CC BY
53
Интернет-журнал «Науковедение» ISSN 2223-5167 http ://naukovedenie.ru/ Том 7, №4 (2015) http ://naukovedenie. ru/index.php?p=vol7-4 URL статьи: http://naukovedenie.ru/PDF/23TVN415.pdf DOI: 10.15862/23TVN415 (http://dx.doi.org/10.15862/23TVN415)
УДК 614.841
Елфимова Марина Владимировна
ФГБОУ ВО «Сибирская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России»
Россия, г. Железногорск1 Заместитель начальника Сибирской пожарно-спасательной академии
ГПС МЧС России по учебной работе Кандидат технических наук E-mail: elfimar@mail.ru
О повышении эффективности борьбы с пожарами с применением данных космического мониторинга и мобильных транспортных средств
1 662972, Красноярский край, г. Железногорск, улица Северная, дом 1
Аннотация. В статье представлена характеристика Сибирского Федерального округа, рассмотрены вопросы внедрения системы оперативного мониторинга транспорта МЧС России для Сибирского Федерального округа. Для предложенной системы оперативного мониторинга транспорта Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий предлагается дооснастить системой оперативного мониторинга имеющиеся пункты мониторинга термических точек Сибирского Федерального округа. Успешное проведение действий го тушению пoжaрoв и ликвидaции oтдельных aвaрий с испoльзoвaнием пoжaрных aвтoмoбилей с их рaсчётaми вo мнoгoм oпределяется степенью oснaщённoсти этой техники пожарно-техническим вooружением и oбoрудoвaнием. В ситуациях, когда возникают сложные многодневные или удаленные затяжные пожары и нет возможности доставлять напорные пожарные рукава в подразделения для сушки их на стационарных установках, единственным выходом для эффективного выполнения действий по тушению пожаров, поддержания рукавного оборудования в рабочем состоянии является сушка его на месте пожара с применением мобильного комплекса. С использованием данных космического мониторинга существует методика расчета параметров пожаров, зная которые и имея достаточную картину термоточкам в Сибирском Федеральном округе, возможно уменьшить риски, связанные с природными явлениями и человеческими факторами. Например, если принять какой-то уровень количества пожаров в регионе и если этот уровень в 10 раз превышает показатель по другим регионам, то в этом регионе необходимо срочно принимать профилактические меры. Анализ рисков возникновения пожаров в регионах можно рассматривать, как прикладную задачу теории случайных процессов с проблемой «пересечений уровней» или задачу исследования выбросов случайных процессов, которые уже давно относят к классу «постоянно актуальных» задач.
Ключевые слова: космический мониторинг; термоточки; пожар; действия по тушению пожаров; мобильная установка; прогноз; комплекс мероприятий; математическая модель.
Ссылка для цитирования этой статьи:
Елфимова М.В. О повышении эффективности борьбы с пожарами с применением данных космического мониторинга и мобильных транспортных средств // Интернет-журнал «НАУКОВЕДЕНИЕ» Том 7, №4 (2015) http://naukovedenie.ru/PDF/23TVN415.pdf (доступ свободный). Загл. с экрана. Яз. рус., англ. DOI: 10.15862/23TVN415
Сибирский регион по своему географическому положению занимает центральное положение в Азиатской части России и относится к числу наиболее крупных территориальных образований. На западе он граничит с Уральским регионом, на востоке с Дальневосточным регионом, на юго-западе с Республикой Казахстан, на юге с Китайской Народной Республикой и Республикой Монголия.
В состав региона входят: Республики Алтай, Бурятия, Тыва, Хакасия; Красноярский, Забайкальский, Алтайский края; Новосибирская, Омская, Томская, Кемеровская, Иркутская области; в которых проживает свыше 20 млн. чел., в том числе около 70% проживает в городах и до 30% проживает в сельской местности.
