close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Модели и алгоритмы управления пожарной безопасностью жилого сектора.

код для вставкиСкачать
На правах рукописи
ОЛЕЙНИКОВ СЕРГЕЙ НИКОЛАЕВИЧ
МОДЕЛИ И АЛГОРИТМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПОЖАРНОЙ
БЕЗОПАСНОСТЬЮ ЖИЛОГО СЕКТОРА
Специальность 05.13.10
Управление в социальных и экономических системах
(технические науки)
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Москва - 2013
Работа выполнена в учебно-научном комплексе автоматизированных систем и
информационных технологий ФГБОУ «Академия Государственной противопожарной
службы МЧС России».
Научный руководитель:
Топольский Николай Григорьевич,
доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель
науки РФ, профессор кафедры информационных технологий учебно-научного комплекса автоматизированных систем и информационных технологий Академии ГПС МЧС
России
Официальные оппоненты:
Прус Юрий Витальевич,
доктор физико-математических наук, профессор, начальник научно-образовательного комплекса организационноуправленческих проблем Академии ГПС МЧС России
Колесников Анатолий Аркадьевич,
доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель
науки РФ, заведующий кафедрой синергетики и проблем
управления Таганрогского технологического института
Южного федерального университета
Ведущая организация:
ФГБУ «Всероссийский научно-исследовательский институт по проблемам гражданской обороны и чрезвычайных
ситуаций ФЦ МЧС России»
Защита диссертации состоится «23» октября 2013 г. в 14. 00 на заседании диссертационного совета Д 205.002.01 при Академии Государственной противопожарной
службы МЧС России по адресу: 129366, Москва, ул. Бориса Галушкина, 4, зал совета.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Академии Государственной
противопожарной службы МЧС России.
Автореферат разослан «23» сентября 2013 г.
Отзыв на автореферат с заверенной подписью и печатью прошу направить в Академию Государственной противопожарной службы по указанному адресу.
Телефон для справок: (495) 683-19-05.
Ученый секретарь
диссертационного совета
доктор технических наук, доцент
С.Ю. Бутузов
1
Общая характеристика работы
Актуальность темы диссертации. Проблемы обеспечения пожарной безопасности в последнее время остаются наиболее актуальными не только в Российской Федерации, но и во многих других странах мира. Последствия пожаров
сопровождаются крупным материальным ущербом, достигающим сотни миллиардов рублей, большим количеством пострадавших людей, на них, с различными
травмами, увечьями, в том числе и детей. Статистика пожаров свидетельствует о
том, что социально-экономические потери от пожаров нарастают с каждым годом.
В 2012 году на территории Российской Федерации согласно официально опубликованной статистической информации о пожарах и их последствиях около 70%
случаев пожаров произошло на объектах жилого сектора, при которых погибло
92% всех погибших. 17 процентов от общего количества пожаров зафиксировано
в помещениях жилых домов, печальная «результативность» которых дает 53,9%
от общей численности погибших при пожарах в 2012 году. Значительное количество пожаров происходит по причинам нарушений правил устройства и эксплуатации электрооборудования и составляет около 25%.
Таким образом, для обеспечения требуемого уровня пожарной безопасности
жилого сектора необходимо определить комплекс мероприятий, направленных на
предотвращение пожаров по электротехническим причинам, включающий в себя
ряд мер социального, экономического и технического характера.
В связи с этим возникает научная задача – моделирование взаимодействия
социальных, экономических, технических мер по обеспечению пожарной безопасности в жилом секторе.
В основе настоящего исследования лежат результаты работ многих зарубежных и отечественных ученых в области теории управления: Г. Хакена, В.И.
Арнольда, И.Пригожина, Н.Н. Моисеева, Н. Самуэльсона, А.А. Колесникова, в
т.ч. в области пожарной безопасности – Артамонова В.С., Гаврилея В.М., Мешалкина Е.А., Микеева А.К., Топольского Н.Г. и др.
В диссертации получили развитие результаты исследований в области создания систем управления техносферной безопасностью Белозерова В.В.,
2
Брушлинского Н.Н., Минаева В.А., Пруса Ю.В., Семикова В.Л. Соколова С.В. и
др.
Объектом исследования является система обеспечения пожарной безопасности жилого сектора.
Предметом исследования являются модели и алгоритмы управления оперативно-профилактической деятельностью пожарной охраны в жилом секторе.
Цели и задачи исследования. Цель диссертации заключается в обеспечении требуемого уровня пожарной безопасности жилого сектора на основе технических, экономических, социальных моделей и алгоритмов управления.
Для достижения поставленной цели сформулированы и решены следующие
задачи:
- проведен анализ существующих научных методов и подходов по решению
проблем пожарной безопасности жилого сектора;
- разработаны модели и алгоритмы управления пожарной безопасностью
жилого сектора, позволяющие сократить число пожаров;
- внесены предложения по усовершенствованию структуры оперативнопрофилактической деятельности добровольной пожарной охраны (ДПО) в жилом
секторе административно-территориальной единицы (АТЕ).
Методы исследования. Исследования базируются на использовании теории вероятности и теории массового обслуживания, статистического анализа временных рядов, математического моделирования, компьютерных методов обработки информации.
Научная новизна исследования заключается в том, что впервые определены условия координации технических, экономических, социальных моделей и алгоритмов, позволяющих сократить число пожаров в жилом секторе, а именно:
1. Предложен новый метод пространственно-временного статистического
