Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Системный анализ, управление и обработка информации

Диссертационная работа:

Иншаков Юрий Захарович. Исследование, анализ и управление процессами пожарной безопасности и рисками экологических последствий воздействия пожаров на окружающую среду : диссертация ... доктора технических наук : 05.13.01 / Иншаков Юрий Захарович; [Место защиты: ГОУВПО "Воронежский государственный технический университет"]. - Воронеж, 2008. - 228 с. : 14 ил.

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ 5

1. ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ УПРАВЛЕНИЯ В СИС
ТЕМЕ ПРОТИВОПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ 14

  1. Состояние и функции системы управления противопожарной безопасностью 14

  2. Основные направления развития системы противопожарной безопасности 17

  3. Анализ и применение методов прогнозирования и решения оптимальных задач процессов пожаротушения и оценки влияния пожаров на окружающую среду 21

  4. Цель и задачи исследования 29

2. АНАЛИЗ, ВИЗУАЛИЗАЦИЯ И ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ПОЖАРНОЙ
БЕЗОПАСНОСТИ В ТЕРРИТОРИАЛЬНО РАСПРЕДЕЛЕННОЙ СИС
ТЕМЕ РЕГИОНА 32

  1. Анализ состояния возникновения пожаров в территориально распределенной системе региона на основе визуализации и трансформации информации 32

  2. Оценка динамики и прогнозирование основных показателей пожарной безопасности в регионе 54

Выводы второй главы 76

3. ОЦЕНКА ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ В РЕ
ГИОНЕ С ПРИМЕНЕНИЕМ СТАТИСТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВА
НИЯ 77

3.1. Построение статистических моделей учета взаимосвязи между по
казателями пожарной безопасности в регионе на основе корреляцион
ного и регрессионного анализа 77

3.2. Классификация административно-территориальных единиц региона по пожарной безопасности на основе кластерного и дискриминантного

анализа 85

Выводы третьей главы 101

4. АНАЛИЗ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ И ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ
ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПОЖАРОВ И ИХ ВЗАИМОСВЯЗЕЙ 102

  1. Биогеоценоз и взаимосвязи его составляющих 102

  2. Экологические характеристики пожаров и их анализ 105

  3. Анализ экологической опасности и структура материального ущерба от пожаров 115

  4. Социально-экономические и экологические параметры пожаров 117

Выводы четвертой главы 123

5. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ НЕРЕГУЛИРУЕМЫХ
ПРОЦЕССОВ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ПОЖАРОВ НА
ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ 124

  1. Влияние стадийности процессов горения на пожарах на экологию окружающей среды 124

  2. Математическое моделирование процесса диффузионного рассеивания загрязняющих веществ на пожарах 136

  3. Исследование конвективно-диффузионных процессов загрязнения

окружающей среды в нерегулируемых условиях пожаров 140

Выводы пятой главы 149

6. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ
ПАРАМЕТРОВ ПОЖАРОВ 150

  1. Экспериментальная проверка адекватности математических моделей реальным условиям рассеивания загрязняющих веществ на пожарах 150

  2. Исследование и анализ экологических показателей влияния пожаров на окружающую среду 158

  1. Алгоритмизация оценки концентраций загрязняющих веществ при рассеивании на пожаре 169

  2. Применение дисперсионного анализа для оценки загрязняющих

веществ в помещениях, подверженных пожару 173

Выводы шестой главы 181

7. ОПТИМИЗАЦИЯ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ ПРОТИ
ВОПОЖАРНОЙ СЛУЖБЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ ВНЕДРЕНИЯ 182

7.1. Формирование оптимальных требований уровня обслуживания
подразделениями пожаров 182

  1. Оптимизация оперативной деятельности подразделений пожарной части 191

  2. Анализ результатов исследования и внедрения 208

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 213

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 216

ПРИЛОЖЕНИЕ 234

Введение к работе:

Актуальность проблемы. Пожарі вляются мощным фактором, негативно влияющим на экономику страны и национальную безопасность. Материальный урон от пожаров сопоставим с ущербом, который причинен выявленными преступлениями экономической направленности. Причем, если по преступлениям часть ущерба возмещается, то урон от пожаров не только не восполним, но и требует еще больших затрат для восстановления уничтоженных материальных ценностей. Как известно, полные потери от пожаров составляют почти 5 % от бюджета страны. Проблема повышения эффективности борьбы с пожарами является чрезвычайно актуальной и требует разработки мер, которые бы позволили при существующей численности и технической оснащенности подразделений ГПС эффективно решать боевые задачи.

Исследование допустимой вероятности воздействия опасных факторов пожаров, включая и экологическое, имеет первостепенное значение для теории и практики защиты населения от несчастных случаев. При рассмотрении пожаров большее внимание уделяется исследованиям риска гибели людей и материальных ценностей, нежели решению экологических проблем. Поэтому задачи экологического воздействия пожаров на окружающую среду находятся в постановочной стадии исследования. Какие-либо количественные экологические характеристики отсутствуют, кроме статистических данных.

Анализ известных математических моделей по определению допустимой вероятности воздействия опасных факторов пожаров на людей показал, что в них не рассматриваются экологические факторы. По мнению проф. Г.Х. Хари-сова, даже по вопросам допустимой вероятности воздействия опасных факторов неэкологического характера пожаров на людей к настоящему времени нет однозначного ответа. В известных целевых функциях отсутствуют составляющие по экологическому ущербу от пожаров.

В связи с вышеизложенным, исследование, анализ и моделирование процессов воздействия пожаров на окружающую среду является актуальной задачей, решение которой позволит проводить прогнозные оценки, экспертизу экологического загрязнения биосферы от последствий пожаров и оценить ущерб.

Решение задачи оптимизации обслуживания требований, поступающих в пожарные подразделения на тушение пожаров с привлечением теории массового обслуживания, будет способствовать и правильному размещению пожарных подразделений в жилых зонах, определению количества задействованной пожарной техники на пожарах с заданной вероятностью обслуживания объекта тушения. Минимизация времени тушения пожаров также позволит сократить время работы источника загрязнения окружающей среды - очага пожара. Эта

задача является неотъемлемой частью общей экологической проблемы по защите окружающей среды от воздействия вредных выбросов пожаров.

Работа выполнена в соответствии с Федеральной целевой программой «Снижение рисков и смягчение последствий чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера в Российской Федерации до 2010 года», целевой программой Воронежской области и с одним из основных научных направлений ГОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет» «Проблемно-ориентированные системы управления».

Цель и задачи исследования. Целью диссертационного исследования является исследование и анализ экологических показателей влияния пожаров на окружающую среду, моделирование процессов экологического воздействия пожаров, оптимизация функционирования системы противопожарной безопасности и управление риском социально-экономических последствий на основе прогнозирования ситуации в территориально распределенной системе региона.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

провести анализ путей повышения эффективности управления в системе противопожарной безопасности;

обосновать методы прогнозирования и решения оптимальных задач процессов пожаротушения и оценки влияния пожаров на окружающую среду;

разработать информационный мониторинг для прогнозирования и принятия решений с учетом риска неблагоприятных ситуаций по пожарной безопасности территориальных единиц региона;

развить математическую модель нерегулируемых процессов горения на пожарах для получения их режимных параметров;

разработать математическую модель диффузионного рассеивания загрязняющих веществ, содержащихся в продуктах горения на пожарах, для проведения прогнозных оценок и экспертизы экологического воздействия пожаров на окружающую среду;

развить вероятностную модель теории массового обслуживания применительно к тушению пожаров и разработать алгоритм на ее основе по определению оптимального количества подразделений пожарной части;

разработать методику комплексного расчета с применением ЭВМ ущерба от пожаров, включая ущерб от воздействия загрязняющих веществ на окружающую среду;

проверить адекватность математических моделей реальным условиям загрязнения окружающей среды на пожарах;

разработать математическую модель экологического воздействия пожаров на окружающую среду, зависящего от их режимных параметров;

разработать методику оптимизации размещения пожарных депо;

разработать методику определения экологического воздействия пожаров на окружающую среду и ее доли в составной части общего материального ущерба;

разработать оптимальную систему функционирования оперативной деятельности подразделений противопожарной службы.

Методы исследования. Для решения поставленных задач были использованы методы многовариантного моделирования на основе ГИС-технологий, теории массового обслуживания и нечетких множеств и теории управления и системного анализа.

Научная новизна. В диссертации получены следующие результаты, характеризующиеся научной новизной:

математические модели нерегулируемых процессов горения, диффузионного рассеивания загрязняющих веществ, включающих решения систем уравнений энергии, диффузии, и полученных на их основе аналитических зависимостей для расчета экологических параметров пожаров с учетом температуры, теплоты, скорости и времени перемещения фронта пламени, максимальных массовых выбросов и полей концентраций загрязняющих веществ при их диффузионном рассеивании;

аналитические зависимости, полученные на основе математического моделирования диффузионного рассеивания загрязняющих веществ, содержащихся в продуктах горения на пожарах, позволяющие проводить прогнозные оценки и экспертизу экологического воздействия пожаров на окружающую среду с учетом метеорологических, теплофизических и антропогенных параметров, скорости распространения факела;

вероятностная модель теории массового обслуживания и алгоритм, ориентированные на пожаротушение и структурную оптимизацию системы противопожарной службы;

математическая модель процессов горения на пожарах и полученные на ее основе аналитические зависимости, позволяющие определять время горения на каждой стадии, скорость распространения фронта пламени, количество образующихся загрязняющих веществ и их максимальные концентрации;

