close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Модель функционирования системы обеспечения ресурсами для ликвидации чрезвычайных ситуаций..pdf

код для вставкиСкачать
Известия ТулГУ. Технические науки. 2011. Вып. 1.
По истечении указанного времени экспертная система центрального
компьютера системы распределенного экологического мониторинга осуществляет оценку прогноза. В зависимости от качества оценки осуществляется либо дообучение нейронной сети и формирование прогноза на следующий час, либо изменение структуры нейронной сети и её новое
обучение с построением прогноза на следующий час.
Список литературы
1. Рощупкин Э.В. Система распределенного автоматизированного
мониторинга загрязнения атмосферного воздуха промышленных регионов// Безопасность жизнедеятельности. №5. 2010. С. 46-52.
E.V. Roshchupkin
UPGRADE OF THE MOBILE POST OF SYSTEM OF THE DISTRIBUTED
ECOLOGICAL MONITORING OF TULA
The description of results of upgrade of a mobile post of observation of system of the
distributed ecological monitoring of atmospheric air is resulted.
Key words: the forecast, monitoring, modeling, a neural network, a mobile post.
Получено 16.12.10
УДК 621.321
И. С. Наумов, асп., +7-909-72-60-467, igor14-88@list.ru,
(Россия, Пермь, Пермский государственный технический университет)
МОДЕЛЬ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ
РЕСУРСАМИ ДЛЯ ЛИКВИДАЦИИ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЙ
Описана система ликвидации чрезвычайных ситуаций, при использовании которой можно при том же объеме ресурсов минимизировать ущерб. Говорится о необходимости учёта динамической взаимосвязи: параметров развития ЧС и ограничений
на параметры элементов при разработке математических моделей для синтеза и
оценки результатов функционирования системы обеспечения ресурсами.
Ключевые слова: чрезвычайная ситуация, система управления, ликвидация,
риск, локализация, ресурс, производительность, ущерб, устойчивость, управляемость.
Существующая тенденция к возрастанию масштабов чрезвычайных
ситуаций (ЧС) заставляет своевременно и обоснованно вырабатывать
контрмеры для предупреждения ЧС и их ликвидации. С этой целью создаются соответствующие управленческие структуры – системы управления в
условиях ЧС [1].
218
Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов
Анализ развития чрезвычайных ситуаций и принятие оперативных
решений затрудняются сложностью оценки их основных факторов и эффективности принимаемых решений. Руководящим органам обычно приходится действовать в условиях острого дефицита времени, ограниченности финансовых ресурсов ограниченной точности и достоверности
информации. Это может привести к принятию нерациональных и даже
ошибочных решений, а следовательно, и к большим потерям. Поэтому совершенствование систем управления, ориентированных на локализацию и
ликвидацию ЧС, имеет большое значение и может обеспечиваться следующими параметрами:
– обоснованием производительности оборудования;
– обоснованием средств, необходимых для содержания личного состава и их оснащения средствами;
– обоснованием структуры систем локализации и ликвидации ЧС.
Эффективный превентивный план формируется на основе оптимального распределения ресурсов, сил и средств, необходимых для реализации мероприятий с целью максимально возможного блокирования ЧС.
Основными критериями формирования оптимального превентивного плана по предупреждению и ликвидации последствий ЧС являются минимум ущерба; минимум общих затрат на реализацию превентивных мероприятий; минимум общего времени реализации оперативных
мероприятий по ликвидации ЧС и ее последствий [2]. В качестве ограничений используются ограничения на общие объемы ресурсов, сил и
средств, выделенных для реализации мероприятий, на наличие необходимых сил и средств в пунктах их дислокации, структурные ограничения на
связи ЧС и проводимых мероприятий и др.
Основные задачи оперативного планирования и управления в системе управления ЧС заключаются в нахождении оптимального (рационального) распределения имеющегося персонала и оборудования по объектам, на которых возникли ЧС, а также в определении необходимого
состава персонала и оборудования и их количества для достижения поставленных целей.
Применение нормативных методов для решения задач такого класса
может быть достаточно успешным [3].
Для минимизации ущерба от ЧС очень важно соотношение между
располагаемым и требуемым временем локализации и ликвидации ЧС.
Располагаемое время – это время, в которое следует уложиться при
осуществлении какого-либо мероприятия, чтобы обеспечить его успех, и
которое определяется динамикой развития ЧС и ее негативных последствий.
Требуемое время – это время, которое необходимо для осуществления некоторых мероприятий с учетом уровня подготовки, обеспеченности
и состояния системы, предназначенной для локализации и ликвидации ЧС.
219
Известия ТулГУ. Технические науки. 2011. Вып. 1.
