Системний аналіз процесу реагування на виклик підрозділів регіональної оперативно-рятувальної служби

Размещено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ "ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА"

УДК 681.3

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

СИСТЕМНИЙ АНАЛІЗ ПРОЦЕСУ РЕАГУВАННЯ НА ВИКЛИК ПІДРОЗДІЛІВ РЕГІОНАЛЬНОЇ ОПЕРАТИВНО-РЯТУВАЛЬНОЇ СЛУЖБИ

Спеціальність 01.05.04 - Системний аналіз і теорія оптимальних рішень

Рак Тарас Євгенович

Львів - 2005

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана на кафедрі пожежної автоматики та зв'язку Львівського інституту пожежної безпеки МНС України.

Науковий керівник:

кандидат технічних наук, доцент Парамуд Ярослав Степанович, Національний університет "Львівська політехніка", доцент кафедри електронних обчислювальних машин, заступник директора інституту комп'ютерних технологій, автоматики та метрології.

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор Ткаченко Роман Олексійович, Національний університет "Львівська політехніка", професор кафедри автоматизованих систем управління;

кандидат технічних наук, старший науковий співробітник Опотяк Юрій Володимирович, Державний науково-дослідний інститут інформаційної інфраструктури Держкомзв'язку та інформатизації України і НАН України, провідний науковий співробітник.

Провідна установа:

Інститут кібернетики імені В.М. Глушкова Національної академії наук України, відділ методів системного моделювання.

Захист відбудеться 05.07.2005 р. о 16 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К35.052.14 Національного університету "Львівська політехніка" (79013, м. Львів, вул. С. Бандери, 12).

З дисертацією можна ознайомитись у науковій бібліотеці Національного університету "Львівська політехніка" (79013, м. Львів, вул. Професорська, 1).

Автореферат розісланий 03.06.2005 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Батюк А.Є.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність роботи. Соціально-економічний розвиток великих міст України є однією з основних причин ускладнення оперативної обстановки в галузі діяльності оперативно-рятувальної служби (ОРС) цивільного захисту. Спостерігається тенденція до зростання впливу факторів, які сприяють виникненню і збільшенню кількості пожеж, аварій техногенного характеру, інших надзвичайних ситуацій (НС). Додаткові проблеми виникають внаслідок складності транспортної ситуації у великих містах. Кількість транспортних одиниць за останні роки в містах значно збільшилась, а пропускна здатність та стан доріг залишилися незадовільними. У зв'язку з цим на сили і засоби оперативних служб постійно збільшується функціональне навантаження, вони вимушені діяти в умовах невизначеності і неповноти інформації, що супроводжується дефіцитом часу на прийняття та виконання рішень. Діючі програми та заходи із своєчасного і ефективного реагування на оперативну обстановку потрібно постійно вдосконалювати.

Аналіз діяльності ОРС показує, що вона є комплексом складних взаємопов'язаних процесів різної природи з множиною конфліктуючих критеріїв та цілей із метою мінімізації втрат від НС. Однією із складових цього комплексу є процес оперативного реагування на НС. Мінімізація втрат від НС вимагає розвитку методів аналізу та оптимізації складних взаємопов'язаних систем, в тому числі технічних, соціальних, економічних, а також врахування людського фактору. Доцільно ширше використовувати принципи системного підходу для визначення основних напрямків покращення діяльності ОРС та впроваджувати сучасні інформаційні та комп'ютерні технології, які полегшують прийняття та виконання ефективних рішень.

Методи та засоби мінімізації втрат від НС розглянуті в працях вчених Абдурагімова Г.І., Абрамова Ю.О., Бєлана С.В., Брушлинського Н.Н., Жартовського В.М., Ковалишина В.В., Козяра М.М., Ком'як В.М., Косара А.М., Коссе А.Г., Куценка Л.М., Соболева Н.Н., Соколова С.В., Таранцева А.А. та інших. Проте, недостатньо глибоко проведений аналіз і оптимізація процесу управління оперативною роботою (оперативного управління) підрозділів оперативно-рятувальної служби, в тому числі процесу оперативного реагування на виклик і, зокрема, таких задач як виїзд та рух підрозділів до місць виникнення НС, інформаційна підтримка підрозділів, які виїхали і які працюють на місцях виникнення НС.

Однак, цей процес має суттєвий вплив на покращення якості діяльності ОРС, тому є актуальним проведення досліджень, спрямованих на оптимізацію розв'язання задач, які постають в процесі оперативного реагування на НС.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконана на кафедрі пожежної автоматики та зв'язку Львівського інституту пожежної безпеки Міністерства надзвичайних ситуацій України відповідно до Постанови Кабінету Міністрів України № 508 від 26.07.94 року "Про заходи по виконанню Закону України "Про пожежну безпеку", "Концепції цифрової інтегрованої телекомунікаційної мережі пожежно-рятувальної служби Міністерства надзвичайних ситуацій України", Рішення Колегії Міністерства надзвичайних ситуацій України від 14.07.03 року, Розпорядження КМУ № 109-р від 4.03.2004 року "Про затвердження Комплексної програми розвитку системи зв'язку, оповіщення та інформатизації МНС на 2004-2010 роки".