анализа пожаров и последствий от них, позволяющий оптимизировать дислокацию добровольных пожарных формирований в сельских районах.
2. Введено понятие пожарно-электрического вреда (ПЭВ), как обобщѐнной
производной от параметров электроэнергии (потребленной и преобразованной
3
пользователем в своих электроприборах) характеризуемой соответствующими вероятностями пожаров по электротехническим причинам в конкретном жилом секторе АТЕ.
3. Обоснована технико-экономическая модель использования электросчетчика-извещателя (ЭСИ) в жилом секторе, определяющая в реальном масштабе
времени пожарно-электрический вред используемой электроэнергии и предотвращающая загорание еѐ отключением, а также позволяющая осуществить раннее
обнаружение пожара.
4. Научно обоснована многоэлементная система адаптивного пожарноэлектрического налогообложения в жилом секторе с использованием электросчетчиков-извещателей.
5. Предложены социально-экономические модели и алгоритмы управления
пожарной безопасностью в жилом секторе при действии реинвестиционного механизма распределения налоговых средств.
Практическая значимость полученных результатов заключается в следующем.
1. Предложен способ оптимизации дислокации добровольных пожарных
формирований в сельских районах на основе метода пространственно-временного
статистического анализа пожаров и последствий от них, позволяющий сократить
число пожаров в жилом секторе.
2. Разработан электросчетчик-извещатель, реализующий экономическую
модель управления по сокращению числа пожаров (решение о выдаче патента на
полезную модель от 16.08.2013 года № 2013117242/08(025554).
3.
Предложена
многоэлементная
система
адаптивного
пожарно-
электрического налогообложения физических лиц жилого сектора с использованием электросчетчиков-извещателей, устанавливаемых в каждом жилом объекте
за счет реинвестиционного механизма распределения получаемых налоговых
средств и сокращения количества потерь от пожаров.
4
4. Обоснована роль добровольной пожарной охраны как основного элемента,
обеспечивающего
функционирование
системы
адаптивного
пожарно-
электрического налогообложения в жилом секторе.
5. Разработаны предложения по внедрению многоэлементной системы адаптивного пожарно-электрического налогообложения в жилом секторе.
Достоверность и обоснованность научных положений, результатов, выводов и рекомендаций, приведенных в диссертации, достигнута за счет:
- системного подхода, методов системного анализа, методов теории вероятности;
-
создания
и
обоснованного
применения
метода
пространственно-
временного статистического анализа пожаров и последствий от них;
- комплексирования современных методов и измерительных средств, позволяющих реализовать определение пожарно-электрического вреда от подаваемой и
потребленной электроэнергии.
Апробация работы. Основные результаты прошли апробацию на:
- 19,20 и 21 международных научно-технических конференциях ««Системы
безопасности – СБ 2010, 2011 и 2012», Москва; 13,14 и 15 международной научно-практических конференциях «Техносферная безопасность», Туапсе, 2011,2012
и 2013; 4-й международной научной конференции ССПС-2011 «Системный синтез и прикладная синергетика»,11-13.10.2011, Пятигорск/Таганрог; международной научно-практической конференции «European Science and Technology», Wiesbaden, January 31st, 2012; международной научной конференции «Наука в исследованиях молодых», Новосибирск, 2012; международной научно-практической
конференции «Актуальные проблемы развития ТЭК регионов России и пути их
решения», Геленджик, 2012; международной научно-практической конференции
«Совершенствование
теории
методологии
финансов
и
налогообложения»
/Йошкар-Ола, 10.05.2012; III Всероссийской c международным участием научнопрактической интернет-конференции «Современные технологии обеспечения
гражданской обороны и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций», Воронеж, 2012.
5
Внедрение результатов работы. Результаты диссертационной работы использованы в следующих организациях:
- ЦС «ВДПО» при разработке предложений по оптимизации дислокации и
развития добровольных пожарных формирований;
- ФГКУ «4 отряд ФПС по Краснодарскому краю» ГУ МЧС России по Краснодарскому краю при подготовке материалов по созданию пожарных частей на территории Геленджикского гарнизона пожарной охраны;
- ФГКУ «2 отряд ФПС по Краснодарскому краю» ГУ МЧС России по Краснодарскому краю при подготовке отчетных материалов по противопожарным мероприятиям на территории Новороссийского гарнизона пожарной охраны;
- Академии Государственной противопожарной службы МЧС России в учебном процессе учебно-научного комплекса автоматизированных систем и информационных технологий по дисциплине «Информационные технологии управления» и при выполнении НИР по разработке методологии создания информационно-управляющей системы адаптивного пожарно-энергетического налогообложения. Практическое применение результатов исследования подтверждается актами
внедрения.
На защиту выносятся:
1. Метод пространственно-временного статистического анализа пожаров и
последствий от них.
2. Модель многоэлементной системы адаптивного пожарно-электрического
налогообложения
жилого
сектора
с
использованием
электросчетчиков-
извещателей.
3. Алгоритмы принятия решений в многоэлементной системе адаптивного
пожарно-электрического налогообложения в жилом сектора АТЕ.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 18 печатных работ, в т.ч. 1 монография, 3 публикации в изданиях, утвержденных Высшей аттестационной комиссией Министерства образования и науки Российской Федерации. Получено положительное решение о выдаче патента на полезную модель.
6
В работах, опубликованных в соавторстве лично автором обоснованы и
предложены:
- модель электросчетчика-извещателя для жилого сектора, определяющего в реальном масштабе времени пожарно-электрический вред подаваемой и используемой электроэнергии и разработка многоэлементной системы адаптивного пожарно-электрического налогообложения физических лиц жилого сектора;
- метод пространственно-временного статистического анализа пожаров и последствий от них.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из ведения, 4-х глав, заключения, списка литературы (134 наименования) и одного приложения. Основное содержание диссертации изложено на 108 страницах, включает 3 таблицы и
30 рисунков.
Основное содержание работы
Во введении обоснована актуальность выбранной темы, определены объект
и предмет исследования, сформулированы его цели и задачи. Изложены теоретические и методологические принципы, новизна и практическая значимость проведенного исследования.
В первой главе диссертационной работы «Системный анализ процессов
обеспечения пожарной безопасности жизнедеятельности», в разделе 1.1.
выполнен обзор научно-технического, экономического и социального
обеспечения пожарной безопасности жизнедеятельности в России и за рубежом.
Наряду с типовой обработкой данных о пожарах (рис.1), в разделе 1.2
представлен новый метод пространственно-временного статистического анализа
пожаров и последствий от них, использующий существующие базы данных автоматизированной системы обработки данных о пожарах (АСОД «ПОЖАРЫ»):
погиблоСкрыт. ф-мы
болез.-00,49%
погиблоОбостр. болез.03,10%
травмы-03,29%
спасено-00,00%
травмы-01,80%
спасено-00,26%
погиблоПадение с выс.00,00%
погиблоПсих.факторы00,00%
погиблоПрочие-01,88%
травмы-06,19%
спасено-02,68%
а)
погиблоВыс. темп-ра
21,14%
-
погиблоПр-кты горения68,80%
ущербПр-ры и прметы быта57,23%
б)
травмы-18,36%
спасено-04,51%
травмы-23,00%
спасено-02,81%
травмы-00,22%
погибло-00,00%
травмы-05,55%
погибло-08,36%
погибло-00,00%
травмы-39,82%
спасено-05,88%
погиблоНедост. кислор.04,24%
ущербмагнитофон00,58%
ущербэл.осв. и нагр.03,17%
ущербхолодильник00,62%
травмы-00,00%
травмы-00,32%
спасено-00,00%
травмы-00,45%
спасено-00,33%
травмы-01,10%
погибло-01,61%
травмы-00,22%
погибло-00,31%
погиблоЭл.ток-00,16%
погиблоОбруш. констр.00,08%
ущербтелевизор01,72%
ущербкондиционер00,16%
травмы-00,84%
спасено-07,91%
травмы-05,86%
спасено-08,82%
травмы-56,58%
погибло-86,12%
ущербпровода и
эл.уст.изд.20,74%
ущербДругие
источники49,97%
травмы-05,63%
погибло-02,45%
травмы-56,69%
погибло-13,88%
ущербЭл.приборы, в
т.ч.:-26,37%
ущербПосле
прибытия ГПС89,44%
травмы-21,38%
погибло-17,48%
погиблопосле прибытия
ГПС-23,85%
травмы-30,11%
спасено-74,18%
погиблобез ГПС-37,58%
погиблодо прибытия
ГПС-76,15%
травмы-67,04%
спасено-20,65%
травмы-02,85%
спасено-05,16%
Гибель и травмы от пожаров в городах
ущербв т.ч. до
прибытия ГПС01,53%
травмы-01,34%
погибло-34,74%
ущерббез ГПС-09,03%
травмы-37,94%
погибло-16,03%
ущербостальные23,02%
травмы-60,72%
погибло-65,26%
травмы-30,47%
погибло-44,33%
Источники пожаров в городах
Рис.1. Диаграммы а) гибели и травм, б)причин и источников пожаров, в жилом секторе
7
- синхронизация выборки данных о последствиях и причинах пожаров по
шести временным (времени сообщения, прибытия, локализации, ликвидации,
свободного горения и тушения пожара) и трем пространственным (расстояние до
места пожара в метрах, уничтоженные и поврежденные площади в квадратных
метрах) параметрам (тексты запросов и результаты выборки по годам приведены
в приложении к диссертации);
- представление выборок параметров в виде объемных гистограмм с осью
«километры/минуты» в геометрической прогрессии (рис.2), обработка которых по
методу выравнивания средних показала, что все огибающие, имеют экстремумы и
с достаточной точностью описываются трансцендентными функциями вида
y = a ·tb ·exр(-c·t),
(1)
где t – время, a – постоянная при функции времени, b – показатель степени функции времени, c
– постоянная при функции времени в экспоненте.
Эти трансцендентные функции при интегрировании дают соответствующие
распределения Эрланга пожаров, ущерба, пострадавших, площадей и т.д. по
временам выполнения оперативно-тактических задач (ОТЗ).
Пространственно-временной анализ пожаров в селах
Пространственно-временной анализ пострадавших площадей на селе
Уничтожено и
повреждено (кв.м.)
Пожары
600000
20000
св. горение
св. горение
15000
400000
10000
200000
расстояние
расстояние
5000
0
0- 3
0
93 - 189
189-381
381-765
765-1533
>1533
без ГПС
километры/минуты
3- 9
9 - 21
21 - 45
45 - 93 93 - 189 189-381 381-765
7651533
0- 3
3- 9
9 - 21
21 - 45
45 - 93
расстояние
10613
16315
10720
15393
6661
723
8
5
5
4907
7,51%
расстояние 138222 227215 213910 420876 249996
47164
202
1701
32
св. горение
362
5223
18685
16262
6320
1216
201
63
30
16988
26,00%
св. горение
84892
9625
2368
1427
Пространственно-временной анализ ущерба в селе
4484
59763
295117 430350 282819
>1533
без
ГПС
20735
1,57%
километры/минуты
205280 14,92%
Пространственно-временной анализ погибших и травмированных на селе
Пострадавшие (чел)
Ущерб (тыс.р.)
8000
250000,0
св. горение
расстояние
6000
200000,0
4000
150000,0
св. горение
2000
100000,0
расстояние
50000,0
0
3- 9
9 - 21
21 - 45
>1533
без
ГПС
св. горение
71
291
1347
1541
691
173
37
5
10
6476
60,85%
расстояние
1339
1858
1587
2888
1382
183
4
0
0
1401
13,16%
0- 3
0,0
0- 3
3- 9
9 - 21
21 - 45
45 - 93
93 - 189
189-381
381-765
765-1533
>1533
без ГПС
расстояние
78910,3
121152,5
112704,6
169488,0
93508,6
10693,0
23,2
15,3
1,4
42452,981
6,75%
св. горение
3286,7
34840,1
146554,9
210028,6
100147,0
16047,5
2731,4
944,4
579,2
113789,8
18,09%
километры/ минуты
45 - 93 93 - 189 189-381 381-765
7651533
километры/минуты
Рис.2. Объемные гистограммы пожаров и последствий от них в сельских районах
8
b 1
t
 t
   exp   
c
 c
,
y
c  [(b  1)! ]
(2)
i
 t   b 1 (t / с) 
P  1  exp     

