CC BY
32
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ЭВАКУАЦИЕЙ ЛЮДЕЙ
ПРИ ПОЖАРЕ В ЗДАНИИ НА ОСНОВЕ В1М-МОДЕЛИРОВАНИЯ Беляев Е.В.1, Головенко Е.Л.2, Калгатов С.С.3, Абдикаримов Е.С.4 Email: Belyaev6111@scientifictext.ru
1Беляев Евгений Викторович - магистрант; 2Головенко Евгения Леонидовна - магистрант; 3Калгатов Сергей Сергеевич - магистрант; 4Абдикаримов Еркебулан Сабитович - магистрант, кафедра пожарной безопасности зданий и автоматизированных систем пожаротушения, Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования Санкт-Петербургский университет Государственной противопожарной службы Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий, г. Санкт-Петербург
Аннотация: в ходе проведенных исследований установлено, что одной из основных причин такой ситуации является невысокая эффективность целевого применения автоматизированных систем оповещения и управления эвакуацией людей при пожаре (СОУЭ), смонтированных и используемых на большинстве отечественных объектов гражданского назначения с массовым пребыванием людей.
Современные и перспективные СОУЭ сложных объектов с МПЛ должны обладать собственными интеллектуальными возможностями как на уровне центрального управления всей системой, так и на уровне отдельных датчиков, пожарных извещателей и другого оконечного оборудования, объединенных между собой в единую интеллектуальную самоорганизующуюся сенсорную сеть. Ключевые слова: интеллектуальная система оповещения и управления эвакуацией людей, объект с массовым пребыванием людей, цифровая модель, чрезвычайная ситуация, пожар.
INTELLIGENT EVACUATION MANAGEMENT IN A FIRE IN A
BUILDING BASED ON BIM MODELING Belyaev E.V.1, Golovenko E.L.2, Kalgatov S.S.3, Abdikarimov E.S.4
1Belyaev Evgeniy Viktorovich - Master's Degree Student; 2Golovenko Evgeniya Leonidovna - Master's Degree Student;
3Kalgatov Sergey Sergeevich - Master's Degree Student; 4Abdikarimov Erkebulan Sabitovich - Master's Degree Student, DEPARTMENT OF FIRE SAFETY OF BUILDINGS AND AUTOMATED FIRE EXTINGUISHING SYSTEMS, FEDERAL STATE AUTONOMOUS EDUCATIONAL INSTITUTION
OF HIGHER PROFESSIONAL EDUCATION ST. PETERSBURG UNIVERSITY OF THE STATE FIRE SERVICE OF THE MINISTRY OF THE RUSSIAN FEDERATION FOR CIVIL DEFENSE, EMERGENCIES
AND DISASTER MANAGEMENT, SAINT-PETERSBURG
Abstract: in the course of the studies carried out, it was found that one of the main reasons for this situation is the low efficiency of the targeted use of automated warning and evacuation systems in case of fire (SOUE), mounted and used at most domestic civilian facilities with a mass presence of people.
Modern and promising SOUE of complex objects with MPL should have their own intellectual capabilities both at the level of central control of the entire system, and at the level of individual sensors, fire detectors and other terminal equipment, united among themselves into a single intelligent self-organizing sensor network.
Keywords: intelligent warning system and evacuation control, object with mass presence of people, digital model, emergency, fire.
УДК 699.88
Несмотря на некоторые экономические трудности, в настоящее время в нашей стране в крупных городах и населенных пунктах ведется активное строительство различных по масштабу и назначению гражданских (жилых, общественных, административных) и промышленных (производственных, складских) зданий и сооружений. Многие из них относятся к категории объектов с массовым пребыванием людей (МПЛ). Абсолютное большинство таких объектов являются многоэтажными и имеют в своей основе сложные комбинированные объемно-планировочные и конструктивные решения, реализованные с использованием типовых и уникальных строительных конструкций из строительных материалов с различными свойствами пожарной опасности.
В случае возникновения чрезвычайных ситуаций на таких объектах, особенно связанных со взрывами и крупными пожарами, организация своевременной эвакуации людей становится чрезвычайно проблематичной. Этот факт объясняется функциональной спецификой объектов, связанной с высокой концентрацией различной пожарной нагрузки на ограниченных площадях, блокировкой части эвакуационных и аварийных выходов на объектах вследствие воздействия на них и соответствующие пути эвакуации опасных факторов пожара с критичными для жизни и здоровья людей параметрами, а также неэффективными, с точки зрения своевременной эвакуации, действиями людей различных возрастных групп и категорий мобильности, постоянно или временно находящихся на объектах.
Анализ известных статистических данных о пожарах на объектах с массовым пребыванием людей позволяет утверждать, что среднее количество погибших на таких пожарах ежегодно уменьшается, но соотношение суммарного числа погибших к числу пожаров на таких объектах является относительно неизменным.
В ходе проведенных исследований установлено, что одной из основных причин такой ситуации является невысокая эффективность целевого применения автоматизированных систем оповещения и управления эвакуацией людей при пожаре (СОУЭ), смонтированных и используемых на большинстве отечественных объектах гражданского назначения с массовым пребыванием людей. Также к причинам гибели людей при возникновении пожаров на таких объектах можно отнести и отдельные отклонения технических и функциональных параметров современных СОУЭ от требований нормативных документов, основным среди которых является свод правил СП 3.13130.2009 «Системы противопожарной защиты. Система оповещения и управления эвакуацией людей при пожаре».
Данный свод правил определяет в качестве основной задачи для СОУЭ объектов с МЛП своевременное оповещение людей о пожаре или других чрезвычайных ситуациях, а также информирование о путях безопасной и максимально оперативной эвакуации с целью минимизации или предотвращения ущерба их жизни и здоровью.
Предупреждение людей о возникновении на объекте защиты пожара или другой чрезвычайной ситуации осуществляется передачей в помещения звуковых и/или световых сигналов, трансляцией с помощью звуковых оповещателей речевой информации о необходимости эвакуироваться, о действиях, направленных на обеспечение общей безопасности и путях эвакуации. Процесс управления эвакуацией людей посредством СОУЭ осуществляется передачей специально разработанных сообщений, направленных на исключение паники и других, усложняющих процесс
эвакуации, явлений, трансляцией текстовых указаний о необходимом направлении движения к эвакуационным выходам, дистанционным открыванием дверей дополнительных эвакуационных выходов и включением специальных световых указателей направления движения по путям эвакуации.
В соответствии с основными положениями СП 3.13130.2009 современные отечественные СОУЭ делятся на 5 типов в зависимости от [3]:
• выполняемых функций (оповещение о пожаре и управление эвакуацией);
• способа оповещения (звуковой, речевой, световой);
• очерёдности оповещения и разделения здания на зоны пожарного оповещения (люди оповещаются одновременно, только в одном помещении, только в части здания, сначала обслуживающий персонал, а затем все остальные по специально разработанной очередности);
• возможности реализации нескольких вариантов эвакуации из каждой зоны пожарного оповещения;
• наличия обратной связи зон пожарного оповещения с помещением пожарного поста-диспетчерской.
Несмотря на широкую номенклатуру современных СОУЭ и их разнообразные функциональные возможности, обеспечить их высокоэффективную работу в условиях чрезвычайных ситуаций на сложных объектах с МПЛ не всегда удается.
МЧС России были проведены повсеместно масштабные проверки пожарного состояния крупных торгово-развлекательных комплексов и других объектов с МПЛ, результатами которых стали приостановки функционирования данных объектов до полного устранения всех выявленных недостатков и приведения параметров их пожарной безопасности к требованиям нормативных документов. Однако, несмотря на масштабность проведенных мероприятий, кардинально переломить ситуацию с пожарами на объектах с МПЛ не удается. Только за прошедший после пожара в Кемерово год на подобных объектах было зафиксировано 70 крупных пожаров.
