Методический аппарат имитационного моделирования процесса управления противопожарной деятельностью в информационно-аналитических системах пожарной безопасности

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Общие и комплексные проблемы технических и прикладных наук и отраслей народного хозяйства


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

УДК 519. 876. 2
Работа выполнена в рамках ФЦП «Научные и педагогические кадры
инновационной России», контракт 02. 740. 11. 0692
Миргалеев А. Т, Теплова В. В.
МЕТОДИЧЕСКИЙ АППАРАТ ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА УПРАВЛЕНИЯ ПРОТИВОПОЖАРНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬЮ В ИНФОРМАЦИОННО-АНАЛИТИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ
ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ
Предложен метод имитационного моделирования процесса управления противопожарной деятельностью в образовательном учреждении, а также подход к его использованию в информационно-аналитических системах пожарной безопасности.
105
Ключевые слова: моделирование процесса эвакуации, информационно-аналитические системы, пожарная безопасность, теория террайнов, метод Дейкстры.
Обеспечение эффективного оперативного управления противопожарной деятельностью является одной из наиболее острых социальных и экономических проблем [1]. Основные трудности при этом обусловлены дефицитом времени для принятия и реализации управленческих решений, недостоверностью и недостаточностью информации, зависимостью информационных потоков от складывающейся ситуации, отсутствием необходимых и неточностью используемых моделей развития ситуации.
Указанные обстоятельства обусловливают актуальность разработки моделей, алгоритмов, методов поддержки принятия решений при управлении противопожарной деятельностью с использованием информационноаналитических систем пожарной безопасности.
В работе [2] разработана математическая модель формализованного описания аудиторий и процесса эвакуации людей из них при пожаре на основе теории террайнов. Базируясь на этой модели, в данной работе предлагается метод имитационного моделирования процесса управления противопожарной деятельностью в образовательном учреждении.
Метод имитационного моделирования состоит из следующих шагов:
Шаг 1. Построение первоначального плана эвакуации из аудиторий и других помещений образовательного учреждения на основе имеющейся нормативной информации и технических характеристик объектов.
Шаг 2. Построение моделей аудиторий и помещений образовательного учреждения на основе теории террайнов.
Алгоритм построения моделей аудиторий и помещений образовательного учреждения представлен на рис. 1.
106
Начало
Исходные данные: статический террайн помещения, время t
Запрос изображения с камеры
Распознавание изображения
31
Построение террайна
Нес впадение"
Сравнение
Сов падение
Расчет нового кратчайшего пути эвакуации статическим террайном Кратчайший путь эвакуации прежний
1 1
т
Время t+1 час
Рис. 1 — Алгоритм построения моделей аудиторий и помещений образовательного учреждения на основе теории террайнов
Последовательность приведенных действий выполняется для каждой аудитории и каждого помещения образовательного учреждения, а затем в совокупности для каждого этажа.
Шаг 3. Определение предполагаемых зон возгорания с учетом источников возникновения пожароопасной ситуации в образовательном учреждении.
Основными источниками возникновения пожароопасной ситуации в образовательном учреждении являются: курение сотрудников, обучающихся, работников сторонних организаций- применение открытого огня вне специальных установок- проведение работ на оборудовании с неисправностями- пользование поврежденными розетками и другими электроустановочными изделиями- перегрузка в электросетях- короткие замыкания и т. д.
Шаг 4. Определение в зависимости от зоны возгорания кратчайших путей эвакуации людей из аудиторий и помещений образовательного учреждения при помощи алгоритма Дейкстры.
Построение модели аудитории на основе теории террайнов и определение кратчайшего пути эвакуации людей при пожаре при помощи алгоритма Дейксты рассмотрено в работе [3].
Шаг 5. Определение высоты препятствий в построенных моделях аудиторий и помещений образовательного учреждения.
Шаг 6. Корректировка кратчайших путей эвакуации людей из аудито-
107
рий и помещений образовательного учреждения с учетом высоты препятствий.
Шаг 7. Определение возможности возникновения «конфликтных ситуаций» при эвакуации.
Возможные пути передвижения людей в помещении в процессе эвакуации могут быть заданы при помощи случайных импульсных потоков [4]. В начальный момент времени образуется большое число независимых случайных импульсных потоков, каждый из которых определяется по следующей формуле:
оо
& lt-p*(z) = ^ 5(z — z-)
i=-оо
где zi — случайный момент появления i-ro импульса, причем zi — zi-i
5
дельта-функция, причем
Однако на последующих этапах процесса эвакуации пути передвижения людей в помещении совпадают, что может быть выражено при помощи суммарного импульсного потока, который определяется по следующей формуле:
п
(p*(z) = 2& gt--u)
i=i
Становится очевидным, что в процессе эвакуации могут возникать «конфликтные» ситуации, вызванные с одной стороны слиянием отдельных людских потоков в суммарный, а с другой стороны ограниченной и неизменяющейся пропускной способностью путей эвакуации.
Шаг 8. Определение основных характеристик эвакуации.
Процесс эвакуации может быть охарактеризован при помощи следующих показателей:
— количество людей, находящихся на территории образовательного учреждения (определяется по данным с камер наблюдения) —
— возможное время эвакуации людей из аудиторий и помещений образовательного учреждения (определяется при помощи алгоритма, представленного на рис. 2).
Шаг 9. Определение степени успешности реализации разработанного плана эвакуации.
Алгоритм определения степени успешности разработанного плана эвакуации представлен на рис. 3.
108
Шаг 10. Построение уточненного детализированного плана эвакуации.
Рис. 2 — Алгоритм определения времени эвакуации людей из аудиторий и помещений образовательного учреждения
Рис. 3 — Алгоритм определения степени успешности плана эвакуации
Шаг 11. Формирование в информационно-аналитической системе сценария управления противопожарной деятельностью на основе системного подхода.
109
Системный подход [5] базируется на принципах иерархического многоуровневого моделирования и множественности моделей. Исходя из этого, модель процесса управления противопожарной деятельностью му можно представить как совокупность функциональной, информационной и поведенческой моделей процесса управления:
Му =) ФМу, ИМу, ПМу |,
где фму, иму, пму — соответственно функциональная, информационная и поведенческая модели процесса управления противопожарной деятельностью.
Функциональная модель фму процесса управления противопожарной деятельностью, для построения которой использована методология IDEF0, описывается совокупностью процессов ситуационного управления без учета их временных характеристик. Фрагмент функциональной модели представлен на рис. 4.
USED AT: AUTHOR DATE: 11. 10. 2009 H WORKING READER DATE CONTEXT:
FROJECT: Управление RE^: 13. 10. 2009 DRAFT
RECOMMENDED
NOTES: 1 2 34 5 6 7 8 9 10 PUBLICATION A-0
Нормативно-правовые акты ________________________
Информация от
вышестоящих
органов
Внутренняя
документация
______4_______*______
Принятие
управленческого
решения
0р. 2
J
Регламент пожарной безопасности
У_________У
Реализация мероприятий
при возникновении __________^
пожароопасной ситуации 0р. 4
2
Силы и средства ВУЗа
NODE: TTLE Управление противопожарной деятельностью NUMBER:
A0 подразделений ВПО 1
Рис. 4 — Фрагмент функциональной модели
Информационная модель иму процесса управления противопожарной деятельностью строится в нотации IDEF1X. При этом все функциональные связи и потоки функциональной модели становятся потенциаль-
но
ными сущностями информационной, а функциональные блоки, связывающие их, трансформируются в отношения между этими сущностями.
Поведенческая модель пму процесса управления противопожарной деятельностью характеризует динамические свойства процессов ситуационного управления. В качестве поведенческой модели используется динамическая имитационная модель управления противопожарной деятельностью в виде сети Петри, позволяющая прогнозировать характеристики реализуемого сценария управления в зависимости от выбранного плана мероприятий.
Построение набора моделей позволяет эффективно формализовать свойства и характеристики исследуемого объекта в части его слабоструктурированных элементов и подсистем. С учетом описанных выше моделей системный подход к формированию в информационно-аналитической системе сценария управления противопожарной деятельностью схематично представлен на рис. 5.
Рис. 5 — Системный подход к формированию в информационно-аналитической системе сценария управления противопожарной деятельностью
Таким образом, разработан метод имитационного моделирования процесса управления противопожарной деятельностью в образовательном учреждении, а также подход к его использованию в информационно-аналитических системах пожарной безопасности, позволяющий повысить эффективность их функционирования и снизить риск гибели людей.
111
Библиографический список
1. Архипова Н. И. Управление в чрезвычайных ситуациях / Н. И. Архипова, В. В. Кульба. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Рос. гос. гуманит. унт, 1998. — 316 с.
2. Сизов А. С., Сазонов С. Ю., Кужелева С. А., Теплова В. В. Модель формализованного описания аудиторий и процесса эвакуации людей из них при пожаре // Информационно-измерительные и управляющие системы, 2010, № 11.
3. Теплова В. В., Сизов А. С., Миргалеев А. Т. Математическое моделирование процесса эвакуации людей из помещения при пожаре на основе теории террайнов // Телекоммуникации, 2011, № 1.
4. Седякин Н. М. Элементы теории случайных импульсных потоков. — М: «Советское радио», 1965. — 264 с.
5. Ямалов И. У. Концептуальное моделирование процессов возникновения и развития чрезвычайных ситуаций // Информационные технологии, 2006, № 7.
112

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой