного оборудования высотных зданий.

Выводы по 3 главе.

Глава 4. ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ПОДГОТОВКИ И ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТ ПО ТУШЕНИЮ ПОЖАРОВ В ЗДАНИЯХ ПОВЫШЕННОЙ ЭТАЖНОСТИ.

4.1. Типовая структура системы массового обслуживания и её стандартные характеристики, получаемые в системе GPSS.

4.2. Подходы к разработке имитационных моделей для исследования процессов организации и проведения пожаротушения в зданиях повышенной этажности.

4.3. Имитационные модели процессов подготовки и проведения работ по тушению пожаров в зданиях повышенной этажности.

Выводы по 4 главе.

Актуальность темы. Одной из актуальных задач в области управления является организация управления тушением пожаров и проведением спасательных работ в зданиях повышенной этажности.

Сложность вопросов пожаротушения и особенно проведения спасательных работ, требует от работников оперативных пожарных подразделений всесторонних знаний процессов и особенностей развития пожаров в зданиях повышенной этажности, высокого профессионального мастерства, тренированности и психологической подготовки. Знание пожарной опасности и оперативно тактических особенностей зданий позволяют ликвидировать пожары с минимальным ущербом, быстро принимать меры предосторожности для сохранения жизни и здоровья людей.

Повышение нормы высотного регламента привели к тому, что в городах-мегаполисах России активно строятся здания повышенной этажности (ЗПЭ) более 100 метров высотой, а есть примеры и настоящих «небоскребов» - строящиеся здания,в Москве «Россия» высотой 600 м и «Федерация» высотой 423 м, а в Санкт-Петербурге - «Газпром-сити» высотой 400 м. Высокие архитектурно художественные требования к застройке городов приводят к возведению нетиповых зданий. Это определяет необходимость использования в ходе проектирования и строительства ЗПЭ современных противопожарных систем, и средств коллективного спасания, а оперативным пожарным подразделениям при организации тушения пожаров и проведении спасательных работ - новой пожарно-спасательной техники и тактики.

Пожары в зданиях повышенной этажности могут принимать катастрофические последствия при сочетании целого ряда неблагоприятных обстоятельств: применение в строительных конструкциях и отделке помещений горючих материалов; неисправность систем автоматической пожарной сигнализации и пожаротушения; наличие лестничных клеток и проемов в межэтажных перекрытиях, которые приводящих к быстрому распространению огня по вертикали и интенсивному задымлению помещений, а также неэффективной организации управления тушением пожаров и проведением спасательных работ.

Общие принципы организации тушения пожаров и проведения спасательных работ изложены в ряде рекомендательных документов МЧС России, однако эти материалы не позволяют достоверно спрогнозировать возможные последствия от развития пожара в ЗПЭ, провести правильный расчет сил и средств пожарной охраны, необходимых для эффективного тушения пожаров и проведения спасательных работ, рассчитать расход воды и других ог-нетушащих веществ, и т.п.

В деятельность органов управления пожарной охраной еще недостаточно эффективно внедряются новые информационные технологии, а уровень автоматизации управления оперативными пожарно-спасательными подраздел ени-ями остается очень низким.

Таким образом, в настоящее время существует проблема автоматизации процессов управления тушением пожаров и проведением спасательных работ в зданиях повышенной этажности на основе использования новых информационных технологий.

Научные концепции автора, нашедшие выражение в настоящем исследовании, сформировались, в основном, на базе научных работ B.C. Артамонова, H.H. Брушлинского, Ю.М. Глуховенко, Е.В. Грачева, Ю.И. Жукова, И.Г. Малыгина, A.B. Подгрушного, H.H. Соболева, C.B. Соколова, A.A. Та-ранцева, В.В. Теребнева и др.

Цель диссертационной работы - разработка научно-методического аппарата на основе новых информационных технологий для повышения эффективности управления тушением пожаров и проведением спасательных работ в зданиях повышенной этажности.

Объект исследования — система управления тушением пожаров и проведением спасательных работ в зданиях повышенной этажности

Предмет исследования — новые информационные технологии, функциональные, математические и имитационные модели для решения задач управления тушением пожаров и проведением спасательных работ в зданиях повышенной этажности.

Научная задача, решаемая в диссертационной работе, заключается в проведении структурного анализа проблемы автоматизации процессов управления тушением пожаров и проведением спасательных работ в зданиях повышенной этажности, и разработке функциональных, математических и имитационных моделей в соответствующих системных оболочек новых информационных технологий. у %

Частные научные задачи диссертационного исследования:

1. Провести структурный анализ проблемы автоматизации процессов управления тушением пожаров и проведением спасательных работ в зданиях повышенной этажности.

2. Разработать математические модели процессов управления организацией тушения пожаров и проведением спасательных работ в зданиях повышенной этажности.

3. Разработать метод поддержки принятия управленческих решений при организации тушении пожаров в зданиях повышенной этажности с использованием новых информационных технологий.

4. Разработать имитационные модели процессов подготовки и проведения работ по тушению пожаров в зданиях повышенной этажности.

Методы исследования. При разработке основных результатов диссертационного исследования использовались методы системного анализа, математической статистики, теории принятия решений, имитационного и функционального моделирования, CALS-технологий.

Моделирование и расчеты, связанные с анализом и количественной оценкой полученных научных результатов, проведены с использованием методов и средств вычислительной техники и технологий в компьютерных системах: Mathcad 11 A, Matlab Simulink, GPSS World.

Результаты диссертационного исследования, выносимые на защиту:

1. Математические модели процессов управления организацией тушения пожаров и проведением спасательных работ в зданиях повышенной этажности на основе системы моделирования Matlab Simulink.

2. Метод поддержки принятия управленческих решений при организации тушении пожаров в зданиях повышенной этажности с использованием CALS-технологий.

3. Имитационные модели процессов подготовки и проведения работ по тушению пожаров в зданиях повышенной этажности в системе GPSS World.

Научная новизна результатов диссертационного исследования:

1. Математические модели процессов управления организацией тушения пожаров и проведением спасательных работ в зданиях повышенной этажности на основе использования возможностей современных{компьютер-ных средств системы моделирования Matlab Simulink наглядно отображают последовательность математических операций, сопровождающих исследуемый процесс проведения* противопожарных и спасательных операций, что отличается от традиционного подхода, который базируется на формульных соотношениях, обобщающих результаты натурных экспериментов, связанных с конкретными операциями по управлению организацией тушения пожаров и проведением спасательных работ в зданиях повышенной этажности.

2. Метод поддержки принятия управленческих решений при организации тушении пожаров в зданиях повышенной этажности с использованием CALS-технологий заключается в исследовании и решении проблем информатизации организации тушении пожаров в зданиях повышенной этажности, основанных на использовании международных стандартов в нотациях

IDEFO, DFD, IDEF3, на основе данного метода разработаны функциональные модели управления организацией тушения пожаров и проведением спасательных работ в зданиях повышенной этажности.

3. Имитационные модели процессов подготовки и проведения работ по тушению пожаров в зданиях повышенной этажности построены с применением двух основных подходов к реализации имитационной модели: с использованием пиктограмм основных команд инструментальной среды имитационного моделирования и использования операций ассемблера системы GPSS World, которые в комплексе образуют новый научный метод решения поставленной в работе задачи.

Теоретическая значимость полученных результатов диссертационного исследования заключается в том, что они могут быть положены в основу перспективных нормативных документов, регламентирующих процессы управления организацией тушения пожаров и проведением спасательных работ в зданиях повышенной этажности, а также создания автоматизированных систем информационного обеспечения пожарной безопасности ЗПЭ и будут способствовать повышению уровня использования современных информационных технологий в пожарной охране МЧС России, что существенно повлияет на качество тушения пожаров и проведение спасательных работ в зданиях повышенной этажности.

Практическая значимость полученных результатов определяется их важностью для повышения эффективности управления тушением пожаров и проведением спасательных работ в ЗПЭ, а также для обеспечения пожарной безопасности проектируемых и строящихся ЗПЭ.

Научные результаты, полученные в диссертационной работе могут быть использованы не только в органах управления оперативными подразделениями пожарной охраны, но и в организациях занимающихся разработкой и производством пожарной техники, пожарного оборудования для ЗПЭ.

Научные результаты диссертационного исследования внедрены в образовательный процесс Санкт-Петербургского университета ГПС МЧС России, а также в практическую деятельность Главного управления МЧС России по Санкт-Петербургу.

