Научная статья на тему 'ИНТЕГРИРОВАННАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТЬЮ ПРОИЗВОДСТВ, СВЯЗАННЫХ С ОБРАЩЕНИЕМ ГОРЮЧЕЙ ПЫЛИ'

ИНТЕГРИРОВАННАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТЬЮ ПРОИЗВОДСТВ, СВЯЗАННЫХ С ОБРАЩЕНИЕМ ГОРЮЧЕЙ ПЫЛИ Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

CC BY
58
10
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
АВАРИЯ / ПОЖАР / ВЗРЫВОПОЖАРНАЯ ОПАСНОСТЬ / ПЫЛЬ / ПРОИЗВОДСТВО / АСПИРАЦИЯ / СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ / ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ / СЕТИ ПЕТРИ

Аннотация научной статьи по компьютерным и информационным наукам, автор научной работы — Романюк Елена Васильевна, Калиев Олег Сергеевич

Тема. Для химических, пищевых, деревообрабатывающих, фармацевтических и других производств основным фактором пожарной опасности является обращение взрывоопас- ных пылегазовых потоков, содержащих горючую пыль. Для их утилизации и удаления из объёмов оборудования и помещений используются производственные аспирационные системы (ПАС), эффективное функционирование которых является залогом безопасности производства, поэтому целью работы является разработка автоматизированной системы управления ПАС, обеспечивающей пожарную безопасность, а также интеграция системы управления ПАС в производственную АСУ. Для достижения этой цели рассматриваются задачи по идентификации основных опасностей, разработке информационной среды для системы, разработка механизмов взаимодействия триггеров аварии ПАС с информационной средой и другими подсистемами АСУ, и, в конечном счёте, создание концепции единой системы - интегрированной системы управления безопасностью производства (ИСУБП). Методы. Решение поставленной задачи осуществляется путём систематизации информации об особенностях разработки и функционирования производственных аспирационных систем и оценки информации с помощью логических функций, а разработка модели - на основе теории графов, а именно описание работы системы с помощью сетей Петри. Результаты. Для решения поставленной цели предложена концепция интегрированной системы управления безопасностью производства, учитывающая особенности технологического процесса и интегрирующаяся с подсистемами АСУ производства для нейтрализации как локальных аварий, так и аварий, перерастающих в масштабные чрезвычайные ситуации. Система учитывает особенности основного технологического оборудования и аппаратных решений пылеулавливания в ПАС, степень автоматизации производства, категории помещений по взрывопожарной и пожарной опасности. На основе анализа информации разрабатывается последовательность действий для устранения аварии или минимизации её последствий. Для осуществления задач ИСУБП разработана математическая модель на основе сети Петри. Область применения результатов. Полученные результаты могут быть использованы для проектировки и совершенствования автоматизированных систем предупреждения аварий, пожаров и взрывов на производствах, связанных с обращением горючей пыли. Выводы. Использование ИСУБП позволит упростить процесс принятия решений, связанный с анализом большого объёма узкоспециальной информации, связанной с работой производственных аспирационных систем. Предложенные методы и модели являются надёжными инструментами системы интеллектуальной поддержки принятия решений в условиях стрессовых ситуаций.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по компьютерным и информационным наукам , автор научной работы — Романюк Елена Васильевна, Калиев Олег Сергеевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

INTEGRATED SAFETY MANAGEMENT SYSTEM FOR PRODUCTIONS RELATED TO HANDLING COMBUSTIBLE DUST

Purpose. For chemical, food, woodworking, pharmaceutical and some other industries, the main fire hazard factor is the circulation of explosive dust and gas flows containing combustible dust. For their disposal and removal from the volumes of equipment and premises, production aspiration systems (PAS) are used, their effective functioning is the key to production safety, so the given work is aimed at developing an automated PAS control system that ensures fire safety, as well integrating PAS control system into ACS of the production. To achieve this goal, the tasks of identifying the main hazards, developing an information environment for the system, developing mechanisms for the interaction of PAS accident triggers with the information environment and other subsystems of the automated control system, and, ultimately, creating the concept of a single system - an integrated production safety management system (IPSMS) are considered. Methods. The task is carried out by systematizing information related to the specifics of developing and operating industrial aspiration systems and evaluating information using logical functions, as well as developing the model based on the graph theory, namely, describing the system operation using Petri nets. Findings. To achieve the goal, the concept of an integrated production safety management system is proposed. The concept takes into account the peculiarities of the technological process and integrating with the subsystems of the production automated control system to neutralize both local accidents and accidents that develop into large-scale emergencies. The system considers the specifics of the main technological equipment and hardware solutions for dust collection in PAS, the degree of production automation, the categories of premises according to explosion and fire hazard. Based on the information analysis, a sequence of actions has been developed to eliminate the accident or minimize its consequences. To implement the tasks of IPSMS, a mathematical model based on the Petri net has been developed. Research application field. The results obtained can be used to design and improve automated systems for preventing accidents, fires and explosions in industries associated with the handling of combustible dust. Conclusions. The use of IPSMS will simplify the decisionmaking process linked with the analysis of a large amount of highly specific information related to the operation of industrial aspiration systems. The proposed methods and models are reliable tools\for the system of intelligent decision making support in stressful situations.

Текст научной работы на тему «ИНТЕГРИРОВАННАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТЬЮ ПРОИЗВОДСТВ, СВЯЗАННЫХ С ОБРАЩЕНИЕМ ГОРЮЧЕЙ ПЫЛИ»

НАУЧНАЯ СТАТЬЯ / ORIGINAL ARTICLE

УДК 65.011.56, 614.715

DOI 10.25257/FE.2022.3.27-35

® Е. В. РОМАНЮК1, О. С. КАЛИЕВ1

1 Академия ГПС МЧС России, Москва, Россия

Интегрированная система управления

безопасностью производств, связанных с обращением горючей пыли

АННОТАЦИЯ

Тема. Для химических, пищевых, деревообрабатывающих, фармацевтических и других производств основным фактором пожарной опасности является обращение взрывоопасных пылегазовых потоков, содержащих горючую пыль. Для их утилизации и удаления из объёмов оборудования и помещений используются производственные аспирационные системы (ПАС), эффективное функционирование которых является залогом безопасности производства, поэтому целью работы является разработка автоматизированной системы управления ПАС, обеспечивающей пожарную безопасность, а также интеграция системы управления ПАС в производственную АСУ. Для достижения этой цели рассматриваются задачи по идентификации основных опасностей, разработке информационной среды для системы, разработка механизмов взаимодействия триггеров аварии ПАС с информационной средой и другими подсистемами АСУ, и, в конечном счёте, создание концепции единой системы - интегрированной системы управления безопасностью производства (ИСУБП).

Методы. Решение поставленной задачи осуществляется путём систематизации информации об особенностях разработки и функционирования производственных аспирационных систем и оценки информации с помощью логических функций, а разработка модели - на основе теории графов, а именно описание работы системы с помощью сетей Петри.

Результаты. Для решения поставленной цели предложена концепция интегрированной системы управления безопасностью производства, учитывающая особенности техноло-

гического процесса и интегрирующаяся с подсистемами АСУ производства для нейтрализации как локальных аварий, так и аварий, перерастающих в масштабные чрезвычайные ситуации. Система учитывает особенности основного технологического оборудования и аппаратных решений пылеулавливания в ПАС, степень автоматизации производства, категории помещений по взрывопожарной и пожарной опасности. На основе анализа информации разрабатывается последовательность действий для устранения аварии или минимизации её последствий. Для осуществления задач ИСУБП разработана математическая модель на основе сети Петри.

Область применения результатов. Полученные результаты могут быть использованы для проектировки и совершенствования автоматизированных систем предупреждения аварий, пожаров и взрывов на производствах, связанных с обращением горючей пыли.

Выводы. Использование ИСУБП позволит упростить процесс принятия решений, связанный с анализом большого объёма узкоспециальной информации, связанной с работой производственных аспирационных систем. Предложенные методы и модели являются надёжными инструментами системы интеллектуальной поддержки принятия решений в условиях стрессовых ситуаций.

Ключевые слова: авария, пожар, взрывопожарная опасность, пыль, производство, аспирация, система управления, пожарная безопасность, сети Петри

© E.V. ROMANYUK1, O.S. KALIEV1

1 State Fire Academy of EMERCOM of Russia, Moscow, Russia

Integrated safety management system for productions related to handling combustible dust

ABSTRACT

Purpose. For chemical, food, woodworking, pharmaceutical and some other industries, the main fire hazard factor is the circulation of explosive dust and gas flows containing combustible dust. For their disposal and removal from the volumes of equipment and premises, production aspiration systems (PAS) are used, their effective functioning is the key to production safety, so the given work is aimed at developing an automated PAS control system that ensures fire safety, as well integrating PAS control system into ACS of the production. To achieve this goal, the tasks of identifying the main hazards, developing an information environment for the system, developing mechanisms for the interaction of PAS accident triggers with the information environment and other

subsystems of the automated control system, and, ultimately, creating the concept of a single system - an integrated production safety management system (IPSMS) are considered.

Methods. The task is carried out by systematizing information related to the specifics of developing and operating industrial aspiration systems and evaluating information using logical functions, as well as developing the model based on the graph theory, namely, describing the system operation using Petri nets.

Findings. To achieve the goal, the concept of an integrated production safety management system is proposed. The concept takes into account the peculiarities of the technological process

FIRE AND EMERGENCIES: PREVENTION, ELIMINATION. 2022. No. 3

and integrating with the subsystems of the production automated control system to neutralize both local accidents and accidents that develop into large-scale emergencies. The system considers the specifics of the main technological equipment and hardware solutions for dust collection in PAS, the degree of production automation, the categories of premises according to explosion and fire hazard. Based on the information analysis, a sequence of actions has been developed to eliminate the accident or minimize its consequences. To implement the tasks of IPSMS, a mathematical model based on the Petri net has been developed.

Research application field. The results obtained can be used to design and improve automated systems for preventing accidents,

fires and explosions in industries associated with the handling of combustible dust.

Conclusions. The use of IPSMS will simplify the decisionmaking process linked with the analysis of a large amount of highly specific information related to the operation of industrial aspiration systems. The proposed methods and models are reliable tools for the system of intelligent decision making support in stressful situations.

Key words: accident, fire, explosion and fire hazard, dust, production, aspiration, control system, fire safety, Petri nets

ВВЕДЕНИЕ

Обеспечение пожарной безопасности на производствах, связанных с образованием и обращением горючей пыли, связано, в первую очередь, с функционированием ПАС. Целью таких систем является удаление и утилизация взрывоопасных пылевоздушных масс из объёма производственных помещений, улавливание пыли в специальных аппаратах. На предприятиях пищевого, химического, деревообрабатывающего и других профилей ПАС имеет развитую структуру и большую протяжённость (рис. 1), оперирует большими объёмами взрывопожароопасных пыле-газовых потоков, может связывать несколько процессов и помещений, быть совмещённой с системами пневмотранспорта [1-3]. Для снижения энергоёмкости технологического процесса ПАС часто проектируют таким образом, чтобы очищенный воздух частично возвращался в обслуживаемое производственное помещение. Указанная специфика выдвигает высокие требования к аппаратам пылеулавливания в ПАС и системам управления ими. Ошибка или погрешность в системе управления ПАС или самой ПАС приводит к авариям, перерастающим в масштабные чрезвычайные ситуации, охватывающие все производства [3, 4].

Вероятность «разрастания» аварийной ситуации в производственной аспирационной системе до общепроизводственного масштаба на пылящих производствах будет зависеть от множества факторов технологического процесса различного характера и сложности. Учесть данные факторы и выработать правильную стратегию по локализации аварии для человека является сложной задачей, тем более в условиях стрессовой ситуации, поэтому разработка и совершенствование так называемой ИСУБП является актуальной задачей.

Триггером запуска ИСУБП является идентификация аварийной ситуации в системе производственной аспирации [5]. Компенсирующие мероприятия интегрированной системы зависят как от специфики самой производственной аспирации, так и специфики организации производственного процесса в целом. Специфика ПАС, так же как и особенности производственного процесса в данном случае являются информационной средой, от которой будет зависеть перечень и масштаб мероприятий (реакций), реализуемых ИСУБП [6, 7]. Механизм работы интегрированной системы с учётом информационной среды может быть реализован с помощью сетей Петри [7-10].

а (а) б (b) в (с)

Рисунок 1. Системы аспирации и пневмотранспорта мукомольного комбината: а - аспирация от зерноочистельной машины; б - пневмотранспорт продуктов размола; в - циклоны-разгрузители пневмотранспортной системы Figure 1. . Aspiration and pneumatic transport systems of a flour mill: а - aspiration from a grain cleaning machine; b - pneumatic transport for ground materials; с - pneumatic transport system cyclones-discharges

■ ® P"(Л)

Рисунок 2. Схема графов информационной среды АСУ аспирации Figure 2. Scheme of the graphs of the information environment of aspiration automated control system

Фрагмент сети Петри, отвечающий за идентификацию устройства пылеулавливания в производственной аспирации, представлен на рисунке 2. В данном фрагменте ИСУБП создаются начальные маркеры (метки) сети с помощью специальных критериев, относящихся как к пылеуловителю, так и к аспирации в целом [11, 12]:

1. Применяемое устройство пылеулавливания. Имеющиеся экспериментальные данные и практический опыт в области эксплуатации пылеуловителей дают возможность определить маркер (метку) состояния согласно логической функции [11, 12]:

1, если инерционный пылеуловитель; 1, если циклон; 1, если фильтр волокнистый; и = 1, если фильтр зернистый; (1)

1, если электрофильтр; О, если скруббер; О, если мокрый фильтр.

чит значение 1. Состояние Р11 вакантно для волокнистого фильтра (ВФ), состояние Р12 - для инерционного пылеуловителя (И), Р - для циклона (Ц); Р14 - для электрофильтра. Это можно записать следующим образом:

1 6 - 9) = П 11 - 14} при и = 1

Считаем, что скрубберы и мокрые фильтры снижают пожарную опасность аспирации практически до нуля, поэтому вакантное состояние для них не предусмотрено.

2. Способ управления состоянием фильтра-пылеуловителя. Для способа управления системой предусмотрено вакантное состояние Р10 (УПР). Предполагается, что при наличии автоматики на самом устройстве пылеулавливания либо автоматизированной системы управления уровень опасности снижен, а контролируемость и надёжность аспирации повышены. Маркировка вакантного состояния происходит с помощью логической функции Аа :

P

В системе под каждый из пылеуловителей согласно формуле зарезервировано состояние, например, Р9 - под зернистый фильтр (ЗФ). Состояние будет активным, если функция и полу-

Л =

1, отсутствует;

1, если автономное автоматическое; (2)

О, если автоматизированное централизованное.

FIRE AND EMERGENCIES: PREVENTION, ELIMINATION. 2022. No. 3

1 (t4, 5, 26, 27 )

17, 18, 22, 23

} при U = 1.

3. Применение устройств пламяпреграждения.

Наличие устройств снижает пожарную опасность аспирации, повышает её эффективность. Маркировка вакантного состояния Р (ПП) в сети определяется логической функцией

РР =

0, если отсутствует;

1, если присутствует.

(3)

1 (t4, 5, 26, 27 )

12, 15, 17, 18, 21, 22

} при U = 1.

4. Наличие модулей пожаротушения в системе аспирации. При разработке систем аспирации возможно, а в некоторых случаях предписывается нормативными актами установка локальной системы пожаротушения. Маркировка вакантного состояния Р (ПТ) в сети определяется логической функцией

PtA =

1, отсутствуют;

О, установлены в системе аспирации.

(4)

Переход задаётся выражением I ^10 11 13 14 19 20) = = |р17-23| при и = 1.

Для запуска сети и получения сигнала тревоги от информационной среды формируется вектор запуска М = ^ Р11, Р1з, Р14, Р15, Р16,

РРРРРРРР )

17' 18' 19' 20' 21' 22' 23' 24'

со следующими значениями

M1 = (1, 1, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 4, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1 M2 = (0, 1, 1, 0, 0, 0, 1, 1, 0, 4, 0, 0, 0, 0, 0, 1 M3 = (0, 0, 0, 1, 0, 0, 1, 1, 0, 0, 3, 0, 0, 0, 0, 1 M4 = (0, 0, 0, 0, 1, 0, 1, 1, 0, 0, 3, 0, 0, 0, 0, 1 M5 = (0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 1 M6 = (1, 1, 0, 0, 1, 0, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 5, 0, 1 M7 = (0, 1, 1, 0, 1, 0, 1, 1, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 5, 1

На выходе из подсистемы анализа информационной среды получим состояние Р (рис. 2).

Специфика производства, включающая аппаратные, конструкторско-планировочные решения, играет первостепенную роль при разработке

и интеграции автоматической системы управления (АСУ) аспирацией. Метками для определения особенностей технологического процесса при построении ИСУБП на основе сети Петри служат логические функции: отнесение производственного помещения к категории по взрыво-пожарной и пожарной опасности, дискретность технологического процесса, блокировка с системой аспирации, наличие средств автоматизации технологического процесса [13, 14].

Категории помещений по взрывопожаро-опасности и пожарной опасности определяются согласно нормативным документам в области пожарной безопасности. Исходя из пожарной опасности каждой из них, определим логическую функцию К:

К =

1, если А; 1, если Б; 0, если В; 0, если Г-Д.

(5)

Дискретность технологического процесса может быть определена с помощью функции й:

D =

[1, при п Е [0,0,4]; [О, при ле[0,5,°°].

(6)

Критерий п определяется следующим образом:

В

n=N

S

¡=х

(7)

где N - количество производственных помещений, связанных технологическим процессом посредством трубопроводного, конвейерного, пневмотранспорта; ^ - количество единиц технологического оборудования, связанного между собой посредством трубопроводного, конвейерного, пневмотранспорта и другого, при этом ¡е. [1, да]. Если оборудование не связано, ставим 1; 5 - площадь помещения, м2; Од. - количество единиц технических средств защиты, установленных в технологических коммуникациях, при этом } е [1, да]. Если таких нет, то ставим 1.

Блокировка технологических процессов с аспирацией нормируется законодательством

в области пожарной безопасности. Для построения АСУ определяется логической функцией:

ГО, если блокированы; В = \' , (8)

[1, если не блокированы.

Наличие средств автоматизации также кодируется логической функцией:

Aj —

0, если автоматизировано более 60 % технологического оборудования; (9)

1, если менее 60 %.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Принятие решения о переходе на более высокий уровень ИСУБП моделируется с помощью маркируемой сети Петри, схема которой представлена на рисунке 3. В системе существуют четыре состояния, определяемые согласно выражениям (1)-(9). Метка формируется при получении сигнала «1». Каждое из состояний системы обусловлено одной меткой, при получении хотя бы трёх меток из положений Р24(К), Р25(^), Р26(В), Р27(Ат) осуществляется переход t1 в положение 5, причём с приоритетом соответственно Рг 1, Рг2, Рг3, Рг4. Переход t2 из состояния 5 в состояние подачи тревожного сигнала Р28(А) срабатывает, если в состоянии 5 окажутся три конкурирующие метки.

Представленная сеть описывается функцией:

5 = <Р,, Т., IОа;), М(Р), п(Р,)>, (10)

где Р. - конечное множество состояний системы управления

Р = {Р Р Р Р Р }•

' 1 I 1' 2'1 V1 5'1 6>'

Т- конечное множество дуг переходов Т = Е с (Р.хГ)и(7>Р;); I(tl) = Р Р2, Р3, Р4}, O(tl) = = {Р5} и I(д = {Р5}, O(t2) = {Р6}; М(Р) - начальная маркировка для запуска фрагмента сети, соответственно, может быть М. = (1, 1, 1, 1, 3, 1).

Матрица переходов для схемы на рисунке 3 будет иметь вид

W =

"10" "00" 1 0 ^

10 00 -1 0

10 , w+= 00 , w = -1 0

-1 0

10 00

01 10 1 -1

.00. 01. ,01,

Последовательность срабатывания сети ст = = Переход разрешён при условии М.(Р.)>

> # (Р,, IПоследовательность срабатывания сети ст = t2). Переход разрешён при условии М.(Р.)> # (Р., I. Начальная маркировка соответствует конкурирующему положению состояний Р1, Р2, Р3 и Р поэтому следует обозначить приоритетность состояний.

Для интеграции участка, отвечающего за особенности технологического процесса, в общую модель ИСУБП, метки состояний Р Р2, Р3 и Р4 запишем метками Р24, Р25, Р26 и Р27 (рис. 3). На рисунке 3 представлен ещё один из графов запуска

Щ-

"10" "00" f-1 0 N

00 00 0 0

10 10 00 00 -1 -1 0 0

01 10 1 -1

.00. 01. 1° к

РЛК)

p2(D)

Pr4

PJ\)

(D'

PJK

0.

PJD) Cv

PJB)Q "y7

/ Pr4

PJ\)

Рисунок 3. Схема переходов Figure 3. Scheme of transitions

PJS)

PJA)

FIRE AND EMERGENCIES: PREVENTION, ELIMINATION. 2022. No. 3

W2 =

w.

"10" "00" '-1 0N

10 00 -1 0

10 00 w2+ = 00 00 -1 0 0 0

01 10 1 -1

.00. .01. ,0 К

"ю" "00" (-1 0\

00 00 0 0

10 10 , w3+= 00 00 , И£= -1 0 0 0

01 10 1 -1

.00. .01. 1° ч

I (д = {Р24, Р25, Р26, Р27|, о (д = |Р28|, I = {Р28}, о (^ = {Р29}, М1 = (1, 1, 1, 1, 3, 1). Комбинации указанных меток и последовательность срабатываний систем позволяет определить меру воздействия и вовлечения подсистем АСУ в нейтрализацию аварийной или предаварий-ной ситуаций.

Обеспечение производственных помещений и оборудования системами противопожарной защиты имеет первостепенное значение при выборе стратегии действия различных уровней и подуровней АСУ при неблагоприятном развитии аварийных ситуаций. Информация о наличии или отсутствии автоматических установок пожаротушения (АУПТ) в помещении, задаётся в общей сети как состояние Р30, определяемое с помощью логической функции

Г1, не оборудовано АУПТ; ррг=\ ^ ' (11)

[О, оборудовано АУПТ.

Наличие АУТП, а также модулей пожаротушения в системе аспирации определялось с помощью логической функции PtA при оценке информационной среды АСУ аспирации.

Комбинированная сеть для реализации работы ИСУБП представлена на рисунке 4 [15-18]. Реализация ИСУБП осуществляется объединением схем на рисунках 1—3 и получением триггера об аварийной ситуации в производственной системе аспирации. Каждую из цепочек событий, обозначенных на рисунке 4 номером к, начиная от зарождения и развития аварийной ситуации, её

масштабирования с учётом особенностей информационной среды, управления технологическим процессом и противопожарной защиты и заканчивая регулирующими воздействиями, следует рассмотреть отдельно как маркированную сеть Петри для того, чтобы получить её описание. Регулирующие воздействия, предназначенные для нейтрализации ситуации с максимальной эффективностью и минимальными потерями, на схемах обозначены состояниями Р50-57: Р50 - регенерация фильтровальной перегородки; Р - локальное тушение в системе аспирации; Р52 - блокировка системы аспирации; Р53 - блокировка технологического процесса; Р54 - срабатывание АУПТ в помещении; Р55 - оповещение системы оповещения и управления эвакуацией; Р56 - эвакуация людей с производственного объекта; Р57 - оповещение оператора общезаводской АСУ.

Состояния Р31-48 - решающие состояния, содержащие различное количество меток, за которые одновременно могут конкурировать несколько состояний.

Цепочка событий с к = 8, например, описывается следующим образом:

I (t ) = {Р Р Р {Р Р Р Р Р Р Р } }

V 34' 1 6' 30' 29' I 17' 18' 19' 20' 21' 22' 23' ''

0 (У = «

причём переход имеет конкурирующие метки, поэтому следует обозначить приоритеты меток. Так как конкурирующих меток более двух, то обозначим вес каждой из меток в диапазоне от 0 до 1. В зависимости от заданных условий формирования состояний Р17-23 Рг1 > Рг2 > Рг3 > > Рг4 > Рг5 > Рг6 > Рг7 > Рг8 > Рг9 >РгХ0, где Рг1 = 0,3; Рг2 = 0,25; Рг3 = 0,2; Рг4 = 0,15; Ргъ = 0,1; Рг6 = 0,7; Рг7 = 0,5; Рг8 = 0,3; Рг9 = 0,1; Рг10 = 0. При срабатывании более 2 меток осуществляется сравнение веса приоритета метки и учитывается метка с большим весом.

Далее I (у = {Р^ О (tз5) = {^Ь I (tз6) = {^Ь 0 (tз6) = {p5з}, 1 (337) = {Р^ 0 С37) = {p57}, 1 (tз8) = {p57}, 0 (*38) = {Р56}.

Вектор запуска будет иметь вид для данной цепи М = (4, 4, 3, 3, 1, 5, 5, 4, 1, 1, 1, 1) и общий вид для любой из цепей Мк = (5., ..., 5п), где 5. -количество меток в /-м состоянии; / - порядковый номер состояния в к-й цепочке событий; п -конечное число состояний в к-й цепочке; / < п.

На производстве могут возникать одновременно несколько аварийных ситуаций, а мощности системы может не хватать на выполнение всех нейтрализующих воздействий, поэтому каждой

Информационная среда Информационная среда

Рисунок 4. Комбинированная сеть ИСУБП Figure 4. Combined network of an integrated production safety management system

Ранги сценариев Scenarios ranging

Номер сценария k Краткое описание Проявление со стороны аспирации Состояния Ранг

8 Самый опасный, связанный с возгоранием, отсутствием защитных механизмов и систем,неблагоприятной информационной средой Возгорание Р Р Р Р Р 38 52 53' 57 56 1

4 Р Р Р Р Р 34 52 53' 55 57 2

2 Р Р Р Р Р 32 51 52 53' 55 3

3 Р Р Р Р 33' 51 52 53 4

1 Р Р Р Р 31 51 52 53 5

9 Предаварийная ситуация, связанная с интенсивным образованием горючей взрывоопасной среды, с различной степенью вовлечения соседних процессов и помещений Интенсивное образование горючей среды, возгорание возможно при попадании источника зажигания, отсутствие данных от системы текущей диагностики Р Р Р Р Р Р 38 52 50' 53' 57 56 6

15 Р Р Р Р 42 52 53' 57 7

17 Р Р Р Р Р Р 47 52 50' 53' 57 56 8

18 Р Р Р Р Р ' 48' J 52 J 50' J 53' J 57 9

14 Р Р Р Р ' 44' J 52 J 50' J 53 10

7 Р Р Р Р ' 37 J 52 J 50' J 53 11

16 Р Р Р Р ' 46' J 52 J 50' J 53 12

10 Р Р Р 40 52 50 13

19 Р Р Р 49' 52 50 14

6 Ситуация, имеющая отдалённые последствия в виде аварии Плохое качество фильтрования, возможность образования горючей среды или выключения аспирации Р Р Р Р 36' 52 53' 57 15

11 Р Р Р Р 41 52 53' 57 16

5 Р Р Р 35' 52 57 17

12 Р Р Р 42 52 53 18

13 Р Р Р 43 52 53 19

FIRE AND EMERGENCIES: PREVENTION, ELIMINATION. 2022. No. 3

^-цепочке следует присвоить ранг от 1 до 19: 1 -выполнение в первую очередь и ниже (см. табл.). Соответственно, нейтрализация аварийной ситуации по цепочкам сценария осуществляется в последовательности от 1 ранга к 19 [4, 14].

Таким образом, учитывая, что обращение горючих пылевоздушных масс представляет собой ключевую опасность, предложенная концепция интегрированной системы управления пожарной безопасностью позволяет вовремя оценить ситуацию и предотвратить развитие пожароопасной ситуации. При реализации пожароопасной ситуа-

ции система позволяет с вовлечением противопожарных систем минимизировать последствия пожара и взрыва для здоровья людей и материального фонда предприятия. Интегрированная система обеспечения безопасности производства, обобщающая человеческий опыт разработки и управления ПАС, является мощным инструментом системы поддержки принятия решений и минимизирует вмешательство оператора, как элемента системы наиболее подверженного стрессу, при возникновении и развитии аварий, приводящих к пожарам и взрывам.

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ

1. Горбунов Е. В., Панова Л. В., Атаманов С. Г. Аналитический обзор мер по предупреждению и локализации аварий на взрывопожароопасных объектах хранения и переработки растительного сырья [Электронный ресурс] // Научный журнал КубГАУ. 2015. № 112. С. 943-954. Режим доступа: http://ej.kubagrD.ru/2015/08/pdf/67.pdf (дата обращения 01.09.2022).

2. Корольченко, А. Я., Корольченко Д. А. Пожаровзрыво-опасность веществ и материалов и средства их тушения. Справочник: в 2-х ч. М.: Пожнаука, 2004.

3. Ларионов В. А, Созинов В. П. Регулируемые системы аспирации в деревообрабатывающей промышленности. М.: Лесная промышленность, 1989. 240 с.

4. Mody V., Jakhiste R. Dust control handbook. New Jersey: Noyes Publications, 1988. 205 p.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

5. Романюк Е. В. Автоматизированная система управления производственной аспирацией с фильтрами-пылеуловителями // Автоматизация в промышленности. 2021. № 4. С. 37-41. D0I:10.25728/avtprom.2021.04.08

6. Методы и модели функциональной безопасности технических систем / Розенберг Е. Н., Шубинский И. Б., Рос. науч.-исслед. и проект.-конструкт. ин-т информатизации, автоматизации, связи. М.: ВНИИАС, 2004. 188 с.

7. Розенберг Е. Н., Уманский В. И., Дзюба Ю. В. От систем автоматики до интеллектуальных систем управления // Автоматика, связь, информатика. 2017. № 11. С. 7-11.

8. Ларкин Е. В., Котов В. В., Котова Н. А, Соколов В. А. К вопросу о моделировании отказоустойчивых систем с помощью сетей Петри - Маркова // Фундаментальные исследования. 2007. № 5. С. 74-78.

9. Ларкин Е. В. Петри-Марковская модель прерываний [Электронный ресурс] // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2017. № 2. С. 3-17.

10. Марченко Г. Н., Басыров И. Р., Давлетгараев К. И., Ахметова И. Г. Использование сетей Петри в проектировании

и управлении технологическими процессами водоподготовки тепловых электрических станций // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2003. № 11-12. С. 166-171.

11. Новый справочник химика и технолога. Процессы и аппараты химических технологий. СПб: Профессионал, 2006. 916 с.

12. Родионов А. И. Оборудование, сооружения, основы проектирования химико-технологических процессов защиты биосферы от промышленных выбросов. М.: Химия, 1985. 352 с.

13. Giua A, Manuel S. Petri nets and Automatic Control: A historical perspective // Annual Reviews in Control. 2018. Vol. 45. Рр. 223-239. D01:10.1016/j.arcontrol.2018.04.006

14. Wei M.-C, Cheng Y.-C, Lin Y.-Y., Kuo W.-K, Shu C. M. Applications of dust explosion hazard and disaster prevention technology // Journal of Loss Prevention in the Process Industries. 2020. Vol. 68. 104304. D01:10.1016/j.jlp.2020.104304

15. Cavone G., Dotoli M., Epicoco N., Franceschelli M., Seatzu C. Hybrid Petri Nets to Re-design Low-Automated Production Processes: the Case Study of a Sardinian Bakery // IFAC-PapersOnLine. 2018. Vol. 51. 1ss. 7. Рр. 265-270. D01:10.1016/J.1FAC0L.2018.06.311

16. Jensen K. Coloured Petri Nets: Basic Concepts, Analysis Methods and Practical Use. V.1. Berlin: Springer, 2003. 234 p.

17. Juseong L., Mitici M. An integrated assessment of safety and efficiency of aircraft maintenance strategies using agent-based modelling and stochastic Petri nets // Reliability Engineering & System Safety. 2020. Vol. 202. 107052. D01:10.1016/j. ress.2020.107052

18. Романюк Е. В. Интегрированная система управления безаварийной работой пылевыделяющих производств [Электронный ресурс] // Технологии техносферной безопасности. 2020. Вып. 2(88). С. 87-98. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/ item.asp?id = 43779708 (дата обращения 01.09.2022) D01:10.25257/TTS.2020.2.88.87-98

REFERENCES

1. Gorbunov E.V., Panova L.V., Atamanov S.G. Analytical review of preventive measures and accidents' localization at explosive storage and plant raw materials processing facilities. Nauchnyj zhurnal KubGAU - Scientific Journal of KubSAU, 2015, no. 112, pp. 943-954. Available at: http://ej.kubagro.ru/2015/ 08/pdf/67.pdf (accessed 01 September 2022) (in Russ.).

2. Korolchenko, A.Ya, Korolchenko DA. Pozharovzryvoopasnosf veshhestv i materialov i sredstva ih tushenija [Fire and explosion hazard of substances and materials and means of extinguishing them]. Moscow, Pozhnauka Publ., 2004.

3. Larionov V. A., Sozinov V. P. Reguliruemye sistemy aspiracii v derevoobrabatyvajushhej promyshlennosti [Regulated aspiration systems in the woodworking industry]. Moscow, Lesnaja promyshlennost Publ., 1989. 240 p.

4. Mody V., Jakhiste R. Dust control handbook. New Jersey: Noyes Publications, 1988. 205 p.

5. Romanyuk E.V. Avtomatizirovannaja sistema upravlenija proizvodstvennoj aspiraciej s fil'trami-pyleuloviteljami [Automated control system of industrial aspiration with dust filters]. Avtomatizacija v promyshlennosti - Automation in industry, 2021, no. 4, pp. 37-41. D0I:10.25728/avtprom.2021.04.08

6. Rosenberg E.N., Shubinsky I.B. Metody i modeli funkcionalnoj bezopasnosti tehnicheskih sistem [Methods and models of functional safety of technical systems]. Moscow, VNIIAS Publ., 2004. 188 p.

7. Rozenberg E., Umansky V., Dziuba Yu. The project "digital railway" - from automation systems to intelligent control systems. Avtomatika, svjaz, informatika - Automation, communications, computer science, 2017, no. 11, pp. 7-11 (in Russ.).

