Применение интеллектуальной системы оповещения и управления эвакуацией людей при пожаре на основе BIM-моделирования

ПРИМЕНЕНИЕ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ОПОВЕЩЕНИЯ И УПРАВЛЕНИЯ ЭВАКУАЦИЕЙ ЛЮДЕЙ ПРИ ПОЖАРЕ НА ОСНОВЕ В1М-МОДЕЛИРОВАНИЯ

А.А. Горбунов, кандидат военных наук, доцент. Академия ГПС МЧС России. С.Н. Терехин, доктор технических наук, доцент; Ф.А. Дали, кандидат технических наук, доцент. Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России

Работа посвящена применению на современных объектах строительства автоматизированных систем оповещения и управления эвакуацией людей при пожаре на основе BIM-моделирования. Интеллектуальная система позволит повысить уровень принятия управленческих решений при эвакуации людей и спасению материальных ценностей при пожаре.

Ключевые слова: системы оповещения, управления эвакуацией людей, BIM-моделирование, объекты с массовым пребыванием людей, пожар

USE OF INTELLIGENT WARNING SYSTEM MANAGEMENTS OF EVACUATION OF PEOPLE FOR FIRE ON BASIS TO BIM-MODELLING

A.A. Gorbunov. Academy of State fire service of EMERCOM of Russia.

S.N. Terekhin; F.A. Dali. Saint-Petersburg university of State fire service of EMERCOM of Russia

This work is focuses on the application of automated warning systems and evacuation management on modern construction sites in case of fire, which based on BIM-modeling with the proposed structural and functional features. The intellectual system will improve the effectiveness of management decisions in the organization of safe evacuation and the rescue of material resources in case of fire.

Keywords: warning systems, managements of evacuation of people, BIM-modeling, objects with mass stay of people, fire

Анализ известных статистических данных за последние пять лет о пожарах на объектах с массовым пребыванием людей (МПЛ) позволяет утверждать, что среднее количество погибших на таких пожарах ежегодно уменьшается, но соотношение суммарного числа погибших к числу пожаров на таких объектах является относительно неизменным (рис. 1).

Проведенные исследования показали, что одной из основных причин такой ситуации является низкий уровень целевого применения автоматизированных систем оповещения и управления эвакуацией людей при пожаре (СОУЭ) [1], смонтированных и используемых на большинстве отечественных объектах гражданского назначения с МПЛ.

Также к причинам гибели людей при возникновении пожаров на таких объектах можно отнести и отдельные отклонения технических и функциональных параметров современных СОУЭ от требований нормативных документов, основным среди которых является СП 3.13130.2009 [2].

В этом документе в качестве основной задачи СОУЭ объектов с МПЛ определено своевременное предупреждение посетителей объектов о пожаре или других чрезвычайных ситуациях (ЧС). Одновременно с оповещением алгоритм функционирования СОУЭ предусматривает информирование посетителей о путях оперативной и максимально

безопасной эвакуации из объекта с целью минимизации или предотвращения ущерба их жизни и здоровью.

0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 0

2013 2014 2015 2016 2017 2018 Годы

Рис. 1. Отношение числа погибших к числу пожаров

Для предупреждения людей, находящихся в помещениях объекта защиты, об угрозе возникновения пожара или другой ЧС системой формируются звуковые, световые и мнемонические сигналы, которые передаются по проводным или беспроводным каналам связи и транслируются с помощью мультимедийных оповещателей в виде речевых или видеозвуковых указаний о необходимости эвакуироваться, доступных путях эвакуации и необходимых действиях, направленных на обеспечение общей безопасности посетителей объекта с МПЛ во время эвакуации. Транслируемые СОУЭ сообщения должны формироваться с учетом минимизации масштабов возможной паники и других негативных процессов, способных существенно усложнить организацию своевременной и безопасной эвакуации людей из объекта защиты. Одновременно с трансляцией сигналов управления эвакуацией СОУЭ формируются сигналы для дистанционного открывания дверей дополнительных эвакуационных выходов объекта защиты и оперативного включения световых указателей по направлению движения к путям эвакуации.

Современные СОУЭ из различных по функциональному назначению объектов защиты в соответствии с основными требованиями действующего свода правил СП 3.13130.2009 делятся на пять типов [1].

Статистика и опыт практического применения наглядно демонстрируют, что, несмотря на большое разнообразие современных СОУЭ и их широкие функциональные возможности, добиться требуемой эффективности их работы в условиях пожаров и других ЧС на объектах большой сложности с МПЛ удается далеко не всегда.