 с   i 0 i !  .
Получаемые
результаты
(3)
пространственно-временного
статистического
анализа пожаров и последствий от них позволяют использовать новое уравнение
оперативно-тактической деятельности (ОТД) при управлении силами и средствами пожарной охраны
t
t P
 i 2 m n 
Pm (1  Pn )
i 1 Pi
5
tОТД
tj
4
3
t
,
 1 (1  P )
 P P
j , k 1
j

k
(4)
где tотд- время решения оперативно-тактических задач при пожаре; ti/P i- времена и вероятности
обнаружения и сообщения о пожаре, решения диспетчером задачи привлечения подразделений
и сбора боевого расчета по тревоге; tm·Pm/Рм(1-Рn) - времена следования/возвращения к месту
пожара, вероятности высылки ближайшего подразделения по кратчайшему маршруту и
«невероятности» ДТП с участием пожарного автомобиля (ПА); tj/PjPk - времена и вероятности
разведки, боевого развертывания, локализации и тушения пожара; tℓ/(1-Рℓ)- времена и
вероятности «свертывания» и восстановления ресурсов.
Уравнение отличается от существующего тем, что времена в нѐм
определяются по уравнениям плотности вероятности (2), а вероятности, как
обратные величины коэффициентов качества выполнения каждой ОТЗ - по
уравнениям вероятности событий (3). Достоинством пространственно-временного
статистического
анализа
пожаров
является
возможность
оптимизации
размещения ДПО в каждой АТЕ на основе результатов моделирования с его
помощью (рис.3).
свободное горение
свободное развитие пожара
0-3
0-3
1000000
а)
100000
765-1533
б)
3-9
10000
1000000
100000
765-1533
1000
100
100
10
10
381-765
9 - 21
1
1
381-765
9 - 21
0
0,1
0
189-381
21 - 45
93 - 189
3-9
10000
1000
45 - 93
189-381
21 - 45
93 - 189
45 - 93
Рис.3. Диаграммы происшедших (а) и моделируемых (б) пожаров и последствий от них
9
В разделе 1.3 формализованы основные причины ухудшения пожарной
безопасности жизнедеятельности и обоснованы направления диссертационного
исследования.
Во второй главе диссертации «Синергетические модели и методы управления пожарной безопасностью в жилом секторе» дан системный анализ существующих методов и средств пожарной профилактики жилого сектора и его противопожарной обороны, а также выполнен системный синтез синергетической модели
противопожарной защиты населенных пунктов.
В разделе 2.1 введено понятие пожарно-электрического вреда, как количества потребленной электроэнергии (V, кВт/ч), умноженной на вероятность пожара
по электротехническим причинам (Pэт)
ПЭВ = V ∙ Рэт.
(5)
Для сокращения числа пожаров в жилом секторе по электротехническим
причинам, необходимо осуществлять мониторинг пожарно-электрического вреда
и принимать соответствующие управляющие воздействия, во-первых, с целью
обеспечения требуемого качества подаваемой электроэнергии, и во-вторых,
уменьшить вероятность пожаров от электроприборов.
В разделе 2.2 приведены результаты системного синтеза синергетической
модели противопожарной защиты жилого сектора населенных пунктов.
В п. 2.2.1 представлен системный анализ методов и средств обнаружения
пожара, по результатам которого разработан метод предотвращения и раннего
обнаружения пожаров от электроприборов, на который подана заявка на изобретение от 07.09.2012 года № 2012138274 и полезную модель от 16.04.2013 года №
2013117242 - электросчетчик-извещатель.
Предложенный метод позволяет определить пожарно-электрический вред
по потребляемой электроэнергии с помощью ЭСИ, синхронно измеряющего и
оцифровывающего сетевое напряжение и потребляемый ток в реальном масштабе
времени с вычислением по ГОСТ 13109-97 стандартных параметров качества
электроэнергии (патент РФ № 2260842), по которым регистрируется и отдельно
10
визуализируется потребленная электроэнергия с допустимым и недопустимым
качеством по формуле
W = Wд + Wнд,
(6)
где
W – общее количество электроэнергии, отпущенной потребителю за время Т; Wд –
количество израсходованной электроэнергии при допустимых отклонениях; Wнд – количество
израсходованной электроэнергии при недопустимых отклонениях.
Полученные значения умножаются на соответствующие константы вероятности пожаров по электротехническим причинам. В результате суммирования
указанных результатов определяется и визуализируется пожарно-электрический
вред. С целью раннего обнаружение опасных факторов пожара (дыма, продуктов
горения, температуры) осуществляется непрерывный забор и анализ воздуха защищаемого помещения через аспирационную систему ЭСИ. Для повышения достоверности обнаружения опасных факторов пожара (ОФП) в помещениях, где
размещена аспирационная система с ЭСИ (рис.4) предусмотрено три датчика,
синхронно реализующих три разных способа регистрации ОФП – тепловой, дымовой и газовый. Зафиксированные значения ОФП коррелируются с учетом вычисления пожарно-электрического вреда, одновременно проводится идентификация сигнала тревоги – «пожар» или «ложный» сигнал. По радиоканалу, сигнал
тревоги передается в ближайшую пожарную часть. Одновременно в организации
энергонадзора и энергосбыта направляются характеристики качества потребленной электроэнергии.
Рис.4. Блок-схема электросчетчика-извещателя и схема аспирационной системы
11
Представленная во втором параграфе этого раздела модель оснащения проживающих в объекте жилого сектора, средствами индивидуальной защиты органов
дыхания и зрения (СИЗОД) от продуктов горения создает условия сокращения
примерно на 70% количества погибших и на 20% травмированных людей.
В п.2.2.3 приведены результаты использования модели добровольного пожарного формирования (ДПФ), позволяющей создать условия управляемости пожарной безопасностью жизнедеятельности в жилом секторе, благодаря реорганизации функций ДПО, а именно:
- наделения ДПО совместно с энергосбытовыми организациями правами
установки ЭСИ в каждой квартире и жилом доме;
- наделения ДПО обязанностью периодического технического обслуживания пожарно-технической части ЭСИ (аспирационной системы и пожарного извещателя);
- наделения ДПО правами сезонных проверок жилого сектора и проведения
противопожарной пропаганды жильцов (совмещая их, как правило, с периодами
технического обслуживания ЭСИ и их проверки энергонадзором).
Таким образом, ДПО становится основным элементом системы обеспечения
пожарной безопасности в жилом секторе региона и:
- оснащает жилой сектор СИЗОД и проводит обучение населения для получения навыков их использования при пожаре;
- устанавливает (совместно с энергосбытовыми организациями) и обслуживает (совместно с энергонадзором) ЭСИ для обеспечения с их помощью предупреждения жильцов о пожароопасных режимах потребления электроэнергии с
помощью звукового сигнала тревоги, а ПЧ - об обнаружении загорания;
- осуществляет сезонную противопожарную пропаганду и проверки жилого
сектора, информируя надзорные органы МЧС о нарушениях требований пожарной безопасности в жилом секторе.
В третьей главе «Синтез многоэлементной системы адаптивного пожарноэлектрического налогообложения» изложены результаты системного анализа существующих методов страхования и налогообложения на предмет определения
12
10000
180000
9000
162000
8000
144000
7000
126000
6000
108000
5000
90000
Зона
моделирования
4000
72000
3000
54000
2000
36000
1000
18000
0
0
1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010
пожары (города)
пожары (село)
Энергия (ГВт)
ущерб (города)
ущерб (село)
Рис.5. Динамика потребления электроэнергии, пожаров и последствий от них
Пожары
Ущерб (млн.руб.)
оптимальной структуры системы, финансирующей создание и функционирование
разработанных выше моделей.
В разделе 3.1 приведены результаты сравнительного анализа страхового и
налогового подходов в обеспечении пожарной безопасности жизнедеятельности,
из которого следует, что сущность страхового подхода, какими бы мерами не измерялись так называемые «страховые случаи», базируется на «рыночном саморегулировании», основным параметром которой является рентабельность (прибыль), с диапазоном еѐ изменения и измерения в интервале от 1 до 100%, т.е. от
10-2 до 1 (в единицах теории вероятностей), пожарная безопасность законодательно определена от 1 до 10-6. При этом 100% присвоения страховых сумм не происходит, как не происходит и 100% компенсации ущерба, например, от пожара, однако, издержки на создание рабочих мест, накладные расходы и прибыль страховых компаний «поглощают» в среднем до 25% собираемых средств, которые, с
точки зрения пожарной безопасности являются нецелевым использованием.
Сущность любой системы налогообложения заключается в том, что каждое
физическое и юридическое лицо периодически (ежемесячно, ежеквартально и
т.д.) уплачивает в налоговый орган определенную законом сумму, из которых в
дальнейшем оплачиваются различные мероприятия, в частности, может компенсироваться ущерб от пожара.
В разделе 3.2 представлены результаты сезонного статистического анализа
причин, мест возникновения пожаров и последствий от них, а также графики динамики пожаров и потребления электроэнергии в Краснодарском крае (рис.5).
13
Полученные результаты статистического анализа позволяют утверждать,
что установка ЭСИ в квартирах и индивидуальных жилых домах, позволит:
- определять пожарно-электрический вред в жилом секторе от качества подаваемой и потребляемой электроэнергии;
- предотвращать пожары от электроприборов посредством автоматического
отключения их от электросети при низком качестве подаваемой электроэнергии;
- предупреждать об истечении срока пожаробезопасного ресурса электроприборов;
- осуществлять раннее обнаружение пожара и передаче по радиоканалу сообщение о пожаре в ближайшую пожарную часть (ПЧ) и ДПО;
- определять ежемесячный пожарно-электрический налог, на основании
расчета пожарно-электрического вреда подаваемой и потребляемой электроэнергии;
- реализовать финансовое обеспечение функционирования ДПО по осуществлению указанных выше противопожарных мероприятий.
В четвертой главе «Результаты имитационного моделирования внедрения
предлагаемых методов и моделей в жилом секторе» представлены результаты системного синтеза разработанных моделей и методов в многоэлементную систему
и результаты имитационного моделирования еѐ внедрения, позволяющих достигнуть нормативного уровня пожарной безопасности в жилом секторе.
В разделе 4.1 проведена адаптация метода ретропрогноза для жилого сектора Краснодарского края, которая заключается в модификации уравнения оперативно-тактической деятельности Белозерова-Гаврилея (4)
4
tj
ti
t m  Pn
t ОТД   