Особистий внесок здобувача: проведено системний аналіз процесу оперативного реагування підрозділів ОРС на НС, створення моделі взаємозв'язку між вхідними параметрами та критерієм ефективності процесу, розробка алгоритмів та програмних засобів вирішення окремих прикладних задач.

Мета роботи. Метою роботи є розробка методики системного аналізу процесу реагування на виклик підрозділів регіональної ОРС для створення і розвитку методів оптимізації оперативного реагування і моделі взаємозв'язку між вхідними параметрами та критерієм ефективності процесу.

Мета досягається розв'язанням таких задач:

- дослідження процесу функціонування підрозділів оперативно-рятувальної служби при реагуванні на надзвичайні ситуації та їх ліквідації, аналітичний огляд використання засобів інформаційно-комп'ютерної підтримки цього процесу;

- системний аналіз процесу оперативного реагування підрозділів оперативно-рятувальної служби та формулювання на основі нього основних задач щодо покращення якості роботи служби і визначення шляхів їх вирішення;

- вдосконалення методу раціонального вибору пожежної частини для реагування на виклик;

- розроблення методики оцінки ефективності раціонального вибору пожежної частини для реагування на виклик;

- вдосконалення методу мінімізації втрат часу на реагування підрозділів, тобто інтервалу часу від надходження виклику до прибуття підрозділів на місце виникнення НС;

- вдосконалення інформаційного забезпечення процесу реагування на виклик підрозділів регіональної оперативно-рятувальної служби.

Об'єкт дослідження. Процес оперативного реагування підрозділів оперативно-рятувальної служби на надзвичайні ситуації.

Предмет дослідження. Фактори впливу на процес оперативного реагування підрозділів ОРС на НС, методи мінімізації їх впливу, моделі взаємозв'язку між факторами впливу та загальним часом оперативного реагування.

Методи досліджень. У дисертаційній роботі використані методи системного аналізу - для розроблення структури інформаційної моделі та комплексного інформаційного забезпечення процесу оперативного реагування; математичної статистики, теорії ймовірності та теорії графів - для вдосконалення методів вибору пожежної частини та мінімізації часу руху пожежних автомобілів до місць викликів; математичного моделювання - для створення моделі оцінки методу вибору пожежної частини.

Наукова новизна отриманих результатів. На основі теоретичних та практичних досліджень отримано такі нові результати:

- вперше запропоновано модель комплексного інформаційного забезпечення підрозділів ОРС від моменту надходження тривожного виклику до початку ліквідації надзвичайної ситуації з ієрархічною структурою та з використанням бази даних і знань, геоінформаційної підсистеми, підсистеми опрацювання даних; використання моделі дає можливість зменшити середньостатистичний час оперативного реагування підрозділів не менше ніж на 13 % у порівнянні з існуючими підходами;

- вдосконалено метод вибору пожежної частини для реагування на тривожний виклик із використанням зонного розподілу території обслуговування пожежних частин та на основі аналізу завантаженості пожежних частин викликами, використання якого дає можливість зменшити до 6 % середньостатистичний час оперативного реагування на виклик;

- вдосконалено метод мінімізації часу руху оперативно-рятувальних автомобілів до місць викликів на основі пошуку оптимального шляху з використанням елементів теорії графів та з врахуванням технічних характеристик автомобілів, погодних умов, видимості на дорогах і завантаженості шляхів.

Практичне значення отриманих результатів полягає в тому, що:

- на основі моделі комплексного інформаційного забезпечення підрозділів ОРС розроблено алгоритмічні та програмні рішення для автоматизованої системи оперативного управління (СОУ) ОРС, орієнтовані на мінімізацію часу оперативного реагування, підвищення її ефективності та покращення якості опрацювання викликів;

- вдосконалений метод вибору пожежної частини для реагування на виклик та мінімізації часу руху пожежних автомобілів до місць викликів дозволяє зменшити загальний час оперативного реагування підрозділів ОРС на НС;

- запропонована методика системного аналізу процесу реагування на виклик підрозділів ОРС дозволила розробити алгоритмічне та програмне забезпечення для наступних задач: автоматизації оперативного обліку персоналу; оцінювання якості підготовки фахівців для ОРС при проведенні занять з пожежно-стройової підготовки; покращення якості тактичної підготовки керівників ліквідації НС; автоматизації створення графічних документів для функціонування підрозділів ОРС.

Результати дисертаційних досліджень впроваджені у Львівському інституті пожежної безпеки МНС України для покращення ефективності роботи навчальної пожежно-рятувальної частини та у навчальний процес для покращення якості підготовки фахівців для оперативно-рятувальної служби цивільного захисту, а також, у Головному управлінні МНС у Львівській області для розробки регіональної автоматизованої СОУ підрозділами ОРС.

