CC BY
418
Data processing facilities and systems
Прокина Д.Н.
Prokina D.N.
магистрант кафедры «Промышленная безопасность и охрана труда» ФГБОУ ВПО «Уфимский государственный нефтяной технический университет», Россия, г. Уфа
Федосов А.В.
Fedosov A. V.
кандидат технических наук, доцент кафедры «Промышленная безопасность и охрана труда» ФГБОУ ВПО «Уфимский государственный нефтяной технический университет»,
Россия, г. Уфа
Штур В.Б.
Shtur V.B.
кандидат технических наук, доцент кафедры «Промышленная безопасность и охрана труда» ФГБОУ ВПО «Уфимский государственный нефтяной технический университет», Россия, г. Уфа
УДК 331.451:004.9
ПРИМЕНЕНИЕ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ ДЛЯ ОЦЕНКИ РИСКА ОПАСНЫХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ОБЪЕКТОВ
Ускорение темпов производства, расширение масштабов промышленной деятельности связано с возрастающим использованием энергонасыщенных технологий и опасных веществ, а также с усложнением самих технологических процессов и режимов управления производством. Как следствие, вместе с развитием научно-технического прогресса в промышленности имеет место устойчивая тенденция роста числа аварий со все более тяжелыми экологическими, экономическими и социальными последствиями.
Для эффективного управления промышленной безопасностью в организациях, эксплуатирующих опасные производственные объекты, необходимо осуществление постоянного мониторинга уровня промышленной безопасности в целях оперативного реагирования на изменение факторов, влияющих на состояние защищенности объекта, и проведения необходимых превентивных мероприятий, направленных на предупреждение аварий и несчастных случаев.
При решении комплексных вопросов безопасности в развитых странах широко применяется методология риска, основу которой составляет определение последствий и вероятности нежелательных событий. Используя количественные показатели риска, можно измерять потенциальную опасность и сравнивать опасности различной природы. Для оценки данных показателей на сегодняшний день существуют множество программных продуктов, предназначенных для исследования и моделирования опасных процессов в техносфере.
Ключевые слова: анализ риска, моделирование опасных процессов, программный продукт, DNV (PHAST andSAFETI), ТОКСИ+Risk.
INFORMATION SYSTEMS APPLICATION MEASURE THE RISK OF DANGEROUS PRODUCTION FACILITIES
Speeding-up of production, widening caliber of industrial activity associated with increasing to use energy-technology and hazardous matters, also with complicated a technological processes and management of procedures production. As a result, together with development of scientific and technical progress in the industry it is a stable trend at numbers of accident with more severe environmental, economic and social consequences.
An effective safety management hazardous industrial facility is necessary to conduct monitoring the level of
Electrical and data processing facilities and systems. № 2, v. 10, 2014
73
Информационные комплексы и системы
industrial safety than it is rapidly to respond a changes of factors affecting at condition a safety refinery and it has necessary preventive measures heading to prevent accidents and injuries.
On the developed countries methodology of risk widely used for decision a complex problems of safety which form the bases of a results determination and chance of adverse events. Using quantitative indexs of risk a potential danger can be measured and compared a danger of different nature. Now, variety of software products designed for estimation these indexs of risk which means for exploration and modeling of hazardous processes at the technosphere.
Key words: risk analysis, modeling of dangerous processes, software, DNV (PHAST and SAFETI), TOXI + Risk.
Эксплуатация опасных производственных объектов (ОПО), в том числе объектов нефтепереработки, связана с высоким риском возникновения аварий и инцидентов, экономические потери от которых составляют сотни миллионов рублей.
Снизить риск возникновения аварийной ситуации, а значит уменьшить потенциальный ущерб от аварий возможно благодаря проведению глубокого и системного анализа эффективности управления промышленной безопасностью, которому способствует периодическая оценка уровня безопасности ОПО.
Такая оценка дает возможность своевременно выявлять «слабые места» в обеспечении промышленной безопасности опасных объектов и проводить необходимые превентивные мероприятия, направленные на предупреждение аварий и несчастных случаев. Важное место в исследовании опасных процессов в техносфере занимает их моделирование [1].
Компьютерное моделирование - один из самых мощных инструментов познания, анализа и проектирования, которым располагают специалисты, ответственные за разработку и функционирование сложных производств. Сущность методологии компьютерного моделирования состоит в замене исходного технологического объекта его «образом» — математической моделью и в дальнейшем изучении модели с помощью реализуемых на компьютерах вычислительно-логических алгоритмов.