(7)
Pm (1  Pn ) j ,k 1 Pj  Pk
i 1 Pi
и использования следующих распределений Эрланга:
- нулевого порядка (экспоненты) - P = 1 – exp(-t/ti), в которых параметр
формы b =1 , а параметр масштаба c = ti (ti→ tрд , tсб , tсл , tр, tбр, tл ), где tрд – время
решения диспетчером задачи высылки сил и средств, tсб – время сбора боевого
расчета по тревоге, tсл – время следования боевого расчета к месту пожара, tр –
время разведки, tбр – время боевого развертывания, tл – время локализации пожара.
5
14
- распределений суммарных времен
идентификация (tид=ТС+tрд):
b = 2, с = tид /2, Р = 1 – (1 + 2t /tид)·exр(-2t /tид)
(8)
прибытие (tпр = tсб + tсл + tр):
b = 3, с = tпр /3, Р = 1 – [1 + 3t /tпр +9t2/2tпр2)∙exр(-3t /tпр)
(9)
свободное развитие (tсвр = tид + tпр + tбр): b = 6, с = tсвр/6,
Р =1-(1+6t/tсвр+18t2/tсвр2+36t3/tсвр3+54t4/tсвр4+194t5/3tсвр5)∙exр(-6t/tсвр).
(10)
Интегральные уравнения потерь использовались без изменения:
 t

t Rп 
c
Пi  У М    У
t Lп
bУ 1

 t

 exp  

 cУ
cУ  [(bУ  1)!]
 t

t Rп 
c
 k$  S Г  Г    Г
t Lп
bГ 1

 t


t Rп 
  5,72У   cУ
М


 t
  exp  

 cГ
c Г  [(bГ  1)!]
t Lп
bУ 1

 t

 exp  

 cУ
cУ  [(bУ  1)!]

 t


t Rп 
  k  S  Т   cТ
$
Т

t Lп
bТ 1




 t
  exp  

 cТ
cТ  [(bТ  1)!]