Одним из последних и наиболее резонансных примеров такой малоэффективной работы СОУЭ на объектах с МПЛ является трагедия в торговом центре «Зимняя вишня» в г. Кемерово 25 марта 2018 г., унесшая жизни 60 человек (рис. 2).

После данной трагедии МЧС России были проведены повсеместно масштабные проверки пожарного состояния крупных торгово-развлекательных комплексов и других объектов с МПЛ, результатами которых стали приостановки функционирования данных объектов до полного устранения всех выявленных недостатков и приведения параметров их пожарной безопасности к требованиям нормативных документов [3]. Однако, несмотря на масштабность проведенных мероприятий, кардинально переломить ситуацию с пожарами на объектах с МПЛ не удается. Только за прошедший после пожара в г. Кемерово год на подобных объектах было зафиксировано более 90 крупных пожаров, среди которых можно особо выделить пожары в крупнейшем торговом центре «Гранд парк» в г. Грозном 19 сентября 2019 г. и в торговом центре «Максим» в г. Владивостоке 22 сентября 2019 г.

з

ю

36

о

с

>

Рис. 2. Пожар в ТРК «Зимняя вишня», г. Кемерово, 25 марта 2018 г.

Эффективное решение проблемы снижения пожарного риска, количества человеческих жертв и материального ущерба требует поиска новых высокотехнологичных решений и подходов, обеспечивающих защиту посетителей объектов с МПЛ в полуавтоматическом и автоматическом режимах с оперативным учетом динамики распространения опасных факторов пожара (ОФП) и меняющихся параметров объектов защиты. При этом также обязательному учету должны подлежать следующие особенности подобных объектов:

1. Объекты с МПЛ такие, как торгово-развлекательные комплексы, спортивные сооружения, крупные медицинские центры и т.п. в большинстве случаев охватывают огромные площади, одновременно десятки тысяч людей могут находиться в них, участвуя в реализации самых разнообразных процессов (рис. 3) [4].

2. При проектировании и строительстве объектов с МПЛ применяются конструктивные и объемно-планировочные решения зданий, основанные на использовании строительных конструкций с невысокими пределами огнестойкости (металлические несущие и ограждающие конструкции, конструкции с использованием полимерных материалов и т.п.).

3. Посетители и сотрудники организаций, размещаемых в зданиях с МПЛ, могут обладать очень широким возрастным диапазоном, различными физическими возможностями, включая людей с ограниченными физическими возможностями и психологическими расстройствами. Все эти факторы и особенности состояния людей оказывают очень сильное влияние не только на скорость их индивидуального и группового перемещения в случае эвакуации, но и на эмоциональное и психологическое поведение в стрессовой ситуации.

4. Функциональное назначение и объемно-планировочные решения объектов с МПЛ предполагают наличие в их составе самых разнообразных по размерам и пожарной нагрузке помещений (торговые площади, складские и административные помещения, рестораны, кафе, кинотеатры и т.п.).

5. Многочисленное и громоздкое торговое оборудование даже при значительных площадях торговых залов существенно ограничивает зоны прямой видимости для находящихся в них людей, что может значительно замедлить движение людских потоков в случае проведения эвакуации.

6. Эмоциональное и психологическое состояние посетителей объектов с МПЛ в связи с наличием в них различных по функциональному назначению помещений (спортивные, концертные и торговые залы, кафе и рестораны, кинотеатры, детские аттракционы и т.п.) может существенно различаться, что сильно влияет на организацию и скорость проведения эвакуации.

X

1 __

Рис. 3. Здание типового торгово-развлекательного центра

Ввиду указанных особенностей и большого многообразия различных типов помещений в зданиях с МПЛ, в случаях возникновения пожара или других ЧС необходимо определить зоны оповещения для организации эффективной эвакуации людей.

В каждом определённом случае требуемое количество таких зон должно формироваться динамически, с учетом масштабов и опасности развития ЧС и индивидуальных особенностей объекта (например - поэтажно, посекционно и т.п.).

Практическая реализация сформулированных требований невозможна без широкого внедрения в современные и перспективные СОУЭ сложных объектов с МПЛ собственных интеллектуальных подсистем как на уровне центрального управления, так и на уровне управления отдельными пожарными извещателями, оповещателями, датчиками и другими оконечными устройствами, соединёнными между собой в единую интеллектуальную самоорганизующуюся систему.

Проведенные исследования и натурные эксперименты показали, что первоочередным шагом в построении интеллектуальных СОУЭ нового поколения должна стать разработка цифровых двойников (цифровых моделей) объектов защиты, сопровождающих их эксплуатацию на всех стадиях жизненного цикла (ЖЦ). Именно такие системы смогут обеспечивать максимально полный учет особенностей функционирования масштабных и сложных объектов с МПЛ в различных случаях организации эвакуации при пожарах и других ЧС.