Этот метод познания, конструирования и проектирования сочетает в себе достоинства как теории, так и эксперимента. Компьютерное моделирование позволяет значительно снизить затраты на проведение экспериментов, сократить сроки создания и анализа моделей, а также получить необходимые результаты в удобной форме [2].
Исследование рынка программных продуктов показало, что выявленные в публичном доступе программы, предназначенные для моделирования развития и последствий чрезвычайных ситуаций конкретного типа, могут быть использованы в коллекции сценариев ликвидации критических ситуаций. Рассмотрим основные программные ком-
плексы, применяемые для моделирования опасных процессов.
Программные продукты PHAST и SAFETI созданы ведущей в области оценки риска европейской фирмой Det Norske Veritas (DNV), специализирующейся в области промышленной безопасности химических, нефтехимических, нефтегазодобывающих производств.
Методики и программное обеспечение DNV разработаны на основе передового мирового опыта в области моделирования и оценки последствий различных аварийных ситуаций.
Программы PHAST и SAFETI широко используются в мире в течение 20 лет для оценки последствий и рисков химических и взрывопожароопасных объектов. В настоящее время число пользователей PHAST насчитывает более 450 организаций во всем мире, SAFETI — более 120. В числе пользователей такие крупные компаниями, как British Petroleum, Shell, Exxon Mobil, Amoko, BASF, Dow Chemical, Esso, Bayer, Dupon. В России программные продукты DNV появились в результате реализации проекта ТАСИС «Содействие Министерству по чрезвычайным ситуациям в области предупреждения и ликвидации аварий» 2000-2001 гг.
С помощью программного комплекса PHAST (Process Hazard Analysis Software Tools) можно оценить распределения интенсивности различных поражающих факторов в пространстве для набора фиксированных аварийных сценариев (рис. 1). Основные возможности PHAST [3]:
- широкий спектр исходных аварийных событий: катастрофический разрыв корпуса, течь, обрыв коротких и длинных трубопроводов, работа предохранительных клапанов и мембран, проливы, выброс в здании с естественной и принудительной вентиляцией воздуха;
- широкий спектр опасных воздействий: взрывы ТВС, BLEVE, пожар вспышка, огненная струя, пожар пролива, токсическое воздействие опасных веществ;
- универсальная модель распространения примеси в атмосфере (UDM) позволяет учитывать
74
Электротехнические и информационные комплексы и системы. № 2, т. 10, 2014
Data processing facilities and systems
Name
Scenario
Name
Scenario
Catastrophic
Rupture
Leak
Vent from Vapor Space
Line Rupture
Long Pipeline
Рис. 1. Сценарии аварий, реализуемые программой PHAST
■ ' > " Й1
1 Ое-3 1 /год 5.0е-4 1/год 1 Ое-4 1/год 1 Cie-5 1 /год 1.0е-6 1/год 1 Ое-7 1/год 1 Ое-8 1/год ■ 1.0е-9 1/год
Рис. 2. Пример изображения территориального риска при аварии на установке утилизации сероводорода
Electrical and data processing facilities and systems. № 2, v. 10, 2014
75
Информационные комплексы и системы
большое число явлений: нестационарный характер истечения и распространения, особенности распространения тяжелого и легкого газа, теплообмен с окружающей средой, в том числе и двухфазной примеси, кинетическую энергию истечения;
- программа имеет встроенную базу данных веществ, а также возможность введения новых веществ и смесей;
- возможность выбора моделей частных явлений (огненная струя - API, SHELL, взрыв ТВС -TNT, Baker Strehlow, Multi-Energy).
Программный комплекс SAFETI используется для определения основных количественных показателей риска для человека, таких как поля потенциального территориального риска, кривые возможных потерь (F-N кривые), величину коллективного риска (с учетом вероятности реализации различных сценариев аварии в зависимости от вида выброса и свойств вещества), распределения скорости ветра и параметров устойчивости атмосферы с учетом направления ветра, распределение населения и источников зажигания (рис. 2) [3].