 ,
(11)
где УМ – прямой материальный ущерб от пожаров в течение года, руб.; Г – число погибших от
пожаров в течение года, чел.; k$ - курс условной единицы (у.е.); SГ =
(23789+19510+28500)/3/0,95 - средняя стоимость гибели человека на пожаре, в условных единицах; Т – число травмированных от пожаров в течение года, чел.; SТ = (9095+5995+321)/3/0,95 средняя стоимость травмирования человека на пожаре, в условных единицах.
Полученные генерацией данные с применением 4-х множителей «невероятности пожара от ЭП» (1-0,2068), «невероятности ущерба от ЭП» (1-0,2890), «невероятности уничтожения жилых помещений от ЭП» (1-0,1947) и «невероятности
повреждения жилых площадей от ЭП» (1-0,2704), позволили получить (таб.1)
предварительную оценку эффективности как разность соответствующих данных:
сокращение числа пожаров в жилом секторе – на 19510,
сокращение прямого материального ущерба в жилом секторе – на 223,678
млн.руб.,
сокращение косвенного материального ущерба в жилом секторе – на 1,279
млрд.руб.,
сокращение гибели населения в жилом секторе – на 4405 человек (в
стоимостном выражении – 2,997 млрд.руб.),
сокращение травматизма населения в жилом секторе – на 4022 человека (в
стоимостном выражении – 587,4 млн.руб.)
сокращение уничтоженных площадей жилого сектора – на 37430 м2 (в
стоимостном выражении – 1,235 млрд. руб.).
сокращение поврежденных площадей жилого сектора – на 155240 м2 (в стоимостном выражении – 1,025 млрд. руб.).
15
Оценка суммарной эффективности в стоимостном выражении составила
7,347 млрд. руб. за 18 лет (с 1995 по 2012 годы) или 408,2 млн. руб. в год.
Таблица 1
Ретропрогноз социально-экономических потерь в жилом секторе
Выполнение оперативнотактической задачи (мин., км.)
1
свободное горение
0-3
3-9
9 - 21
21 - 45
45 - 93
93 - 189
189-381
381-765
765-1533
>1533
без ГПС
ts (минуты)
(значение)
tm (мода)
(медиана)
t (b)
ехр
tL (левая точка перегиба или среднее)
tR (правая точка перегиба или эксцесс)
свободное развитие
0-3
3-9
9 - 21
21 - 45
45 - 93
93 - 189
189-381
381-765
765-1533
>1533
без ПО
ts (минуты)
(значение)
tm (мода)
(медиана)
t (b)
ехр
tL (левая точка перегиба или среднее)
tR (правая точка перегиба или эксцесс)
Социально-экономические потери в жилом секторе
пожары, травмы, гибель, ущерб, уничто- повреед.
чел.
чел. тыс. руб. жено, м2 ждено, м2
2
3
4
5
60862
5208
5053 541630,0
647
69
39
3766,6
10225
451
536 107062,1
24754
1030
1539 194917,9
11317
468
871 145059,9
2626
97
269 29479,4
504
44
58
4223,0
117
15
18
633,6
35
1
0
469,9
14
0
2
87,4
10623
3033
1721 55930,1
17,45% 58,24% 34,06% 10,33%
17,0
17,8
19,9
17,8
556
25
43
5652
11,3
11,8
13,2
11,9
15,2
14,7
18,4
16,8
5,5E-03 4,8E-03 3,4E-03 4,8E-03
0,1767
0,1688 0,1510
0,1682
3,3
3,5
3,9
3,5
19,3
20,2
22,6
20,3
41352
1186
648 317952,2
2
0
0
4,3
584
10
5
1331,3
11705
245
124 42028,2
25673
760
415 194264,9
3382
171
105 79597,8
3
0
0
725,7
3
0
0
0,0
0
0
0
0,0
0
0
0
0,0
0
0
0
0,0
0,0%
0,0%
0,0%
0,0%
28,01
31,51
32,37
36,50
602
19
11
5913,3
23,3
26,3
27,0
30,4
28,7
36,1
33,9
36,8
9,7E-05 4,8E-05 4,1E-05 2,0E-05
0,2142
0,1904 0,1853 0,1644
12,90
14,52
14,91
16,81
33,78
38,00
39,04
44,02
6
171724
1418
12978
60926
56820
18384
8209
548
114
81
12246
7,13%
25,4
2647
17,0
25,7
1,6E-03
0,1179
5,0
29,0
134294
1
185
8008
63965
59697
2438
0
0
0
0
0,0%
45,82
3087
38,2
47,0
5,0E-06
0,1310
21,11
55,26
7
492186
3381
66804
207582
137670
38600
7792
2445
865
49
26998
5,49%
20,7
6292
13,8
20,9
3,0E-03
0,1447
4,0
23,6
336946
3
1020
35596
195337
103458
1531
0
0
0
0
0,0%
39,05
6676
32,5
41,2
1,3E-05
0,1536
17,99
47,10
16
Таблица 2
Ориентировочные затраты на внедрение и функционирование
добровольной пожарной охраны
Единовременные
затраты
Приобретение СИЗОД
Приобретение и
монтаж
ЭСИ
Вооружение ДПО
мотопомпами (МП)
Наиме- СтоиРасчетные
Текущие
нование мость
значения
затраты
оборудо- обору(модель)
вания дования количе- Сумма
(тыс.
ство
(млн.
руб.)
руб.)
Шанс
2,0
ЭСИ
с АС
5,6
МП
5330201 10660,4 Обслуживание
СИЗОД
1554642 8706,0 Обслуживание
ЭСИ
1000,0 1725
Итого
Наимено- СтоиРасчетные
вание
мость
значения
оборудо- оборудо(модель)
вания
вания коли- Сумма
(тыс. чество (млн.
руб.)
руб.)
Шанс
0,27
ЭСИ
0,67 19510 13,1
8427
2,3
1725,0 Содержание
ДПО:
городов работник 90,0
населенных ДПО 130,0
пунктов
21091,4
2665 239,9
1725 224,3
479,5
В разделе 4.2 представлены результаты моделирования затрат на внедрение
предлагаемых методов и моделей, расчет их экономической эффективности и
срока окупаемости (табл.2).
Показано, что только с применением адаптивной системы налогообложения
пожарно-электрического вреда, ежегодный размер которого в жилом секторе
Краснодарского края может составить 1395, 568 млн. руб. в год. При внедрении
системы адаптивного пожарно-электрического налога (САПЭН), срок окупаемости предлагаемых моделей составит около 4-х лет
ЕСАПЭН = (408,2∙4 – 479,5∙4 – 15,5∙4 +1395,568∙4)/21091,4 = 0,2482,
Т= 1/Е = 4,029 года.
(12)
(13)
Таким образом, внедрение предлагаемых моделей эффективно и окупится за
4 года за счет сокращения социально-экономических потерь от пожаров на 1, 645
млрд. руб., если их внедрение с помощью САПЭН. Размер налога за 4 года составит 5,623 млрд. руб., что в пересчете на одного жителя Краснодарского края со-
17
ставит – 21,97 руб. в месяц, в соответствии с потребленной им электроэнергией
(60 – 85 руб. на семью).
Целевая функция управления – безопасность населения при пожарах достигнет при этом значения 0,9999809, что в 10 раз лучше существующей ситуации, но пока ещѐ в 10 раз хуже нормативной (0,999999), т.к. существующая вероятность гибели и травм 0,999893.
