Модели и методы управления высылкой сил и средств пожарной охраны в регионах

На правах рукописи

Манин Петр Андреевич

МОДЕЛИ И методЫ УПРАВЛЕНИЯ ВЫСЫЛКОЙ

СИЛ И СРЕДСТВ ПОЖАРНОЙ ОХРАНЫ в регионах

05.13.10 – управление в социальных и экономических системах

Автореферат диссертации на соискание

учёной степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург - 2013

Работа выполнена в Санкт-Петербургском университете Государственной

Научный руководитель	заслуженный работник высшей школы РФ доктор технических наук, профессор Таранцев Александр Алексеевич
Официальные оппоненты	Дюк Вячеслав Анатольевич, доктор технических наук, профессор, Санкт-Петербургский институт информатики и автоматизации РАН, ведущий научный сотрудник лаборатории биомедицинской информатики Корольков Анатолий Павлович, кандидат технических наук, профессор, Санкт-Петербургский университет Государственной противопожарной службы МЧС России, профессор кафедры системного анализа и антикризисного управления
Ведущая организация	Санкт-Петербургский государственный политехнический университет

противопожарной службы МЧС России

Защита состоится 14 марта 2013 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 205.003.02 при Санкт-Петербургском университете Государственной противопожарной службы МЧС России по адресу: 196105, Санкт-Петербург, Московский проспект, дом 149.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского университета Государственной противопожарной службы МЧС России.

Автореферат разослан « » февраля 2013 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 205.003.02

доктор технических наук, профессор А.Ю.Иванов

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Пожары в России исторически являются одним из самых страшных бедствий. Ежегодно они наносят большой материальный ущерб и приводят к человеческим жертвам, что, как следует из доклада «Горящая Россия», сравнимо с постоянно ведущейся войной среднего масштаба.

Особенно опасны пожары в северных и центральных регионах России, в Сибири и на Дальнем Востоке. Это обусловливается наличием лесов и недостаточно развитой инфраструктурой, большим числом населённых пунктов (НП), в которых нет какой-либо пожарной охраны (ПО), много деревянных строений с пониженной степенью огнестойкости и печным отоплением, отсутствием или ограниченным числом водоисточников, пригодных для тушения пожаров, удалённостью населенных пунктов от ближайших пожарных частей (ПЧ). Только в достаточно развитой Ленинградской области свыше двух с половиной тысяч НП, время следования пожарных подразделений в которые превышает 20 мин., как то требует Федеральный Закон от 22.07.08 № 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» (далее ФЗ №123). Кроме того, проблема обеспечения пожарной безопасности во многих регионах крайне обостряется в период пала травы, а также в засушливый летний период по причине лесных пожаров и большого числа одновременно возникающих пожаров в различных НП, что имело место печально известным летом 2010 года.

В этой связи особенно важным является оперативная высылка подразделений ПО к месту вызова. Это, в свою очередь, предполагает скорейшую и объективную обработку сообщения о пожаре или ЧС в НП или вблизи него (приём и уточнение информации от абонента, оценка обстановки и принятие решения на высылку сил и средств к месту пожара или ЧС), от чего зависит общее время прибытия первого пожарного подразделения и, как следствие, время локализации и ликвидации пожара, размер материального ущерба и число пострадавших. От скорейшего и полного получения информации о месте пожара в лесу также зависит ограничение его развития и успешное тушение.

Звонки от абонентов с информацией о пожарах или ЧС могут поступать в центры обработки сообщений (ЦОС) как через районные АТС по проводным линиям связи, так и через различных операторов сотовой связи. В ряде случаев сообщения в ЦОС поступают по прямым линиям связи с предприятий и др. пожароуязвимых или общественно значимых объектов. В регионах ЦОС - как правило, пункты связи частей (ПСЧ), а также единые дежурно-диспетчерские службы (ЕДДС), центры управления в кризисных ситуациях (ЦУКС).

В пожароопасные периоды в регионах потоки сообщений в ЦОС приобретают лавинообразный характер, что чревато утерей вызовов по причине перегруженности ЛС и занятости сети сотовой связи, а также неправильной обработкой сообщений из-за ошибок диспетчеров ЦОС ввиду их переутомлённости. Это, в свою очередь, может присти к превышению нормативного значения предельно допустимой вероятности 0,001 утери вызова и к ещё большему увеличению времени прибытия первого пожарного подразделения к месту вызова, что усугубит и без того негативные последствия пожаров и ЧС в регионах.