Основные возможности программного комплекса SAFETI [4]:
- построение полей территориального риска;
- построение вероятных кривых потерь (F-N кривых);
- расчет величины территориального риска и вклада сценариев в фиксированных точках;
- расчет величины коллективного риска и вклад сценариев;
- распределение населения в окрестностях объекта;
- ранжирование сценариев по вкладу в коллективный риск;
- учет распределения источников зажигания;
- учет вероятности реализации сочетания погодных условий;
- гибкая система построения задачи, позволяющая проводить анализ вкладов в риски сценариев, установок, времени суток, контингентов рискующих.
Необходимо отметить, что компьютерная реализация методик DNV представляет собой именно программный продукт. То есть пользователю предоставляется не только сама программа, но и методические рекомендации по ее использованию, теоретическая база, данные по верификации, а также «горячая линия» для поддержки, консультации и обучения.
Однако программные комплексы DNV обладают определенными недостатками, такими как сложность моделей, большое число вводимых параметров, вы-
сокая стоимость (около 15 млн. руб.) и нерусофици-рованность программы. Также с помощью данных программ невозможно произвести оценку индивидуального риска гибели людей в производственных зданиях при пожаре, расчет вероятности и время эвакуации [5].
Программный комплекс ТОКСИ + Risk ЗАО «Научно-технический центр исследований проблем промышленной безопасности» разработан в соответствии с требованиями и положениями действующих нормативных правовых и руководящих документов Российской Федерации и предназначен для использования при [6]:
- проектировании производственных объектов, на которых получаются, используются, перерабатываются, образуются, хранятся, транспортируются, уничтожаются опасные вещества;
- разработке деклараций промышленной и пожарной безопасности, инженерно-технических мероприятий гражданской обороны, мероприятий по предупреждению чрезвычайных ситуаций и по защите персонала и населения от возможных аварий, планов локализации и ликвидации аварийных ситуаций, паспортов безопасности;
- оценке воздействия аварийных выбросов опасных веществ на окружающую среду, количественном анализе риска аварий на опасных производственных объектах.
Программный комплекс ТОКСИ + Risk (ТОКСИ+) включает программную оболочку, реализующую общий графический интерфейс с набором подключаемых расчетных методик, базу данных по опасным веществам (ОВ), базу данных проектов, а также программные модули, реализующие сами методики, как в отдельных расчетах, так и при решении задачи анализа риска (рис. 3) [7].
Другим назначением оболочки является ее использование в качестве общего контейнера для результатов расчетов, полученных по различным методикам, а также визуализация результатов (фактически зон возможного поражения и полей потенциального риска) на ситуационном плане. Взаимодействие между оболочкой и расчетными модулями осуществляется посредством базы данных проекта, куда в установленном формате помещаются результаты расчетов.
В общем случае решение задачи оценки риска с использованием комплекса ТОКСИ + Risk включает следующие основные стадии [6]:
- настройку ситуационного плана;
- задание исходных данных для проведения риск-анализа, включая метеостатистику;
- определение совокупности сценариев для расчета («дерево событий»);
76
Электротехнические и информационные комплексы и системы. № 2, т. 10, 2014
Data processing facilities and systems
kDiiUjifiiL 7 ОКСЙ * Ank
Адеа*1 nnwo <гом C'rwp<yw
.101*1
О^Мовьйгчм»кт(с выбрей ситлл*») СЫН f I ^ ^ *k Q e J | ОЁ Открыть... Qri*C '
N Сохрмить..,
U Сохранить как,..
Ф Недавно
Рис. 3. Оболочка программного комплекса ТОКСИ + Risk
*apmpOMN« рлО»*[К«ДОГО ПРОЮМОЛй
id «TV 1ВШВИМ \£ ярмп*£ им ES
T ■ идеи Э.Псепм acrbUifitfVO SJJ ufe, Ш.С.13Г 9вЕ7 077
г ■ TORCH BmiMfP-H XI1 h*/G. 16*C, C, 225^ 9ЙЕ-7 073
3 ■ ТОНН ЭПропан 1 r#'(, аяе-7 07В
4 ■ torch etnponh *r<ji5w:a(P*3i fcj. 1 зот.слэв' 08Е-7 07.7
5 ■ ТОКСИ Всгы1*г(Р»99 щ1 rVc, 1ГСС.Й5' 9 «-7 07 3
Ё ■ ТОКСИ ЗЛропм аетыш^Р-Я Ц, 1 м/с, 15'C.F. 45> 9Я7 07В
7 ■ Пожар гримы: Э«догиесть порахьмя К 1.5Е7 &1
В ■ Пожар грома Зервпноегъ поражыя 10% ЗЕ7 21.0
9 ■ Пожар пррлрл ?apOTTHXTt»rww«BMB 15% 4SE7 21.1
ID ■ По&аргролва ЭерзятосГь [Крите ЛЬ Й7 205
а
<ч
Г отмела ^ЬЯЮИЯ*
Mupiwbib- Eirtpoa» Д—ЯРпжвмипЕ
Обседав*#»* 1 Состоач оберрии 1 5209
Обедуееьне! Светом* обссяцоыия 1 88.75
DfiefKtWBMB 1 Сктлж вбомним! 110.55
1 Смшм обдожывП 13Б 35
157 л
О&рреаи 1 Состот о6орщоь*я 1 61 99
Сб(руиы**ч 1 Состим« обердомия 1 100 50
1 C«to«hv 0&ПД[)РМА 1 106 95
1 С«т«м айсрщаамп 1 10.60
Ойодооим 1 С«т«н« ОЙОДИВМЛ! 97 49
У?