Особистий внесок здобувача. Основні наукові ідеї та положення дисертації, винесені на захист, запропоновані та розроблені автором самостійно. У роботах, написаних у співавторстві, дисертантові належать: [4] - аналіз напрямків застосування інформаційних технологій для підготовки фахівців для оперативно-рятувальної служби; [5] - визначення, аналіз та обґрунтування основних факторів впливу на показники оперативної діяльності підрозділів оперативно-рятувальної служби; [6] - методика покращення якості тактичної підготовки керівників ліквідації надзвичайних ситуацій; [7] - розробка структури автоматизованої системи управління пожежною частиною, аналіз потоків інформації, визначення структури інформації; [8, 14] - системний аналіз процесу проходження виклику підрозділів пожежно-рятувальної служби до місця виникнення надзвичайної ситуації, основні залежності та напрямки мінімізації часових затрат від моменту отримання виклику до початку ліквідації надзвичайної ситуації; [9] - структура імітаційної моделі оцінки ефективності методу вибору пожежної частини, яка буде надсилати свої підрозділи при реагуванні на надзвичайну ситуацію, та її програмна реалізація; [10] - розробка алгоритмічного та програмного забезпечення для оцінки якості підготовки фахівців для підрозділів оперативно-рятувальної служби; [12, 13] - аналіз потоків інформації та задач, які вирішуються з інформаційно-комп'ютерною підтримкою.

Апробація результатів дисертації. Дисертаційну роботу в цілому, а також її основні результати було представлено на таких конференціях та семінарах: The international conference "The experience of designing and application of CAD system in microelectronics" (Львів, 2001, 2005); міжнародна науково-практична конференція "Крупные пожары: предупреждение и тушение" (Москва, ВНДІПО, 2001); міжнародна науково-практична конференція "Пожежна безпека - 2001" (Львів, 2001); міжнародна конференція з математичного моделювання (Херсон, 2002); міжнародна науково-практична конференція "Сучасні освітні технології у професійній підготовці майбутніх фахівців" (Львів, 2002); науково-практична конференція "Моделювання лісових пожеж" (Харків, 2003); науково-технічна конференція рятувальників "Зниження ризиків і мінімізація наслідків надзвичайних ситуацій. Організаційні заходи та проблеми технічного забезпечення" (Київ, 2003); науковий семінар Львівського інституту пожежної безпеки (2004); наукові семінари кафедри електронних обчислювальних машин та кафедри автоматизованих систем управління Національного університету "Львівська політехніка" (2004, 2005).

Результати дисертаційних досліджень апробовані при проведенні науково-дослідних робіт у Львівському інституті пожежної безпеки.

Публікації. За матеріалами досліджень зроблено 14 публікацій. З них 9 статей у фахових виданнях та 4 публікації у збірниках матеріалів міжнародних та науково-практичних конференцій.

Структура роботи. Дисертація складається зі вступу, основної частини, що містить чотири розділи, висновків, списку використаних джерел із 113 найменувань та 4 додатків. Всього дисертація містить 134 сторінки (з них 23 сторінки - рисунки, список використаних джерел та додатки).

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність теми роботи, визначено мету, основні задачі дослідження, зазначено зв'язок роботи з науковими програмами. Наведені дані про наукову новизну, практичну цінність і впровадження результатів дослідження, про публікації та апробацію роботи, про структуру і обсяг дисертації.

У першому розділі здійснено аналіз літературних джерел. На підставі вітчизняного досвіду та досвіду розвинених країн можна зробити висновок, що при значній складності системи забезпечення захисту від НС та їх наслідків задачі, які постають перед нею, доцільно вирішувати через вдосконалення системи управління та використання сучасних інформаційних технологій. Проведено аналіз існуючих автоматизованих систем управління підрозділами ОРС, які використовуються в Україні і у розвинених країнах. Процес реагування на виклик підрозділів ОРС є одним із основних, які покладаються на засоби автоматизації управління. Запропонована змістовна постановка задачі: створити такі засоби, які забезпечать найкращу якість процесу реагування на виклик. Показано, що узагальненим показником ефективності цього процесу є час оперативного реагування, тобто час від моменту надходження виклику про НС до початку ліквідації НС. Оптимальним розв'язанням цієї задачі є мінімізація часу оперативного реагування. Це складна задача, пов'язана з діяльністю людей та прийняттям рішень в умовах невизначеностей, на розв'язок якої впливає широке коло факторів починаючи з погодних умов, стану техніки, підготовки персоналу і т.і. Методологією розв'язання задачі є вибір однієї з альтернатив задіювання засобів та ресурсів з мінімальними затратами, що вимагає глибокого аналізу проблеми з використанням принципів системного підходу.

В другому розділі розглядається інформаційна модель СОУ підрозділами ОРС, як складової частини АСУ ОРС. На основі системного аналізу процесу оперативного реагування підрозділів ОРС на НС проведено його функціональну декомпозицію та визначено основні задачі СОУ ОРС, до яких відносяться: визначення оптимального складу сил та засобів, які залучаються до ліквідації НС; забезпечення швидкого прибуття підрозділів до місця НС; забезпечення достовірною оперативною інформацією підрозділів та відповідальних осіб, які забезпечують ліквідацію НС.

На основі системного аналізу задач розроблено структуру інформаційної дескриптивної моделі СОУ ОРС (рис. 1).

Рис. 1. Структура інформаційної моделі процесу оперативного реагування

Основними напрямками покращення СОУ ОРС вибрано вдосконалення алгоритму обробки інформації, призначеного для представлення порядку перетворення і обміну інформацією при вирішенні задач, та прикладних алгоритмів, призначених для вирішення конкретних практичних задач на системному рівні функціонування СОУ.