Эффективное решение проблемы снижения пожарного риска, количества человеческих жертв и материального ущерба требует поиска новых высокотехнологичных решений и подходов, обеспечивающих защиту посетителей объектов с массовым пребыванием людей в полуавтоматическом и автоматическом режимах с оперативным учетом динамики распространения опасных факторов пожара (ОФП) и меняющихся параметров объектов защиты. Также, при этом, обязательному учету должны подлежать следующие особенности подобных объектов:
1. Здания с МПЛ (торгово-развлекательные комплексы, спортивные сооружения, крупные медицинские центры и т.п.) занимают огромные площади, в них одновременно могут находиться десятки тысяч человек (рис. 1).
2. Конструктивные и объемно-планировочные решения зданий основаны на использовании строительных конструкций с невысокой огнестойкостью (металлические несущие и ограждающие конструкции, конструкции с использованием полимерных материалов и т.п.).
3. Возрастной состав людей, находящихся в зданиях с МПЛ, может быть представлен очень широким диапазон: грудные и малолетние дети с родителями, дети дошкольного и школьного возраста, люди других возрастных категорий, включая пожилых. Возможно присутствие людей с ограниченными физическими возможностями. Возраст, физическое и психологическое состояние людей определяют не только скорость их индивидуального и группового перемещения в случае эвакуации, но и особенности поведения в стрессовой ситуации.
Рис. 1. Здание типового торгово-развлекательного центра
4. В подобных зданиях присутствует большое количество разнообразных по функциональному назначению и пожарной опасности помещений.
5 Обычно в таких зданиях (прежде всего в наиболее многочисленных торгово-развлекательных комплексах (ТРК)) имеются огромные торговые площади и большое количество складских помещений для хранения и реализации товаров с постоянным наличием большого количества людей.
6. При больших площадях торговых помещений зоны прямой видимости для находящихся в них людей ограничены многочисленными стеллажами с товарами и секционными перегородками.
7. В зданиях с МПЛ в связи с наличием различных по функциональному назначению помещений (торговые залы, кафе и рестораны, кинотеатры, детские аттракционы и т.п.) психологическое и эмоциональное состояние отдельных групп людей может существенно различаться.
В виду указанных особенностей и большого многообразия различных типов помещений в зданиях с МПЛ в случаях возникновения пожара или других чрезвычайных ситуаций необходимо их разделение на зоны оповещения для организации эффективной эвакуации людей.
В каждом конкретном случае необходимое количества зон оповещения должно формироваться динамически с учетом масштабов и опасности развития чрезвычайной ситуации и индивидуальных особенностей объекта (например - поэтажно, посекционно и т.п.).
Исходя из указанных требований, можно сделать вывод, что современные и перспективные СОУЭ сложных объектов с МПЛ должны обладать собственными интеллектуальными возможностями как на уровне центрального управления всей системой, так и на уровне отдельных датчиков, пожарных извещателей и другого оконечного оборудования, объединенных между собой в единую интеллектуальную самоорганизующуюся сенсорную сеть.
В ходе проведенных исследований установлено, что первым шагом в реализации интеллектуальных СОУЭ нового поколения, обеспечивающих максимально полный учет особенностей функционирования сложных и масштабных объектов с МПЛ, должна стать разработка цифровых моделей (цифровых двойников),
сопровождающих эксплуатацию каждого объекта защиты на всех стадиях его жизненного цикла (ЖЦ).
В основу разработки и использования таких моделей может быть положена BIM-технология (Building Information Modelling - информационное моделирование зданий), представляющая собой современную методологию создания и использования единой, структурированной и взаимосвязанной информационной модели (BIM-модели) объектов защиты, процессов их ЖЦ, включая различные чрезвычайные ситуации (ЧС).
В составе перспективной интеллектуальной СОУЭ объектов с массовым пребыванием людей на основе использования BIM-модели можно выделить следующие основные компоненты:
• центральная подсистема управления мониторингом пожарной безопасности объекта, оповещением и эвакуацией людей;
• подсистема формирования, модификации и управления BIM-моделью объекта с МПЛ;
• подсистема контроля трафика посетителей объекта с МПЛ;
• подсистема мониторинга температурного режима электроустановок объекта;
• подсистема контроля безопасности большепролетных строительных конструкций;
• подсистема динамического формирования зон оповещения;
• подсистема автоматического контроля и управления аппаратными средствами пожарной сигнализации, оповещения, управления эвакуацией, дымоудаления и пожаротушения объекта;
• аппаратные средства динамических зон оповещения 1- N.