Рис. 4. Вывод результатов расчета аварии при применении ТОКСИ + Risk
- расчет и нанесение на ситуационный план зон действия опасных факторов аварии;
- оценку числа пострадавших;
- построение поля потенциального риска на ситуационном плане и расчет коллективного, индивидуального и социального рисков гибели людей.
Аварийная ситуация задается совокупностью объектов на графической подложке. Условно вся совокупность объектов, наносимых на ситуационный план, подразделяется на статические и динамические. Статическое подмножество представляет собой набор площадных объектов (слоев), характеризующих
Electrical and data processing facilities and systems. № 2, v. 10, 2014
77
Информационные комплексы и системы
Рис. 5. Алгоритм расчета пожарного риска в здании с расчетной схемой эвакуации
размещение людей на плане (открытые площадки и производственные помещения), множество единиц аварийного оборудования и трубопроводов. Динамическое подмножество составляют рассчитанные зоны действия опасных факторов. Результаты расчета выводятся в виде расширенного протокола (рис. 4) [8].
Важно отметить, что каждый площадной объект (среди прочего) характеризуется такими показателями, как количество людей, постоянно находящихся в его границах, коэффициент времени присутствия, число рискующих. Эти показатели определяют вероятность нахождения человека в пределах площадного объекта и используются при расчете коллективного и индивидуального рисков.
Одним из явных преимуществ программного продукта ТОКСИ + Risk является определение расчетного времени эвакуации в зданиях при пожаре и величины пожарного риска в зданиях и на наружных установках. Алгоритм и пример результата расчета величины пожарного риска в здании приведены на рис. 5.
Существенным недостатком программного комплекса ТОКСИ + Risk является невозможность расчета факторов поражения ударной волной от физических взрывов и огненного шара. Однако, стоимость данного продукта значительно ниже стоимости программ PHAST и SAFETI, что позволяет широко использовать ТОКСИ + Risk для оценки риска на опасных производственных объектах [5].
Программные комплексы ТОКСИ + Risk и DVN (PHAST, SAFETI) предназначены для решения задач по количественному анализу риска аварийных выбросов опасных веществ и имеют схожие возможности для расчета основных физических эффектов и показателей риска, связанных с тепловым, барическим и токсическим поражением людей при авариях. На сегодняшний день программный комплекс ТОКСИ + Risk — это единственный программный продукт для расчета показателей пожарного риска на производственных объектах, который прошел официальную сертификацию в системе сертификации ГОСТ Р (сертификат соответствия № РОСС RU.Cn22.H00066 от 16.11.2009) [8].
Список литературы
1. Ветошкин А.Г. Надежность технических систем и техногенный риск: учеб. пособие [Текст] / А.Г. Ветошкин. - Пенза: ПГУАиС, 2003. - С. 7-9.
2. Суханов Д.В. Программный страт модели управления кризисными ситуациями [Текст] / Д.В. Суханов // Вестник СГУТиКД. - 2012. - № 2. -С.106-107.
3. Пантелеев В.А. Опыт применения программного обеспечения Det Norske Veritas (DNV) phast-safeti для оценки риска промышленных объектов в России [Текст] / В.А. Пантелеев // III Международная научно-практическая конференция «Промыш-
78
Электротехнические и информационные комплексы и системы. № 2, т. 10, 2014
Data processing facilities and systems
ленная безопасность на взрывоопасных и химически опасных объектах». - Уфа: ООО «Институт Риска и безопасности», 2009. - С. 44.