8. Larkin E.V., Kotov V.V., Kotova N.A., Sokolov V.A. K voprosu o modelirovanii otkazoustojchivyh sistem s pomoshh'ju setej Petri - Markova [On the issue of modeling fault-tolerant systems using Petri - Markov networks]. Fundamental'nye issledovanija - Fundamental Research, 2007, no. 5, pp. 74-78.

9. Larkin E.V. Petri-Marko vmodel of interruptions. Izvestija Tulskogo gosudarstvennogo universiteta. Tehnicheskie nauki -Izvestiya Tula State University. Technical sciences, 2017, no. 2, pp. 3-17 (in Russ.).

10. Marchenko G.N., Basyrov L.R., Davletgaraev K.I., Akhmetova L.G. Use of Petry''s networks in designing and management of technological processes of water-preparation of thermal power plants. Izvestija vysshih uchebnyh zavedenij. Problemy jenergetiki - News of higher educational institutions. Energy problems, 2003, no. 11-12, pp. 166-171 (in Russ.).

11. Novyj spravochnik himika i tehnologa. Processy i apparaty himicheskih tehnologij [The new handbook of chemist and technologist. Processes and devices of chemical technologies]. St. Petersburg, Professional Publ., 2006. 916 p.

12. Rodionov A.I. Oborudovanie, sooruzhenija, osnovy proektirovanija himiko-tehnologicheskih processov zashhity biosfery ot promyshlennyh vybrosov [Equipment, structures, fundamentals of designing chemical and technological processes for protecting the biosphere from industrial emissions]. Moscow, Himija Publ., 1985. 352 p.

13. Giua A., Manuel S. Petri nets and Automatic Control: A historical perspective. Annual Reviews in Control, 2018, vol. 45, pp. 223-239. D0I:10.1016/j.arcontrol.2018.04.006

14. Wei M.-C., Cheng Y.-C., Lin Y.-Y., Kuo W.-K., Shu C. M. Applications of dust explosion hazard and disaster prevention technology. Journal of Loss Prevention in the Process Industries, 2020, vol. 68, 104304. D0I:10.1016/j.jlp.2020.1043043

15. Cavone G., Dotoli M., Epicoco N., Franceschelli M., Seatzu C. Hybrid Petri Nets to Re-design Low-Automated Production Processes: the Case Study of a Sardinian Bakery. IFAC-PapersOnLine, 2018, vol. 51, iss. 7, pp. 265-270. D0I:10.1016/J.IFAC0L.2018.06.311

16. Jensen K. Coloured Petri Nets: Basic Concepts, Analysis Methods and Practical Use. V.1. Berlin: Springer, 2003. 234 p.

17. Juseong L., Mitici M. An integrated assessment of safety and efficiency of aircraft maintenance strategies using agent-based modelling and stochastic Petri nets. Reliability Engineering & System Safety, 2020, vol. 202, 107052. D0I:10.1016/j.ress.2020.107052

18. Romanyuk E.V. Integrated control system for trouble-free operation of dust-generating plants. Tekhnologii tekhnosfernoy bezopasnosti - Technology of Technosphere Safety, 2020, iss. 2(88), pp. 87-98 (in Russ.). D0I:10.25257/TTS.2020.2.88.87-98

ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ Елена Васильевна РОМАНЮКН

Кандидат технических наук, доцент, докторант,

Академия ГПС МЧС России, Москва, Российская Федерация

SPIN-код: 3845-1523

AuthorID: 526831

ORCID: 0000-0002-7382-7602

Н [email protected]

Олег Сергеевич КАЛИЕВ

Адъюнкт факультета подготовки научно-педагогических кадров,

Академия ГПС МЧС России, Москва, Российская Федерация

SPIN-код: 3360-5836

AuthorID: 1121841

ORCID: 0000-0002-3148-7689

[email protected]

Поступила в редакцию 25.05.2022 Принята к публикации 22.07.2022

Для цитирования:

Романюк Е. В., Калиев О. С. Интегрированная система управления безопасностью производств, связанных с обращением горючей пыли // Пожары и чрезвычайные ситуации: предупреждение, ликвидация. 2022. № 3. С. 27-35. 001:10.25257/РЕ.2022.3.27-35

INFORMATION ABOUT THE AUTHORS Elena V. ROMANYUKH

PhD in Engineering, Associate Professor, PhD student,

State Fire Academy of EMERCOM of Russia, Moscow, Russian Federation

SPIN-KOA: 3845-1523

AuthorID: 526831

ORCID: 0000-0002-7382-7602

H [email protected]

Oleg S. KALIEV

Postgraduate student of research and teaching staff training faculty,

State Fire Academy of EMERCOM of Russia, Moscow, Russian Federation

SPIN-KOA: 3360-5836

AuthorID: 1121841

ORCID: 0000-0002-3148-7689

[email protected]

Received 25.05.2022 Accepted 22.07.2022

For citation:

Romanyuk E.V., Kallev O.S. Integrated safety management system

for productions related to handling combustible dust.

Pozhary i chrezvychaynyye situatsii: predotvrashcheniye, likvidatsiya -

Fire and emergencies: prevention, elimination,

2022, no. 3, pp. 27-35. DOI:10.25257/FE.2022.3.27-35

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.