Основное содержание проводимых школой исследований
Для прогнозирования уровня пожарной опасности образовательных учреждений (ОУ), для ранжирования зданий и сооружений ОУ по уровню опасности, предлагается новая технология, основанная на методах математического моделирования и современных информационных технологиях. Предлагается использовать возможности проблемно-ориентированного Сервиса «Риск-аналитик ОУ». Сервис поддерживает математическое моделирование процесса пожара в здании и процесса эвакуации людей из здания в условиях пожара. По результатам моделирования рассчитываются оценки уровня опасности. Сервис доступен по сети Интернет на территории России. Сервис «Риск-аналитик ОУ» представляет собой инструментарий, ориентированный на расчет характеристик уровня пожарной опасности в зданиях и сооружениях образовательных учреждений. Программное обеспечение поддерживает решение задач:
- Прогнозирование частоты возникновения пожара в здании образовательного учреждения;
- Ввод планов зданий и характеристик, относящихся к зданию и к каждому из помещений в здании;
- Моделирование распространения пожара в здании;
- Моделирование эвакуации людей из здания в условиях пожара;
- Расчет оценок уровня пожарной безопасности и формирование Сертификата.
В результате обработки введенной Пользователем информации Сервис формирует набор количественных характеристик уровня опасности, в том числе величину пожарного риска. Рассчитанные параметры имеют смысл в первую очередь в плане ранжирования зданий по уровню пожарной опасности.
Прогнозирование последствий пожара в рамках Сервиса основано на результатах математического моделирования двух основных процессов: процесса пожара в здании и процесса эвакуации людей из здания в условиях пожара. При моделировании пожара в каждом помещении контролируются значения опасных факторов пожара: температуры, теплового потока, потери видимости, понижения содержания кислорода, увеличения содержания СО2, СО, НСl в помещении. Для моделирования процесса пожара в здании в рамках Сервиса предназначены программные модули, реализующие интегральную и зонную модели.
При моделировании процесса эвакуации людей из здания в условиях пожара используется гибридная модель, объединяющая потоковую модель и модель поведения агента. На каждом временном интервале контролируются координаты агентов, находящихся в здании и контролируются возможные траектории перемещения агентов. Модель поведения агента настроена так, что агент стремится покинуть помещение за минимальное время с учетом вероятности прохождения агентом каждого из помещений на пути эвакуации. Вероятность прохождения агентом каждого помещения определяется уровнем отклонения значений опасных факторов пожара от своих критических величин. При превышении значений опасных факторов пожара в помещении критических величин, вероятность прохождения агентом помещения обращается в нуль. При этом строится новая траектория эвакуации агента, то есть траектории перемещения агентов изменяются с учетом результатов моделирования пожара.
В рамках Сервиса «Риск-аналитик ОУ» строится регрессионная модель, связывающая частоту возникновения пожара в здании с основными характеристиками здания и окружающей среды.
По результатам расчетов формируется документ «Сертификат пожарной безопасности образовательного учреждения», который включает основные характеристики пожарной опасности здания ОУ:
- Характеристики наиболее опасного сценария развития пожара в здании ОУ:
- прогнозируемая частота,
- возможное количество погибших,
- величина возможного экономического ущерба;
- Вероятность эвакуации людей из здания:
- при наиболее опасном сценарии развития пожара,
- усреднено по всем возможным сценариям развития пожара;
- Индивидуальный пожарный риск для людей в здании:
- при наиболее опасном сценарии развития пожара,
- усреднено по всем возможным сценариям развития пожара.
Ресурс «Безопасность в техносфере» поддержан доступной обучающей системой, которая в режиме дистанционного доступа обеспечивает подготовку пользователей, в том числе, Сервиса «Риск-Аналитик ОУ». Сервис и обучающая система обеспечивают возможность корректной оценки уровня опасности каждого ОУ, обеспечивает возможность сравнительного анализа образовательных учреждений по уровню опасности ими порождаемой для членов общества. Рейтинг зданий по уровню пожарной опасности позволит задействовать экономические, административные и другие рычаги управления уровнем пожарной опасности. Инструментарий доступен пользователям сети Интернет. Технические возможности Сервиса допускают разработку до нескольких сотен Сертификатов в сутки.
Научная новизна
Функционирование проблемно-ориентированных электронных ресурсов — результат развития определенной области знаний. Электронные ресурсы в области риск- анализа в развитых странах возникли в конце прошлого века. Их возникновение и развитие в России — вопрос времени. Развитие Ресурса по риск-анализу в Удмуртии — стечение обстоятельств и результат пятнадцатилетней работы по анализу рисков для населения, проживающего в районах размещения объектов с химическим оружием и объектов утилизации элементов ракетной техники (твердотопливных ракетных двигателей). В конце прошлого века в Удмуртии происходила переориентация так называемых «ружейных ученых» на конверсионные задачи, в том числе, на задачи риск-анализа, применительно к населению, проживающему в районах размещения конверсионных объектов. В эту область вливались определенные финансовые ресурсы, что обеспечило ее развитие. В последние годы, когда химическое оружие уходит в историю, происходит переориентация научного потенциала, в том числе, на решение проблем снижения риска и уменьшения последствий природных и техногенных катастроф в Российской Федерации. Причем, изначально был взят курс на глубокую научную проработку задач, возникающих в практической деятельности в области прогнозирования последствий аварий и оценок риска.
Таким образом, в работе по созданию проблемно-ориентированных электронных ресурсов по прогнозированию последствий аварий и рисков, команда заявителей гранта позиционирует себя на уровне российских разработок.