Успешное проведение действий ликвидации чрезвычайных ситуаций, тушению пoжaрoв и ликвидaции oтдельных aвaрий с испoльзoвaнием пoжaрных aвтoмoбилей с их рaсчётaми вo мнoгoм oпределяется степенью oснaщённoсти этой техники пoжaрнo-техническим вooружением и oбoрудoвaнием. В ситуациях, когда возникают сложные многодневные или удаленные затяжные пожары и нет возможности доставлять напорные пожарные рукава в подразделения для сушки их на стационарных установках, единственным выходом для эффективного выполнения действий по тушению пожаров, поддержания рукавного оборудования в рабочем состоянии является сушка его на месте пожара. Это возможно только при наличии мобильных сушильных установок, перевозимых вместе с рукавными автомобилями. Мобильный комплекс, разработанный автором представлен на рисунке 1, и включает в себя установку термовакуумной сушки пожарных рукавов и автономный источник электроэнергии в качестве которого выступает дизельная электростанция [6,8]. Комплекс устанавливается на прицепном мобильном компоненте с унифицированным узлом.
о о
Рис. 1. Общий вид мобильного комплекса (разработано автором)
В качестве «тягача» для мобильного комплекса принят рукавный автомобиль, выполненный на базе шасси КАМАЗ-43114. Общий вид пожарного рукавного автомобиля с мобильным комплексом составлен автором и представлен на рисунке 2.
12900
Рис. 2. Общий вид рукавного автомобиля с мобильным комплексом (составлено автором)
Предлагаемый автопоезд, состоящий из рукавного автомобиля и прицепного мобильного компонента с вакуумно-температурной установкой для сушки рукавов, должен обладать требуемыми тягово-динамическими характеристиками близкими к характеристикам рукавного автомобиля, продольной и поперечной устойчивостью. Установлено, что на пожарах напорные рукава используются значительно чаще, чем другие виды пожарного оборудования. При этом 85% отказов пожарной техники приходится на долю пожарных рукавов. Поэтому обеспеченность подразделений Государственной противопожарной службы МЧС России напорными пожарными рукавами и их техническое состояние в значительной степени определяют готовность и оперативность подразделений МЧС России.
В связи с огромной протяженностью, необходимостью перебрасывать транспорт МЧС России с одного района в другой в случае чрезвычайных ситуаций требуется система оперативного мониторинга транспорта МЧС России. Создание системы оперативного мониторинга транспорта МЧС России Сибирского Федерального округа предлагается для определения местонахождения и состояния транспортных средств МЧС России, что крайне актуально как для государственных органов управления МЧС России, так и для структурных подразделений МЧС России на местах. Такие задачи приходится решать в процессе контроля перемещения автотранспортных колонн, обеспечения безопасности, сопровождения боевых расчётов МЧС России в зону чрезвычайной ситуации.
В настоящее время проводится космический мониторинг и составляются таблицы термических точек, например, на территории Сибирского Федерального округа. Таблицы содержат достаточно большой объём информации: номер термической точки,, номер пожара, субъект, район, географическая широта и долгота, населенный пункт, дистанция до него и азимут, дата первого наблюдения, время пролёта спутника и станция приёма, время доведения информации о термических точках, до Главного управления и до диспетчера, время доклада диспетчера о результатах проверки термических точек, до ГУ, тип возгорания, принимаемые меры, привлекаемые средства и силы, кто тушит, текущее состояние природного пожара (ликвидирован, локализован, действует), время ликвидации, локализации, кто осуществляет проверку, категория земель, собственник (арендатор) земельного участка, контроль доведения информации до собственника [3,5,7]. Надо отметить, что в весенний период, большинство пожаров и повышенный риск, особенно при сильном ветре происходит от неосторожного обращения людей с огнём (разведение костров, пал сухой травы и др.). На территории Республики Хакасия в связи с интенсивным прогреванием воздуха уже в апреле этого года среднесуточные температуры стали положительными и достигали значений +10+15 местами до +22 с отсутствием достаточного количества осадков. В апреле 2015 года на территории Республики Хакасия в связи с интенсивным прогреванием воздуха среднесуточные температуры стали положительными и достигали значений +10+15 местами до +22 с отсутствием достаточного количества осадков [1,2,4].
На фоне метеорологических условий на территории Республики Хакасия сформировался 2-ой, а местами и 3 классы пожарной опасности, благоприятствующие возникновению пожаров в степной и лесной зонах Республики.
По данным полученным со спутника аналогичные погодные условия наблюдались в указанный период и на территории южных районов Красноярского края, Республики Тыва. Указанные метеорологические условия стали предпосылкой возникновения чрезвычайной ситуации на территории Республики Хакасия.