Для того, чтобы повысить безопасность населения при пожарах, в предлагаемую систему заложены два ключевых принципа:
1) вооружение ДПО «мотопомпами» (в дальнейшем многоцелевыми автомобилями скорой пожарной помощи). Применение их позволит сократить время
свободного развития пожара в любом месте Краснодарского края. Это будет достигнуто за счет уменьшения времени прибытия ДПО к месту пожара и начала
боевых действий по тушению пожара до прибытия боевого расчета ближайшей
ПЧ;
2) число добровольных уполномоченных и их денежно-вещевое содержание
может значительно возрасти, если 2,487 млрд. руб. из 8,706 млрд. руб. (табл.2),
затрачиваемых на монтаж аспирационных систем и установку ЭСИ, направить,
например не в «монтажные организации», а через «Всероссийское добровольное
общество» (ВДПО) на обучение добровольцев и выполнение ими этих работ.
Эффект от «первого принципа» заключается в сокращении в 2 раза времени
свободного развития пожаров (половины пожаров в сельских районах), что не
уменьшает общего
числа пожаров, но позволяет сократить социально-
экономические потери от них (табл.3).
При этом достигается:
сокращение числа погибших до 892 чел.,
сокращение числа травмированных до 523 чел.,
сокращение материального ущерба до 110,687 млн. руб. ,
сокращение уничтоженных площадей до 21363 м2,
сокращение поврежденных площадей до 93630 м2.
В этом случае целевая функция управления достигает значения 0,9999853
(1415 чел.:18 лет/5330201 чел. – таблица 2), то есть становится практически равна
нормативному уровню – 0,999999.
18
Таблица 3
Изменение потерь от пожаров с применением добровольной пожарной охраны
Выполнение оперативнотактической задачи (мин., км.)
Социально-экономические потери
пожары, травмы, гибель, ущерб, уничто- повреед.
чел.
чел. тыс. руб. жено, м2 ждено, м2
1
2
свободное развитие
0-3
3-9
9 - 21
21 - 45
45 - 93
93 - 189
189-381
381-765
765-1533
>1533
без ПО
ts (минуты)
(значение)
tm (мода)
(медиана)
t (b)
ехр
tL (левая точка перегиба или среднее)
tR (правая точка перегиба или эксцесс)
41349
88
7898
28579
4778
5
0
0
0
0
0
0,0%
12,23
1363
10,2
28,7
1,4E-02
0,4908
5,63
14,74
3
4
892
523
1
1
118
63
603
349
170
110
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0,0%
0,0%
13,51
13,83
64
38
11,3
11,5
36,1
33,9
7,7E-03 6,7E-03
0,4442 0,4339
6,22
6,37
16,29
16,68
5
110686,5
61,9
8796,9
67199,8
34272,1
355,7
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0%
15,35
8989,3
12,8
36,8
3,6E-03
0,3909
7,07
18,51
6
21363
4
707
9361
10795
496
0
0
0
0
0
0,0%
18,70
2114
15,6
47,0
1,1E-03
0,3209
8,61
22,55
7
93630
37
5798
52624
34590
581
0
0
0
0
0
0,0%
16,28
8066
13,6
41,2
2,5E-03
0,3685
7,50
19,64
Принимая во внимание, что по этому же алгоритму может быть организована работа ДПО в 12 поселках городского типа и в 28 городах Краснодарского
края, не вызывает сомнений, что в жилом секторе Краснодарского края безопасность населения при пожаре достигнет нормативного значения, при котором вместо 570 погибающих и травмированных от пожаров в жилом секторе каждый год,
пострадают только 5 человек.
Эффект от «второго принципа» заключается в увеличении численности
ДПО с 6115 добровольных уполномоченных, необходимых для функционирования системы, до 24, 5 тыс. чел. при увеличении денежно-вещевого содержания
каждого - до 44,5 тыс. руб. в месяц, а также дополнительного дохода за монтаж и
наладку ЭСИ до 2,1 тыс. руб. в месяц на этапе внедрения системы.
В разделе 4.3 представлены предложения по изменению ряда законодательных актов Российской Федерации в системе управления пожарной безопасностью
жилого сектора.
19
В заключении сформулированы основные результаты и выводы диссертационной работы.
В приложении представлены запросы к АСОД «Пожары» и выходные
формы их обработки комплексом программ, а также акты внедрения.
Основные результаты работы и выводы
1. Предложен метод пространственно-временного статистического анализа
пожаров и последствий от них.
2. Введено понятие пожарно-электрического вреда и сформулирована задача его диагностики в жилом секторе от подаваемой и потребляемой электроэнергии.
3. Разработан электросчетчик-извещатель, определяющий в реальном масштабе времени пожарно-электрический вред подаваемой и используемой электроэнергии, а также осуществляющего раннее обнаружение загорания.
4. Предложена модель многоэлементной системы адаптивного пожарноэлектрического налогообложения жилого сектора с использованием электросчетчиков-извещателей.
5. Предложена модель оптимизации добровольной пожарной охраны в жилом секторе.
6. Выполнена адаптация метода ретропрогноза и имитационное моделирование внедрения предлагаемых методов и средств, а также проведен численный
расчет экономической эффективности использования предлагаемых методов и
моделей в системе управления пожарной безопасностью жилого сектора.
7. Разработаны предложения по использованию многоэлементной системы
адаптивного пожарно-электрического налогообложения в жилом секторе в ряде
Федеральных законов Российской Федерации.
Список работ, опубликованных по теме диссертации
Публикации в центральных и зарубежных изданиях, включенных в перечень ВАК РФ:
1. Белозеров В.В., Олейников С.Н., Пашинская В.В., Топольский Н.Г. О синергетике экономики и права в обеспечении пожарной безопасности // Техноло-
20