Апробация исследования. Научные результаты, полученные в исследовании, докладывались и обсуждались на заседаниях кафедры организации пожаротушения и проведения аварийно-спасательных работ Санкт-Петербургского университета Государственной противопожарной службы МЧС России, а также на следующих конференциях:

- IV Международной научно-практической конференции «Технические средства противодействия террористическим и криминальным взрывам», Санкт-Петербург, 21-23 октября 2008 г.

- V Международной научно-практической конференции «Технические средства противодействия террористическим и криминальным взрывам», Санкт-Петербург, 20 - 22 октября 2009 г.

- II Международной научно-практической конференции «Сервис безопасности в России: опыт, проблемы, перспективы», Санкт-Петербург, 29-31 октября 2009 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 научных работ, в том числе 2 статьи в журнале, рекомендованном ВАК Министерства образования и науки РФ.

Выводы по 4 главе

1. Рассмотрены два подхода к реализации имитационной модели:

- использование пиктограмм основных команд инструментальной среды имитационного моделирования;

- использование операций ассемблера системы GPSS World.

2. Разработана структура имитационной модели процесса подготовки и проведения работ по тушению пожара в здании повышенной этажности, включающая пять сегментов.

3. Для каждого из трех основных сегментов имитационной модели:

- организации разведки и проведение эвакуации людей в ЗПЭ;

- организации и проведении процесса тушения пожара в ЗПЭ;

- проведение мероприятий по удалению воды в помещениях ЗПЭ после тушения пожара; обоснован выбор функций распределения времени, отводимого на реализацию перечисленных этапов.

4. Подготовлены численные данные и проведена тестовая отладка имитационной модели, позволившая установить ее работоспособность и подготовить ее для проведения параметрического анализа с целью исследования количественных показателей эффективности процессов, сопровождающих тушение пожара в здании повышенной этажности.

5. Проведена компьютерная реализация на расчетных примерах имитационных моделей процессов подготовки и проведения работ по тушению пожаров в зданиях повышенной этажности в системе GPSS World.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Научная задача диссертационной работы, которая заключалась в проведении структурного анализа проблемы автоматизации процессов управления тушением пожаров и проведением спасательных работ в зданиях повышенной этажности, и разработке функциональных, математических и имитационных моделей в соответствующих системных оболочек новых информационных технологий, решена.

Цель диссертационной работы - разработка научно-методического аппарата на основе новых информационных технологий для повышения эффективности управления тушением пожаров и проведением спасательных работ в зданиях повышенной этажности - достигнута.

В диссертационной работе получены следующие научные результаты:

1. Проведен структурный анализ проблемы автоматизации процессов управления тушением пожаров и проведением спасательных работ в зданиях повышенной этажности.

2. Разработаны математические модели процессов управления организацией тушения пожаров и проведением спасательных работ в зданиях повышенной этажности на основе системы моделирования Matlab Simulink.

3. Разработан метод поддержки принятия управленческих решений при организации тушении пожаров в зданиях повышенной этажности с использованием CALS-технологий.

4. Разработаны имитационные модели процессов подготовки и проведения работ по тушению пожаров в зданиях повышенной этажности в системе GPSS World.

Полученные результаты могут быть положены в основу перспективных нормативных документов, регламентирующих порядок создания систем информационного обеспечения пожарной безопасности зданий повышенной этажности.

Научные результаты диссертационного исследования внедрены в образовательный процесс Санкт-Петербургского университета ГПС МЧС России, а также в практическую деятельность Главного управления МЧС России по Санкт-Петербургу.

Научные результаты, полученные в исследовании, докладывались и обсуждались на заседаниях кафедры организации пожаротушения и проведения аварийно-спасательных работ Санкт-Петербургского университета Государственной противопожарной службы МЧС России, а также на 3 Международных научно-практических конференциях.

По теме диссертации опубликовано 9 печатных работ, в том числе 1 статья в журнале, рекомендованном ВАК Министерства образования и науки РФ.

1. Нормативные, правовые документы

2. Боевой устав пожарной охраны (БУПО) (утвержден приказом МВД РФ от 15.07.95 №257 «Об утверждении нормативных правовых актов в области организации деятельности ГПС», приложение №2). М.: МВД РФ, 1995.

3. ГОСТ Р 12.3.047-98. Пожарная безопасность технологических процессов. Общие требования. Методы контроля. Обязательное приложение ТТТ "Метод расчета индивидуального и социального риска для производственных зданий".

4. ГОСТ 12.1.004-91. Пожарная безопасность. Общие требования. М. 199278 с.