Основой разработки и практического применения таких моделей может стать ВГМ-моделирование [5, 6], которое представляет собой научно-методический аппарат создания и применения единой информационной модели защищаемых объектов, процессов их ЖЦ, в том числе возможные варианты реагирования на пожары и другие ЧС.

Перспективная интеллектуальная СОУЭ сложных объектов с МПЛ на основе использования БГМ-модели может быть представлена в виде структурной диаграммы, представленной на рис. 4.

Разработанная структура СОУЭ позволяет эффективно и максимально полно реализовывать различные сценарии и планы эвакуации людей с учетом любых строительных особенностей объектов с МПЛ.

Все основные компоненты, образующие структуру предлагаемой СОУЭ, удовлетворяют и соответствуют требованиям нормативных документов.

Для организации и проведения своевременной эвакуации людей из объекта защиты в условиях пожара параметры надежности и живучести всех подсистем и компонентов

предлагаемой СОУЭ должны обеспечивать ее штатное функционирование в течение заданного времени.

ЫМ-модель объекта с МПЛ

О

Ж

V

о

Подсистема мониторинга температурного режима электроустановок объекта

Подсистема контроля трафика посетителей объекта с МПЛ

Центральная подсистема управления мониторингом пожарной безопасности объекта,

оповещением и эвакуацией людей --

Подсистема контроля безопасности строительных конструкций

Подсистема динамического формирования зон оповещения

Подсистема автоматического контроля и управления аппаратными средствами пожарной сигнализации, оповещения, управления эвакуацией, дымоудаления

и пожаротушения объекта с МПЛ

Аппаратные средства зоны оповещения 1

Аппаратные средства зоны оповещения N

Рис. 4. Структурная схема перспективной интеллектуальной СОУЭ объектов с МПЛ на основе В1М-модели

Таким образом, предлагаемые в статье новые подходы к проектированию и практической реализации на современных объектах с МПЛ СОУЭ на основе ВГМ-моделирования должны способствовать значительному повышению уровня принятия управленческих решений при эвакуации людей и спасению материальных ценностей даже при самых сложных сценариях развития пожаров и ЧС.

Литература

1. СП 1.13130.2009*. Системы противопожарной защиты. Эвакуационные пути и выходы. Доступ из информ.-правового портала «Гарант».

2. СП 3.13130.2009. Системы противопожарной защиты. Система оповещения и управления эвакуацией людей при пожаре. Доступ из информ.-правового портала «Гарант».

3. СП 5.13130.2009. Системы противопожарной защиты. Установки пожарной сигнализации и пожаротушения автоматические. Нормы и правила проектирования. Доступ из информ. -правового портала «Гарант».

4. Актерский Ю.Е., Шидловский Г.Л., Власова Т.В. Здания, сооружения и их устойчивость при пожаре. Ч. 2: Строительные конструкции, здания, сооружения

и их поведение в условиях пожара: учеб. СПб.: С.-Петерб. ун-т ГПС МЧС России, 2019. 293 с.

5. Талапов В.В. Технология BIM: суть и особенности внедрения информационного моделирования зданий. М., 2015.

6. Eastman C., Teicholz P., Sacks R., Liston K. BIM Handbook. Second edition. NJ: Wiley, 2011. 626 с.

References

1. SP 1.13130.2009*. Sistemy protivopozharnoj zashchity. Evakuacionnye puti i vyhody. Dostup iz inform.-pravovogo portala «Garant».

2. SP 3.13130.2009. Sistemy protivopozharnoj zashchity. Sistema opoveshcheniya i upravleniya evakuaciej lyudej pri pozhare. Dostup iz inform.-pravovogo portala «Garant».

3. SP 5.13130.2009. Sistemy protivopozharnoj zashchity. Ustanovki pozharnoj signalizacii i pozharotusheniya avtomaticheskie. Normy i pravila proektirovaniya. Dostup iz inform.-pravovogo portala «Garant».

4. Akterskij Yu.E., Shidlovskij G.L., Vlasova T.V. Zdaniya, sooruzheniya i ih ustojchivost' pri pozhare. Ch. 2: Stroitel'nye konstrukcii, zdaniya, sooruzheniya i ih povedenie v usloviyah pozhara: ucheb. SPb.: S.-Peterb. un-t GPS MCHS Rossii, 2019. 293 s.

5. Talapov V.V. Tekhnologiya BIM: sut' i osobennosti vnedreniya informacionnogo modelirovaniya zdanij. M., 2015.

6. Eastman C., Teicholz P., Sacks R., Liston K. BIM Handbook. Second edition. NJ: Wiley, 2011. 626 s.