Анализ данных, используемых в информационно-аналитических системах для прогнозирования катастроф на примере возникновения пожаров в зданиях

Инновации в информационно-аналитических системах: сб. научн. трудов. Вып. 4 Курск: Науком, 2012. - 128 с., ил. ISBN 978-5-4297-0004-5

ВОПРОСЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ

УДК 005.31

Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ в рамках ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007 - 2013 гг.», государственный контракт № 07.514.11.4115.

Теплова В.В.

АНАЛИЗ ДАННЫХ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ИНФОРМАЦИОННО-АНАЛИТИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ ДЛЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ КАТАСТРОФ НА ПРИМЕРЕ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ПОЖАРОВ В ЗДАНИЯХ

Рассмотрена классификация наиболее опасных природных и техногенных катастроф. Представлена обобщенная схема обработки данных при прогнозировании ЧС и их последствий для подразделений органов власти субъектов РФ. Проанализированы особенности данных для прогнозирования пожаров в зданиях.

В ходе исследований проведена классификация наиболее опасных природных и техногенных катастроф. Классификация представлена в виде соответствующих схем. При этом ЧС, находящиеся в одной классификационной группе, характеризуются мониторинговыми данными одной природы. Результат классификации природных и техногенных катастроф представлен на рис. 1 и 2.

Прогнозирование ЧС предполагает обработку мониторинговых данных с использованием специальных методик. Анализ методик по видам ЧС, представленных на рис. 1 и 2, позволил синтезировать обоб-

55

Инновации в информационно-аналитических системах: сб. научн. трудов. Вып. 4 -Курск: Науком, 2012. - 128 с., ил. ISBN 978-5-4297-0004-5

щенную схему обработки данных при прогнозировании ЧС. Она представлена на рис. 3.

ЧС природного характера

______________jr_______________

Опасные геофизические явления

- Землетрясения

- Извержения вулканов

________________I______________

Опасные геологические явления

- Оползни

- Сели

- Обвалы, осыпи

- Склоновой смыв

- Просадка лессовых пород

- Карстовая просадка (провал) земной поверхности

- Абразия, эрозия

- Курумы

- Повышение уровня грунтовых вод

__________________________________

Опасные гидрологические явления

- Высокие уровни воды

- Низкие уровни вод

- Ранний ледостав_________________

Опасные метеорологические (агрометеорологические ) явления

- Бури

- Ураганы

- Смерчи, торнадо

- Шквалы

- Вертикальные вихри

- Крупный град

- Сильный дождь

- Сильный снегопад

- Сильный гололед

- Сильный мороз

- Сильная метель

- Сильная жара

- Сильный туман

- Засуха

- Суховей

- Заморозки

- Лавины

- Пыльные бури

___________i______________

Природные пожары

- Лесные пожары

- Пожары степных и хлебных массивов

- Подземные пожары горючих ископаемых

Рис. 1 - Классификация природных ЧС

56

Инновации в информационно-аналитических системах: сб. научн. трудов. Вып. 4 -Курск: Науком, 2012. - 128 с., ил. ISBN 978-5-4297-0004-5

ЧС техногенного характера

______________±_________________

Внезапное обрушение зданий ,

________сооружений , пород______

- Обрушение элементов транспортных коммуникаций.

- Обрушение производственных зданий и сооружений.

- Обрушение зданий и сооружений жилого, социально- бытового и культурного назначения .

- Обрушение пород и полезных ископаемых в горных выработках, включая карьеры.

- Авария на подземном сооружении.

________________±_______________

Аварии с выбросом (угрозой

выброса) аварийно химически опасных веществ

- Аварии с выбросом (угрозой выброса) АХОВ при их производстве, переработке или хранении (захоронении).

- Аварии на транспорте с выбросом (угрозой выброса) АХОВ.

- Образование и распространение АХОВ в процессе химических реакций, начавшихся в результате аварии.

- Аварии с боевыми отравляющими веществами.

- Обнаружение (утрата) АХОВ.

- Внезапные выбросы метана, углекислого газа и других ядовитых веществ и газов.

- Выбросы на нефтяных и газовых месторождениях (открытых фонтанах нефти и газа).

________________±________________

Гидродинамические аварии

- Прорывы плотин (дамб, шлюзов, перемычек и др.) с образованием волн прорыва и катастрофических затоплений.

- Прорывы плотин (дамб, шлюзов, перемычек и др.) с образованием прорывного паводка.

- Прорывы плотин (дамб, шлюзов, перемычек и др.), повлекшие смыв плодородных почв или отложение наносов на обширных территориях.

- Прорывы плывунов, пульпы и глинистой массы, а также затопление водой действующих горных выработок при разработке полезных ископаемых.

- Размыв береговой полосы штормовыми нагонами.

> f_____________________________________________________ __________________________________________________________________у

Пожары и взрывы

- Пожара (взрывы) в зданиях, на коммуникациях и технологическом оборудовании промышленных объектов. - Пожары (взрывы) на объектах добычи, переработки и хранения легковоспламеняющихся, горючих и взрывчатых веществ. - Пожары (взрывы) на транспорте и судах рыбной промышленности. - Пожары (взрывы) в шахтах, подземных и горных выработках, метрополитенах. - Пожары (взрывы) в зданиях и сооружениях жилого, социальнобытового , культурного назначения . - Обнаружение неразорвавшихся боеприпасов. - Обнаружение, утрата взрывчатых веществ (боеприпасов). - Пожары (взрывы) на магистральных газонефтепродуктопроводах. - Аварии грузовых поездов. - Аварии пассажирских поездов и поездов метрополитена. - Аварии грузовых судов и флота рыбной промышленности. - Аварии (катастрофы) пассажирских судов. - Авиационные катастрофы в аэропортах и населенных пунктах. - Авиационные катастрофы вне аэропортов и населенных пунктов. - Аварии (катастрофы) на автодорогах (крупные автомобильные катастрофы). - Аварии транспорта на мостах, в тоннелях, горных выработках, на железнодорожных переездах. - Аварии на магистральных трубопроводах. - Аварии на внутрипромысловых нефтепроводах. - Аварии с плавучим буровыми установками и буровыми судами .

Рис. 2 - Классификация техногенных ЧС

57

Инновации в информационно-аналитических системах: сб. научн. трудов. Вып. 4 -Курск: Науком, 2012. - 128 с., ил. ISBN 978-5-4297-0004-5

Рис. 3 - Обобщенная схема обработки данных при прогнозировании ЧС и их последствий для подразделений ОВ субъектов РФ

Согласно приведенной на рис. 3 схеме данные мониторинга D собираются подразделениями МЧС. Показано, что в настоящее время это является задачей созданных в Главных управлениях МЧС субъектов РФ ТЦМП. В случае существования угрозы наступления ЧС сотрудниками ТЦМП определяется (прогнозируется) перечень последствий р^ который в дальнейшем загружается в хранилище данных (ХД).

ХД представляет собой совокупность баз и витрин данных, понимаемых согласно терминологии технологии OLAP. ХД может быть размещено территориально или функционально как в подразделениях МЧС (таких как ТЦМП, ЦУКС), так и в информационно-аналитических подразделениях ОВ субъектов РФ (таких как информационно-аналитические центры, отделы информации и проч.). После завершения процессов вычисления характеристик ЧС, прогнозирования ее масштабов и т.д. информация остается в ХД до востребования.

Фильтр данных представляет собой процедуру, обеспечивающую предоставление подразделениям (комитетам) ОВ в соответствии со сферой их деятельности информации о ЧС, ее последствиях и значениях мониторинговых данных.

С целью сужения границ исследования в области прогнозирования и предупреждения ЧС, выделены и рассмотрены десять видов чрезвы-

58

Инновации в информационно-аналитических системах: сб. научн. трудов. Вып. 4 -Курск: Науком, 2012. - 128 с., ил. ISBN 978-5-4297-0004-5

чайных ситуаций: пять природных и пять техногенных катастроф, имеющих наибольшее значение для субъектов РФ (рис. 4).

Рис. 4 - Перечень ЧС, имеющих наибольшее значение для субъектов РФ

С целью определения особенностей данных и процессов их обработки для формализации последних в информационно-аналитических системах органов власти (ИАС ОВ) далее рассмотрена ЧС - пожары в зданиях.

Пожары могут быть классифицированы по внешним признакам горения, по месту возникновения и времени начала тушения, рис. 5.

Выбор способа прекращения горения зависит от вида горящего материала, табл. 1.

Причины пожаров приведены в табл. 2.

На рис. 6 представлена схема анализа данных в ИАС при прогнозировании пожаров.

59

Инновации в информационно-аналитических системах: сб. научн. трудов. Вып. 4 -Курск: Науком, 2012. - 128 с., ил. ISBN 978-5-4297-0004-5

Рис. 5 - Виды пожаров

Таблица 1 - Способы прекращения горения

Охлаждение Разбавление Изоляция Химическое торможение реакции

Сплошными струями воды Распыленными струями воды Перемешивание м горючих веществ Струями тонкораспыленной воды Газоводяными струями Негорючими парами и газами Слоем пены Слоем продуктов взрыва Созданием разрыва в горючем веществе Слоем огнетушащего порошка Огнезащитными полосами Огнетушащими порошками Галоидопроизво дными углеводородами

60

Инновации в информационно-аналитических системах: сб. научн. трудов. Вып. 4 Курск: Науком, 2012. - 128 с., ил. ISBN 978-5-4297-0004-5

Таблица 2 - Причины пожаров и взрывов

Антропогенные Курение в запрещенных местах Пользование открытым огнем на пожаровзрывоопасных участках Сжигание стерни и копен Разведение костров в пожароопасные периоды года Пользование самодельными нагревательными приборами

Техногенные Наличие горючей пыли, волокон в помещении Неплотности в соединениях сосудов и аппаратов с горючими жидкостями, газами Нарушения в отводе и поступлении веществ Химические реакции некоторых веществ (при получении ацетилена - действие воды на карбид кальция; азотная кислота вызывает самовозгорание древесных стружек, опилок, соломы и т.п.) Нарушение режимов сушки кормов (сено, солома, зерно, травяная мука с повышенной влажностью самовозгораются) Неправильная планировка зданий, сооружений Нарушение режимов эксплуатации нагревательных приборов и отопительных систем Неправильный монтаж электросети Трение лвж, гж в трубопроводах

Природные Атмосферное электричество, стихийные бедствия

61

62

Рис. 6 - Схема анализа данных в ИАС при прогнозировании пожаров в зданиях

Инновации в информационно-аналитических системах: сб. научн. трудов. Вып. 4 -Курск: Науком, 2012. - 128 с., ил. ISBN 978-5-4297-0004-5

Инновации в информационно-аналитических системах: сб. науч. стат. Вып. 4 -Курск: Науком, 2011. - 128 с., ил. ISBN 978-5-4297-0003-8

Таким образом, в ходе анализа данных, используемых аналитическими подразделениями органов власти, для прогнозирования катастроф на территории субъектов РФ установлено следующее:

- в настоящее время в МЧС существуют методики, позволяющие прогнозировать время наступления и возможные масштабы природных и техногенных ЧС, характерных для субъектов РФ;

- мониторинговые данные, используемые в указанных методиках для формирования прогнозов, на 60 - 70% количественного и на 40 -30% качественного характера. При этом установлено, что использование качественных показателей в расчетных методиках требует участия в процессе прогнозирования опытных экспертов, так как качественные показатели существенно влияют на вычислительные алгоритмы, реализованные в указанных методиках;

- выявленные последствия катастроф (по пожарам в зданиях) затрагивают сферы деятельности конкретных подразделений (комитетов) органов власти субъектов РФ. Определен перечень комитетов, которые должны привлекаться в плане подготовки данных для оценки и минимизации последствий ЧС.

Библиографический список

1. Барсегян, А.А. Технологии анализа данных: Data Mining, Visual Mining, Text Mining, OLAP / А.А. Барсегян, М.С. Куприянов, В.В. Степаненко, И.И. Холод. - 2-е изд., перераб. и доп. - СПб.: БХВ-Петербург, 2007. - 384 с.: ил.

2. Методические рекомендации по прогнозированию возникновения и последствий чрезвычайных ситуаций в Российской Федерации -Москва - 1998

3. Загоруйко, Н.Г. Прикладные методы анализа данных и знаний. - Новосибирск: Изд-во ин-та математики, 1999.

63