Прогноз высокой горимости на территории Республики Хакасия был направлен заблаговременно до начала пожароопасного периода, еще в марте, где были определены территории, на которых ожидается раннее формирование среднего (III) класса пожарной опасности в ряде районов высокого (IV) класса пожарной опасности. К таким территориям
были отнесены: республики Хакасия, Тыва, Бурятия, Забайкальского края и Иркутской области. Прогнозом предусматривался комплекс превентивных, уточняющих мероприятий по готовности дежурных служб, сил и средств постоянной готовности министерств, ведомств и муниципального звена территориальной подсистемы Единой государственной системы предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций к реагированию.
На основе полученных данных космического мониторинга, 12 апреля 2015 года на территорию Хакасии было подготовлено и направленно экстренное предупреждение в Главное управление МЧС по Республике Хакасия о вероятности чрезвычайной ситуации до межмуниципального характера. Далее Главным управлением МЧС по Республике Хакасия экстренное предупреждение было доведено до муниципальных районов.
Метеорологические условия прогнозируемые на 12-13 апреля 2015 года могли стать предпосылкой для возможного возникновения чрезвычайных ситуаций до муниципального уровня, обусловленных обрывом линий электропередач и линий связи, падением слабо закрепленных конструкций, повреждением крыш, травматизмом среди населения, нарушением в работе автомобильного транспорта, дорожных служб, увеличением количества дорожно-транспортных происшествий.
Главам муниципальных образований предложено выполнить комплекс предупредительных мероприятий согласно «Плана по предупреждению и ликвидации чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера» и "Методических рекомендаций по организации реагирования на прогнозы чрезвычайных ситуаций". Заблаговременность предупреждения для населённых пунктов составляла более суток, однако из-за отсутствия на 11 апреля 2015 года штормового предупреждения на территории Хакасии данная работа не могла быть организована заблаговременно.
За период с 1 по 20 апреля на территории Республики Хакасия зарегистрировано 436 термических точек, это на 13 термоточек больше аналогичного периода прошлого года:
2015 год - 436, 79% действовали в 5 км. зоне от населенных пунктов;
2014 год - 423, 31% действовали в 5км. зоне от населенных пунктов;
2013 год - 59, 71% действовали в 5км. зоне от населенных пунктов;
2012 год - 186, 71% действовали в 5км. зоне от населенных пунктов;
2011 год - 202, 80% действовали в 5км. зоне от населенных пунктов;
2010 год - 12, 83% действовали в 5км. зоне от населенных пунктов;
Количественно возгорания в степной территории превышают возгорания в лесной зоне (Рис. 3, составлен автором) из чего видно, что в основном доминируют низовые беглые пожары, на долю которых ежегодно приходится от 70 до 80% и более.
Уже с начала апреля, регистрируется резкое нарастание термических точек, что видно из графика динамики возникновения возгораний, чему способствовали метеорологические показатели, при этом из всех зарегистрированных возгораний 79% обнаружено в 5 километровой зоне.
400 350 300 250 200 150 100 50 0
364
72
366
58
54
123
63
□ лесная
□ нелесная
155
47
11
2015
2014
2013
2012
2011
2010
Рис. 3. Количество возгораний, зарегистрированных в лесной и степной зонах
(составлено автором)
Помимо сухой фазы климатического цикла территория Хакасии имеет высокий коэффициент рекреационной нагрузки - 0,6, что становится ежегодно основной причиной возгорания, высокая горимость наблюдалась на территории следующих районов Алтайского, Ширинского, Усть-Абаканского, Ассизского, Орджоникидзевского, Боградского, Бейского.
Из анализа подтверждения термических точек Главным Управлением по Республики Хакасия термические точки были классифицированы как:
неконтролируемый пал - 62%;
не проверялось - 32%;
не подтверждено - 4%;
лесной пожар - 1%;
контролируемый пал - 0,7%;
сжигание порубочных остатков - 0,3%.
За 12 апреля на территории Республики было зарегистрировано 105 точек вероятного возгорания, из которых 85% подтверждены как действующие очаги, 84% действовали на удалении менее 5 км от населенных пунктов.
Они были классифицированы как неконтролируемый пал - 94%, при этом 5% термоточек не проверялись. Первый переход пожара на населенные пункты зарегистрирован в 07:40 по московскому времени. Произошло возгорание 6 жилых домов в н.п. Целинное Ширинского района, в н.п. Трошкино Ширинского района произошло возгорание 8 домов. Итого за период с 07:40 до 11:30 было охвачено огнем: 86 частных жилых дома в 21 населенных пунктах Республики Хакасия.
Таким образом, из-за неудовлетворительно проведённых мероприятий органами местного самоуправления по противопожарному обустройству территорий прилегающих к землям лесного фонда, и неорганизованному взаимодействию с органами лесного хозяйства не были вовремя проведены работы по тушению лесных пожаров, не были проведены предупредительные мероприятия для нераспространения огня на населённые пункты, садоводческие общества. Комплекс всех вышеперечисленных факторов и вызвал чрезвычайную ситуацию, что привело к неконтролируемым степным палам, которые перешли на населенные пункты, где произошли возгорания 1279 домов и 25 социально значимых объектов в 35 сельских населенных пунктах 7-ми муниципальных районах и 3 городских, пострадало 4776 человек.
5
1
Переходы огня на населенные пункты не могли быть неожиданным фактом стихийного природного бедствия, так как после полной съемки спутниками территории Хакасии, только 33 точки вероятного возгорания возникли именно 12 апреля, остальные 57 действовали более 2-х суток, они составили 63%:
с 3 апреля - 3ТТ;
с 4 апреля - 1 ТТ;
с 5 апреля - 36 ТТ;
с 6 апреля - 3ТТ;
с 7 апреля - 7 ТТ;
с 8 апреля - 6 ТТ;
с 9 апреля - 1ТТ.
Группировка состоит из 4-х спутников: «Terra», «Aqua», «Landsat-7», «Landsat-8». При этом, информация о термических точках поступает от спутников «Terra» и «Aqua», снимки высокого разрешения представлены со спутников «Landsat-7», «Landsat-8».
С использованием данных космического мониторинга существует методика расчета параметров лесных пожаров, зная которые и имея достаточную картину термоточкам в Сибирском Федеральном округе, возможно уменьшить риски, связанные с этим природным явлением и человеческими факторами. Например, если принять какой-то уровень количества пожаров в регионе и если этот уровень в 10 раз превышает показатель по другим регионам, то в этом регионе необходимо срочно принимать профилактические меры. Анализ рисков возникновения пожаров в регионах можно рассматривать, как прикладную задачу теории случайных процессов с проблемой «пересечений уровней» или задачу исследования выбросов случайных процессов, которые уже давно относят к классу «постоянно актуальных» задач. Причин для этого, безусловно, много, но наиболее важными, по-видимому, следует считать междисциплинарный характер теории, сложность аналитических исследований, широту и разнообразие практических приложений, в которых эта теория помогает решать новые задачи. Применительно к рискам возникновению пожаров такие задачи возникают при изучении вероятностных моделей колебаний характеристик термоточек, при изучении флуктуационных явлений, анализе пороговых значений количества термоточек в регионе.
В проблематике пересечений уровней получено много новых аналитических и расчетно-экспериментальных результатов. Одновременно с этим из-за большого разнообразия приложений заметно увеличился и разрыв между самой теорией и ее практическими применениями. Несмотря на многочисленные (в основном журнальные) зарубежные и отечественные публикации до настоящего времени по существу не предпринимали попыток охватить проблематику пересечений уровней «в целом» с точки зрения прикладных задач управления предотвращения природных и техногенных пожаров.
При изучении системы возникновения пожаров предложено использовать модели, построенные на основе теории случайных процессов. Любой случайный процесс полностью определяется семейством своих реализаций. Если рассмотреть отдельную реализацию
B(t), t е fin, L + TI B(t) = B(t) t e T)
L0' 0 J, непрерывного процесса bK J pv>, то при описании ее поведения
можно выделить совокупность "особых точек" и ввести физически наглядные числовые
характеристики. Так, в частности, зафиксировав некоторый постоянный пороговый уровень
Н, поведение функции B(t) можно характеризовать числом ее положительных выбросов n iß5T) над этим уровнем Н, числом отрицательных выбросов n H'T) или общим числом
пересечений п^И'Т) п (И' Т)+п (И'Т) уровня Н реализацией на интервале времени
[го,го + Т]Т „ т+(И) = т (и) Ли) = т (и)
10 0 1 . Величины V ' +-\/ и V ' -+\ / соответствуют при этом длительностям положительных и отрицательных выбросов или длительностям интервалов между последовательным положительными и отрицательными: (+ -) и (- +) пересечениями
уровня Н. В момент времени г= ^ траектория ) впервые выходит за уровень Н,
следовательно, Т° - время первого достижения границы Н. За отрицательные выбросы предложено принять уже потушенные.
Функция ), г е [*0, го + Т], на интервале Т имеет конечное число максимумов
п (Т) п (Т) Е г = г
мжс\ > и минимумов мшУ ' с различными высотами , причем в момент времени т
функция ) достигает наибольшего (абсолютного) максимума Етт ) . Следовательно,
при описании реализации ) можно воспользоваться числом ее экстремальных значений, величиной экстремальных значений, длительностью временных интервалов между
отдельными экстремумами. В точках максимумов и минимумов функции ) производная
этой функции Е ) пересекает нулевой уровень Н=0. При учете этой особенности многие характеристики экстремумов принципиально могут быть также рассмотрены как характеристики типа «пересечений уровней» [3,4].
Таким образом, с целью совершенствования процесса принятия оперативных управленческих решений органами МЧС России по обеспечению пожарной безопасности, имея модель, которая со временем будет уточняться на основе мониторинга из космоса системы возникновения пожаров, возможно будет предсказать пути ее развития и времени существования для своевременного принятия мер по предотвращению возможных пожаров в регионах Сибирского Федерального округа.
ЛИТЕРАТУРА
1. Андреев Ю.А. Профилактика, мониторинг и борьба с природными пожарами (на примере Алтае - Саянского экорегиона): справочное пособие / Ю.А. Андреев, А.В. Брюханов. - Красноярск, 2011. - 272 с.
2. Коморовский В.С. Методика расчета параметров лесных пожаров как динамических процессов на поверхности Земли, с использованием данных космического мониторинга / В.С. Коморовский, Г.А. Доррер // Вестник СИБГАУ. - Красноярск. Вып. 3 (29) - с. 47-51.
3. В.И. Тихонов, В.И. Хименко. Проблема пересечений уровней случайными процессами. Радиофизические приложения. Радиотехника и электроника, 1998, том 43, №5, с. 501-523.
4. Елфимова М.В. Уменьшение рисков возникновения пожаров на базе данных космического мониторинга термических точек / Елфимова М.В., Двирный В.В., Голованова В.В., Двирный Г.В., Двирная К.М. // Мониторинг, прогнозирование и моделирование опасных природных явлений и чрезвычайных ситуаций: Материалы научно-практ. семинара - Железногорск, 2015.
5. Елфимова М.В. Космический мониторинг в системе МЧС России / Елфимова М.В., Домаев Е.В. // Навигационные спутниковые системы, их роль и значение в жизни современного человека: II-й Междунар. науч.-техн. конф. - Красноярск: СибГАУ, 2012, с. 275-278.
6. Marina Elfimova. On the effectiveness of mo-unstable complex for operational the restoration of ready-of firefighters sub-divisions / M.V. Elfimova // European Applied Studies: modern approaches in scientific researches, 1st International scientific conference. ORT Publishing. Stuttgart. 2012 г.
7. Тестоедов HA/'Organizational and egineering problems of space monitoring of emergency situations" / Тестоедов Н.А., Двирный В.В., Елфимова М.В., Носенков А. А. // Science, Technology and Higher Education": Materials of the III international research and practice conference, Vol. II, Westwood, October 16th, 2013 / publishing office Accent Graphics communications - Westwood - Canada, 2013, с. 497-500.
8. Устaнoвкa для сушки пoжaрных рукaвoв / М.В. Елфимoвa, В.В. Христич / Штент РФ та пoлезную мoдель № 105415, МПК8, F26B 9/06. Oпубл. БИПМ 10.06.2011. Бюл. №16.
Рецензент: Двирный Валерий Васильевич, профессор кафедры «Механики и инженерной графики», доктор технических наук, ФГБОУ ВО «Сибирская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России».