На основі проведеного системного аналізу задач СОУ ОРС розроблено структуру інформаційних потоків СОУ пожежної частини (ПЧ), в якій визначено основні структурні складові та структуру інформації. За основу взято геоінформаційну систему, яка містить електронну карту міста з водними, газо-, електромагістралями та іншою довідковою інформацією, необхідною в процесі ліквідації НС. Передбачена наявність системи обробки та аналізу статистичних даних діяльності ОРС.

Однією з основних задач, які необхідно вирішити при реагуванні ОРС на НС є раціональний вибір ПЧ. Для вирішення цієї задачі пропонується застосовувати вдосконалений метод вибору ПЧ з використанням зонного розподілу території навколо кожної ПЧ за часовими показниками, що дозволяє більш оптимальніше визначати район виїзду ПЧ.

Територія навколо кожної ПЧ (з частковим захопленням території сусідніх ПЧ) розбивається на n зон (рис. 2). Кожна зона містить об'єкти, до яких пожежно-рятувальні автомобілі (ПА) з ПЧ можуть дістатись за певний проміжок часу j, де j - номер зони, j=1..n, - крок дискретизації. Границі зон залежать від стану покриття автомобільних доріг (сухе, мокре, ожеледиця), погодних умов (сонячно, дощ, сніг, туман) та часу виїзду (нічний час, денний час, час пік) і є змінними.

Однією з особливостей вибору ПЧ є накладання карт території сусідніх ПЧ (в загальному випадку їх може бути N) з розбиттям на зони. На рис. 2 заштриховано територію району виїзду ПЧ1, на об'єкти якої ПА з ПЧ2 можуть дістатись швидше ніж ПА ПЧ1 або за однаковий проміжок часу.

У випадку накладання зон з різними часовими проміжками (на рис. 2 це зона 4t на території ПЧ1 і зона 3t на території ПЧ2) виклик направляється в ПЧ, якій відповідає зона з меншим часовим проміжком.

У випадку накладання двох однакових зон (на рис. 2 це зони 3t) визначається в яку ПЧ буде направлено виклик. Це можна зробити виходячи з завантаженості ПЧ.

Рис. 2. Приклад накладення карт двох сусідніх ПЧ з розбиттям на зони

Завантаженість ПЧ оцінюється через - ймовірність того, що в будь-який момент часу в районі виїзду ПЧі зайнято k ПА. Ця ймовірність обчислюється за рекурентною формулою:

, (1)

де і - номер однієї з сусідніх пожежних частин, і=1, 2,..N; - середньостатистична інтенсивність надходження викликів для j-го ПА з ПЧ і, одиниць/годину; - середня тривалість обслуговування викликів j-тим ПА і-ої ПЧ.

Адаптивний алгоритм визначення раціональної ПЧ приведено на рис. 3.

Для аналізу ефективності раціонального вибору ПЧ розроблено методику оцінки, яка базується на порівнянні результатів існуючого алгоритму вибору ПЧ з результатами адаптивного.

Рис. 3. Узагальнена блок-схема адаптивного алгоритму вибору ПЧ

Структуру імітаційної моделі оцінки ефективності показано на рис. 4, де n, k - цілі числа, починаючи з одиниці, - крок дискретизації результатів неспівпадіння.

В результаті проведеного імітаційного моделювання було досліджено, що при збільшенні кількості вибірок більше 1000 розподіл результатів практично не змінюється.

Рис. 4. Структура імітаційної моделі оцінки раціонального вибору ПЧ

При імітаційному моделюванні було вибрано період дискретизації . Проведені експерименти показали, що в 26 %±1 % випадків адаптивний алгоритм не давав виграшу часу або виграш становив до 0,5 хв., в 20 %±1 % випадків виграш становив від 0,5 хв. до 1 хв., в 19 %±1 % - від 1 хв. до 1,5 хв. і в 35 %±1 % випадків виграш становив більше 1,5 хв. (рис. 5). Отримані результати дозволяють стверджувати, що адаптивний алгоритм вибору ПЧ дає зменшення до 6 % середньостатистичного часу оперативного реагування на виклик у порівнянні з існуючим алгоритмом.

В третьому розділі розглядається мінімізація часових затрат процесу організації ліквідації НС засобами інформаційно-технічного забезпечення.

Час реакції підрозділів ОРС на пожежу чи іншу НС визначається часом, який проходить з моменту надходження повідомлення до моменту прибуття підрозділів на місце НС. Процес інформаційної взаємодії підрозділів ОРС при оперативному реагуванні на НС змодельований мережею Петрі (рис. 6).

Рис. 5. Розподіл результатів імітаційного моделювання

Рис. 6. Мережа Петрі для процесу інформаційної взаємодії підрозділів ОРС при реагуванні на НС:

- оперативно-диспетчерська служба; - пожежна частина; - пожежно-рятувальні автомобілі; - надходження повідомлення про виклик; - передача повідомлення про виклик та уточненої інформації від диспетчера ОДС в ПЧ та ПА; - передача інформації з ПЧ в ПА; - звітна інформація про НС для диспетчера ОДС та ПЧ; - ліквідація НС

Час реакції підрозділів залежить від часу проходження повідомлення про виклик та часу, який витрачається на рух підрозділів на місце НС (рис. 6):

, ,

де - час проходження повідомлення від особи, яка здійснює виклик, до диспетчера; - час, який витрачає диспетчер на прийняття рішення (перевірка дійсності адреси, вибір ПЧ); - час, який витрачається диспетчером на передачу повідомлення черговому телефоністу ПЧ; - час, який витрачається на передачу повідомлення від телефоніста до ПА і пошук адреси та вибір маршруту руху.