5. ГОСТ 12.1.004-91* Пожарная безопасность. Общие требования. Обязательное приложение 2* "Метод определения уровня обеспечения пожарной безопасности людей".

6. ГОСТ 34.003 90. Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Автоматизированные системы. Термины и определения. М.: Издательство стандартов, 1991.

7. ГОСТ Р ИСО 9001 96. Система качества. Модель для обеспечения качества при проектировании, разработке, производстве, монтаже и обслуживании. М.: Издательство стандартов, 1997.

8. ГОСТ Р ИСО 9002 96. Система качества. Модель для обеспечения качества при производстве, монтаже и обслуживании. М.: Издательство стандартов, 1997.

9. ГОСТ Р ИСО 9003 96. Система качества. Модель для обеспечения качества при окончательном контроле и испытаниях. М.: Издательство стандартов, 1997.

10. ГОСТ Р 1-001 99. САЬБ-технологии. Техническая документация в электронном виде. Основные положения и общие требования. М.: Издательство стандартов, 2000.

11. ГОСТ Р 15.000 94. Жизненный цикл изделия (ЖЦИ). Термины и определения. М.: Издательство стандартов, 1995.

12. ГОСТ Р ИСО 10303 2000. «Промышленные системы автоматизации и интеграции - представление и обмен производственными данными». М.: Издательство стандартов, 2000.

13. МГСН 4.19-2005 Временные нормы и правила проектирования многофункциональных высотных зданий и зданий-комплексов в г. Москве. М., 2005.

14. МГСН 4.19-2005. Временные нормы и правила проектирования многофункциональных высотных зданий и зданий-комплексов в г. Москве.

15. Методические рекомендации по тушению пожаров в зданиях повышенной этажности. М.: МЧС России, 2006. — 31 с.

16. НПБ 104-03. Системы оповещения и управления эвакуацией людей при пожарах в зданиях и сооружениях.

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

18. НПБ 165-2001. Техника пожарная. Дыхательные аппараты со сжатым воздухом для пожарных. Общие технические требования. Методы испытаний. Утверждены приказом ГУГПС МВД России от 07.09.2001 г. № 65.

19. НПБ 169-2001. Техника пожарная. Самоспасатели изолирующие для защиты органов дыхания и зрения людей при эвакуации из помещений во время пожара. Общие технические требования. Методы испытаний. Утверждены приказом ГУГПС МВД России от 07.09.2001 г. № 65.

20. НПБ 302-2001. Техника пожарная. Самоспасатели фильтрующие для защиты органов дыхания и зрения людей при эвакуации из помещений вовремя пожара. Общие технические требования. Методы испытаний. Утверждены приказом ГУГПС МВД России от 18.12.2001 г. № 82.

21. Общие положения к техническим требованиям по проектированию жилых зданий высотой более 75 метров. — М.: Москомархитектура, 2002. — 69 с.

22. ППБ 01-03. Правила пожарной безопасности в Российской Федерации. Утверждены приказом МЧС России от 18 июня 2003 г. № 313.

23. РД 1-000 99. САСЗ-технологии. Терминологический словарь. М.: Издательство стандартов, 2000.

24. Р 50.1 2000. Рекомендации по стандартизации. СЛЬЭ-техноло-гии. М: Издательство стандартов, 2001.

25. Рекомендации по обеспечению пожарной безопасности многофункциональных высотных зданий. М.: ВНИИПО МЧС России, 2007.

26. Рекомендации по устройству систем оповещения и управления эвакуации людей при пожарах в зданиях и сооружениях.- М.: ВНИПО. 1985.- 19с.

27. СНиП 11-89-80*. Генеральные планы промышленных предприятий (с изменениями и дополнениями). М.: Стройиздат, 2006.

28. СНиП 2.01.02-85*. Противопожарные нормы (с изменениями и дополнениями). М.: Стройиздат, 2006.

29. СНиП 2.08.01 -89. Жилые здания /Госстрой России. — М.: ГУП ЦПП, 2001. — 16 с.

30. СНиП 2.08.02-89*. Общественные здания и сооружения. М.: Государственный строительный комитет СССР, 1989.

31. СНиП 2.09.04-87*. Административные и бытовые здания.

32. СНиП 21-01- 97*. Пожарная безопасность зданий и сооружений (с изменениями и дополнениями). М.: Стройиздат, 2006.