Elfimova Marina Vladimirovna
FSBEE HE Siberian Fire and Rescue Academy EMERCOM of Russia
Russia, Zheleznogorsk of Krasnoyarsk Krai E-mail: elfimar@mail.ru
About increase of efficiency of fire-fighting with application of data of space monitoring and mobile vehicles
Abstract. The characteristic of Siberian Federal District is presented in article, questions of introduction of system of expeditious monitoring of transport of Emercom of Russia for Siberian Federal District are considered. For the offered system of expeditious monitoring of transport of the Ministry of the Russian Federation for civil defense, emergency situations and natural disaster response are offered to retrofit system of expeditious monitoring the available points of monitoring of thermal points of Siberian Federal District. Successful carrying out actions for suppression of the fires and elimination of separate accidents with their calculations in much decides on use of fire cars by degree of equipment of this equipment pozharno-technical arms and the equipment. In situations when there are difficult multi-day or remote long fires and there is no opportunity to bring pressure head fire hoses to divisions for drying them on stationary installations, the only exit for effective implementation of actions for suppression of the fires, maintenance of the hose equipment its drying on a fire place with application of a mobile complex in working order is. With use of data of space monitoring there is a method of calculation of parameters of the fires, knowing which and having a sufficient picture to thermopoints in Siberian Federal District, it is possible to reduce the risks connected with the natural phenomena and human factors. For example, if to accept some level of the number of fires in the region and if this level by 10 times exceeds an indicator on other regions, in this region it is necessary to take preventive measures urgently. Risk analysis of emergence of the fires in regions can be considered, as an applied task of the theory of casual processes with a problem of "crossings of levels" or a research problem of emissions of casual processes which carry to a class "constantly actual" tasks for a long time.
Keywords: in space monitoring; thermopoints; fire; actions for suppression of the fires; mobile installation; forecast; complex of actions; mathematical model.
REFERENCES
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Andreyev Y.A. Prevention, monitoring and fight against the natural fires (on an example Altai - the Sayansk ecoregion): handbook / Y.A. Andreyev, A.V. Bryukhanov. - Krasnoyarsk, 2011. - 272 pages.
Komorovsky V.S. A method of calculation of parameters of forest fires as dynamic processes on Earth surface, with use of data of space monitoring / V.S. Komorovsky, G.A. Dorrer // the SIBGAU Bulletin. - Krasnoyarsk. Vyp. 3 (29) - page 47-51.
V.I. Tikhonov, V.I. Himenko. Problem of crossings of levels casual processes. Radio physical appendices. Radio technician and electronic engineer, 1998, volume 43, No. 5, page 501-523.
Elfimova M.V. Reduction of risks of emergence of the fires on a database of space monitoring of thermal points / Elfimova M.V., Dvirny V.V., Golovanov V.V., Dvirny G.V., K.M.'s Dvirnaya // Monitoring, forecasting and modeling of natural hazards and emergency situations: Materials scientific практ. a seminar - Zheleznogorsk, 2015.
Elfimova M.V. Kosmichesky monitoring in system of the Ministry of Emergency Situations of Russia / Elfimova M.V., Domaev E.V. // Navigation satellite systems, their role and value in life of the modern person: Il-nd Mezhdunar. науч. - техн. конф. - Krasnoyarsk: СибГАУ, 2012, page 275-278.
Marina Elfimova. On the effectiveness of mo-unstable complex for operational the restoration of ready-of firefighters sub-divisions / M.V. Elfimova // European Applied Studies: modern approaches in scientific researches, 1st International scientific conference. ORT Publishing. Stuttgart. 2012.
Testoyedov N.A. "Organizational and egineering problems of space monitoring of emergency situations" / Testoyedov N.A., Dvirny V.V., Elfimova M.V., Nosenkov A.A. // Science, Technology and Higher Education": Materials of the III international research and practice conference, Vol. II, Westwood, October 16th, 2013/publishing office Accent Graphics communications - Westwood - Canada, 2013, page 497-500.
Installation for drying of fire sleeves / M.V. Elfimova, V.V. Hristich / patent Russian Federation for useful model No. 105415, MPK8, F26B 9/06. Opubl. BIPM 10.06.2011. Bulletin No. 16.