Центральная подсистема управления мониторингом пожарной безопасности объекта (рис. 2), оповещением и эвакуацией людей представляет собой совокупность аппаратно-программных средств, включающих в себя главный сервер управления системой, интерфейсное оборудование для организации взаимодействия путем приема и передачи информационных и управляющих сигналов со всеми подсистемами СОУЭ, телекоммуникационное оборудование на основе проводных и беспроводных каналов связи для передачи сигналов тревоги и информации о динамике развития чрезвычайной ситуации на пульты внешних дежурно-диспетчерских служб.
Рис. 2. Центральная подсистема управления
Подсистема формирования, модификации и управления BlM-моделью объекта представляет собой аппаратно-программный комплекс, позволяющий
разрабатывать, хранить, оперативно вносить изменения и предоставлять необходимую информацию о всех функциональных и эксплуатационных параметрах объекта по запросам взаимодействующих подсистем и операторов системы (рис. 3).
- , .1-4 г,. !.,.
Рис. 3. Визуализация информации В1М-модели об объекте защиты
Кроме этого, данная подсистема содержит в себе инструменты автоматизированного контроля соответствия физического объекта и информационной модели на всех стадиях жизненного цикла объекта, что является важнейшим фактором повышения вероятности предотвращения возможных чрезвычайных ситуаций и оказывает существенное влияние на быстроту и адекватность действий сотрудников и спасателей МЧС в ходе ликвидации ЧС на объекте. Наличие актуальной информационной модели также позволяет эффективно планировать и моделировать процессы эксплуатации, обслуживания, сценарии действий в случае ЧС. Кроме того, с легкостью может быть проведена оценка рисков и последствий ЧС, включая оценку ресурсоемкости этих процессов на основе различных групп параметров: временных, стоимостных и т.п. (рис. 4).
1
Рис. 4. Информационная модель объекта защиты
Подсистема контроля трафика посетителей представляет собой совокупность аппаратно-программных средств, обеспечивающих подсчет общего числа посетителей объекта, а также возможность подсчета числа посетителей в различных его зонах. Для повышения точности подсчет посетителей целесообразно осуществлять на основе использования 3D-видеосчетчиков, способных отследить положение, высоту посетителей в зоне охвата, направления их движения, форму и размеры (распознавать взрослых, детей, людей с ограниченными возможностями) (рис. 5).
ч\ -
/ * • *
Рис. 5. Подсистема контроля трафика посетителей на основе 3D-видеосчетчиков
В случае проведения эвакуации персонала и посетителей обеспечивает центральную подсистему управления информацией об исходном количестве людей на объекте и количестве людей, покинувших объект, что позволяет повысить эффективность поиска и спасения в случае необходимости оставшихся на объекте людей.
Подсистема мониторинга температурного режима электроустановок объекта
представляет собой совокупность радиочастотного приемо-передающего оборудования и специальных датчиков на основе поверхностных акустических волн (ПАВ) и предназначена для обеспечения противопожарной безопасности основного электрооборудования объекта и формирования сигналов предупреждения аварийных ситуаций и выдачи их в центральную подсистему управления для принятия решений.
В процессе мониторинга приемо-передающее оборудование с заданной периодичностью формирует и излучает запросный радиосигнал и принимает ответный радиоимпульс, отраженный установленными на контролируемом электрооборудовании датчиками с интегрированной ПАВ-структурой. После приема отраженного сигнала считыватель приемо-передающего оборудования декодирует сигнал и выделяет из него информацию о температуре контролируемого оборудования. Измерение температуры основано на физических эффектах изменения акустической волны в пьезоэлектрическом кристалле датчика в зависимости от его температуры и теплового линейного расширения материала.