Рассмотрим влияние располагаемого времени, производительности
и ресурсов (сил и средств) на величину ущерба от ЧС.
Пусть Q пл - объем работ, который необходимо выполнить за t расп ,
чтобы предотвратить ущерб от ЧС, то есть Q пл – величина предотвращенного ущерба. В данном случае производительность, то есть объем работ,
производимый за единицу времени в момент времени t на объекте (максимальная производительность П max ), будет определяться выражением
t
∂
(1)
П (t ) = Q (t ), Q (t ) = ∫ П ( Ζ)dZ ,
∂t
o
где Q(t) – функция предотвращенного ущерба; Z – переменная, используемая для интегрирования.
Производительность является функцией ресурса R (люди, оборудование и другие элементы, необходимые для выполнения работ), однако
по мере роста R производительность увеличивается, но должен наступить
эффект насыщения [4].
Величина ущерба в зависимости от производительности и ресурса
выражается как
П(t , RM ) = П min ;
П (t , RП ) = П max ;
пл
ΔQ(min
t) = Q −
tрасп
∫ П( Ζ, RП )dΖ;
t
tрасп
пл
ΔQ(max
t ) = Q − ∫ П ( Ζ, RМ ) dΖ;
(2)
t
пл
ΔQ(пред
=
Q
−
t)
tрасп
∫ П( Ζ, RП , ΔR)dΖ.
t
ΔR = Rmax − R,
где RП – полный ресурс, обеспечивающий максимальную производительность, исходя из средних удельных затрат; RМ – минимальный ресурс,
обеспечивающий минимально допустимую производительность; R – текущая величина ресурса.
При возникновении ЧС на объекте может использоваться ресурс R
при условии RМ < R < RП . Если за счет имеющихся резервов возможна
ликвидация последствий возмущений (задержка в применении ресурсов
для ликвидации ЧС, неправильная оценка необходимого количества и тому
подобное), то имеет смысл рассмотреть область устойчивости, под которой
будем понимать такую совокупность состояний при ликвидации ЧС, из ко220
Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов
торых можно выполнить заданный объем работ Q пл за время t расп без
привлечения дополнительных сил.
Может оказаться, что для выполнения требуемого объема работ по
ликвидации ЧС в течении t расп необходимы дополнительные ресурсы, поставленные извне. Поэтому введем в рассмотрение управляемость, которая
характеризует способность ликвидировать отставание по объему выполненных работ при наличии управляющего воздействия со стороны системы
управления ресурсами.
Диапазон изменения П(t , R) определяет область устойчивости работ по ликвидации ЧС
t
1
Q (t ) = ∫ П( Z , Rм )dZ ;
0
t
2
Q (t ) = ∫ П( Z , RП )dZ ;
t max
3
t
t
tн
t1 + τ
(3)
Q (t ) = ∫ П( Z , R )dZ + ∫ ΔП( Z , R, ΔR)dZ ;
4
t
Q (t ) = ∫ Vmax ( Z , R, ΔR )dZ ,
tc
где Q1 (t ) – верхняя граница области устойчивости; Q 2 (t ) – нижняя граница области устойчивости; Q 3 (t ) – траектория процесса; Q 4 (t ) – область
катастрофического отставания.
Графическое изображение области устойчивости представлено на
рисунке.
Определим управляемость объекта
Q
пл
tрасп
tрасп
о
t1 + τ
= ∫ П(t , R)dt + ∫ ΔП(t , R, ΔR)dt ,
где t1 – момент запроса на необходимость дополнительных ресурсов;
τ – быстродействия управления (время обработки и передачи информации, время принятия решения и его реализации).
Управляемость объекта будет определяться так:
tрасп
Y = ∫ ΔП (t , R, ΔR ) dt ,
(4)
t1 + τ
где Y – управляемость (оперативность); ∆П – приращение производительности за счет дополнительного приращения ресурсов ∆R.
221
Известия ТулГУ. Технические науки. 2011. Вып. 1.
Область устойчивости
Чем больше величина Y, тем выше управляемость объекта [5].
Рассмотрим влияние τ, t1 , t на управляемость:
∂Y
= − ΔП(t1 + τ, R, ΔR);
∂τ
∂Y
= − ΔП(t1 + τ, R, ΔR);
∂t1
∂Y
∂t
расп
= ΔП(t расп , R, ΔR).
Таким образом:
а) увеличение τ , то есть уменьшение быстродействия управления и
увеличение t1 (длительность контроля, приводящая к задержке доведения
информации) снижает управляемость;
б) увеличение t расп располагаемого времени повышает управляемость.