алгоритм и методика определения экологического ущерба, ориентированные на машинную обработку на основе полученных аналитических зависимостей и разработанной функции цели;

статистическая модель, позволяющая получать оценки загрязняющих веществ в помещениях, подверженных пожару;

информационный мониторинг состояния и прогнозирования развития ситуаций по противопожарной безопасности территориальных единиц региона,

обеспечивающий выбор опережающих управленческих решений для минимизации риска возникновения пожаров и экологического ущерба;

прогностические модели адаптивного краткосрочного прогнозирования, позволяющие получать прогнозные оценки по основным видам пожарной безопасности по территориальным единицам региона;

оптимизационная модель интерактивного выбора управляющих воздействий, учитывающая ограниченные ресурсы и цели системы противопожарной безопасности.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, содержащихся в работе, подтверждены:

применением фундаментальных аэродинамических и диффузионных законов для газообразных и жидких сред, процессов горения на пожарах, подтвержденных статистической теорией и экспериментом;

соответствием результатов лабораторных и натурных исследований и численного эксперимента, выполненных с использованием современных приборов и методов испытаний со степенью достоверности 92%, в том числе теории математической статистики и теории вероятности;

одновременным использованием различных методов исследований, позволяющих с разных сторон изучить одни и те же процессы и явления, положенные в основу предлагаемых решений.

Практическое значение работы заключается в апробации и внедрении новых методик по прогнозным оценкам и экспертизе экологического воздействия пожаров на окружающую среду, оптимизации характеристик размещения пожарных подразделений в селитебной зоне с учетом экологических параметров и определению экологического ущерба. Информационный мониторинг, полученный на основе ГИС-технологий, позволяет формировать комплекс мероприятий, направленных на опережающие управленческие решения по уменьшению риска пожаров и экологического воздействия в административных территориальных единицах региона.

Результаты диссертации используются в процессе обучения студентов по курсам «Экология», «Пожарная тактика», «Экономика пожарной безопасности» в Воронежском государственном архитектурно-строительном университете, в пожарно-техническом училище МЧС РФ, в Воронежском институте высоких технологий и в подразделениях Государственной противопожарной службы Воронежской области.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях и семинарах: Х1-ой Научно-технической конференции «Системы безопасности» - СБ-2002 (Москва, 2002); Всероссийской конференции «Интеллектуальные информационные сис-

темы» (Воронеж, 2005); Всероссийской конференции «Интеллектуализация управления в социальных и экономических системах» (Воронеж, 2006, 2007); ежегодных конференциях Воронежского государственного архитектурно-строительного университета (2002-2006).

Публикации. По теме диссертации опубликована 41 научная работа, в том числе 13 публикаций в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, и одна монография.

В работах, опубликованных в соавторстве и приведенных в конце автореферата, соискателем разработана математическая модель, схемы натурных наблюдений на пожарах [2, 19], разработана математическая модель вероятностного подхода к определению количества задействованной пожарной техники и подразделений в пожарной части [18], проведена реализация и обработка статистических данных при исследовании экологического состояния помещений, подверженных пожару, интерпретация полученных результатов анализа [8, 10, 12, 27, 30, 32, 37], предложена процедура комплексной оценки экономического ущерба от воздействия пожаров на окружающую среду [25, 26], сформированы базы данных для статистического анализа состояния и прогнозирования противопожарной безопасности в регионе [24, 39, 40, 41].

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, семи глав и заключения, изложенных на 215 страницах, содержит список литературы из 184 наименований, 60 рисунков и 37 таблиц.

Подобные работы
Голованов Виктор Владимирович
Разработка моделей и алгоритмов многомерного анализа процессов в управлении качеством на предприятии
Болычевцева Любовь Алексеевна
Системный анализ и управление процессами контроля изделий машиностроения
Костюшина Елена Анатольевна
Системный анализ и управление процессом зачисления абитуриентов в вуз
Новикова Екатерина Ивановна
Анализ, алгоритмизация и управление процессом диагностики гинекологических заболеваний на основе многовариантного моделирования
Ефременков Валерий Вячеславович
Анализ и управление технологическим процессом приготовления стекольной шихты
Верхова Галина Викторовна
Системный анализ, управление и автоматизация технологических процессов в системах почтовой связи
Смольянинова Ольга Леонидовна
Системный анализ и управление эпизоотолого-эпидемическим процессом при лептоспирозе
Рзун Ирина Геннадьевна
Методы синтеза и анализа проходимых автоматов в управлении технологическими процессами
Салман Джаафар Анвар
Исследование и разработка системы управления охраной окружающей среды промышленного предприятия на примере стекольного завода
Ушакова Валентина Николаевна
Исследование и анализ физического состояния призывников в территориально распределенной системе региона с применением ГИС-технологий (на примере Воронежской обл.)

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net