33. СНиП 31-01-2003. Здания жилые многоквартирные (Приняты и введены в действие с 01.10.2003 г. постановлением Госстроя России от 23.06.2003 г. № 109).

34. СНиП 31-05-2003. Общественные здания и сооружения административного назначения.

35. СНиП 35-01-2001. Доступность зданий и сооружений для маломобильных групп населения.

36. Средства спасения 2006 год. Каталог. М.: РИА «Индустрия безопасности», 2006. 368 с.

37. ТСН 31-332-2006. Жилые и общественные высотные здания.

38. Устав службы пожарной охраны (утвержден приказом МВД РФ от 15.07.95 №257 «Об утверждении нормативных правовых актов в области организации деятельности ГПС», приложение №1). М.: МВД РФ, 1995.

39. Федеральный закон от 21 декабря 1994 г. №69-ФЗ «О пожарной безопасности». М.: Собрание законодательства Российской Федерации, №35, 1995.

40. Федеральный закон от 22 августа 1995 г. №151-ФЗ «Об аварийно-спасательных службах и статусе спасателей». М.: Собрание законодательства Российской Федерации, №35, 1995.

41. Федеральный закон от 22 июля 2008 г. №123-Ф3 «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности».

42. Приказ МЧС РФ № 608 от 25 декабря 2002 г. «О применении в системе ГПС МЧС России приказов МВД России».1. Литература

43. Абдурагимов И.М., Андросов A.C., Исаева Л.К., Крылов E.B. Процессы горения. М.: ВИПТШ МВД СССР, 1984. 268с.

44. Альперович Т.А., Баранов В.В., Давыдов А.Н., Сергеев С.К., Судов Е.В., Черпаков Б.И. Компьютерно-интегрированные производства и CALS-технологии в машиностроении: Учебное пособие / Под ред. Б.И. Черпакова. М.: ГУП ВИМИ, 1999.512 с.

45. Апаков A.B. К вопросу о целесообразности моделирования параметров людских потоков при эвакуации с использованием теории массового обслуживания//Пожаровзрывобезопасность, № 5, 2003.

46. Артамонов B.C. Новые технологии в деятельности подразделений и организаций МЧС России // Вестник Санкт-Петербургского института Государственной противопожарной службы МЧС России, № 3, 2004.

47. Барабанов В.В., Давыдов А.Н., Левин А.И., Судов Е.В. Концепция развития CALS-технологий в промышленности России. М.: НИЦ CALS-техноло-гий "Прикладная логистика", 2002.

48. Бессмертнов В.Ф., Малыгин И.Г., Скопцов A.A., Ширинкин П.В. Пожарная тактика в вопросах и ответах (3-я редакция с изменениями и исправлениями). Учебное пособие. СПб.: СПбУ ГПС МЧС России, 2008. 228 с.

49. Ближин A.A., Малыгин И.Г., Цыганов B.B. Адаптивные механизмы управления пожарно-спасательными подразделениями. СПб.: СПбИ ГПС МЧС России, 2005. 89 с.

50. Бречалов C.JL, Малыгин И.Г., Таранцев A.A. Модель управления боевыми участками руководителем тушения пожара. Вестник Санкт-Петербургского института ГПС МЧС России №1(4). СПб.: СПбИ ГПС МЧС России. 2004.

51. Брушлинский H.H. Пожары в России и в Мире. М.: изд. «Калан», 2002. -154 с.

52. Брушлинский H.H. Анализ мировой пожарной статистики и ее роль в обеспечении пожарной безопасности на планете. М.: Проблемы безопасности при чрезвычайных ситуациях, № 1. 1998.

53. Брушлинский H.H., Микеев А.К., Базуков Г.С. и др. Совершенствование организации и управления пожарной охраной. М.: Стройиздат, 1986. 149 с.

54. Брушлинский H.H. Моделирование оперативной деятельности пожарной охраны.

55. Брушлинский H.H. Системный анализ деятельности Государственной противопожарной службы. М.: МИПБ МВД России, 1998. 255 с.

56. Брушлинский H.H., Вагнер П., Соколов C.B., Холл Д. Мировая пожарная статистика. М.: Академия ГПС МЧС России, 2004.

57. Брушлинский H.H., Пранов Б.М., Соболев H.H. Об одном подходе к проблеме комплексной оценки качества функционирования пожарной охраны: М.: ВИПТШ МВД СССР, 1978. с. 222-225.

58. Брушлинский H.H., Соболев H.H. Вероятностная модель процесса функционирования оперативных подразделений пожарной охраны // Вопросы экономики в пожарной охране. М.: ВНИИПО МВД СССР, 1985.

59. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. Изд. 5-е, стереотипное. М.: Высшая школа, 1998.

60. Гусев А.Е. Разработка моделей алгоритмов совершенствования функциональной структуры органов управления Государственной противопожарной службы. М.: Академия ГПС МВД России, 2001. 20 с.

61. Давыдов А.Н., Барабанов В.В., Судов Е.В., Шульга С.С. CALS (Поддержка жизненного цикла продукции): Руководство по применению. М.: ГУЛ ВИМИ, 1999. 44 с.

62. Демидович Б.П., Марон И.А., Шувалова Э.З. Численные методы анализа. М.: Наука, 1967.

63. Дмитриченко A.C., Паливода И.И., Соболевский C.JI. Учёт задержек при определении расчётного времени эвакуации людей // Вестник Командно-инженерного института МЧС Республики Беларусь, № 1(6), 2007.

64. Дмитриченко A.C., Соболевский C.JL, Татарников С.А. Новый подход к расчету вынужденной эвакуации людей при пожарах // Пожаровзрывобезо-пасность, №6, 2002.

65. Дмитров В.И. Опыт внедрения CALS за рубежом. М.: Автоматизация проектирования, 1997, № 1.

66. Дмитров В.И., Макаренков Ю.М. CALS-стандарты. М.: Автоматизация проектирования, 1997, №2 -№ 4.

67. Дроговцев Н.Я. Основы математического анализа. Киев: Высшая школа, 1985. 528 с.

68. Дубовицкий Г. Если лестница не достает до неба // Спасатель МЧС России №5, 2006 г., стр. 4-5.

69. Жолен JL, Кифер М., Дидри О., Вальтер Э. Прикладной интервальный анализ. Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2005.

70. Жуков Ю.И., Малыгин И.Г., Смольников A.B. Информационное сопровождение процессов разработки и эксплуатации сложной пожарной техники (CALS технологии) // Вестник Санкт-Петербургского института ГПС МЧС России №4. СПб.: СПбИ ГПС МЧС России. 2003.

71. Жуков Ю.И., Малыгин И.Г., Смольников A.B. Применение функционального моделирования в деятельности Государственной противопожарной службы // Вестник Санкт-Петербургского института ГПС МЧС России, №2(5). СПб.: СПбИ ГПС МЧС России. 2004.

72. Жуков Ю.И., Малыгин И.Г., Смольников A.B. Применение функционального моделирования в деятельности Государственной противопожарной службы // Вестник Санкт-Петербургского института ГПС МЧС России №5. СПб.: СПбИ ГПС МЧС России. 2003.

73. Иванников В.П., Клюс П.П. Справочник руководителя тушения пожара. М: Стройиздат, 1987. 288 с.

74. Ивченко Б.П., Мартыщенко JI.A., Монастырский M.JI. Теоретические основы информационно-статистического анализа сложных систем. СПб.: Изд. "ЛАНЬ", 1997. 320 с.

75. Интегрированная информационная поддержка жизненного цикла машиностроительной продукции. Принципы. Технологии. Методы. Модели. М.: ООО Издательский дом "МВМ", 2003. 264 с.

76. Интегрированная логистическая поддержка наукоемких изделий. Концепция. М.: Минпромнауки России, 2002.

77. Информационные технологии в наукоемком машиностроении. Киев: Техника, 2001

78. Исаевич И.И., Копылов В.А., Никонов С.А., Самошин Д.А. По поводу статьи «Новый подход к расчету вынужденной эвакуации людей при пожарах» // Пожаровзрывобезопасность, № 1, 2003.

79. Кабанов А.Г., Давыдов А.Н., Барабанов В.В., Судов Е.В. CALS-техноло-гии для военной продукции. М.: Стандарты и качество. 2000. №3. С. 33-38.

80. Климкин В.И., Соколов C.B. Анализ развития противопожарной службы Москвы и совершенствование ее деятельности на основе современных информационных технологий. М.: ГУ МЧС России по Москве, 2005. 112 с.

81. Климушин Н.Г., Новиков В.Н. Противопожарная защита зданий повышенной этажности. М.: Стройиздат, 1979. - 142 с.

82. Колчин А.Ф., Овсянников М.В., Стрекалов А.Ф., Сумароков C.B. Управление жизненным циклом продукции. М.: Анахарсис, 2002. 304 с.

83. Кузнецов Ю.С., Пивоваров В.В., Яковенко Ю.Ф. и др. Стратегия модернизации парка пожарных автомобилей России. М.: Пожарная безопасность, 2004. №3.

84. Кузнецов Ю.С., Яковенко Ю.Ф., Навценя Н.В., Яковенко К.Ю. Необходима структурная реконструкция парка пожарных автомобилей. М.: Пожарное дело, 2001. № 6.

85. Курносов В.И., Лихачев A.M. Методология проектных исследований и управление качеством сложных технических систем. СПб.: Изд. "ТИРЕКС", 1998. 495 с.

86. Малыгин И.Г. Использование технологий информационной поддержки изделий (CALS-технологий) при разработке сложной спасательной и пожарной техники. СПб.: «Жизнь и безопасность», №2, 2004.

87. Малыгин И.Г. Методы принятия решений при разработке сложных по-жарно-технических систем. Монография. СПб.: СПбУ ГПС МЧС России, 2007. 288 с.

88. Малыгин И.Г., Разливанов И.Н., Смирнов A.C., Ширинкин П.В. Математическое моделирование процессов развития пожара и пожаротушения в условиях ограниченности сил и средств // Проблемы управления рисками в техносфере, №4(8), 2008 г.

89. Малыгин И.Г., Сальников С.Н. Методы принятия решения при разработке новых образцов пожарной техники. Монография. СПб.: СПбИ ГПС МЧС России, 2002. 89 с.

90. Малыгин И.Г., Смольников A.B. Метод использования технологий информационной поддержки (CALS-технологий) при разработке сложной пожарной и спасательной техники. М.: Пожаровзрывобезопасность, №3, 2004.

91. Малыгин И.Г., Таранцев A.A. Об оценке динамики ущерба от пожара // Сборник докладов постоянно действующего научно-технического семинара Военного инженерно-космического университета им. А.Ф. Можайского. СПб.: ВИКУ, 2001.

92. Матюшин A.B., Порошин A.A., Новиков A.A., Харин В.В. Анализ методических подходов к оценке деятельности органов управления и подразделений ГПС МЧС России. М.: Пожарная безопасность, №3, 2004. с. 71-75.

93. Микеев А.К. Пожар. Социальные, экономические, экологические проблемы. М.: Пожнаука, 1994. 386 с.

94. Минаев В.М., Гришин Ю.В., Ширяев В.Ю. Имитационная система моделирования пожарной охраны города // Вопросы экономики в пожарной охране. М.: ВНИИПО МВД СССР, 1981.

95. Норенков И.П., Кузьмик П.К. Информационная поддержка наукоемких изделий. CALS-технологии. М.: Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2002. 320 с.

96. Пивоваров В.В., Кузнецов Ю.С., Яковенко Ю.Ф. и др. Стратегия модернизации парка пожарных автомобилей России. М.: Пожарная безопасность, 2001. № 3.

97. Повзик Я.С. Полсарная тактика. М.: ЗАО «Спецтехника», 1999. 411 с.

98. Повзик Я.С., Холошня Н.С. Тактические задачи по тушению пожаров. Ч.2М.: ВИПТШМВД СССР, 1988. 218 с.

99. Предтеченский В.М., Милинский А.И. Проектирование зданий с учётом организации движения людских потоков. Изд. 2-е, перераб. и доп. М.: Стройиздат, 1979.

100. Прикладные нечёткие системы / Под ред. Т. Тэрано, К. Асаи, М. Сугз-но. М.: Мир, 1993.

101. Родичев А.Ю., Таранцев A.A. Об учёте усталостных явлений при движении людского потока // Пожаровзрывобезопасность, № 1, 2007.

102. Роев Э.Д. Предупреждение пожаров в новостройках. М.: Стройиздат, 1987.- 125 с.

103. Розенблат В.В. Проблемы утомления. Изд. 2-е, перераб. и доп. М.: Медицина, 1975.

104. Самошин Д.А. Расчет времени эвакуации людей. Проблемы и перспективы // Пожаровзрывобезопасность, №1, 2004.

105. Смирнов A.C., Ширинкин П.В. Оценка уровня готовности подразделения пожарной охраны к действиям по тушению пожаров // Проблемы управления рисками в техносфере, №1(13), 2010 г.

