Компьютерное моделирование при решении задач безопасности

КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРИ РЕШЕНИИ ЗАДАЧ

БЕЗОПАСНОСТИ

Юртаев Е.А.,

Воронежский институт ГПС МЧС России, г. Воронеж

Задача обеспечения безопасности людей является одной из приоритетных в настоящее время. Комплекс задач, которые ставятся перед сотрудниками системы МЧС крайне широк, при этом спасение жизней людей в экстренных ситуациях исчисляется минутами и даже секундами, в зависимости от стадии конкретного экстренного случая. Человеку достаточно сложно просчитать все возможные ситуации, а иногда это практически невозможно. И в этих ситуациях применение специализированных комплексов программ позволяет заметно сократить время для принятия решения, просчитать возможные ситуации или построить математическую модель, позволяющую сымитировать чрезвычайную ситуацию и рассмотреть возможные варианты развития ЧС, а также разработать рекомендации по комплексу мероприятий, проводимых в случае их возникновения. Принятием наиболее оптимального решения в подобных ситуациях может быть минимизировано количество жертв.

Одно из направлений, где компьютерное моделирование может помочь решить достаточно большой комплекс задач - задачи эвакуации людей из зданий и сооружений. Достаточно актуальной остается задача эвакуации из зданий с массовым пребыванием людей. На социальных объектах и объектах с массовым пребыванием людей пожар и сопутствующие ему опасные факторы являются главной причиной травмирования людей и их гобели. Основной задачей является снижение пожарного риска до минимума и данный показатель является одним из основных, когда оценивается пожарная безопасность здания и определяется эффективность функционирования системы пожарной безопасности.

Следует отметить, что для решения проблемы требуется не единичное решение, а совокупность выборов. Общая теория принятия решений, разработанная на основе математических методов и формальной логики, используется в системе МЧС и имеет предпосылки для широкого распространения. С позиции данной теории принятие решений - это выбор из множества наиболее предпочтительной альтернативы.

Для решения задачи выбора оптимального маршрута эвакуации могут применяться методы ситуационного анализа, методы математического моделирования, а так же методы, опирающиеся на построение компьютерных моделей.

Трехмерное моделирование позволяет проводить не только мониторинг, но и создавать ситуации для расчета эвакуации людей и расчета пожаров. Для решения этих задач существует комплекс специализированного программного обеспечения.

Программа SDLP v2.0 предназначена для моделирования свободного движения людей, например для расчета эвакуации людей из нескольких зданий на большие расстояния, например эвакуация города или района

СИТИС: Эватек 1.12 Расчет времени эвакуации людей с учетом особенностей индивидуального движения человека в потоке на основе российских стандартов: Программа «СИТИС: Флоутек ВД» выполняет расчет времени эвакуации в соответствии с использованием упрощенной аналитической модели движения людских потоков и имитационно-стохастической моделью, утвержденной приказом МЧС России №382 от 30.06.2009. PyroSim позволяет выполнить моделирование распространения опасных факторов пожара по полевой модели, построить поля опасных факторов и определить время блокирования путей эвакуации. Более подробно я изучил программу Thunderhead Pathfinder. Это программа, реализует индивидуально-поточную модель движения людей при эвакуации. Программа имеет графический интерфейс для задания исходных данных, а также инструменты для 2D и 3D-визуализации результатов. Для реализации модели движения толпы в была разработана специальная процедура на языке программирования Java (язык программирования, разработанный компанией Sun Microsystems.

При возникновении пожаров на социальных объектах с массовым пребыванием людей, в частности в школах, важной составляющей является процесс эвакуации людей до момента достижения опасными факторами пожара критических значений. Именно это условие и позволяет обеспечить их безопасность.

Передо мной стояла задача смоделировать процесс эвакуации и выяснить будет ли вовремя обеспечена эвакуация учащихся в МОУ Тавровской СОШ. С помощью Thunderhead Pathfinder, мне удалось полностью смоделировать здание МОУ Тавровской СОШ, которое представляет собой 2х этажное здание с одним спортзалом, расположенном на 1ом этаже, центральный выход и 3 запасных. В кабинетах первого этажа занимаются ученики младшей школы, а на втором ученики старшей и средней школы.

Эту программу можно широко применять при проектировании зданий с учётом времени эвакуации с разных этажей и помещений. Сельские и городские школы нередко переполнены, особо нуждаются в поддержке принятия управленческих решений в области эвакуации. Для правильного решения нужно использовать подобного рода программы.

Результаты моделирования позволили рассмотреть возможные варианты эвакуации, показали, что при имеющейся наполняемости школы имеющихся выходов недостаточно, в процессе эвакуации возникает «давка» и поэтому необходимо модернизация имеющихся путей. А в дальнейшем разработать рекомендации для принятия управленческих решений в случае возникновения ЧС.

В современном мире важно правильно применять управленческие решения, в противном случае это чревато огромными убытками. С помощью программ, представленных в работе, можно разработать идеальную модель эвакуации, что на практике сохранит тысячи жизни.

Вышло: 0/240

Рис. 1. Моделирование процесса эвакуации людей

В результате моделирования удалось определить условия эвакуации людей из школы, а так же их численность при который эвакуация выполняется в нормативные сроки, а когда возникают заторы. Для случаев, когда не удается эвакуировать всех людей из здания за необходимое время необходимо разрабатывать другие планы эвакуации и увеличивать количество эвакуационных выходов.

Данный подход будет полезен при постройке школ, так как заранее позволяет определить достаточно ли количество эвакуационных выходов для планируемого количества учеников.

Отметим, что используемая модель не учитывает индивидуальные особенности людей и их психологическое состояние. Одним из наиболее перспективных методов, позволяющих усовершенствовать моделирование процесса эвакуации, является моделирование при помощи теории графов, сети Петри. Изучение данного вопроса позволит усовершенствовать качество математических моделей процесса эвакуации, как следствие поддержки принятия решений. А использование языка Java позволит в дальнейшем разработать на основании этой модели соответствующее программное обеспечение.

Список использованной литературы

1. Сайт МЧС России: 3d моделирование - перспективное направление. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://01.mchs.gov.ru/pressroom/news/item/1007961/, свободный. - Загл. с экрана.

2. Ефимов В. Пожарная безопасность образовательных учреждений/В Ефимов // Основы безопасности жизни.-2004.-№7. - С.31 - 34.

3. Правила пожарной безопасности для общеобразовательных школ, профессионально-технических училищ, школ-интернатов, детских домов, дошкольных, внешкольных и других учебно-воспитательных учреждений (ППБ-101-89).