Однією з основних задач СОУ ОРС є забезпечення мінімального часу реакції підрозділів ОРС на НС:

.

Мінімізація часу реакції підрозділів ОРС досягається шляхом комплексного інформаційного забезпечення процесу оперативного реагування (рис. 7), зокрема, автоматизації передачі виклику у вибрану ПЧ, автоматизованого пошуку та видачі інформації про об'єкт та пошуку оптимального шляху доїзду підрозділів до місця НС.

Вдосконалено метод пошуку оптимального шляху доїзду до об'єкту з НС. При цьому карта міста представляється у вигляді графу. При цьому, вузли графу - це точки перетину вулиць, які характеризуються відносними координатами (x, y) з пожежною частиною, як початком координат.

Рис. 7. Структура дескриптивної моделі комплексного інформаційного забезпечення підрозділів ОРС

Ребра -- це вулиці або відрізки вулиць. Кожне ребро характеризується величиною, яка визначається довжиною та безпечною швидкістю і задає час проїзду , де S - довжина ребра, км; v - швидкість руху, яка визначається безпечною швидкістю vб та швидкістю в "час пік" vчп, км/год.

Безпечна швидкість vб - це швидкість, при якій водій повинен встигнути зреагувати на перешкоду на шляху. Це величина, яка враховує час виїзду (нічний час, денний час), стан покриття (сухе, мокре, ожеледиця) і визначається наступною формулою [2]:

,

де - коефіцієнт зчеплення коліс з дорогою, який залежить від стану покриття; Т - час реакції водія; kг - коефіцієнт ефективності гальмування; k - коефіцієнт розсіювання світлових променів в атмосфері.

Швидкість в "час пік" vчп визначається для основних магістралей окремо експериментальним шляхом, виходячи з їх завантаженості. Крім цього завантаженість доріг може визначатись системами моніторингу стану дорожнього руху в містах, які в останні роки починають широко впроваджуватись як в розвинутих країнах, так і на теренах СНД.

В загальному випадку метод знаходження оптимального шляху формулюється так. Нехай R - множина, яка містить вузли оптимального шляху між вихідним вузлом S і вузлом призначення D (на початку ), dij - відстань між вузлами i та j або час руху між вузлами i та j. Di - найкоротша відстань від вузла i до вузла s (час руху).

На початку s=S, d=D і i=s.

Пошук шляху:

Пошук наступного вузла. Знайти таке j R, що

,

де

- абсолютна відстань від вузла j до вузла d;

X, Y - координати вузла d;

xj, yj - координати поточного вузла;

Vсер - середня швидкість руху для даного вузла.

Якщо для і-го вузла виконуються наступні умови

- тупиковий варіант;

- зациклювання,

то повернутись до попереднього і-1-го вузла і знайти:

Виконати , i=j. Якщо іd, то виконати пункт 1, інакше виконати пункт 3.

Скопіювати множину R в R1: . Виконати пункт 1, вважаючи d=S, s=D і . Якщо досягнуто вихідного вузла S, то множина R1 містить вузли, через які проходить шлях з S до D, а множина R містить вузли, через які проходить шлях з D до S.

Порівняти дві множини. Якщо вони співпадають, тобто R=R1, то найкоротший шлях містить множина R. Якщо множини не співпадають, тобто RR1, то, послідовно переглядаючи обидві множини, виконати наступні дії:

якщо відповідні по порядку вузли співпадають, то один з них записати в результуючу множину Rрез;

якщо відповідні по порядку вузли не співпадають, то виконувати пошук до першого вузла, що співпадає; отримані послідовності вузлів, що не співпадають, з обидвох множин порівняти, визначити коротшу і дописати в множину Rрез;

попередні дії повторювати поки не буде досягнуто кінця множин R і R1.

В результаті множина Rрез містить послідовність вузлів, які складають найкоротший шлях з S до D.

В четвертому розділі розглядаються алгоритми розв'язання прикладних задач, які практично реалізовані до рівня програмного забезпечення на основі розробленої методики системного аналізу процесу оперативного реагування на НС.

Однією з основних задач при створенні АСУ ОРС є мінімізація фінансових затрат на розробку, впровадження та експлуатацію цієї системи при заданому рівні якості функціонування. Для зменшення витрат при створенні системи можна звернутись до вже готових продуктів та технологій, використати раніше створену базу. До недавнього часу для передачі службової інформації між підрозділами ОРС використовувалась технологія RAS (Remote Access Server), при якій зв'язок між підрозділами встановлювався через модеми та телефонні лінії зв'язку. Це призводило до значних витрат на оплату послуг зв'язку, особливо при обміні інформацією між обласними центрами (у Львівській області 2-3 тис. грн. щомісячно). Було запропоновано адаптувати технології VPN (Virtual Private Network) для підрозділів ОРС. За результатами досліджень в Головному Управлінні Міністерства надзвичайних ситуацій у Львівській області було створено програму Firecom+ для обміну службовою документацією, яка використовує канали Internet. Використання цієї програми дозволило зменшити витрати на зв'язок в 2-5 разів.

Розроблено декілька програм для покращення управлінської та організаційної роботи, від якої залежить зменшення часу оперативного реагування підрозділів ОРС на виклик. Зокрема, розроблено алгоритмічне та програмне забезпечення для оперативного обліку особового складу підрозділів ОРС, що забезпечує їх ефективне використання в процесі реагування на НС. реагування пожежна тривожний виклик

Одним з важливих напрямків діяльності багатьох працівників підрозділів ОРС є створення оперативних карток та планів пожежогасіння, планів пожежно-тактичних навчань та інших схем, що стосуються служби, підготовки та організації ліквідації НС. З метою полегшення, автоматизації та стандартизації створення спеціалізованих графічних документів розроблено бібліотеку графічних блоків, яка може використовуватись в стандартних САПР. Використання бібліотеки дозволяє значно скоротити час на створення плану чи схеми з умовними графічними позначеннями у відповідності до Державних стандартів.

Значну роль при оперативному реагуванні та ліквідації НС відіграє якісна фахова підготовка особового складу підрозділів ОРС. З метою підвищення якості підготовки та використання новітніх освітніх технологій в навчальному процесі розроблено методику покращення якості тактичної підготовки керівників ліквідації НС з використанням бібліотеки графічних блоків та мультимедійного навчального комплексу HiClassII.

Одним з аспектів зменшення кількості НС та втрат від них є ознайомлення населення з процесом функціонування оперативно-рятувальної служби. Це є одним з завдань змагань з пожежно-прикладного спорту, які проводяться як серед професійних пожежних, так і серед юнацтва з широким залученням громадськості. Для забезпечення проведення змагань розроблено алгоритмічне та програмне забезпечення для автоматизованого робочого місця секретаря змагань.

Окремі підзадачі та модель комплексного інформаційного забезпечення процесу реагування на виклик підрозділів ОРС реалізовано на рівні програмного забезпечення з використанням технології "клієнт-сервер". Модель реалізовано за відкритою структурою, що мінімізує можливість її реконфігурації.

ВИСНОВКИ

В дисертаційній роботі розв'язана актуальна наукова задача розробки методики системного аналізу множини конфліктуючих факторів процесу реагування підрозділів регіональної ОРС на тривожні виклики з метою мінімізації часу оперативного реагування від моменту надходження виклику до моменту початку ліквідації НС та, відповідно, втрат від НС.

Отримано наступні основні результати:

1. На основі системного аналізу процесу реагування підрозділів ОРС на виклики запропоновано комплексний підхід щодо мінімізації часу оперативного реагування, що дозволяє зменшити його не менше ніж на 13 % у порівнянні з існуючими підходами та забезпечує зменшення збитків від НС. Методологія розв'язання загальної задачі системного аналізу процесу оперативного реагування, як багатофакторіального процесу, базується на її декомпозиції на окремі локальні підзадачі. Розроблено алгоритми розв'язання цих підзадач.

2. Розроблено комплексну інформаційно-управлінську дескриптивну модель процесу реагування на тривожний виклик від моменту надходження виклику до початку ліквідації надзвичайної ситуації. Запропоновано ієрархічну структуру моделі з використанням бази даних та знань, геоінформаційної підсистеми, підсистеми опрацювання даних, як складову частину автоматизованої СОУ ОРС. Модель дає можливість формалізувати взаємозв'язок множини факторів впливу та часу оперативного реагування і разом із інформаційно-комп'ютерними засобами оптимізує управління за критерієм часу оперативного реагування.

3. Вдосконалено метод раціонального вибору ПЧ за критерієм мінімуму часу доїзду оперативно-рятувальних автомобілів до об'єкту з НС, при цьому враховується завантаженість ПЧ, стан автомобільних доріг, погодні умови, тактико-технічні характеристики автомобілів. Розроблено імітаційну модель для оцінки ефективності вибору ПЧ, яка показує зменшення до 6 % середньостатистичного часу оперативного реагування на виклик при використанні запропонованого методу.

4. Вдосконалено метод мінімізації часу руху оперативно-рятувальних автомобілів до місць викликів на основі пошуку оптимального шляху з використанням елементів теорії графів та з врахуванням технічних характеристик автомобілів, погодних умов і завантаженості шляхів.

5. Проведено аналіз впливу якості підготовки фахівців на ефективність процесу оперативного реагування.

Розроблено методику покращення якості тактичної підготовки керівників ліквідації НС з використанням бібліотеки графічних блоків та мультимедійного навчального комплексу HiClassII, яка використовується в навчальному процесі Львівського інституту пожежної безпеки. Розроблено методику, алгоритмічне та програмне забезпечення оцінювання якості підготовки фахівців для ОРС при веденні змагань з пожежно-прикладного спорту.

6. Вирішено окремі задачі щодо вдосконалення процесу управління підрозділами ОРС, а саме: розроблено засоби автоматизації створення графічних документів для функціонування підрозділів ОРС із використанням бібліотеки графічних блоків, що дало можливість підвищити якість та скоротити в середньому на 40 % час на формування документів; розроблено алгоритмічне і програмне забезпечення для автоматизації оперативного обліку персоналу.

7. Проведено аналіз можливостей сучасних комп'ютерних мереж для обміну інформаційними потоками між окремими підрозділами ОРС. Запропоновано використання технології VPN, що дало можливість мінімізувати загальні затрати на інформаційний обмін в АСУ ОРС.

8. Результати дисертаційних досліджень впроваджені у Львівському інституті пожежної безпеки МНС України для покращення ефективності роботи навчальної пожежно-рятувальної частини та у навчальний процес для покращення якості підготовки фахівців для оперативно-рятувальної служби цивільного захисту, а також у Головному управлінні МНС у Львівській області при створенні регіональної автоматизованої СОУ ОРС.

ПУБЛІКАЦІЇ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Рак Т.Є. Особливості побудови комп'ютеризованої системи управління регіональною пожежною охороною. // Вісник Державного університету "Львівська політехніка". Комп'ютерна інженерія та інформаційні технології. - 1997. - № 322 - С. 127-131.

2. Рак Т.Є. Метод визначення оптимального шляху прямування пожежних автомобілів до місця пожежі. // Вісник Національного університету "Львівська політехніка". Комп'ютерна інженерія та інформаційні технології. - 2000. - № 413 - С. 169-174.

3. Рак Т.Є. Метод оптимізації часу прибуття пожежних автомобілів на місця викликів. // Вісник Національного університету "Львівська політехніка". Комп'ютерна інженерія та інформаційні технології. - 2001. - № 433 - с. 207-211.

4. Ренкас А.Г., Штангрет Б.С., Рак Т.Є. Перспективи впровадження нових форм навчання з використанням сучасних інформаційних технологій в пожежно-технічних закладах. // Пожежна безпека 2001. Зб. наукових праць. - Львів: Сполом, 2001. - С. 99-101.

5. Кузик А.Д., Рак Т.Є. Про фактори впливу на оперативно-тактичні показники діяльності підрозділів пожежної охорони. // Вестник Херсонского государственного технического университета. Вып. 2 (15). - Херсон, 2002. - С. 258-261.

6. Коваль М.С, Кузик А.Д., Рак Т.Є. Технологія використання мережного мультимедійного навчального комплексу HiClass II у професійній підготовці фахівців пожежної охорони. // Педагогіка і психологія професійно освіти. Науково-методичний журнал. - 2002.-№5. - С. 111-118.

7. Рак Т.Є., Кузик А.Д. АСУ вирішення задачі оперативного управління на базі навчальної пожежної частини Львівського інституту пожежної безпеки. // Пожежна безпека. Збірник наукових праць ЛІПБ, УкрНДІПБ МВС України - Вип.3. - Львів: ЛІПБ, 2003. - С. 25-30.

8. Іванців Р.Д., Парамуд Я.С., Рак Т.Є. Мінімізація часових затрат процесу організації ліквідації надзвичайних ситуацій. // Вісник Національного університету "Львівська політехніка". Комп'ютерні науки та інформаційні технології. - 2004. - № 521. - С. 192-196.

9. Рак Т.Є., Іванців Р.Д., Парамуд Я.С. Модель оцінки ефективності методу вибору пожежної частини. // Пожежна безпека. Збірник наукових праць - Вип.5. - Львів: ЛІПБ, 2004. - С. 121-124.

10. Рак Т.Є., Кузик А.Д., Мельник П.Р. Автоматизація ведення змагань з пожежно-прикладного спорту. // Бюлетень навчально-методичного центру. № 1(2). - Харків: Академія пожежної безпеки України, 2002. - С. 16-19.

11. Рак Т.Е. Применение виртуальных сетей при построении компьютеризированной системы управления пожарной охраны. // Крупные пожары: предупреждение и тушение: Материалы XVI научно-практической конференции. - Ч.2. - М.: ВНИИПО, 2001. - С. 524-527.

12. Рак Т.Є., Ренкас А.Г. Оцінка пожежної небезпеки лісових масивів. // Моделювання лісових пожеж. Науково-практична конференція. - Харків: Академія пожежної безпеки України, 2003. -С. 26-28.

13. Рак Т.Є., Кузик А.Д., Ренкас А.Г. Інформаційне забезпечення діяльності оперативних підрозділів при ліквідації надзвичайних ситуацій. // Матеріали V всеукраїнської конференції рятувальників та міжнародного семінару. - Київ, 2003. - С. 58-60.

14. Paramud Y., Rak.T. Features of the system analysis of operative reaction to a call of civil protection service divisions. // The experience of designing and application of CAD system in microelectronics: Proceeding of the VIIIth International Conference CADSM 2005. - Lviv: Publishing House of Lviv Polytechnic National University, 2005. - P. 237-238.

АНОТАЦІЇ

Рак Т.Є. Системний аналіз процесу реагування на виклик підрозділів регіональної оперативно-рятувальної служби. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 01.05.04 - системний аналіз і теорія оптимальних рішень. Національний університет "Львівська політехніка", Львів, 2005.

Дисертаційна робота присвячена розробленню методів покращення ефективності та якості процесу реагування на виклик підрозділів оперативно-рятувальної служби цивільного захисту.

Розроблено комплексний підхід щодо мінімізації часу оперативного реагування на виклик підрозділів оперативно-рятувальної служби цивільного захисту та комплексну інформаційно-управлінську модель процесу реагування на тривожний виклик від моменту надходження виклику до початку ліквідації надзвичайної ситуації. Вдосконалено метод раціонального вибору пожежної частини за критерієм мінімуму часу доїзду оперативно-рятувальних автомобілів до об'єкту з надзвичайною ситуацією. Розроблено імітаційну модель для оцінки ефективності вибору пожежної частини. Вдосконалено метод мінімізації часу руху оперативно-рятувальних автомобілів до місць викликів. Проведено аналіз впливу людського фактору на ефективність процесу оперативного реагування та її залежність від якості підготовки фахівців.

Ключові слова: процес оперативного реагування, комплексна інформаційна модель, раціональний вибір пожежної частини, мінімізація часу доїзду, імітаційна модель.

Рак Т.Е. Системный анализ процесса реагирования на вызов подразделений региональной оперативно-спасательной службы. - Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени кандидата технических наук за специальностью 01.05.04 - системный анализ и теория оптимальных решений. Национальный университет "Львовская политехника", Львов, 2005.

Диссертационная работа посвящена разработке методов улучшения эффективности и качества процесса реагирования на вызов подразделений оперативно-спасательной службы гражданской защиты.

Разработан комплексный подход к минимизации времени оперативного реагирования на вызов подразделений оперативно-спасательной службы гражданской защиты и комплексная информационно-управленческая модель процесса реагирования на тревожный вызов от момента поступления вызова к началу ликвидации чрезвычайной ситуации. Усовершенствован метод рационального выбора пожарной части по критерию минимума времени прибытия оперативно-спасательных автомобилей к объекту с чрезвычайной ситуацией. Разработана имитационная модель для оценки эффективности выбора пожарной части. Усовершенствован метод минимизации времени движения оперативно-спасательных автомобилей к местам вызовов. Проведен анализ влияния человеческого фактора на эффективность процесса оперативного реагирования и его зависимость от качества подготовки специалистов.

Ключевые слова: процесс оперативного реагирования, комплексная информационная модель, рациональный выбор пожарной части, минимизация времени прибытия, имитационная модель.

Rak T.Y. The system analysis of reaction process of regional operative - rescue service divisions to a call. - Manuscript.

The thesis on obtaining of a scientific degree of candidate of technical sciences, speciality 01.05.04 - the system analysis and the theory of optimum decisions. National university "L'vivska polytechnica", L'viv, 2005.

The thesis is devoted to development of methods of efficiency improvement and quality of process of reaction to a call of operative - rescue service divisions of civil protection.

On the basis of the system analysis of reaction process of operative - rescue service divisions on calls the complex approach to minimization of time of operative reaction which allows to reduce it essentially in comparison with existing approaches and provides reduction of losses from emergency situations is offered. Methodology of the decision of the general problem of the system analysis of process of operative reaction as multifactorial process is based on its decomposition on separate local tasks. Algorithms of the decision of these tasks are developed.

The complex information-administrative descriptive model of reaction process to a disturbing call from the moment of a call receipt to the beginning of emergency situation liquidation is developed. The hierarchical structure of model with using of a knowledge database, a geographical information model, model of data processing, as to a component of the automated system of operative management of operative - rescue service is offered. The model allows to formalize interrelation between the influence factors and time of operative reaction and together with information -computer means optimizes management of operative reaction process.

The method of a rational choice of a fire station by criterion of a minimum of an arrival time of fire and rescue engines to object with an emergency situation is advanced, thus congestion of fire station, a condition of highways, weather conditions, characteristics of fire and rescue engines is taken into account. The imitating model for an estimation of efficiency of a fire station choice is developed, the model is realized.

The method of minimization of time of operative - rescue movement fire and rescue engines to places of calls is advanced on the basis of a geometrical way of search of an optimum way with use of elements of the graph theory taking into consideration characteristics of fire and rescue engines, weather conditions and congestion of ways.

The analysis of influence of the human factor on efficiency of process of operative reaction and its dependence on quality of preparation of experts is carried out.

The technique of improvement of quality of tactical preparation of heads of liquidation of emergency situations with use of library of graphic blocks and multimedia educational complex HiClassII is developed. The technique, algorithmic and program maintenance of an estimation of quality of preparation of experts for operative - rescue service is developed at conducting practical employment on fire - applied preparation.

Separate tasks of improvement of management process by divisions of operative - rescue service are solved. The means of automation of graphic documents creation for functioning divisions of operative - rescue service with use of graphic blocks library that have allowed to increase quality and to reduce time for formation of documents are developed. The algorithmic and program maintenance for automation of the operative account of the personnel is developed.

The analysis of opportunities of modern computer networks for an exchange of information streams between separate divisions of operative - rescue service is carried out. Using of technology VPN allow to minimize the common expenses for an information exchange in the automated control system of operative - rescue service is offered.

Key words: the process of operative reaction, the complex information model, a rational choice of a fire station, minimization of an arrival time, the imitating model.

Размещено на Allbest.ru

...