WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 | 4 |

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы и приложений. Общий объем диссертации составляет 152 страниц, в том числе 26 рисунков, 5 таблиц и список литературы из 117 наименований.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации и сформулированы основные научные результаты, выносимые на защиту.

Глава 1. Анализ процессов мониторинга потенциально опасных объектов.

В первом разделе главы 1 проведен анализ характеристик опасности технических систем.

Проведенный анализ показал, что в России и промышленно развитых странах ущерб от пожаров и ЧС ежегодно наносит огромные убытки предприятиям и экономике в целом. Для потенциально опасных объектов (ПОО) следует выделить такие факторы, как пожар и взрыв, т.е. ЧС, обусловленные техногенными авариями. Потенциальными источниками техногенных катастроф и аварий являются предприятия топливно-энергетического комплекса, металлургической, химической и микробиологической промышленности. Опасность представляют и транспортировка по территории страны легковоспламеняющихся, взрывоопасных и ядовитых грузов, а также крупные газо- и нефтепроводы, пересекающие наиболее развитые промышленные районы.

Опасность есть свойство, внутренне присущее сложной технической системе. Она может реализоваться в виде прямого или косвенного ущерба для объекта воздействия постепенно или внезапно и резко — в результате отказа системы. Проведенный анализ реальных аварийных ситуаций, событий и факторов, человеческой деятельности позволил выделить ряд свойств опасности технических систем: 1. Любая техническая система потенциально опасна. 2. Техногенные опасности существуют, если повседневные потоки вещества, энергии и информации в техносфере превышают пороговые значения. 3. Источниками техногенных опасностей являются элементы техносферы. 4. Техногенные опасности действуют в пространстве и во времени. 5. Техногенные опасности оказывают негативное воздействие на человека, природную среду и элементы техносферы одновременно. 6. Техногенные опасности ухудшают здоровье людей, приводят к травмам, материальным потерям и к деградации природной среды. Для реализации опасности необходимо выполнение минимум трех условий: опасность реально действует (присутствует); объект находится в зоне действия опасности; объект не имеет достаточных средств защиты.

Во втором разделе главы 1 выявлено, что обеспечение безопасности функционирования потенциально опасных объектов есть состояние, при котором значения всех рисков, присущих этому объекту, не превышают их допустимых уровней. Рассмотрены подходы к оценке риска при мониторинге потенциально опасных объектов.

Согласно требованиям ГОСТ Р 22.1.12-2005 объекты социально-бытового, жилого и иного назначения следует оборудовать структуированной системой мониторинга и управления инженерными системами (СМИС). СМИС подлежат обязательной установке на ПОО, особо опасных, технически сложных и уникальных объектах. К ПОО относят объекты, на которых используют, производят, перерабатывают, хранят или транспортируют радиоактивные, пожаровзрывоопасные, опасные химические и биологические вещества, создающие реальную угрозу возникновения источника ЧС.

Понятие об аварии, катастрофе и обусловленной ими ЧС в техногенной системе ПОО обычно связано либо с выходом параметров функционирования за пределы удовлетворительного диапазона, либо с утерей контроля (т.е. с невозможностью наблюдения за системой или воздействия на нее). Тогда системным риском становится неуправляемый или недостаточно управляемый системой фактор, способный нарушить или ослабить гомеостаз.

В третьем разделе главы 1 сформулированы задачи мониторинга потенциально опасных объектов.

Оценка существующей структуры системы управления природными и техногенными рисками позволила выявить, что применительно к ПОО, мониторинг – это постоянный сбор информации, наблюдение и контроль за объектом, включающий процедуры анализа риска, измерения параметров технологического процесса на объектах, выбросов вредных веществ, состояния окружающей среды на прилегающих к объекту территориях.

Основные оперативно-тактические задачи, решаемые системой мониторинга ПОО были разделены на три категории:

a) идентификация ситуации, составление необходимых паспортов безопасности, изучение причин пожаров и ЧС, принятие мер по обеспечению безопасности;

b) прогноз развития ситуаций, приводящих к пожару и ЧС, моделирование динамики их развития и оценка ресурсов для их ликвидации, оценка необходимости эвакуации населения;

c) разработка и анализ стратегии ликвидации пожара и ЧС, разделение территории на участки и зоны обслуживания и закрепление за ними ответственных работников, определение числа необходимых подразделений и их состава, распределение сил и средств по объектам для достижения тактических целей, создание закрытых зон и зон патрулирования, организация эвакуации (сплошной или частичной).

Таким образом, основными функциями системы мониторинга являются: отслеживание с привязкой к объекту и реальному времени работы контроллеров и датчиков, как в событийном режиме, так и в режиме периодического опроса по инициативе центрального контроллера с диспетчерского центра, в том числе и автоматически; фиксация событий, происходящих на контролируемых объектах, с их привязкой к объекту, географическим координатам и реальному времени; аварийная и предупредительная сигнализация о возникновении внештатных ситуаций на контролируемых объектах; автоматизированный анализ событий в виде различных отчетов; отображение в реальном масштабе времени перемещения и состояния объекта на плане города. Расчет прогноза: последствий аварий на объектах использующих активные химически-опасные вещества и при их транспортировке; последствий аварий на взрывоопасных объектах; последствий аварий на нефтепроводах и газопроводах и пр.

В четвертом разделе главы 1 сформированы требования к системе мониторинга потенциально опасных объектов.

Автором выделены два блока, составляющих основу требований к системе мониторинга: 1. Информационный блок: обеспечение сбора и обработки достоверной и сопоставимой информации о состоянии технологических процессов функционирования стационарных и подвижных ПОО; разработка систем кодирования, обработки и представления информации на основе современных информационных технологий; разработка эффективных систем передачи информации на основе компьютерных сетей и средств связи; многоуровневая агрегация информации и представление ее в виде, пригодном для принятия управленческих решений. 2. Экспертный блок: комплексная и тематическая обработка информации, полученной в ходе наблюдения за объектами; моделирование и прогнозирование сценариев развития опасных ситуаций на объекте; экспертная оценка и выдача рекомендаций по совершенствованию мероприятий по снижению риска ЧС; оценка эффективности принимаемых решений. Сформированы требования к системе мониторинга ПОО.

Определена функциональная схема системы мониторинга, разработана структура контроля функционирования системы мониторинга, позволяющие обеспечить требуемый уровень безопасности объекта на основе результатов анализа, моделирования и прогнозирования развития опасностей, а также разработанных на их основе возможных сценариев развития пожаров и ЧС.

Глава 2. Математическое моделирование процессов мониторинга безопасности потенциально опасных объектов.

В первом разделе главы 2 сформирована концептуальная модель мониторинга потенциально опасных объектов.

При использовании системы мониторинга в критической ситуации мы можем предотвратить развитие опасной ситуации на ПОО или прекратить эксплуатацию объекта. Если считать, что работа такой высокоэффективной системы мониторинга в единицу времени Dt требует затрат L, тогда экономический эффект от эксплуатации объекта с системой мониторинга в среднем составит

, (1)

где Q - стоимость продукции (объем услуг и т.д.), произведенной за единицу времени Dt на объекте; R(p) - затраты на проведение технической политики (включая меры, направленные на повышение безопасности объекта), обеспечивающей вероятность p; m – момент времени появления аварии; n - состояние безопасности объекта, характеризующееся целым числом.

В современной технологии управления используются именно такие стратегии либо их модификации и комбинации.

Во втором разделе главы 2 формализовано описаны этапы формирование сценариев развития опасных ситуаций в системе мониторинга потенциально опасных объектов.

Динамическая модель ПОО в системе мониторинга описывает его моментальные состояния, обстановку, динамику их изменения, задает в каждый момент времени текущие ограничения на «безопасные» состояния, выход за которые неприемлем с точки зрения «физических» условий существования объекта. В модель включены следующие составляющие:

(2)

где - модель идентификации параметров мониторинга; - учета параметров окружающей обстановки; - поведения системы; - измерения состояний системы; - измерения состояния окружающей среды; - выбора процесса изменения объекта.

Общая схема построения сценария в момент времени наступления события включает несколько этапов: в соответствии с моделями производится оценка текущего состояния ПОО, уточняются параметры событий; фиксируется базовое состояние метанабора, в том числе возможного набора управляемо-контролируемых факторов; производится оценка ситуации, уточняются оценки предыдущих событий с точки зрения текущего состояния модели; формализуется текущая обстановка посредством фиксации оперативной квазиинформационной гипотезы развития ситуации; определяется возможность продолжения формирования сценария в заданном направлении в зависимости от текущего состояния основных его формирующих элементов и состояния внешней среды или необходимости разукрупнения сценария (детализация, выделение фрагментов и т.д.); производится выбор множества стратегий построения сценария в зависимости от сформулированной квазиинформационной гипотезы; уточняется правило построения оценки стратегий для формирования сценария; производится оценивание стратегий для синтеза сценария в зависимости от выбранной лицом, принимающим решения (ЛПР), модели учета неопределенности; уточняется цель и степень детализации сценария; производится выбор очередного события и временного шага сценария в процессе реализации выбранной стратегии его построения.

В основу экспертного описания модели поведения ПОО предлагается ввести понятие экспертно значимого разбиения (ЭЗР) расширенного фазового пространства и экспертно значимых событий (ЭЗС), которые происходят в последовательности, указанной в системе упорядочения. В системе мониторинга ЭЗР будет служить описание объекта с помощью вариантного представления его измеряемых параметров, а также измеряемых компонент окружающей среды, сгруппированных в виде орграфа. Достижение траекторией поведения объекта ЭЗР характеризует наступление ЭЗС, совокупность которых определяет сценарий поведения объекта.

При моделировании рассматривалось марковское следование ЭЗС. Считалось, что ЭЗС связаны в цепь, если условная вероятность наступления каждого при всех предшествующих событиях (в любом конечном числе) зависит только от последнего из этих событий; т.е. для каждых и системы вероятностных мер и функционально независимы. Тогда процесс экспертного следования может быть описан в рамках дискретной цепи Маркова. В этом случае система вероятностных мер является не более чем счетной. Считая время следования событий дискретным, можно ввести: - матрицу начальных вероятностей в момент времени ; - матрицу переходных вероятностей за шагов из в. Из формулы полной вероятности следует, т.е. величина вычисляется как сумма вероятностей следования по всем путям с началом в момент. Уравнение Колмогорова-Чэпмена задает основное тождество для переходных вероятностей:. Тогда для опорных следований получим, и безусловные вероятности достижения процессом следования элементарного разбиения в момент времени задаются в виде:. Если предположить, что - вероятность события, при котором первое достижение процессом следования, начатым в, наступит через моментов времени. Тогда

, (3)

полагая последовательно, получаем рекуррентно.

Система множеств развития различных событий на объекте может быть представлена в виде «расщепления» на подмножества:, где Т – множество экспертно невозвратных состояний, - непересекающиеся замкнутые множества. Когда процесс следования при «расщеплении» начинается в экспертно невозвратном состоянии, возникают две возможности: либо он попадает в одно из замкнутых множеств, и принадлежит ему, либо процесс принадлежит множеству Т. Для экспертно невозвратных состояний вероятность того, что процесс при «расщеплении» с начальным состоянием будет принадлежать этому множеству находится из системы линейных уравнений относительно вектора,

, (4)

где - матрица, составленная из строк и столбцов, соответствующих ЭЗР. И вероятности тогда будут определяться максимальным решением системы (4). При решении задачи в работе был сформирован критерий возвратности: элементарное разбиение является экспертно возвратным тогда и только тогда, когда система, не допускает решений, удовлетворяющих условию, за исключением при всех.

А вероятность того, что процесс при «расщеплении» с начальным состоянием поглотится некоторым замкнутым множеством С, - сумма столбцов матрицы, соответствующих ЭЗР, будут определяться минимальным решением системы.

Таким образом, в работе показано, что если ЭЗС связаны в однородную марковскую цепь, то вероятность их наступления может быть вычислена в соответствии с указанными формулами.

В третьем разделе главы 2 обосновано использование аппарата знаковых графов при моделировании процессов мониторинга, разработан алгоритм решения задач мониторинга.

Pages:     | 1 || 3 | 4 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»