гии техносферной безопасности: Интернет журнал. – Вып. 6(40). – 2011. – 5 с.–
http//ipb.mos.ru/ttb/2011-6/2011 – 6.html – 04211000500087.
2. Олейников С.Н. О системе учета и налогообложения пожарноэлектрического вреда // Технологии техносферной безопасности: Интернет журнал. – Вып. 3(49). – 2013. – 5 с.– http//ipb.mos.ru/ttb/2013-3/2013 – 3.html.
3. Белозеров В.В., Олейников С.Н. О пространственно-временном статистическом анализе пожаров // Современные проблемы науки и образования. – 2013. № 4 (электронный журнал).
Патенты и заявки на изобретения:
4. Олейников С.Н. Электросчетчик – извещатель пожарно-электрического
вреда – Решение о выдаче патента РФ на полезную модель от 16.08.2013 №
2013117242/08(025554).
5. Белозеров В.В., Олейников С.Н. Способ определения пожарноэлектрического вреда и опасных факторов пожара с помощью электросчетчикаизвещателя - заявка на изобретение № 2012138274 от 07.09.2012.
Монография:
6. Белозеров В.В., Борков П.В., Кобелева С.А., Олейников С. Н., Насыров
Р.Р., Даминев Р.Р. Новые технологии и материалы в производстве и строительстве: вопросы проектирования, разработки и внедрения /ISBN 978-5-91940-493-4.М.: Издательство Перо, 2012, 148 с.
Публикации в других изданиях:
7. Топольский Н.Г., Олейников С.Н. О противопожарном налогообложении
для компенсации потерь от пожаров // Материалы 19-ой научно-технической
конференции "Системы безопасности – 2010". М.: Академия ГПС МЧС России,
2010, с.86-88.
8. Белозеров В.В., Олейников С.Н., Топольский Н.Г. О синергетической модели экономического и правового обеспечения пожарной безопасности жизнедеятельности //«Техносферная безопасность, надежность, качество, энерго- и ресурсосбережения»:
материалы
13-й
междунар.
науч.
прак.
конф.
/Ново-
21
Михайловское, 05.09.2011, ISBN 5-89071-036-2/.-Ростов н/Д: РГСУ (ЮРО РААСН), 2011, c.149-156.
9. Белозеров В.В., Олейников С.Н., Пащинская В.В. О синергетике экономики и права при обеспечении безопасности жизнедеятельности - «Системный
синтез и прикладная синергетика»: мат-лы 4-й междунар.науч.конф. ССПС-2011,
11-13.10.2011, Пятигорск/- Таганрог: ТТИ ЮФУ, 2011, с.183-194.
10. Белозеров В.В., Олейников С.Н. К обеспечению пожарной безопасности
в городах юга России // Материалы 20-й научно-технической конференции "Системы безопасности – 2011". М.: Академия ГПС МЧС России, 2011. С. 222-225.
11. Belozerov V. V., Oleinikov S.N. About synergetic management of fire safety
of living //European Science and Technology: materials of the intemational research and
practice conference, Wiesbaden, January 31st, 2012/ publishing office «Bildungszentrum Rodnik e. V.»., ISBN 978-3-9811753-1-8-c. Wiesbaden, Germany, 2012.,
p.180-185.
12. Белозеров В.В. , Олейников С.Н. Об одной модели обеспечения пожарной безопасности //«Высокие технологии, экономика, промышленность» (Т.2,ч.1):
сб. статей 13-й межд. науч.-практ. конф. «Фундаментальные и прикладные исследования, разработка и применение высоких технологий в промышленности и экономике»/под ред. Кудинова А.П.-СПб: Изд. Политех. ун-та, 2012, с.24-26.
13. Олейников С.Н. К обоснованию системы противопожарного налогообложения
для
профилактики
пожаров
и
компенсации
потерь
от
них
//«Современные технологии обеспечения гражданской обороны и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций»: материалы III Всероссийской c междунар.
участием науч.-прак. интернет-конференции курсантов, слушателей, студентов и
молодых ученых /Воронеж, 20.04.2012, Воронеж: ИГПС МЧС России, 2012, c.8789.
14. Олейников С.Н. К проблеме профилактики пожаров //«Наука в исследованиях молодых»: мат-лы междунар. науч. конф. /Новосибирск, 2012.- c.133-135.
15. Белозеров В.В., Олейников С.Н. К вопросу об адаптивном пожарноэнергетическом
налоге
в
обеспечении
пожарной
безопасности
22
//«Совершенствование теории методологии финансов и налогообложения»: материалы междунар. науч.-прак. конф. /Йошкар-Ола, 10.05.2012, ISBN 978-5-90537129-5/.- Йошкар-Ола: Коллоквиум, 2012, c.106-110.
16. Белозеров В.В., Плахотников Ю.Г., Афанасьев Н.С., Олейников С.Н.,
Топольский Н.Г. К вопросу об управлении пожарной и экологической безопасностью на объектах топливо-энергетического комплекса //«Геленджик-2012. Актуальные проблемы развития ТЭК регионов России и пути их решения»: материалы
9-й междунар. науч. прак. конф. По проблеме нефтегазоностности Черного, Азовского и Каспийского морей /Геленджик, 28.05-01.06.2012/.- Геленджик: ГНЦ
ФГУГП «Южморгеология», 2012, c.8-16.
17. Белозеров В.В., Плахотников Ю.Г., Олейников С.Н., Топольский Н.Г. К
вопросу об оценке пожарно-электрического вреда и опасных факторов пожара с
помощью электросчетчика-извещателя. //«Техносферная безопасность, надежность, качество, энерго- и ресурсосбережения»: материалы 14-й междунар. науч.
прак. конф. /Ново-Михайловское, 05.09.2012, ISBN 5-89071-036-2/.-Ростов н/Д:
РГСУ (ЮРО РААСН), 2012, с.482-490.
18. Олейников С.Н. О финансировании добровольной пожарной охраны //
Материалы 21-й научно-технической конференции "Системы безопасности –
2012". М.: Академия ГПС МЧС России, 2012 (электронный ресурс) http://ipb.mos.ru/sb/2012/section-4.
Подписано в печать _._.2013 г.
Тираж 100 экз.
Формат бумаги 60х84/16.
Заказ №
Академия ГПС МЧС России
129366, г. Москва, ул. Б.Галушкина, 4.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
8
Размер файла
1 001 Кб
Теги
алгоритм, сектор, жилого, пожарной, безопасности, управления, модель
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа