Управление комплексной безопасностью высших учебных заведений

Анализ обеспечения комплексной безопасности сотрудников, преподавателей, студентов высших учебных заведений во время их трудовой и учебной деятельности. Проблемы безопасности личности, опасности и угрозы в системе высшего профессионального образования РФ.

Рубрика Безопасность жизнедеятельности и охрана труда
Вид монография
Язык русский
Дата добавления 25.12.2018
Размер файла 308,3 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Анализ уязвимости образовательных учреждений показал, что в некоторых случаях обычных средств обеспечения безопасности становится недостаточно.

Для совершения терактов на территории учебных заведений возможен скрытый пронос людьми и провоз транспортными средствами через КПП диверсионно-террористических средств.

Для перекрытия каналов доставки на территорию ВУЗа диверсионно-технических средств необходимо использовать следующие средства антитеррористической защиты:

-оборудование по предотвращению проноса диверсионно-террористических средств (средства контроля персонала, посетителей и их ручной клади);

-оборудование для локализации и подавления энергии взрыва;

-оборудование для предотвращения проезда заминированного транспорта (средства ограничения скорости движения автотранспорта);

-средства досмотра автотранспорта.

В настоящее время существует большое количество оборудования, выполняющего данные функции.

Условно это оборудование можно разделить на следующие группы:

-детекторы взрывчатых веществ (ВВ);

-различные металлодетекторы;

-обнаружители взрывных устройств (ВУ);

-досмотровые зеркала;

-эндоскопы;

-рентгенотелевизионные установки.

По принципам действия средства антитеррора можно условно разделить на 2 группы:

-средства, выявляющие различными способами взрывные устройства и взрывчатые вещества;

-средства, нейтрализующие взрыв или последствия взрыва.

К первой группе относятся различные приборы, производящие визуальный осмотр помещения; термографы, рентгеновские комплексы, металлодетекторы и другие обнаружители взрывных устройств.

Отдельной группой стоят приборы, способные в той или иной мере предотвратить действия или последствия действий взрывных устройств различными способами: например, локализовать взрыв или блокировать работу радиоуправляемых ВУ путем создания шумовой радиопомехи. Опыт охраны других объектов показывает, что использование типовых инженерных средств для защиты ВУЗов от постороннего вмешательства в ряде случаев может оказаться неэффективным. В частности, сведения об инженерно-технических средствах защиты ВУЗа, полученные диверсионно-террористической группой, можно будет использовать для планирования диверсионно-террористического акта в другом ВУЗе.

В связи с этим целесообразно оснащать ВУЗы инженерно-техническими средствами защиты по индивидуальным проектам. Усиление антитеррористической защищенности по индивидуальным проектам позволит повысить инженерно-техническую укрепленность, снизить вероятность совершения терактов с человеческими жертвами и большим материальным ущербом.

После террористического акта в Нью-Йорке 11 сентября 2001 года стала очевидной потенциальная опасность многоэтажных зданий. Поэтому комплексное обеспечение безопасности людей и самих многоэтажных зданий приобретает в современных условиях особое значение. Это объясняется следующим:

-привлекательностью этих зданий для террористов, ввиду значимости ущерба при реализации угроз;

-уязвимостью многоэтажных зданий как объектов повышенной ответственности, каждый из которых представляет собой конструктивную систему с большим количеством инженерных коммуникаций;

-наличием в многоэтажных зданиях ВУЗов большого количества студентов, преподавателей и сотрудников при ограниченных возможностях их эвакуации и спасения при чрезвычайных ситуациях, вероятность появления которых значительно возрастает в связи с современными техногенными и террористическими угрозами;

В процессе эксплуатации многоэтажных зданий и комплексов ВУЗов в случае реализации террористических угроз могут возникнуть чрезвычайные и критические ситуации:

-пожары и пожарные тревоги;

-взрывы, угрозы взрывов, обнаружение взрывчатых веществ;

-захват заложников;

-несанкционированное удержание помещений;

-проявления криминального характера;

-необходимость оказания срочной медицинской помощи;

-попытки использования многоэтажных зданий для проведения протестных акций; суицида;

-дорожные происшествия на территории;

-аварии и отказы систем жизнеобеспечения;

-аварии и отказы технических средств и систем комплексного обеспечения безопасности;

-невозможность восстановления работоспособности технических систем противопожарной защиты в течение нормированного времени восстановления;

-аварии с выбросом (угрозой выброса) в атмосферу химически опасных веществ и их обнаружение в здании;

-аварии с выбросом (угрозой выброса) в атмосферу радиационно опасных веществ и обнаружение в здании источников радиационного излучения;

-аварии с выбросом (угрозой выброса) в атмосферу биологически опасных веществ и их обнаружение в здании.

Поддержание заданных условий безопасности и предотвращения реализации угроз, направленных на людей, находящихся в многоэтажном здании, так и на само здание и его системы жизнеобеспечения, достигается выполнением требований к объемно-планировочным, конструктивным и инженерным решениям. Вне зависимости от режимов эксплуатации (закрытый, автономный или открытый) в таких зданиях должны выделяться зоны доступа с учетом функционального назначения элементов здания и устанавливаться определенные режимы прохода (проезда на автотранспорте) на территорию, прилегающую к зданию, и в зоны доступа.

В многоэтажных зданиях ВУЗов для комплексного обеспечения безопасности должны предусматриваться совместно функционирующие системы безопасности: мониторинга инженерных систем и несущих конструкций здания; противопожарной защиты; контроля и управления доступом; управления эвакуацией при чрезвычайных ситуациях; охранной и тревожно-вызывной сигнализации; охранного телевидения; охранного освещения. Информация, передаваемая в реальном масштабе времени от структурированной системы мониторинга и управления инженерными системами в единую систему оперативно-диспетчерского управления в чрезвычайных ситуациях города для последующей обработки, должна обеспечивать возможность прогноза чрезвычайных ситуаций и ликвидацию последствий дестабилизирующих факторов.

Сохранение жизни и здоровья людей при возникновении чрезвычайных ситуаций будет в значительной степени зависеть от работы системы управления эвакуацией, которая в зданиях образовательных учреждений должна проектироваться с включением в нее элементов (блоков, модулей) систем оповещения и управления эвакуацией при пожаре, контроля и управления доступом, охранной и пожарной сигнализации, охранного телевидения, аварийного освещения.

6.2 Моделирование защищенности образовательных учреждений от террористических нападений

наиболее общим показателем защищенности образовательного учреждения от террористических действий является вероятность недопущения террористического акта Рнта. Недопущение теракта можно представить в виде совмещения двух случайных событий: своевременного обнаружения нарушителей и прибытия сил охраны к месту вторжения и успеха сил охраны в столкновении с нарушителями [9, 21]. В соответствии с этим:

Рнта = РоРс , (6.1)

где Ро - вероятность своевременного реагирования на попытку осуществления теракта, а Рс - вероятность успеха сил охраны в пресечении теракта.

Для определения вероятностей Ро и Рс важное значение имеет правильный выбор наиболее вероятного места и способа осуществления теракта, а также построение достаточно адекватной модели нарушителя, т.е. параметров, характеризующих численность, вооруженность и подготовленность террористов. В настоящее время наиболее простым и надежным методом определения количественных характеристик вероятного террористического нападения является метод парных сравнений, осуществляемых группой экспертов.

Предположим, что экспертам необходимо количественно ранжировать n предположений относительно возможного террористического проявления. Экспертам предлагаются все возможные пары утверждений (всего таких пар будет n(n-1)/2), относительно которых они должны определиться, какое из двух предположений более вероятно.

Результаты парных сравнений предположений k-ым экспертом можно представить в виде матрицы , элементы которой определяются следующим образом:

. (6.2)

Здесь выражение означает, что предположение представляется более вероятным, чем предположение .

Восприятие многомерных объектов, какими являются модели нарушителей, субъективно и неоднозначно, поэтому можно считать, что в процессе сравнений будет выполняться условие транзитивности согласно которому из условий и следует условие . Очевидно, что если , то , т.е. исходная матрица парных сравнений несимметрична.

Задачей метода парных сравнений является приписывание предположениям чисел v1, v2, ...,vn, которые выражают усредненное мнение экспертов о них. Исходные данные метода представляют собой совокупность полученных от экспертов матриц парных сравнений D1, D2, ..., Dr, где r - число экспертов. Оценками v1, v2, ...,vn являются математические ожидания некоторых гипотетически существующих распределенных по определенному закону случайных величин о1, о2, ...,оn, отвечающих сравниваемым допущениям.

Считая выборку экспертов однородной, можно найти относительную частоту предпочтений i-го допущения опасности j-ому, т.е. относительную частоту выполнения условия :

. (6.3)

Элементы матрицы обладают следующими свойствами: , . Закон сравнительного суждения Терстоуна [39] утверждает: чем чаще объект предпочитается объекту , тем дальше отстоят друг от друга шкальные значения этих объектов. Отсюда следует:

или , (6.4)

где . Если величины и распределены по нормальному закону с параметрами , и , то величина также распределена по нормальному закону с параметрами:

, , (6.5)

где - коэффициенты корреляции между и . Из формулы вероятности попадания нормальной случайной величины в заданный интервал получим:

, (6.6)

где

, (6.7)

функция Лапласа, значения которой можно найти по специальным таблицам.

Числа , найденные путем численного решения уравнения

, (6.8)

образуют антисимметричную матрицу , для которой Предположим, что мнения каждого эксперта о различных предположениях не зависят друг от друга, а мера уверенности в своем выборе у различных экспертов примерно одинакова. Тогда , , а . В этом случае формула (6.7) принимает вид:

. (6.9)

Числа и можно рассматривать в качестве шкальных значений опасностей и . Принимая за единицу искомой шкалы число , перепишем соотношение (6.9) в виде

. (6.10)

Соотношение (6.10) определяет систему линейных уравнений для n неизвестных .

Поскольку число неизвестных меньше числа уравнений, то эта система переопределена и должна решаться методом наименьших квадратов [35].

Согласно этому методу приближенное решение системы должно минимизировать сумму квадратов невязок, которые получаются при подстановке этого решения во все уравнения:

.

Отметим, что найденные в результате решения системы (6.10) числа mj не имеют содержательного смысла. Имеют смысл лишь их относительные величины, позволяющие ранжировать рассматриваемые предположения по их величине вероятности.

Основным фактором, который принимается экспертами во внимание при определении ро, является обеспеченность образовательного учреждения инженерно-техническими средствами охраны (ИТСО). В зависимости от существующего уровня террористических угроз, экономических, временных и иных ограничений экспертно должна быть определена требуемая (рекомендуемая) обеспеченность учреждения ИТСО. В качестве количественного показателя обеспеченности учреждения ИТСО можно взять отношение количества фактически размещенных средств к их требуемому количеству [21]. Однако различные технические средства вносят различный вклад в обеспечение своевременного прибытия сил охраны к критическому элементу учреждения (месту вторжения). Нормированная на единицу значимость средств k-ого типа вk может быть оценена через его стоимость (цену) Сk (считаем, что в условиях рыночной экономики и конкуренции эффективность средства охраны пропорциональна его стоимости):

, (6.11)

где n - количество типов средств охраны. Обеспеченность учреждения средствами охраны с учетом их значимости вk определяется выражением:

(6.12)

Здесь Nk - количество установленных средств охраны k-ого типа; Nkт - требуемое их количество.

В случаях, когда соотношение (6.11) неприменимо, коэффициенты вk могут быть определены экспертно. Для этого каждый эксперт из их группы численностью Nэ оценивает значимость каждого типа средств охраны числом . Усредненная оценка получается по формуле:

. (6.13)

Нормирование полученных оценок на единицу выполняется так:

. (6.14)

Вероятность обнаружения нарушителей и своевременного прибытия сил охраны к месту вторжения Ро зависит от б, но вид этой зависимости не может быть определен однозначно. В качестве зависимости Ро(б) может быть выбрана любая монотонно возрастающая функция, удовлетворяющая следующим условиям:

(6.15)

Здесь Ро0 - начальное значение показателя защищенности объекта при отсутствии ИТСО. Величина Ро0 определяется исходной (начальной) инженерно-технической укрепленностью учреждения; ро1 - нормативное значение показателя защищенности, соответствующее требуемой обеспеченности образовательного учреждения ИТСО.

Значения показателей начальной (без ИТСО) и нормативной (при требуемом оснащении учреждения средствами охраны) защищенности объекта определяются теоретико-вероятностным методом или экспертно с учетом показателей аналогичных объектов или результатов учений.

Одна из простейших функций, удовлетворяющая перечисленным выше требованиям, имеет вид:

, (6.16)

где

, . (6.17)

После подстановки формул (6.17) в зависимость (6.16), приведем ее к виду:

, (6.18)

здесь , поэтому Ро(б) >?.

Вторая составляющая вероятности недопущения теракта (6.1) - вероятность успеха отражения нападения террористов Рс полностью определяется соотношением сил охраны и террористов.

Вероятность положительного исхода столкновения охраны с нарушителями определяется в соответствии с уравнением Ланчестера [26]:

, (6.19)

где k - коэффициент, описывающий соотношение сил охраны и террористов; Рm = 0,5 - вероятность успеха сил охраны при равных возможностях (k = 1) с террористами.

Коэффициент соотношения сил охраны и террористов должен учитывать соотношение их численности, вооруженности и подготовленности:

, (6.20)

где k1 - количество охранников, приходящихся на одного террориста; k2, k3 - коэффициенты, показывающие во сколько раз усредненные боевые возможности террориста превосходят усредненные боевые возможности охранника по вооруженности и подготовленности или скольким охранникам эквивалентен один террорист по этим показателям.

При невозможности получения количественной оценки террористической уязвимости учреждения по приведенной выше схеме, группой экспертов методом парных сравнений выполняется ее качественно-количественный анализ [21, 35].

Результаты моделирования антитеррористической защищенности образовательных учреждений необходимо учитывать при планировании мероприятий по ее повышению.

6.3 Математическое моделирование пожарной безопасности ВУЗов

Одним из условий обеспечения пожарной безопасности высших учебных заведений является проведение специальных исследований, разработка математических моделей и алгоритмов, программ расчетов и внедрения систем экспертной оценки пожарной опасности объектов народного хозяйства, определение вероятности возникновения, развития пожаров, эффективности средств их тушения.

Пожарная опасность любого здания ВУЗа заключается в возможности возникновения и развития пожара в результате образования и воспламенения пожаровзрывоопасных сред в его помещениях, хранилищах и технологическом оборудовании и обуславливается свойствами и количеством имеющихся веществ. При возникновении пожара возникает угроза здоровью и жизни студентов, преподавателей и сотрудников, связанная с воздействием опасных факторов пожара (ОФП). Предельные величины опасных факторов пожара приведены в таблице 6.1.

Таблица 6.1 Предельные величины опасных факторов пожара (ОФП)

№ п/п

ОФП

Предельная величина

1

Обрушение конструкции

Недопустимо

2

Температура, С

70

3

Тепловое излучение, Вт/м2

500

4

Содержание СО в воздухе, % об

0,1

5

Содержание СО2 в воздухе, % об

6,0

6

Содержание кислорода, % об

Не менее 17,0

7

Потеря видимости на пожаре, раз.

2,4

Для обеспечения пожарной безопасности людей необходимо осуществление комплекса защитных территорий. В качестве основного критерия оценки эффективности мероприятий по снижению степени риска поражения людей может служить показатель эффективности, определяющий стоимость реализации мероприятия по снижению степени риска поражения людей, отнесенная к одному человеку, поражение которого предотвращено (к одному спасенному) за счет проведения данного мероприятия.

Пожары имеют различную природу происхождения, механизм и специфику воздействия на человека и оборудование. В связи с этим необходимо проведение идентификации характерных (специфических) опасностей на рассматриваемом объекте, прежде всего по физическому принципу. На сегодня для этих целей разработан целый ряд специальных методик. Среди наиболее широко применяемых за рубежом методов оценки фактического уровня пожарной опасности является метод Гретенера [19].

Данный метод позволяет:

-оценить потенциальную опасность возникновения пожара;

-оценить реальную пожароопасность возникновения пожара;

-оценить реальную пожароопасность помещения;

-определить необходимость мероприятия для пожарной безопасности объекта;

-определить требования к огнестойкости строительных конструкций;

-определить пригодность помещения для использования по новому назначению;

-определить тарифы по новому страхованию.

Основными показателями пожароопасности здания («объекта») являются численные значения параметров П (пожароопасность) и У (уровень пожароопасности), которые рассчитываются по следующим уравнениям:

, (6.21)

,

где П - пожароопасность объекта; У - уровень пожароопасности; Р -потенциальная опасность, учитывающая влияние всех основных факторов, способствующих возникновению и развитию пожара; А - фактор активации, отражающий вероятность возникновения пожара, связанную с видом использования объекта; - угроза возникновения пожара; З - фактор пожарозащиты, учитывающий влияние имеющихся на объекте пожарозащитных мероприятий; Пд - допустимое значение пожароопасности, величина которого учитывает угрозу для людей.

Если рассчитанное значение П не превышает Пд и, соответственно, У < 1, то объект считается достаточно защищенным. В противном случае, т.е. при У > 1, то объект имеет повышенную пожароопасность.

Потенциальная опасность «Р» рассчитывается как произведение следующих факторов:

, (6.23)

где q - фактор подвижной пожарной нагрузки; С - фактор горючести; r - фактор дымообразования; К - фактор токсичности; i - фактор неподвижной пожарной нагрузки; е - фактор этажности или высоты помещения; g - фактор размеров и формы площади объекта. Значения факторов рассчитываются или берутся из таблиц [19].

Пожарозащита «З» рассчитывается как произведение факторов, отражающих наличие имеющихся на объекте защитных мероприятий:

, (6.24)

где N - нормативные мероприятия, рассчитывается как произведение факторов, отражающих выполнение мероприятий, предусмотренных действующими нормативами по пожаровзрывозащите; S - специальные мероприятия, рассчитывается как произведение факторов, отражающих наличие специальных мероприятий по обнаружению пожара и борьбы с ним; F - строительные защитные мероприятия, рассчитывается как произведение факторов, отражающих огнестойкость строительных конструкций помещения; Пд - допустимое значение пожароопасности, рассчитывается как произведение:

, (6.25)

где 1,3 - численное значение «нормальной» пожароопасности; Кл - поправочный коэффициент, учитывающие повышенную угрозу для людей в сооружениях массового посещения (школы, ВУЗы, кинотеатры, гостиницы и т.д.), а также здания с затрудненными условиями эвакуации людей (дома престарелых, больницы, приюты и т.п.).

Согласно данной методике конечные показатели пожарной опасности заносятся в бланк, представленный в таблице 6.2.

Таблица 6.2 Бланк оценки пожароопасности объекта

Объект:

Тип постройки (одноэтажная, многоэтажная, крупнообъемная)

Длина участка l = м, ширина b = м, площадь lb = м2, l/b =

Вид использования:

Горючие материалы: m1 = кг (древесина), m2 = кг (ДСП),

m3 = кг (линолеум), …

Адрес:

Подвижная нагрузка Qn = m1 Q01 + m2 Q02

х Q0n/lb МДж/м2

Горючесть (ВО, ЛВос, ЛВ, ТВ, ТГ, НГ)

Дымообразование (высокое, умеренное, малое)

Токсичность (малая, умеренная, высокая, чрезвычайная)

Неподвижная нагрузка (конструкции негорюч., защищенные, горюч.)

Этаж N..., высота ...м (подвальное, одноэтажное, многоэтажное)

Форма помещения (площадь lb = м2, l/b =

Активация (небольшая, норм., повышенная, большая, очень большая)

Угроза возникновения пожара Оп = сrkitgA

q =

с =

r =

k =

i =

е =

g =

А =

On =

Ручные огнетушители (достаточно, нет или недостаточно)

Внутренние гидранты (достаточно, нет или недостаточно)

Водоснабжение (резервуар, скважина, водоем;< 0,2; > 0,2 ; > 0,4 МПа)

Длина мобильного водопровода (< 70 м, 70-100 м, > 100 м)

Прошедшие инструктаж сотрудники (имеются, не имеются)

Нормативные мероприятия N = n1n2n3п4п5

п1 =

n2 =

п3 =

п4 =

n5 =

N =

Обнаружение пожара (охрана, АПС, сигнал с АУП)

s1 =

Передача сигнала в пож. службу (по телефону, автоматическая)

s2 =

Пожарные службы (объектовая, пож. часть, опорный пункт)

Время прибытия пожарных (< 15 мин., 15-30 мин., > 30 мин.)

Установки пожаротушения (спринкл., дренч., газов., порошк.)

Установки для отвода дыма и тепла (имеются, не имеются)

Специальные мероприятия S = s1s2s3s4s5s6

s3 =

s4 =

s5 =

s6 =

S =

Предел огнестойкости:

несущих конструкций (> 1,5 час; 1,5-0,5 час; < 0,5 час.)

стен (> 1,5 час; 1,5-0,5 час; < 0,5 час)

потолков (> 1,5 час; 1,5-0,5 час; < 0,5 час)

относит. Площади проемов (Sc = м2, Sпр = м2, Sпр/ Sс = %)

Строительные мероприятия F = f1f2f3f4

f1 =

f2 =

f3 =

f4 =

А =

ПОЖАРООПАСНОСТЬ ОБЪЕКТА П = On/NSF

П =

Угроза для людей (Ркат = , Nэтажа = , Кол-во людей = чел.) ДОПУСТИМАЯ ПОЖАРООПАСНОСТЬ Пд = 1,3КА

KA =

Пд =

УРОВЕНЬ ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ У = П/Пд

Заключение:

Рекомендация:

У =

Эксперт________________________________________________

Подпись________________ Дата «___»____________ 200__ г.

Ф.И.О.

М.П.

Такие бланки должны быть составлены для всех учебных и вспомогательных зданий ВУЗа.

Наряду с расчетом пожароопасности зданий и помещений ВУЗа по методу Гретенера, целесообразно также оценить состояние их пожарной защиты вероятностным методом [33].

Вероятность возникновения в ВУЗе в течение года пожара можно выразить соотношением:

, (6.26)

где Pcт - статистическая оценка вероятности возникновения пожара на аналогичных объектах (для образовательных учреждений Рст 0,01); q - количество независимых рубежей пожарной защиты; Рпз - условная вероятность пожарной защиты объекта, определяемая соотношением:

; (6.27)

Ррп - вероятность развития пожара на объекте, определяемая по формуле:

; (6.28)

Tпт - время запаздывания включения средств пожаротушения (время, необходимое для обнаружения пожара, передачи информации о пожаре, прибытия к месту пожара и развёртывания), которое определяется расчётным путём по формуле (6.30) при заданной вероятности Рпт своевременного включения средств пожаротушения;

Трп - среднее время развития пожара, определяется на основе статистических данных (для образовательных учреждений Tpn = 15-60 мин);

Рбор - вероятность безотказной работы средств обнаружения пожара, передачи информации и пожаротушения

; (6.29)

tно - среднее время наработки на отказ системы обнаружения, передачи информации и тушения пожара (tно = 1-30 тыс. час);

Ткр - период контроля работоспособности системы обнаружения, передачи информации и тушения пожара кр = 100-5000 час);

Роб - вероятность безотказной работы оборудования и средств пожаротушения, которая может быть оценена по формуле (6.29);

Рпт - вероятность своевременного включения средств пожаротушения

; (6.30)

Тср - среднее время включения средств пожаротушения с учётом инерционности средств обнаружения и передачи информации (ручной огнетушитель Тср = 1-2 мин, АУП Тср = 2-3 мин, пожарная команда Тср = 5-30 мин);

Pomм - вероятность получения ожидаемого эффекта от организационно-технических мероприятий по предотвращению возникновения и развития пожара в случае его возникновения

;

М - относительная доля фактически выполненных мероприятий на объекте

; (6.32)

т и п - общее количество необходимых и количество фактически выполненных мероприятий на объекте;

Mi - экспертная балльная оценка степени результативности i-го мероприятия.

Формула (6.31) аппроксимирует опытные данные по результативности профилактических мероприятий. Согласно ей даже при выполнении всех основных организационно-технических мероприятий (М = 1) вероятность предотвращения пожара в среднем не превышает 0,92 из-за непредвиденных обстоятельств и человеческого фактора.

6.4 Моделирование факторов экологического риска для образовательных учреждений

Неблагоприятные экологические ситуации для образовательных учреждений могут возникать не только в результате кратковременного воздействия сильнодействующих факторов, но и в следствии длительного воздействия сравнительно малоинтенсивных факторов. Кратковременное резкое повышение концентрации вредных веществ в воздухе и сопредельных средах может возникнуть в результате изменения режима работы предприятий, из-за неблагоприятных метеорологических условий или же в результате аварийных выбросов вредных и опасных производств. Риск возникновения чрезвычайных экологических ситуаций характеризуется данными, приведенными в таблице 6.3.

Таблица 6.3 Характеристика потенциальной экологической опасности по федеральным округам РФ

Федеральный округ

Численность населения,

тыс. чел.

Кол-во радиационно-опасных объектов

Кол-во химически-опасных объектов

Возможные потери населения при возникновении ЧС, тыс. чел.

Центральный

36241

18

371

700

Северо-Западный

14147

5

143

350

Приволжский

31440

10

174

400

Южный

21401

4

230

230

Уральский

12469

6

192

350

Сибирский

20411

3

128

200

Дальневосточный

6988

5

95

200

Постоянно действующими малоинтенсивными факторами, негативно влияющими на здоровье учащихся и студентов, является химическое загрязнение окружающей среды (воздуха, пищевых продуктов, почвы, питьевой воды, воды водных объектов), а также радиационный фон помещений.

Вредные химические соединения, загрязняющие внешнюю среду в результате выбросов автомобильного транспорта и промышленности, создают значительную химическую нагрузку на организм человека и существенно повышают риск его заболеваний. Анализ данных об уровнях химического загрязнения среды обитания показывает, что приоритетными загрязнителями атмосферного воздуха являются диоксид азота, оксид углерода, взвешенные вещества (пыль),формальдегид, аммиак, фенол, сероводород и т.д. Основными загрязнителями питьевой воды являются свинец, ДДТ, хлороформ, мышьяк, кадмий, хром, бор и другие.

Основную часть времени студенты, преподаватели и сотрудники ВУЗов проводят в помещениях, в которых они получают от 80 до 90 % общей химической нагрузки. В связи с этим величина индивидуального канцерогенного риска достигает уровня 10-3-510-3. В таблице 6.4 приведены данные, характеризующие опасность факторов внешней среды [8].

Таблица 6.4 Оценка риска влияния опасных факторов среды обитания

Смертность

Ранг опасности

Фактор

Причина смерти или заболевания

Число случаев в год по РФ

1

ДТП

несчастные случаи

30000

2

загрязнение воздуха

болезни органов дыхания и сердечно-сосуд. заболевания

22000

3

Радон

рак легких

4000

Заболеваемость

1

ДТП

травмы

250000

2

загрязнение воздуха

болезни органов дыхания и сердечно-сосуд. заболевания

370000

6

Радон

рак легких

9000

Основным источником загрязнения воздушного бассейна городов, а следовательно и воздушной среды помещений учебных заведений, является автомобильный транспорт, вклад которого в общее загрязнение воздуха превышает 70 %.

Выбросы автотранспорта содержат более 20 вредных компонентов, среди которых акролеин, формальдегид, оксиды углерода, азота и серы, сажа, свинец, кадмий и канцерогенная группа углеводородов (бензопирен и бензоантроцен). Автомобильное загрязнение воздушной среды имеет ряд отличительных особенностей. Во-первых, число автомобилей быстро увеличивается, что ведет к непрерывному росту валового выброса вредных веществ. Во-вторых, в отличие от промышленных источников загрязнения автомобиль является движущимся источником вредных выбросов, широко распространенным в жилых кварталах. В-третьих, сложная аэродинамическая обстановка в районах городской застройки и случайный характер потоков автотранспорта затрудняют расчет необходимого для прогнозирования риска заболеваний учащихся и студентов пространственного и временного распределения концентрации вредных веществ вблизи учебных заведений.

Положение усугубляется и тем, что выделение вредных примесей и прежде всего свинца автотранспортом производится непосредственное над поверхностью земли, практически в зоне дыхания человека [2]. В результате этого содержание свинца в крови и тканях организма значительно возрастает (до 10 раз).

В связи, одной из наиболее серьезных экологически зависимых болезней студентов является отравление свинцом, обусловленное главным образом неконтролируемым применением этилированного автомобильного топлива.

Благодаря прекращению в большинстве цивилизованных стран производства и использования этилированного бензина, вклад автотранспорта как источника загрязнения окружающей среды свинцом значительно снизился [18].

Однако, до настоящего времени в России существует проблема неконтролируемого производства и использования в качестве топлива для автотранспорта этилированного бензина, содержащего тетраэтилсвинец. Отсюда следует настоятельная необходимость перепланировки автомобильного давления и строительства объездных дорог для снижения вредной химической нагрузки в районах расположения образовательных учреждений.

Среди опасных факторов среды обитания особое место занимает загрязнение воздуха взвешенными частицами, которое имеет место в районах расположения предприятий стройиндустрии, химической, металлургической и горнодобывающей промышленности.

Выявлен значительный рост смертности от респираторных и сердечно-сосудистых заболеваний в ближайшие 1-2 дня после пиковых подъемов концентрации пыли в атмосферном воздухе.

При этом количество дополнительных смертей в сотни раз больше, чем от воздействия всех вместе взятых канцерогенных веществ, выбрасываемых в воздух. Установлено, что при среднегодовой концентрации пыли на территории РФ, равной 244 мкг/м3, подъем запыленности воздуха на каждые 10 мкг/м3 вызывает средний прирост смертности на 0,7 % от болезней органов дыхания и на 0,2 % от сердечно-сосудистых заболеваний в течение 1-2 дней после аварийного выброса пыли [8].

Для моделирования и расчета полей концентрации пыли в местах расположения учебных заведений применялась система уравнений аэродинамики теплопереноса и конвективной диффузии аэрозолей [34].

Для вычисления риска заболеваний Rз из-за хронической интоксикации учащихся и студентов, вызванной химическим загрязнение среды обитания, используется соотношение [14]:

, (6.33)

где С - концентрация вредного вещества, действующего в течение времени t; CПДК - предельно-допустимая среднесуточная концентрация этого вещества; K, - эмпирические параметры, значения которых приведены в таблице 6.5.

Таблица 6.5 Параметры для расчета риска хронической интоксикации

Класс опасности

Характеристика

K

1-й класс

чрезвычайно опасные вещества

2,4

7,5

2-й класс

высокоопасные вещества

1,31

6,0

3-й класс

умеренно опасные вещества

1,00

4,5

4-й класс

малоопасные вещества

0,86

3,0

При выполнении условия С < CПДК =1 независимо от класса опасности вещества.

К вредным факторам учебного процесса относится также электромагнитное излучение компьютеров, которому подвергаются студенты, преподаватели и сотрудники во время занятий в компьютерных классах. Установлено, что при превышении гигиенических нормативов [25] компьютерная нагрузка негативно влияет на здоровье в результате изменения основных регуляторных функций организма. Возможны также отдельные вредные последствия электромагнитного воздействия компьютеров, в частности развитие синдрома «компьютерной зависимости», «видеоигровой эпилепсии» и других явлений нарушения сопровождаются головными болями, ухудшением зрения, появлением негативных черт характера. Отсюда следует, что обеспечение электромагнитной безопасности студентов является актуальной экологической и гигиенической проблемой, требующей самого пристального внимания. Основными путями устранения экологического неблагополучия компьютерных классов являются: полная замена видеодисплейных мониторов на жидкокристаллические, оптимизация электрических сетей в компьютерных классах, эффективное заземление и перепланировка рабочих мест [31].

Решение задачи снижения риска опасного влияния факторов среды обитания невозможно без улучшения качества внутренней среды образовательных учреждений и, в том числе, обеспечения ее радиационной безопасности. Объемная активность радона в недостаточно проветриваемых помещениях подвалов, цокольных и нижних этажей учебных заведений не редко превышает предельно допустимую (200 Бк/м3 для существующих помещений и 100 Бк/м3 для проектируемых), что представляет реальную угрозу здоровью находящихся там детей [15, 24]. Негативные последствия радонового облучения для детей и подростков более выражены, поэтому необходима разработка уточненных методов расчета мощности дозы внутреннего облучения радоном и связанного с ним риска появления вредных эффектов с учетом особенностей зданий учебных заведений и специфики их функционирования.

Индивидуальный радиационный риск согласно нормам радиационной безопасности [НРБ-99] определяется по формуле:

(6.34)

где E - годовая эффективная доза облучения, - коэффициент риска для населения, - вероятность событий, создающих дозу E .

Предельное значение индивидуального риска для населения устанавливается на уровне за год. Мощность дозы облучения от радона зависит от многих факторов, основным из которых является объемная активность радона в воздухе помещения. Согласно последним данным мощность дозы, получаемой органами дыхания, равна примерно 10 нЗв/ч на 1 Бк/м3 объемной активности радона [10]. Умножив эту величину на средние значения объемной активности радона и продолжительности пребывания учащихся в образовательных учреждениях (1800-2000 ч), получим приближенное значение индивидуальной дозы, получаемой детьми в учебных заведениях за год.

По результатам обследования образовательных учреждений различных уровней могут быть построены эмпирические распределения годовой эффективной дозы. Статистическая обработка имеющихся данных показывает, что эти распределения достаточно точно соответствуют нормальному закону. В этом случае вероятность накопления годовой эффективной дозы Е может быть найдено с помощью соотношений

(6.35)

где Ф - функция Лапласа, - среднее выборочное значение годовой индивидуальной дозы облучения, - погрешность ее определения (~20%). Для определения полного радиационного риска, которому подвергаются учащиеся, необходимо учитывать также радоновое облучение, получаемое ими в домашних условиях, а также составляющие дозы, получаемые от техногенных и внешних естественных источников (космические лучи и гамма- фон помещений).

Для более точного определения дозовых нагрузок и разработки системы управления радиационным риском в образовательных учреждениях создана математическая модель формирования радоновой обстановки подобная применявшейся ранее модели для исследования распределения пыле- и газовыделений в производственных помещениях [34]. Принципиальным отличием модели распределения радона является учет его радиоактивного распада с образованием высокодисперсных радиоактивных аэрозолей, содержащих изотопы тяжелых металлов. Модель включает в себя математическое описание всех источников поступления радона в помещения: почвы, находящейся под зданием, многослойных строительных конструкций, атмосферного воздуха, поступающего в помещение; систему уравнений Навье-Стокса, теплопереноса и конвективной диффузии и распада радона.

Численная реализация модели позволяет исследовать закономерности распределения концентрации радона как по высоте здания (по этажам), так и в его плане, проанализировать влияние всех основных факторов, в том числе метеорологических и микроклиматических на формирование радоновой обстановки, а также разработать оптимальный план мероприятий противорадоновой защиты.

Применение приведенных выше количественных методов анализа позволяет более обоснованно планировать работу по снижению риска отрицательного воздействия факторов окружающей среды.

6.5 Математическое моделирование систем обеспечения комплексной безопасности образовательных учреждений в целом

Система обеспечения комплексной безопасности (СОКБ) представляет собой совокупность инженерно-технических средств, организационных мероприятий и действий службы безопасности, предназначенных для защиты объекта от несанкционированных действий нарушителей.

Функционирование СОКБ можно представить в виде следующей цепочки действий. При вторжении нарушителя в контролируемую зону происходит срабатывание датчиков обнаружения. Информация от датчиков передается на центральный пульт охраны. Оператор пульта оценивает ситуацию, принимает решение по данному тревожному сообщению («предупреждение», «внимание», «нарушение» или «ложная тревога») и передает его группе оперативного реагирования. По получению сообщения группа развертывается на рубеже, обозначенном в тревожном сообщении. При перехвате нарушителя происходит его задержание.

Система обеспечения комплексной безопасности представляет собой сбалансированную совокупность элементов обнаружения нарушителя, задержки продвижения нарушителя по пути следования, а также элементов реагирования сил охраны на действия нарушителя. Эти элементы являются целевыми функциями системы. Каждая из них характеризуется рядом показателей (таблица 6.6).

Таблица 6.6 Целевые функции СОКБ и критерии их оценки

Целевые функции СОКБ

Обнаружение

Задержка

Реагирование

Критерии оценки

Вероятность обнаружения датчика обнаружения

Время преодоления физических барьеров

Время оценки ситуации оператором пульта охраны

Наработка на ложное срабатывание датчика

Способы преодоления физических барьеров

Время сбора сил охраны

Вероятность отказа датчика

Набор инструментов, необходимых для преодоления и пр.

Время развертывания сил охраны

Время передачи информации на пульт охраны и пр.

Эффективность действий сил ответного реагирования и пр.

При создании СОКБ возможны два подхода: выбор наиболее рационального варианта построения системы из нескольких вариантов (задача анализа) и оптимизация параметров системы, то есть название некоего набора оптимальных характеристик системы как исходных данных для ее создания (задача синтеза). При этом необходимо учитывать специфические особенности СОКБ:

1.Конфликтность интересов в системе «охрана-нарушитель».

2.Неопределенность исходных данных для проектирования и функционирования системы. В первую очередь это касается угроз, модели нарушителя, а также сценариев развития конфликтной ситуации.

3.Случайный характер временных параметров, в том числе случайность времени движения охраны и нарушителя, времени преодоления физических барьеров, момента срабатываний средств обнаружения и пр.

4.Трудоемкость организации эксперимента. Лучшим способом анализа эффективности СОКБ является организация учений, однако этот способ связан с привлечением значительных материальных и людских ресурсов и не получил широкого распространения. «Поведение» СОКБ целесообразно изучать с основными элементами математической модели СОКБ является критерий ее эффективности и метод ее оценки.

Эффективность любой сложной технической системы (СТС) отражает ее приспособленность к выполнению своей целевой функции. Так, ГОСТ 34.003-99 определяет эффективность системы как «свойство, характеризуемое степенью достижения целей, поставленных при создании системы». В частности, эффективность СОКБ можно охарактеризовать как способность системы противостоять несанкционированным действиям нарушителя в рамках потенциальных угроз. Таким образом, эффективность СОКБ характеризует урдвень защищенности объекта.

Существуют качественные и количественные методы анализа [20]. Во многих случаях качественных оценок бинарного типа (соответствует/не соответствует требованиям) вполне достаточно, чтобы ответить на вопрос, насколько защищен объект, а также наметить пути совершенствования инженерно-технической защиты. Более информативны количественные методы. Однако для того, чтобы «измерить» эффективность, необходимо иметь обоснованный критерий. Критерий эффективности (критерий оптимальности, критерий принятия решения) - признак, позволяющий дать сравнительную оценку предложенных альтернатив и выбрать оптимальное решение. На практике применяют следующие типы критериев:

1.Критерии типа «эффект-затраты», позволяющие оценивать достижение целей функционирования СТС при заданных затратах (так называемая экономическая эффективность).

2.Критерии, позволяющие оценить качество СТС по заданным показателям и исключить те варианты, которые не удовлетворяют заданным ограничениям (например, методы многокритериальной оптимизации).

3.Взвешивающие критерии - искусственно сконструированные критерии, позволяющие оценивать интегральный эффект (например, «линейная свертка» частных показателей).

К критерию эффективности должны предъявляться следующие требования:

-объективность - «прозрачность» математической модели и объективность оценок;

-представительность - отражение всех значимых сторон функционирования СОКБ;

-чувствительность оценки - выходной результат должен отражать варьирование входных данных в заданных параметрах;

-интерпретируемость - простая и удобная форма, пригодная для заключения об эффективности системы на основе данного критерия.

Основными методами анализа эффективности систем безопасности являются:

-детерминистический подход;

-методы многокритериальной оптимизации;

-логико-вероятностное моделирование;

-имитационное моделирование.

Детерминистический подход связан с заданием и последующей проверкой требований, содержащихся в НТД, ТЗ на проектирование, в рабочем проекте оборудования объекта средствами охранно-тревожной сигнализации. Схема реализации метода следующая:

1.Проводится категорирование объектов охраны в зависимости от их важности/потенциальной опасности, возможного и/или допустимого социально-экономического ущерба, от прогнозируемых угроз, типа объекта и других установленных и принятых критериев.

2.Для объектов каждой категории устанавливаются дифференцированные требования по организации охраны и инженерно-технической укрепленности конструктивных элементов объекта (в первую очередь ограждающих конструкций и элементов инженерно-технической укрепленности). Такой подход реализуется, например, в руководящих документах МВД России [22, 23]. При этом уровень защищенности должен соответствовать значимости объекта, выражаемой через его категорию, - в этом состоит основной принцип проектирования эффективной СОКБ.

3.Состояние СОКБ оценивается экспертным путем. Экспертная оценка - средство переработки слабоструктурированных данных, при котором используются суждения экспертов для подготовки обоснованных решений (заполняются опросные листы, содержащие формализованные перечни требований по охране объекта, в том числе по оснащению периметра объекта, его зданий, сооружений, по степени готовности, уровню обучения личного состава сил безопасности, по наличию комплекта нормативных документов, регламентирующих организацию охраны объекта).

Основой методов многокритериальной оптимизации является агрегирование информации о частных показателях качества. Среди них выделяют методы лексикографического упорядочивания, итерационные методы предпочтительного выбора, аксиоматический подход с использованием теории полезности и другие.

Один из применяемых итерационных методов - метод «смещенного идеала». Пусть задано n объектов, оцененных по m критериям: k1km. Процедура оптимизации такова:

1.Моделируются два многокритериальных объекта (МКО): «условно предпочтительный», формируемый из максимальных по полезности значении критериев (МКО+ = {k1, …, km+}) и наихудший - из минимальных по полезности значений критериев: (МКО- = {k1, …, km-}).

2.Задается вектор предпочтений, например W1 = (4,3,3,2). Он отражает предпочтения лица, принимающего решение в отношении оптимизируемых показателей эффективности.

3.Чтобы выявить объекты, которые не претендуют на предпочтительные, их сравнивают с идеальным, вычисляя «расстояние» (метрику) до идеального. Так, объекты ранжируются по расстоянию от идеального объекта, например: B1 > B4 > B2 > B3. Наименее предпочтительный объект (В3) исключается из рассмотрения, после чего процедура повторяется. Таким образом, исключая неподходящие объекты, в конце остается один, наиболее предпочтительный.

Логико-вероятностные методы позволяют получить количественную оценку риска как меры опасности. Эти методы применяются для анализа надежности и безопасности системы. В их основе лежат два понятия: степень риска и уровень защищенности. Степень риска Криск(у) - вероятность невыполнения СОКБ своей целевой функции. Обратная величина характеризует уровень защищенности Кзащ(у) = 1 - Криск(y). Оценка защищенности - процедура оценки показателей Криск, Кзащ для людей и материальных ценностей. Процедура анализа следующая:

1.Составляется сценарий развития опасности (граф вида «дерево»), представляющий собой логико-вероятностную модель функционирования. Сценарий содержит события трех видов: инициирующие, промежуточные и конечное. Инициирующие события описывают входные воздействия на систему (преодоление нарушителем периметра объекта и пр.). Промежуточные события - логическая комбинация (конъюнкция или дизъюнкция) исходных. Конечное событие описывает опасное состояние системы (проникновение нарушителя на объект и пр.).

2.Аналитически граф описывается с помощью функции опасности системы y(z1zn), где z1zn - инициирующие события, а значение - конечное (опасное) событие. По этой функции можно выделить так называемые кратчайшие пути опасного функционирования. Каждый из них представляет собой минимальный набор инициирующих событий, конъюнкция (совмещение) которых приводит к опасному состоянию.

3.С помощью логико-вероятностных преобразований функция опасности системы приводится к одной из канонических форм и заменяется вероятностной функцией Р{у(z1zn)}. При этом необходимо иметь вероятности инициирующих событий z1zn (например, вероятность обнаружения преодоления периметра, вероятность прохода через КПП по подложному пропуску и пр.). Значение вероятностной функции Р, при которой значение функции опасности у равно 1 (это означает наступление опасного события), и определяет степень риска, присутствующего в системе:

Криск(y) = Р{у(z1zn)}=1.

Трудность здесь заключается в обеспечении достоверности исходных данных. Различают объективные и субъективные вероятности. Объективными являются характеристики технических средств охраны по результатам натурных испытаний (Робн, Тлс, Рош2 и пр.). Качественно иную (субъективную) природу имеют результаты анализа уязвимости, отражающие интуитивные представления о возможности и характере реализации угрозы.

Вероятностный подход к анализу базируется на предположениях о случайности и независимости временных параметров в системе «охрана-нарушитель». Эффективность здесь понимается как вероятность пресечения несанкционированных действий нарушителя:

...

Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.