Таким образом, тема диссертации, связанная с управлением высылкой сил и средств ПО в регионах и, как следствие, предполагающая формулировку практических рекомендаций по устойчивой работе ЦОС в пожароопасные периоды, представляется актуальной.

Справедливости ради следует отметить, что для мегаполисов, крупных и средних городов проблема оперативности реагирования ПО и др. экстренных служб стоит менее остро. Это объясняет и наличие крупных ЦОС (call-центров) с достаточным числом диспетчеров и развитой системой связи, и наличие на многих городских объектах систем автоматической пожарной сигнализации, и бльшая концентрация сил и средств ПО при хорошей дорожной сети (как следствие - меньшее время прибытия), и их лучшая оснащённость, и достаточное водоснабжение, и фундаментальные научные исследования (Г.И.Абдурагимов, В.С.Артамонов, Н.Н.Брушлинский, А.В.Матюшин, К.В.Погорельская, А.А.Порошин, Б.М.Пранов, С.В.Соколов, А.А.Таранцев, Н.Г.Топольский, А.Л.Холостов и др.). Разработки некоторых из перечисленных авторов учитывались и в настоящей диссертационной работе.

Целью работы является разработка и совершенствование моделей и методов управления высылкой сил и средств ПО по вызовам в регионах и формулировка предложений по повышению устойчивости работы ЦОС в пожароопасные периоды.

Для достижения цели поставлены и решены следующие основные задачи:

1. Анализ сложившейся системы прохождения сигналов о пожарах и ЧС в регионах, работы ЦОС и управления высылкой сил и средств ПО по вызовам;
2. Построение модели суммарного потока сообщений, полученного слиянием простейшего и регулярного потока сообщений о пожарах и ЧС;
3. Обоснование и разработка моделей двухфазного обслуживания сообщений, процесса дозвона при большой загруженности сети и метода выбора рационального числа линий связи и диспетчеров ЦОС;
4. Формулировка рекомендаций по устойчивой работе ЦОС в часы наибольшей нагрузки.

Объект исследования - система обработки сообщений о пожарах и ЧС и управления высылкой сил и средств ПО в регионах РФ.

Предмет исследования- модели и методы управления высылкой сил и средств ПО в случае пожаров и ЧС в регионах.

Методы исследования: системный анализ, теория массового обслуживания, математическое и имитационное моделирование, теория вероятностей и математическая статистика.

Результатами диссертационного исследования, полученными автором лично и выносимыми на защиту, являются следующие:

1. Методика оценки параметров обобщенного потока сообщений, образованного слиянием простейшего потока с регулярным;
2. Уточнённая модель двухфазного процесса обработки сообщения диспетчером ЦОС;
3. Расчетно-аналитическая и имитационная модели процесса дозвона абонента в ЦОС в часы наибольшей нагрузки;

Результаты диссертационного исследования обладают научной новизной: полученные модели и методы позволяют рассчитать характеристики ЦОС при обработке потока разнородных сообщений, рассмотреть модель обработки сообщений как многофазный процесс, максимально приближенный к реальному, а также учитывать влияние процесса дозвона на управление высылкой сил и средств ПО.

Практическая значимость полученных результатов определяется необходимостью совершенствования структуры региональных ЦОС с целью повышения устойчивости управления высылкой сил и средств ПО в случае пожаров и ЧС в регионах. Разработанные модели и методы используются в учебном процессе Санкт-Петербургского университета ГПС МЧС России и в профильных организациях.

Достоверность основных положений исследования обеспечена корректной постановкой задач и проведением исследования, применением системного подхода при анализе предметной области, использованием современных расчётных методов, корректным использованием исходных данных и согласованностью полученных результатов с результатами работ других исследователей. Достоверность научных результатов подтверждается апробацией основных положений диссертации.

Обоснованность научных результатов определяется строгой аргументацией полученных моделей и основных выводов, доказательным и корректным использованием апробированных методов исследований.

Реализация. По результатам работы получены акт о реализации результатов диссертационной работы от филиала ФГБУ ВНИИПО МЧС России и акт о практическом использовании результатов исследования от Санкт-Петербургского университета ГПС МЧС России.

Апробация работы. Научные результаты диссертационного исследования докладывались на заседаниях кафедры Организации пожаротушения и проведения аварийно-спасательных работ СПбУ ГПС МЧС России, а также на международных и отраслевых научно-практических конференциях:

• XXXVII Всероссийская межвузовская НПК студентов и аспирантов «Неделя науки СПбГПУ». СПбГПУ, 2008.
• II Международная НПК «Сервис безопасности в России: опыт, проблемы, перспективы».СПбУ ГПС МЧС России, РАРАН, 29-31.10.2009.
• IXX НТК «Системы безопасности». Академия ГПС МЧС России, 2010
• VI Всероссийская НПК «Проблемы обеспечения взрывобезопасности и противодействия терроризму». СПбУ ГПС МЧС России, РАРАН, 19-20.04.2011.
• X Международная НПК «Подготовка кадров в системе предупреждения и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций». СПбУ ГПС, 17.10 2011.
• НПК «Молодые ученые о системе обеспечения безопасности в условиях природных и техногенных чрезвычайных ситуаций в первой половине XXI века». СПбУ ГПС МЧС России, 17.10.2011.
• IV Международная НПК «Обеспечение комплексной безопасности при освоении северных территорий». СПбУ ГПС МЧС России, РСС, 17.11.2011.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 17 печатных работ, в том числе 8 статей в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях из перечня ВАК, 9 публикаций в материалах научных конференций, научных журналах и сборниках научных трудов.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трёх глав, заключения, списка использованных источников и приложений. Общий объем работы 118 страниц, 50 рисунков и 16 таблиц.

II. ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается выбор темы диссертации, ее актуальность, цели, задачи, объект и предмет исследования, научная новизна, теоретическая и практическая значимость, апробация и результаты работы, выносимые на защиту.

В первой главе «Анализ процессов управления высылкой сил и средств при пожарах и ЧС в регионах» рассмотрена проблема пожарной опасности во многих регионах РФ. Показано, что там, где имеются большие лесные массивы и месторождения торфа, недостаточно развита дорожная сеть, большое число строений с пониженной степенью огнестойкости, печное отопление, а также ограниченное количество ПЧ и слабая добровольная ПО наиболее высок риск ущерба от пожаров и гибели людей ввиду запоздания с высылкой сил и средств ПО к местам пожаров и ЧС. Особенно остро данная проблема проявилась жарким летом 2010 г., а также и в 2011 году (рисунки 1-4).

Успех борьбы с пожарами в НП и лесных массивах во многом зависит от оперативности обработки сообщений (сигналов, звонков) с информацией о возгораниях, поскольку их запоздалое поступление на ПСЧ, в ЕДДС или ЦУКСы приводит увеличению времени прибытия сил и средств ПО. Это, в свою очередь, приводит к увеличению времени свободного развития пожара, большому материальному ущербу и человеческим жертвам. Особо опасным является утеря сообщения по причине перегруженности ЛС и диспетчеров («обвал» сети), а также при переадресовке сообщений операторами мобильной связи. Тогда пожар, бесконтрольно развиваясь, может принять катастрофические размеры.

Рисунок 1 - Борьба с низовым пожаром	Рисунок 2 - Верховой пожар («огненный шторм»)вблизи сельского НП
Рисунок 3 - Тушение пожара в сельском НП	Рисунок 4 - Последствия пожара в сельском НП

Таблица 1- Номера экстренных служб различных операторов мобильной (сотовой) связи

ОСС	Номера вызова экстренных служб	Примечания
МТС	112 — единая служба спасения, 010 — аварийно-спасательная служба, 020 — полиция, 030 — СМП, 040 — аварийная служба газа	Звонки бесплатные
МегаФон	112 - единый номер экстренных служб, 01/010 — ПО, 02/020 — полиция, 03/030 — СМП, 04/040 — служба газа	После набора 112 - голосовое сообщение о дальнейшем наборе. Звонки бесплатные
Теле 2	01 — служба спасения, ПО, 02 — полиция, 03 — СМП, 04 — аварийная служба газа	Если телефон не поддерживает набор номеров, состоящих из двух цифр, при звонках в экстренные службы после номера службы необходимо набирать * или 0. Например: 01* или 010
Beeline	112 - единый номер экстренных служб, 01/001 — ПО, 02/002 — полиция, 03/003 — СМП

В диссертации показано, что к запаздыванию поступления сообщения о пожарах в регионах приводит как достаточно сложная система прохождения сообщения (рисунок 5), так и неоднозначность в наборе номеров экстренных служб сотовой связи – таблица 1.

а	б
в	г