4. Программное обеспечение DNV [Электронный ресурс]. - URL:http://www.irb.ru/prg.htm (дата обращения: 02.10.2013 г.).
5. ЛисановМ.В. Сравнение результатов расчетов последствий аварийных выбросов опасных веществ по программным комплексам ТОКСИ+ и PHAST [Текст] / М.В. Лисанов, К.В. Ефремов // Безопасность Труда в Промышленности, 2011, № 2. - С. 56-60.
6. Программный комплекс ТОКСИ + RISK (Ток-си+) для оценки риска и расчета последствий аварий на производственных объектах [Текст] // Руководство пользователя, 2011. - С. 268.
7. Агапов А.А. Использование программного комплекса ТОКСИ + RISK для оценки пожарного риска [Текст] / А.А. Агапов, И.О. Лазукина // Безопасность Труда в Промышленности. - 2010. - № 1.
- С. 46-52.
8. Агапов А.А. Программно-аппаратный комплекс «ТОКСИ + МЕТЕО» для оценки последствий возможных аварий с учетом данных о текущих погодных условиях [Текст] / А.А. Агапов, И.О. Хлобыстова // Безопасность Труда в Промышленности.
- 2011. - № 1. - С. 22-25.
References
1. Vetoshkin A.G. Nadezhnost' tehnicheskih sistem i tehnogennyj risk: ucheb. posobie [Tekst] / A.G. Vetoshkin. - Penza: PGUAiS, 2003. - S. 7-9.
2. Suhanov D.V Programmnyj strat modeli
upravlenija krizisnymi situacijami [Tekst] / D.V. Suhanov // Vestnik SGUTiKD. - 2012. - № 2. -S.106-107.
3. Panteleev V.A. Opyt primenenija programmnogo obespechenija Det Norske Veritas (DNV) phast-safeti dlja ocenki riska promyshlennyh ob#ektov v Rossii [Tekst] / V.A. Panteleev // III Mezhdunarodnaja nauchno-prakticheskaja konferencija «Promyshlennaja bezopasnost' na vzryvoopasnyh i himicheski opasnyh ob#ektah». - Ufa: OOO «Institut Riska i bezopasnosti», 2009. - S. 44.
4. Programmnoe obespechenie DNV: [Elektronnyj resurs]. - URL:http://www.irb.ru/prg.htm (data obra-shhenija: 02.10.2013 g.).
5. Lisanov M.V. Sravnenie rezul'tatov raschetov posledstvij avarijnyh vybrosov opasnyh veshhestv po programmnym kompleksam TOKSI+ i PHAST [Tekst] /M.V. Lisanov, K.V. Efremov // Bezopasnost' Truda v Promyshlennosti, 2011. № 2. - S. 56-60.
6. Programmnyj kompleks TOKSI+RISK (Toksi+) dlja ocenki riska i rascheta posledstvij avarij na proizvodstvennyh ob#ektah [Tekst] // Rukovodstvo pol'zovatelja, 2011. - S. 268.
7. Agapov A.A. Ispol'zovanie programmnogo kompleksa TOKSI+RISK dlja ocenki pozharnogo riska [Tekst] / A.A. Agapov, I.O. Lazukina // Bezopasnost' Truda v Promyshlennosti. - 2010. - № 1. - S. 46-52.
8. Agapov A.A. Programmno-apparatnyj kompleks «TOKSI+METEO» dlja ocenki posledstvij vozmozhnyh avarij s uchetom dannyh o tekushhih pogodnyh uslovijah [Tekst] / A.A. Agapov, I.O. Hlobystova// Bezopasnost' Truda v Promyshlennosti. - 2011. - № 1. - S. 22-25.
Цветков В.М.
Tsvetkov V.M.
аспирант ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна», Россия, г. Санкт-Петербург
УДК 007.2
ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТЬ МОБИЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ ПОД УПРАВЛЕНИЕМ ОПЕРАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ ANDROID
Данная статья в настоящее время достаточно актуальна в связи с большим распространением таких устройств, как смартфоны и планшетные компьютеры. В большинстве из них используется операционная система Android. Как известно, эти устройства достаточно быстро расходуют свою энергию, поэтому в
Electrical and data processing facilities and systems. № 2, v. 10, 2014
79