Подсистема контроля безопасности большепролетных строительных конструкций представляет собой совокупность специализированных датчиков величины деформации, давления и углов наклона основных несущих и ограждающих строительных конструкций объекта, беспроводных телекоммуникационных кодирующих и декодирующих устройств, передающих информацию о текущем состоянии строительных конструкций в центральную подсистему управления, в которой полученная информация дополнительно обрабатывается и сравнивается с эталонными данными о прочностных характеристиках строительных конструкций, хранящихся в подсистеме ВГМ-моделирования объекта (рис. 6).
__1 '
Рис. 6. Пример подсистемы контроля безопасности большепролетных строительных
конструкций
По результатам сравнения принимается решение об опасности или безопасности строительных конструкций и всего объекта в целом. В случае достижения строительными конструкциями критических углов наклона или предельных состояний по потере несущей способности, центральной подсистемой управления формируется информация предупреждения, поступающая в подсистему динамического формирования зон оповещения и в подсистему автоматического контроля и управления аппаратными средствами пожарной сигнализации, оповещения, управления эвакуацией, дымоудаления и пожаротушения объекта для корректировки или построения новых путей эвакуации людей в безопасные зоны и управления штатными средствами сигнализации и пожаротушения объекта.
Подсистема динамического формирования зон оповещения представляет собой совокупность специализированных микропроцессорных вычислительных средств и коммутационного адресного оборудования (рис. 7). Данная подсистема непосредственно взаимодействует с центральной подсистемой управления и подсистемой автоматического контроля и управления аппаратными средствами пожарной сигнализации, оповещения, управления эвакуацией, дымоудаления и пожаротушения объекта.
С учетом информации от датчиков и BIM-модели о состоянии строительных конструкций объекта, динамики распространения опасных факторов пожара, количестве людей на объекте, местах их сосредоточения, возможной блокировки отдельных эвакуационных путей и выходов подсистемой могут формироваться следующие разновидности зон оповещения:
• один или несколько смежных этажей объекта, наиболее подверженных воздействию опасных факторов пожара;
• отдельные группы административных помещений дежурного персонала объекта для предварительного оповещения;
• отдельные группы функциональных помещений для посетителей объекта;
• подвальные, цокольные, верхние части здания при наличии там персонала или посетителей объекта;
• помещения с высокой концентрацией людей (торговые залы, кинозалы, рестораны, игровые комнаты и т.п.);
• склады;
• подсобные (вспомогательные) помещения;
• вычислительные центры и машинные залы объекта.
Рис. 7. Подсистема формирования зон оповещения
При разделении объекта на зоны оповещения людей о пожаре должна быть разработана специальная очередность оповещения о пожаре людей, находящихся в различных помещениях объекта.
Размеры зон оповещения, специальная очередность оповещения людей о пожаре и время начала оповещения людей о пожаре в отдельных зонах определяются исходя из условия обеспечения безопасной эвакуации людей при пожаре.
Подсистема автоматического контроля и управления аппаратными средствами (рис. 8) пожарной сигнализации, оповещения, управления эвакуацией, дымоудаления и пожаротушения объекта представляет собой совокупность аппаратно-программных средств, обеспечивающих формирование сигналов и команд управления исполнительными устройствами системы противопожарной защиты объекта, оповещения и управления эвакуацией людей, контроля целостности и штатного функционирования линий связи между центральной подсистемой управления и исполнительными устройствами.
Включение средств оповещения о пожаре и других ЧС должно осуществляться автоматически по команде управления от автоматической установки пожарной сигнализации или пожаротушения. При этом в динамически сформированные зоны оповещения должны транслироваться соответствующие речевые сообщения о пожаре или другой ЧС. В случае необходимости диспетчер с центрального пульта управления системой может сам передавать экстренные сообщения с помощью микрофонной консоли или специального блока управления СОУЭ (полуавтоматический режим).
Рис. 8. Подсистема автоматического контроля и управления аппаратными средствами
оповещения
Таким образом, выбор вида и средств управления определяется функциональным назначением объекта с МПЛ, его конструктивными особенностями и исходя из условия обеспечения безопасной эвакуации людей при пожаре. Однако, в любом случае, наивысшим приоритетом обладает информационный сигнал, поступающий с микрофона диспетчера.