106. Совершенствование организации и управления пожарной охраной / Под ред. H.H. Брушлинского. М.: Стройиздат, 1986.

107. Танклевский JI.T., Таранцев A.A. О некоторых проблемах расчетныхметодов эвакуации // Пожарная безопасность, №5, 2004.

108. Танклевский JI.T., Юн С.П., Таранцев A.A. О возможности оптимизации движения эвакуирующихся // Пожаровзрывобезопасность, №1, 2005.

109. Таранцев A.A. Моделирование параметров людских потоков при эвакуации с использованием теории массового обслуживания // Пожаровзрывобезопасность, № 6, 2002.

110. Таранцев A.A. О моделировании движения людей «цепочкой» // Пожаровзрывобезопасность, № 2, 2005.

111. Таранцев A.A. О связи интервального анализа с теорией вероятностей // Заводская лаборатория. № 3, 2004.

112. Таранцев A.A. Об одной задаче моделирования эвакуации с использованием теории массового обслуживания // Пожаровзрывобезопасность, № 3, 2003.

113. Таранцев A.A. Определение параметров людского потока при свободном движении // Пожаровзрывобезопасность, № 5, 2004.

114. Таранцев A.A. Определение расчётного времени эвакуации смешанного потока людей // Пожаровзрывобезопасность, № 6, 2006.

115. Таранцев A.A. Случайные величины и законы их распределения. Справочное пособие. СПб.: СПбИГПС МЧС России, 2005.

116. Таранцев A.A. Случайные величины и работа с ними. Монография. СПб: СПбУ ГПС МЧС России, 2007.

117. Теребнев В.В. Справочник руководителя тушения пожара. Тактические возможности пожарных подразделений. М.: Пожкнига, 2004 г. 248 с.

118. Теребнев В.В., Артемьев Н.С., Погрушный A.B. Здания повышенной этажности. Противопожарная защита и тушение пожаров. М.: Пожнаука, 2006. 237с.

119. Харисов Г.Х. Аварийно-спасательные работы. Курс лекций. М.: МИПБ МВД России, 1999.- 110 с.

120. Холщевников В.В. Исследование людских потоков и методологиянормирования эвакуации людей из зданий при пожаре. М.: МИПБ МВД России, 1999.

121. Холщевников В.В. Методология нормирования эвакуации людей при пожаре //Пожаровзрывобезопасность, № 3, 2001.

122. Холщевников В.В. Проблема беспрепятственной эвакуации людей из зданий, пути её решения и оценки // Пожаровзрывобезопасность, № 1, 2006.

123. Холщевников В.В. Психофизиологические закономерности поведения людей при движении в пешеходных потоках // Пожаровзрывобезопасность, №4, 2005.

124. Холщевников В.В. Что моделируем с использованием теории массового обслуживания? // Пожаровзрывобезопасность, № 2, 2003.

125. Холщевников В.В., Самошин Д.А., Галушка H.H. Обзор компьютерных программ моделирования эвакуации зданий и сооружений // Пожаровзрывобезопасность, №5, 2002.

126. Шойгу С.К., Воробьев Ю.Л., Владимиров В.А. Катастрофы и государство. М.: Энергоатомиздат, 1997.

127. Яковенко Ю.Ф. Современные пожарные автомобили. М.: Стройиздат, 1998. 352 с.

128. Диссертационные исследования

129. Егоров A.A. Математические модели и алгоритмы эвакуации людей в аварийных ситуациях в учебных заведениях. Дисс. на соиск. уч. ст. канд. техн. наук. Саратов: СарГТУ, 2008.

130. Зычков Э.А. Закономерности процессов эвакуации людей при пожаре подвижного состава в тоннеле метрополитена. Дисс. на соиск. уч. ст. канд.техн. наук. М.: ВНИИПО МВД РФ, 1998.

131. Скопцов A.A. Организация управления оперативными подразделениями МЧС при тушении пожаров. Дисс. на соиск. уч. ст. канд. техн. наук. СПб.: СПбИ ГПС МЧС России, 2004. 135 с.1. Отчеты о НИР

132. Жуков Ю.И., Малыгин И.Г., Таранцев A.A. Имитационное моделирование задач пожарной тактики для оценки эффективности действий пожарных подразделений в сложных ситуациях. Отчет о НИР. 1 этап. СПб.: СПбИ ГПС МЧС России. 2004.