Максимальный дополнительный объем работ, который можно выполнить,
ΔQ
пл
t расп
= Q(t1 + τ) + ∫ П(t1 + τ, RП )dt − Q пл ;
t1 + τ
(5)
∂ΔQ пл
= − ΔП(t1 + τ, R, RП − R) .
∂τ
Следовательно, увеличение времени управляемого воздействия все222
Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов
гда уменьшает возможность выполнения дополнительного объема работ.
Действующая устойчивость работ при этом,
И д (t ) = Q(t ) − Q
пл
t расп
+ ∫ П( Ζ, RП )dZ ;
t
t расп
И д (0) = ∫ П( Ζ, RП )dZ − Q пл ;
(6)
t
И д (t расп ) = 0, если, Q(t расп ) = Q пл .
Из данного выражения следует, что действующая устойчивость
уменьшается по мере приближения t к t расп .
Таким образом, по мере приближения текущего времени к располагаемому, во-первых, уменьшается устойчивость процесса – возможно возникновение отклонений, которые не компенсируются собственными силами, а, во-вторых, уменьшается управляемость Y, то есть затрудняется
ликвидация отклонений с помощью внешних воздействий.
Приращение ресурса тем меньше увеличивает управляемость, чем
больше собственный ресурс. С другой стороны , устойчивость тем больше,
чем больше RП Следовательно, увеличивая устойчивость процесса, мы
снижают его управляемость при увеличении ресурса за счет внешних сил.
Если происходит случайное изменение ресурсов на величину ΔR* ,
то это, прежде всего, сказывается на устойчивости:
И д (t ) = Q(t ) − Q
пл
t расп
+ ∫ П ( Z , RП − ΔR∗ )dZ .
(7)
t
Отрицательное значение И д говорит о том, что рабочая точка вышла из области устойчивости и без помощи извне требуемый объем работ
выполнен не будет.
Величина допустимого уменьшения ресурса ΔRд находится из
уравнения
Q(t1) − Q
пл
t расп
+ ∫ П( Z , RП − ΔRд )dZ = 0,
t1
где t1 – момент, когда происходит уменьшение ресурсов.
Из уравнения следует
⎧⎪ RП − Rм
ΔRд = ⎨
⎪⎩0
при
t1 = 0;
при
t1 = t расп.
223
Известия ТулГУ. Технические науки. 2011. Вып. 1.
Величина выделяемых объекту, в случае необходимости, ресурсов
ΔRi будет зависеть от необходимого для выполнения работ заданного объема и интервала времени τ′ = tiрасп − ti − τ , при этом максимальная величина равна ΔRmax i .
При такой системе ликвидации ЧС можно при том же объеме ресурсов обеспечить более низкий ущерб от ЧС по сравнению с системой, у
которой ресурсы распределены по объектам.
Таким образом, при разработке математических моделей для синтеза и оценки результатов функционирования системы обеспечения ресурсами требуется учитывать динамическую взаимосвязь параметров развития
ЧС; ограничений на параметры элементов системы обеспечения запасами;
характеристик района функционирования системы обеспечения запасами.
Список литературы
1. Концепция национальной безопасности РФ. Утверждена Указом
Президента РФ от 17 декабря 1997 года № 1300 (ред. от 10.01.2000 г.
№ 24).
2. Организационно-методические указания по подготовке органов
управления, сил гражданской обороны и единой государственной системы
предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций на 2011-2013 годы
(письмо МЧС России от 7 декабря 2010 г. № 2-4-60-15-14).
3. Концепция создания Единой автоматизированной системы антикризисного управления жизнедеятельностью государства в условиях повседневной деятельности, предупреждения и ликвидации ЧС. М.: МЧС,
2008. 137 с.
4. Вентцель Е.С. Введение в исследование операций. М.: Советское
радио, 1964. 391 с.
5. Цвиркун А.Д., Акинфиев В.К. Структура многоуровневых и
крупномасштабных систем. М.: Наука, 1993. 160 с.
I.S. Naumov
MODEL OF FUNCTIONING OF SYSTEM OF MAINTENANCE WITH
RESOURCES FOR LIQUIDATION OF EMERGENCY
The system of liquidation of emergency at which use it is possible to minimize a
damage with same volume of resources is described. It is spoken about the need to take into
account the dynamic interrelation: parameters of development of emergency and restrictions
on the parameters of the elements, by working out of mathematical models for synthesis and
estimations of results of functioning of system of maintenance with resources.
Key words: Emergency, control system, recovery, risk, localization, resource,
productivity, damage, resistance, controllability.
Получено 16.12.10
224
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
4
Размер файла
562 Кб
Теги
ситуации, обеспечение, система, pdf, функционирования, чрезвычайное, ликвидация, модель, ресурсами
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа