АЛГОРИТМ ОЦЕНКИ ВАЖНОСТИ ЗАДАЧ ОРГАНИЗАЦИИ МОНИТОРИНГА КРУПНОГО ПОЖАРА Текст научной статьи по специальности «Экономика и бизнес»

УДК 004.023

АЛГОРИТМ ОЦЕНКИ ВАЖНОСТИ ЗАДАЧ ОРГАНИЗАЦИИ МОНИТОРИНГА КРУПНОГО ПОЖАРА

А. В. КУЗНЕЦОВ1, С. Ю. БУТУЗОВ2, Д. В. ТАРАКАНОВ2

i

Ивановская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России, Российская Федерация, г. Иваново,

2 Академия ГПС МЧС России Российская Федерация, г. Москва E-mail: [email protected], [email protected], [email protected]

Количество крупных пожаров в Российской Федерации не велико и составляет не более 0,04% от общего количества пожаров, однако причиненный ущерб от крупных пожаров составляет половину общего ущерба от пожаров, взятых на статистический учет. Для тушения крупных пожаров привлекаются силы и средства пожарных подразделений по повышенному номеру (рангу) пожара. Организационная структура управления на данных пожарах является весьма сложной и нуждается в непрерывном, качественном информационном обеспечении. Одним из способов получения качественного информационного обеспечения на крупных пожарах является применение мобильных средств мониторинга на основе беспилотных авиационных систем.

Целью работы является повышение эффективности управления мобильными средствами при мониторинге крупных пожаров за счет применения алгоритма оценки важности задач на боевых участках (секторах) тушения пожара, зависящий от тактических возможностей пожарных подразделений, участвующих в тушении крупного пожара.

Ключевые слова: крупный пожар, участок тушения пожара, мониторинг, мобильные средства мониторинга.

ALGORITHM FOR ASSESSING THE IMPORTANCE OF THE TASKS OF ORGANIZING MONITORING OF A LARGE FIRE

A. V. KUZNETSOV1, S. Y. BUTUZOV2, D. V. TARAKANOV2

i

Federal State Budget Educational Establishment of Higher Education

«Ivanovo Fire Rescue Academy of State Firefighting Service of Ministry of Russian Federation for Civil Defense, Emergencies and Elimination of Consequences of Natural Disasters»,

Russian Federation, Ivanovo, Federal State Budget Educational Establishment of Higher Education «State Fire Academy of State Firefighting Service of Ministry of Russian Federation for Civil Defense, Emergencies and Elimination of Consequences of Natural Disasters», Russian Federation, Moscow E-mail: [email protected], [email protected], [email protected]

Statistics show that the number of large fires in the Russian Federation is several times less than the total number of fires, but the damage caused by these fires is based around half of the total number of fires. To extinguish such fires, the forces and means of fire departments are involved according to the increased number (rank) of the fire. The organizational structure of management of these fires is very complex and needs continuous, high-quality information support. One of the ways to obtain high-quality information support for large fires is the use of mobile monitoring tools based on unmanned aircraft systems.

The aim of the work is to increase the efficiency of mobile means management when monitoring large fires through the use of a decision support method based on multi-criteria optimization. An algorithm has been developed to assess the importance of tasks in combat areas of fire extinguishing, depending on the tactical capabilities of fire departments involved in extinguishing a large fire.

Key words: large fire, fire extinguishing area, monitoring, mobile monitoring tools.

© Кузнецов А. В., Бутузов С. Ю., Тараканов Д. В., 2022

27

Согласно статистическим данным [1], полученным за 2016-2020 гг., количество крупных пожаров в Российской Федерации составляют лишь сотые доли процентов от всего количество пожаров за указанный период (рис. 1).

Однако стоит отметить, что сопровождающие факторы крупного пожара, и, в частности, ущерб от пожаров, выраженный в материальном эквиваленте, составляет половину от всех произошедших пожаров на территории нашей страны (рис. 2).

Рис. 1. Процентное соотношение крупных пожаров от количества всех пожаров за указанный период

Рис. 2. Процентное соотношение материального ущерба, полученного от крупного пожара и материального ущерба всех пожаров за указанный период

Крупный пожар подразумевает под собой соответствие одному или нескольких факторов, таких как: на пожар привлекается боль-

шое количество личного состава и специализированной техники; потери от пожара оцениваются в 3420 минимальных размеров оплаты

труда и более; пожар унес жизни 5 человек и более; на пожаре было травмировано 10 человек и более.

Крупные пожары, возникающие в техногенной среде, предполагают под собой привлечение большого количества сил и средств, что в свою очередь говорит о сложной организационной структуре управления на пожаре. Руководитель тушения пожара не в силах организовать управление всеми участниками тушения пожара, поэтому в зависимости от сложившейся обстановки на пожаре вводятся боевые участки тушения пожара. Создание боевых участков на пожаре организуется по видам работ, либо по местам проведения действий по тушению пожаров и проведению аварийно-спасательных работ1. На месте боевого участка назначается начальник, который возглавля-

ет организационную структуру управления на своем боевом участке.

Информационное обеспечение играет одну из основополагающих ролей в организационной структуре системы поддержки принятия решений. При возникновении крупных пожаров и создании ряда боевых участков для информационного обеспечения применяют мобильные средства мониторинга на базе беспилотных авиационных систем (БАС) [2-6]. Организация системы мониторинга при помощи мобильных средств осуществляется исключительно из субъективного решения оператора БАС. Однако стоит отметить, что различные боевые участки тушения пожара работают по своим направлениям и с различным количеством сил и средств (рис. 3).

Рис. 3. Организация системы мониторинга на крупном пожаре по боевым участкам

Стоит отметить, что при организации мониторинга крупного пожара, нужно учитывать «важность» каждого боевого участка тушения пожара. На рисунке 3 отмечены точки мониторинга (места, в которых средство мониторинга ведет свою непосредственную работу), каждая точка имеет свой «вес» свою относительную важность от других точек (позиций) мониторинга.

Исходя из этого возникает важный практический вопрос для оператора БАС о возможности применения мобильных средств мониторинга на боевых участках тушения пожара, учитывая результаты оценки важности задач на данных боевых участках. Чтобы определить важность задач на каждом боевом участке тушения пожара, которая заключается в локализации и ликвидации в минимальные временные сроки и зависящая от тактических

1 Приказ МЧС России от 16.10.2017 № 444 «Об -

утверждении Боевого устава пожарной охраны тушения пожаров и проведения аварийно-

(БУПО), определяющего порядок организации спасательных работ».

возможностей пожарных подразделении, воспользуемся критерием эффективности боевых действий подразделений на пожаре [8]. Данный критерий необходимо определить на каждый боевой участок тушения пожара при помощи линейной зависимости [8]:

Е = nQNL-.NL,), О=г^-^т), (1)

где Q - расход подаваемых огнетушащих веществ на тушение пожара, л/с.

- личный состав, задействованный в проведении работ по тушению пожара на определенном боевом участке;

^тш - величина поданных стволов на тушение пожара на соответствующем боевом участке.

Таким образом, как только на крупном пожаре организуется работа на нескольких боевых участках тушения пожара, следовательно, принятие управленческого решения будет характеризоваться векторной оценкой. Элементы, приведенные ранее, определяют степень достижения основной боевой задачи пожарных подразделений, которая решается на определенном боевом участке, которую в дальнейшем будем считать «относительной важностью» задач пожаротушения, решаемых на указанном боевом участке (секторе). Для формализованного описания оценки относительной важности задач пожаротушения воспользуемся процедурой разработанной в [7] на основе теории многофакторной оптимизации и выполним адаптацию данной процедуры в виде алгоритма.

В соответствии с принципами многофакторной оптимизацией и процедурой оценки важности, разработанной в [7] введем понятия следующих теоретических моделей:

- модель ранжирования вариантов управленческих решений А;

- модель теоретико-множественного анализа управленческих решений В.

Представим модели следующим кортежем:

A = {Xn,Fm,R,am) ; В = (XmFm,N,®m) ,

(2)

(3)

где X - совокупность элементов, состоящее из п вариантов управленческих решений; Рт -векторный критерий, состоящий из т частных компонент каждая из которых оценивает тактический потенциал пожарных подразделений, работающих на соответствующем боевом участке тушения пожара; Я - функция (прави-

ло) ранжирования вариантов управленческих решений; шт - показатели важности компонент векторного критерия Fm; N - правило теоретико-множественного анализа вариантов управленческих решений; © - коэффициенты относительной важности компонент векторного критерия; п*т - размерность модели.

Пусть в многофакторной модели В = (Хп,Л/,©т) задано множество I номеров

компонент векторного критерия. Мощность множества I составляет величину т равную мощность множества Fm, то есть равную количеству компонент векторного критерия. Пусть в множестве I существует одна наиболее важная компонента векторного критерия с номером /, и остальные менее важные компоненты с номерами }е1Л. В модели В задано множество коэффициентов относительной важности ©т, определяющих превосходство в важности компоненты векторного критерия с номером / над компонентами векторного критерия с номерами } и ©/=1; ©; < 1. Тогда показатели важности шт для многофакторной модели А = (Хпбудут определяться по формулам:

для компоненты с номером /:

щ =

m

m+0-1 '

(4)

для всех компонент с номерами ]

1 m + 0-1

(5)

где ® = £®k,k = 1,2,...,m .

к=1

Следовательно, чтобы оценить важность задач, решаемых на боевых участках тушения пожара при его мониторинге, необходимо выполнить следующий алгоритм:

1. На первом этапе необходимо для каждого боевого участка тушения пожара рассчитать значения критерия тактических возможностей. На данном этапе путем подсчета количества работающих участников тушения пожара и работающих приборов подачи огне-тушащих веществ рассчитывают скорость локализации пожара на каждом боевом участке тушения пожара в отдельности.

2. На втором этапе определяют участок тушения пожара, на котором решают задачу решающего направления ведения действий, для данного боевого участка скорость локализации пожара будет максимальной, то есть будут так же максимально соотношение количества участников тушения пожара и приборов

подачи огнетушащих веществ. Данному боевому участку присваивают номер I, остальным боевым участкам присваивают номера ^

3. На третьем этапе рассчитывают набор коэффициентов относительной важности по формуле ©т:

®к = , к=1,2, ..., т.

' Е

Стоит отметить, что для боевого участка тушения пожара с номером I коэффициент относительной важности будет равен ©¡=1, для боевых участков с номерами ] коэффициенты будет иметь значения ©^1.

4. На четвертом этапе с использованием набора коэффициентов ©т и формул (4), (5) определяют важность задач, выполняемые на боевых участках тушения пожара, которые в дальнейшем используются при выборе способов применения БАС для мониторинга пожара.

В качестве примера рассмотрим оценку важности задач на четырех боевых участках тушения пожара по критерию [8]

Е = 1,23+0,01/ + 0,09Л(тв .

Исходные данные и результаты решения задачи представлены в табл. 1

Таблица 1. Оценка важности задач на боевых участках тушения крупного пожара

m Исходные данные Результаты расчета

^ел Nctb E I 0 ш

1 7 2 1,49 j 0,72 0,12

2 12 5 1,82 j 0,88 0,14

3 18 7 2,08 i 1,00 0,64

4 3 1 1,36 j 0,65 0,10

Сумма: 40 15 Сумма: 3,25 1,00

В результате представленный алгоритм по оценке важности задач на боевых участках тушения пожара, является важным элементом в общей организационной структуре системы поддержки принятия решений по применению мобильных средств мониторинга (рис. 4).

Метод поддержки принятия решений по применению мобильных средств

мониторинга (МСМ) *

Построение многопараметрического множества

I

Определение информации об относительной важности критериев

1

An по ритм оценки важности задач на боевых участках тушения пожара

1 Модификация векторного критерия

I

Построение множества вариантов применения МСМ

Применение данного алгоритма для поддержки принятия решений позволит должностным лицам на пожаре определить важность задач, решаемых на боевых участках тушения пожаров и выполнить их ранжирование. Оператору БАС, на основе многопараметрического выбора, определить множество вариантов по применению мобильных систем мониторинга в рациональной иерархии, благодаря чему происходит сокращение времени на принятие обоснованного решений.

Подводя итоги, стоит отметить, что в работе представлен алгоритм оценки важности задач, представляющий собой основной элемент в общей организационной структуре системы поддержки принятия решений по применению мобильных средств при организации мониторинга крупных пожаров. Алгоритм, основанный на теории многофакторной оптимизации, позволяет определить систему предпочтений по применению способов мониторинга крупных пожаров и идентифицировать рациональный вариант решения задач управления.

Рис. 4. Схема поддержки принятия решений по применению мобильных средств мониторинга

Список литературы

1. Пожары и пожарная безопасность в 2020 году: статистический сборник / Под общей редакцией Д. М. Гордиенко. М.: ВНИИПО, 2021. 112 с.

2. Кузнецов А. В. Модель циклического мониторинга крупных пожаров и поисково-спасательных работ // Современные проблемы гражданской защиты. 2021. № 4 (41). С. 18-23.

3. Информационные ресурсы системы мониторинга крупных пожаров на объектах энергетики / А. В. Кузнецов, Д. В. Тараканов, М. О. Баканов [и др.] // Современные проблемы гражданской защиты. 2020. № 4 (37). С. 2432

4. Model of cyclical monitoring and managing of large-scale fires and emergencies for evaluation of the required number of unmanned aircraft systems / D. V. Tarakanov, V. Prajova, M. O. Bakanov [et al.]. MM Science Journal, October 2020, pp. 4040-4044. DOI: 10.17973/ MMSJ.2020_10_2020059

5. Кузнецов А. В., Баканов М. О., Тараканов Д. В. Планирование мониторинга затяжных пожаров на основе плотности распределения случайных величин // Школа молодых ученых и специалистов МЧС России - 2019: сборник материалов. Химки: ФГБВОУ ВО Академия гражданской защиты МЧС России. 2018. С. 48-51.

6. Модели качества мониторинга пожаров и чрезвычайных ситуаций с учетом специфики их развития / М. О. Баканов, Д. В. Тараканов, А. В. Кузнецов, [и др.] // Мониторинг. Наука и Технологии. 2018. № 3 (36). С. 51-53. URL: http://csmos.ru/index.php?page= mnt-issue-2018-3/ (дата обращения 04.02.2022)

7. Топольский Н. Г., Тараканов Д. В., Михайлов К. А. Теоретические основы поддержки управления пожарными подразделениями на основе мониторинга динамики пожара в здании: монография / Под общей редакцией д-ра техн. наук, профессора Н. Г. Топольского. М.: Академия ГПС МЧС России, 2019. 320 с.

8. Подгрушный А. В. Совершенствование управления боевыми действиями пожарных подразделений на основе их тактических возможностей: автореферат дис. ... канд. техн. наук: 05.13.10. М., 2004. 24 с.

References

1. Pozhary i pozharnaya bezopasnost' v 2020 godu: Statisticheskiy sbornik [Fires and fire safety in 2020: Statistical compendium] / Pod ob-shchey redaktsiyey D. M. Gordiyenko. M.: VNIIPO, 2021, 112 p.

2. Kuznetsov A. V. Model' tsiklicheskogo monitoringa krupnykh pozharov i poiskovo-spasatel'nykh rabot [Model of cyclic monitoring of large fires and search and rescue operations] / Sovremennyye problemy grazhdanskoy zashchity, 2021, vol. 4 (41), pp. 18-23.

3. Informatsionnyye resursy sistemy monitoringa krupnykh pozharov na ob"yektakh energetiki [Information resources of the system for monitoring large fires at power facilities] / A. V. Kuznetsov, D. V. Tarakanov, M. O. Bakanov [et al.] // Sovremennyye problemy grazhdanskoy zashchity, 2020, vol. 4 (37). pp. 24-32

4. Model of cyclical monitoring and managing of large-scale fires and emergencies for evaluation of the required number of unmanned aircraft systems / D. V. Tarakanov, V. Prajova, M. O. Bakanov [et al.]. MM Science Journal, October 2020, pp. 4040-4044. DOI: 10.17973/ MMSJ.2020_10_2020059

5. Kuznetsov A. V., Bakanov M. O., Tarakanov D. V. Planirovaniye monitoringa zatya-zhnykh pozharov na osnove plotnosti raspredele-niya sluchaynykh velichin [Planning for monitoring of protracted fires based on the density of distribution of random variables] / Shkola molodykh uchenykh i spetsialistov MCHS Rossii - 2019: sbornik materialov. Khimki: FGBVOU VO Akad-emiya grazhdanskoy zashchity MCHS Rossii, 2018, pp. 48-51.

6. Modeli kachestva monitoringa pozharov i chrezvychaynykh situatsiy s uchetom spetsi-fiki ikh razvitiya [Quality models for monitoring fires and emergencies, taking into account the specifics of their development] / M. O. Bakanov, D. V. Tarakanov, A. V. Kuznetsov [et al.]. // Monitoring. Nauka i Tekhnologii, 2018, vol. 3 (36), pp. 5153. URL: http://csmos.ru/index.php?page=mnt-issue-2018-3/ (data obrashcheniya 04.02.2022)

7. Topol'skiy N. G., Tarakanov D. V., Mi-khaylov K. A. Teoreticheskiye osnovy podderzhki upravleniya pozharnymi podrazdeleniyami na osnove monitoringa dinamiki pozhara v zdanii: Monografiya [Theoretical foundations for supporting the management of fire departments based on monitoring the dynamics of a fire in a building: Monograph] / Pod obshchey redaktsiyey d-ra tekhn. nauk, professora N. G. Topol'skogo. M.: Akademiya GPS MCHS Rossii, 2019, 320 p.

8. Podgrushnyy A. V. Sovershenstvo-vaniye upravleniya boyevymi deystviyami pozharnykh podrazdeleniy na osnove ikh taktich-eskikh vozmozhnostey. Avtoreferat diss. kand. tekhn. nauk [Improving the management of combat operations of fire departments based on their tactical capabilities: avtoreferat cand. tech. sci. diss.]. M., 2004, 24 p.

Кузнецов Александр Валерьевич

Ивановская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России,

Российская Федерация, г. Иваново

преподаватель кафедры

E-mail: [email protected]

Kuznetsov Alexander Valerievich

Federal State Budget Educational Establishment of Higher Education «Ivanovo Fire Rescue Academy of

State Firefighting Service of Ministry of Russian Federation for Civil Defense, Emergencies and Elimination

of Consequences of Natural Disasters»,

Russian Federation, Ivanovo

teacher of the department

E-mail: [email protected]

Тараканов Денис Вячеславович Академия ГПС МЧС России, Российская Федерация, г. Москва профессор кафедры, доктор технических наук E-mail: [email protected] Tarakanov Denis Vyacheslavovich

Federal State Budget Educational Establishment of Higher Education «State Fire Academy

of State Firefighting Service of Ministry of Russian Federation for Civil Defense,

Emergencies and Elimination of Consequences of Natural Disasters»,

Russian Federation, Moscow

professor of the Department,

doctor of Technical Sciences

E-mail: [email protected]

Бутузов Станислав Юрьевич

Академия ГПС МЧС России,

Российская Федерация, г. Москва

профессор кафедры, доктор технических наук, доцент

E-mail: [email protected]

Butuzov Stanislav Yurievich

Federal State Budget Educational Establishment of Higher Education «State Fire Academy of State Firefighting Service of Ministry of Russian Federation for Civil Defense, Emergencies and Elimination of Consequences of Natural Disasters», Russian Federation, Moscow

professor of the Department, doctor of Technical Sciences, associate professor E-mail: [email protected]