CC BY
24
9. Perrone M.P. When networks disagree: ensemble method for neural networks / L.N. Cooper, M.P. Perrone // in: R.J. Mammone (Ed.), Artificial Neural Networks for Speech and Vision, Chapman & Hall, New York, 1993, pp.126-142.
10. Zhi-Hua Zhou. Ensembling Neural Networks: Many Could Be Better Than All / Wu Jianxin, Tang Wei, Zhou Zhi-Hua // Artif. Intell., vol.137, no.1-2, 2002, pp. 239-263.
УДК 629.7.017.3
В.Ф. Воскобоев
КОНЦЕПЦИЯ ПОСТРОЕНИЯ ОЦЕНКИ УСТОЙЧИВОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ТЕРРИТОРИИ
В статье рассматривается задача построения концепции получения оценки устойчивости функционирования территории. Схема расчёта оценки имеет вид иерархической структуры, элементы которой зависят от безотказности основных объектов территории и качества функционирования обеспечивающих систем.
Ключевые слова: технический объект, устойчивое функционирование, территория, оценка устойчивого функционирования.
V. Voskoboev
THE CONCEPT OF BUILDING ESTIMATION OF STABLE FUNCTIONING OF THE
TERRITORY.
The problem of construction of the concept of evaluation of the sustainability of the territory is considered. The scheme of calculation of an assessment has the form of a hierarchical structure, the elements of which depend on the reliability of the main objects of the territory and quality of support systems.
Key words: technical оbject, stable function, territory, estimation of stable functioning.
В настоящее время проводится значительная работа по повышению устойчивости функционирования территорий. Перечень разрабатываемых мероприятий весьма значителен, при этом его составляющие различаются как по требуемым затратам, так и по эффективности влияния на конечный результат. Естественно, возникает вопрос о том, чтобы проводить мероприятия в таком объёме, который бы обеспечивал наиболее эффективную (в том или ином смысле) устойчивость функционирования территории. Решение этой проблемы связано, в первую очередь,
_ 27
с получением количественной оценки устойчивости функционирования, а также определения влияния отдельных факторов (мероприятий) на эту оценку.
Целью настоящей статьи является разработка концепции построения оценки устойчивости функционирования территории.
Рассмотрение структуры произвольной территории показывает, что она может быть условно разделена на некоторые зоны. Каждая такая зона обеспечивает выполнение вполне определённых функций. Действительно, например, территория городской застройки может быть разделена на зоны: жилая, общественно-деловая, производственная, транспортно-инженерная, инфраструктуры парково-рекреационного назначения, особо охраняемых территорий и т. д. [1]. К первой из них относятся строения, обеспечивающие условия проживания населения: жилые дома, поликлиники, школы, магазины, строения культурно-бытового назначения и т. п. В общем случае устойчивое функционирование этой зоны имеет место, если каждый из указанных элементов зоны выполняет возложенные на него функции. Обозначим Р^- (£) - вероятность устойчивого функционирования /го элемента /-той зоны. Здесь устойчивое функционирование понимается в том же смысле, что предполагалось в [2]. В силу того, что элементы зоны функционируют, в первом приближении, независимо, нижняя оценка устойчивости функционирования/-той зоны имеет вид:
РДО^^РДО, (1)
где ту - количество элементов/-той зоны.
Рассуждая по аналогии, можно оценить вероятность устойчивого функционирования каждой зоны территории. Если таких зон /= 1....7, то нижняя оценка устойчивого функционирования территории равна
Р( 0 = П = 0, (2)
где Ру( 0 - вероятность устойчивого функционирования/-той зоны.
Подставляя (1) в (2), получим связь между вероятностью устойчивого функционирования территории и вероятностями устойчивого функционирования элементов различных зон этой территории:
Р( 0 = П{=хП^РД о- (3)
Собственно элемент каждой зоны в общем виде представляет собой комплекс объектов, который назовём минимальным элементом зоны. Под минимальным элементом понимается комплекс объектов, который обеспечивает выполнение заданных для данного комплекса функций, входящих в общий набор функций.
Рассмотрим более детально состав такого комплекса. Основой его является технический объект, который выполняет основные заданные функции, т.е. обеспечивает выполнение поставленной целевой функции. Однако, такой объект функционирует в некоторой среде, которая обеспечивает выполнение этих функций. Например, основной объект - промышленное
28 -
Научные и образовательные проблемы гражданской защиты - 2014'1
предприятие. В этом случае среду функционирования составляют объекты энергетики, подачи воды, тепла, необходимых материалов, транспортная структура и т.д.
В работе [2] были получены соотношения, связывающие вероятность нахождения объекта в устойчивом состоянии в зависимости от характеристик средств контроля, защиты и системы восстановления. Так, вероятность устойчивого функционирования имеет вид:
PGi (t) = R(t)• D + R(t)• (1 - D\ f(Î;)■ F(t; ), (4)
где R(t ) - вероятность безотказной работы основного объекта;
D - достоверность диагностирования технического состояния основного объекта;
F (t^), Ftj) - функции распределения времени восстановления и суммарного времени диагностирования и срабатывания системы защиты, соответственно;
G - множество состояний, при нахождении в которых объект функционирует устойчиво.
Очевидно, что по аналогии можно записать выражения для вероятности устойчивого функционирования систем обеспечения электроэнергией, теплом, водой и т.п. Конкретные отличия будут заключаться в виде используемых функций распределения и их параметров.
Имеющаяся информация позволяет сформулировать структуру методики оценки устойчивости функционирования комплекса объектов.
Существо методики сводится к определению пространства возможных состояний комплекса объектов и выделения таких состояний X = (xj,..., xk ), при нахождении в которых обеспечивается
устойчивость функционирования комплекса объектов. Т. к. такие состояния несовместны, то вероятность устойчивого функционирования комплекса объектов есть
Po (X )= ^ Pt (X),
(5)
keG0
где Рк (х) - вероятность ^го состояния, к е О0 ;
О0 - область состояний Х, при нахождении в которых обеспечивается устойчивость
функционирования комплекса объектов.
Для произвольного состояния Х вероятность пребывания в нём определяется выражением
р(х)=£р(ху- (1 —р(х)Г', (6)
—еО0
где уя - индикаторная функция;
О - пространство всех возможных состояний комплекса объектов;
Р (X) — вероятность устойчивого функционирования — -го объекта комплекса,
определенная по (4).
У (1, если соответствующий объект д находится в устойчивом состоянии; & ~ { 0—в о стал ь ных случ аях.
Значение нижней оценки вероятности устойчивого функционирования комплекса объектов определяется в виде
^ m
P0 (X ) = PG )П p (X),
. 1 ^ , (7)
l=1
где p (•) - вероятность устойчивого функционирования i-го объекта среды обеспечения; ту - количество объектов среды обеспечения. Р( G - вероятность устойчивого функционирования основного объекта.
Особенностью использования выражений (6), (7) является задание значений суммарного
t * t *
времени диагностирования и контроля 13 ■ и времени восстановления B для вероятностей p (•)
* *
t t
соответствующего объекта обеспечения, а также аналогичных величин 3 и B для
вероятности устойчивого функционирования основного объекта.
Действительно, при отказе одного из объектов среды обеспечения (например, подачи воды для охлаждения) основной объект может функционировать время т t . Это может быть обеспечено за счёт мер, предусматривающих возможность автономного функционирования. Если рассмотреть
такие же ситуации для других объектов среды обеспечения, то получим ряд значений Tl . Тогда
. *
для времени t3 необходимо обеспечить
t3*= min {т.}. (8)
г
В случае нарушения этого условия возможен переход в состоянии неустойчивого (и даже
*
опасного) функционирования. Соответственно, время t B должно удовлетворять соотношению
* *
tB, - tB . (9)
В общем случае количество состояний X е О равно 2 . Однако, состояния, соответствующие одновременному переходу нескольких объектов обеспечения в неустойчивое состояние, маловероятны. Поэтому на практике достаточно учитывать состояние, в которых число неустойчивых функционирующих объектов среды обеспечения не превышает двух.
Указанный подход может быть использован также для оценки устойчивости территории. Действительно, на произвольно выбранной территории размещение комплексов объектов, обеспечивающих достижение соответствующих целевых функций, можно представить в виде узлов сети, соединенных связями между этими узлами (если такая связь существует). Далее, применительно к каждой целевой функции оценивается вероятность вида (5) и с учётом полной группы событий оценивается вероятность устойчивого функционирования территории.
Из изложенного вытекает концепция оценки устойчивости функционирования территории, структура которой представлена на рис.1.
Разделение территории на зоны
Определение функций и соответствующих показателей эффективности функционирования зоны
Выделение для каждой зоны объектов, решающих функции зоны (см. п. 2)
Определение для каждого объекта п.3. объектов окружающей среды
Вычисление для каждого объекта п.п. 3 и 4 вероятности устойчивого функционирования (см. ф-лу (4))
Формирования схемы взаимодействия объектов, входящих в минимальный элемент зоны
Вычисление вероятностей устойчивого функционирования зоны (выр.1) и территории (выр.2)
Формирования схемы взаимодействия минимальных элементов для зоны
Вычисление вероятности устойчивого функционирования минимальных элементов (см. ф-лу (7))
Рис.1. - Структура концепции оценки устойчивости функционирования территории.
Анализ предложенной концепции показывает, что имеется возможность получить как количественную оценку устойчивости функционирования территории и составляющих частей, так и оценить влияние отдельных факторов на конечный результат.
Литература
1. Федеральный закон № 190-ФЗ от 29.12.2004 г.
2. Воскобоев В.Ф. Рейхов Ю.Н. Структура совместной оценки устойчивости и безопасности функционирования технического объекта. Научные и образовательные проблемы гражданской защиты, 2013, №2.