Список литературы /References
1. Федеральный закон от 22.06.2008 №123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» (с изм. и доп.).
2. Свод правил СП 1.13130.2009* «Системы противопожарной защиты. Эвакуационные пути и выходы».
3. Свод правил СП 2.13130.2012 «Системы противопожарной защиты. Обеспечение огнестойкости объектов защиты».
4. Свод правил СП 3.13130.2009 «Системы противопожарной защиты. Система оповещения и управления эвакуацией людей при пожаре».
5. Свод правил СП 4.13130.2013 «Системы противопожарной защиты. Ограничение распространения пожара на объектах защиты. Требования к объемно-планировочным и конструктивным решениям».
6. Свод правил СП 5.13130.2009 «Системы противопожарной защиты. Установки пожарной сигнализации и пожаротушения автоматические. Нормы и правила проектирования».
7. Свод правил СП 6.13130.2009 «Системы противопожарной защиты. Электрооборудование».
8. Свод правил СП 7.13130.2013 «Отопление, вентиляция и кондиционирование».
9. Актерский Ю.Е., Шидловский Г.Л., Власова Т.В. Здания, сооружения и их устойчивость при пожаре: Ч. 2. Строительные конструкции, здания, сооружения и их поведение в условиях пожара [Текст]: учебник. СПб: Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России, 2019. 293 с.
10. Талапов В.В. «Технология BIM: суть и особенности внедрения информационного моделирования зданий». М., 2015.
11. Eastman C., Teicholz P., Sacks R., Liston K. BIM Handbook. Second edition. NJ: Wiley, 2011. 626 с.
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ И РЕКОНСТРУКЦИИ МОСТОВ Комина Е.Е. Email: Komina6111@scientifictext.ru
Комина Екатерина Евгеньевна - магистрант, кафедра техносферной безопасности, Тюменский индустриальный университет, г. Тюмень
Аннотация: строительная отрасль всегда характеризовалась повышенной опасностью для непосредственных исполнителей рабочих операций, поэтому в данной статье была рассмотрена проблема травматизма на производстве при выполнении строительно-монтажных работ. Также были рассмотрены и проанализированы основные причины несчастных случаев, были проанализированы зоны с постоянно действующими опасными производственными факторами, также был проведен анализ системы обеспечения производственной безопасности при строительстве и реконструкции мостов.
Ключевые слова: производственная безопасность, мосты, строительство и реконструкция мостов.
ENSURING INDUSTRIAL SAFETY DURING THE CONSTRUCTION AND RECONSTRUCTION OF BRIDGES
Komina E.E.
Komina Ekaterina Evgenievna - Undergraduate, DEPARTMENT OF TECHNOSPHERE SAFETY, TYUMEN INDUSTRIAL UNIVERSITY, TYUMEN
Abstract: the construction industry has always been characterized by an increased danger for the direct performers of working operations, therefore, in this article, the problem of industrial injuries during construction and installation work was considered. Also, the main causes of accidents were considered and analyzed, zones with permanently operating hazardous production factors were analyzed, and an analysis of the industrial safety system during the construction and reconstruction of bridges was carried out. Keywords: industrial safety, bridges, construction and reconstruction of bridges.
УДК 614.8.084
Строительство и реконструкция мостов относится к работам с повышенной опасностью, так как именно на этапе строительства происходят несчастные случаи, приводящие к травмам и/или гибели работников. Несчастные случаи происходят в основном по вине самих же работников. Если работник, в процессе выполнения технологических операций, будет пренебрегать производственной дисциплиной и халатно относиться к своей работе, то введение самых значительных мер безопасности не смогут обеспечить сохранение здоровья и жизни работника.
На данный момент наблюдается положительная динамика, то есть количество травм и смертей на производстве с каждым годом снижается, но несмотря на это, необходимо разрабатывать дополнительные мероприятия по их сокращению. Тяжесть
