РЕЗУЛЬТАТЫ СИСТЕМНОДИНАМИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ИНФОРМИРОВАНИЯ НАСЕЛЕНИЯ ПРИ ХИМИЧЕСКОЙ АВАРИИ Текст научной статьи по специальности «Прочие технологии»

УДК 004.81

Результаты системно-динамического моделирования процесса информирования населения при химической

issn 1812-5220 ЯРЯПММ

© Проблемы анализа риска, 2016 U VI 1а/ Г Irl

Р. А. Дурнев, А. С. Котосонова, Р. Л. Галиуллина,

ФГБУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ), г. Москва

Аннотация

В предыдущей статье приведена системно-динамическая модель информирования населения при аварии на химически опасном объекте с помощью сервисов сотовой связи. В настоящей статье приведены результаты моделирования действий людей в указанных условиях, позволяющие определить рациональную частоту рассылки сообщений и оценить вклад информирования в реализацию защитных мероприятий. Данные результаты положены в основу рекомендаций по информированию населения в условиях чрезвычайных ситуаций.

Ключевые слова: системно-динамическая модель, авария, химически опасный объект, информирование населения, сообщение, защитные действия, моделирование, машинный эксперимент.

Содержание

Введение

1. Моделирование зависимости потерь населения от скорости распространения АХОВ

2. Моделирование зависимости потерь населения от вероятности правильных действий людей

3. Моделирование зависимости потерь населения от темпа его оповещения Заключение

Литература

Введение

В предыдущей статье [1] описана системно-динамическая (потоко-уровне-вая) модель процесса действий населения в зоне заражения аварийно химически опасными веществами (АХОВ) при аварии на химически опасном объекте (ХОО). Предполагалось, что ее применение в различных программных средах позволит определить рациональную частоту рассылки сообщений, реализуемых с помощью различных сервисов сотовой связи, оценить отдельные психофизиологические и психосемантические аспекты обработки человеком предупреждающей информации — закономерности ее понимания, усвоения, реализации последующих действий, определить общий вклад в реализацию правильных защитных мер.

Скриншот схемы данной модели, представленной в программной среде Anylogic 7.1.2, показан на рис. 1.

1. Моделирование зависимости потерь населения от скорости распространения АХОВ

Вначале проводились машинные (на ПЭВМ) эксперименты, в которых моделировались потоки погибших и спасенных людей при воздействии на них АХОВ без учета уровня их информированности (без правой части схемы на рис. 1). Из графика на рис. 2 видно, что зависимость количества погибших и спасенных человек от площадной скорости распространения АХОВ (V АХОВ) имеет линейный характер. Количество спасенных человек значительно превышает количество погибших по причине незначительных концентрации указанных веществ и скорости их распространения.

2. Моделирование зависимости потерь населения от вероятности правильных действий людей

В последующих машинных экспериментах моделировались потоки людей при воздействии на них АХОВ уже с учетом уровня информированности. Для этого вначале оценивалась зависимость количества погибших и спасенных людей от таких составляющих переменной «вероятность правильных действий», как «вероятность правильного понима-

ния информации» (Рпон), «вероятность отвлечения на понимание и усвоение информации» (Ротвл), «вероятность усвоения информации» (-Русв) и «вероятность успешной само- или взаимопомощи после информирования» (Рспас) (см. [1]). При этом потоки сообщений, влияющие на данные вероятности в соответствии с формулами и графиками, приведенными в статье [1], на данном этапе не реализо-вывались.

Кол-во людей

900 800 700 600 500 400 300 200 100 0

V

10 г АХОВ

Погибло

Спасено

Рис. 2. Зависимость количества погибших и спасенных людей от площадной скорости распространения АХОВ

Для оценки указанных зависимостей в разных сериях машинных экспериментов значения одной из указанных составляющих изменялись от 0 до 0,8 с шагом 0,1. Одновременно с этим другие составляющие переменной «вероятность правильных действий», а также все остальные входные переменные модели (площадная скорость распространения АХОВ, время его действия и т. п.) фиксировались на определенном уровне, т. е. учитывались в качестве констант. Полученные графики зависимости количества погибших и спасенных людей от различных составляющих вспомогательной переменной «вероятность правильных действий» представлены на рис. 3.

Из рис. 3 видно, что указанные зависимости являются однотипными — монотонными, нелинейными (экспоненциальными). При этом количество спасенных возрастает, а погибших уменьшается при росте Р Р Р и уменьшении Р . Определен-

£ пон, усв, спас > отвл £ ^

ное различие указанных зависимостей заключается в скорости возрастания либо убывания количества погибших и спасенных людей. Так, например, для

значений аргумента (вероятности), равных 0,8, значения функции примерно равны:

800 спасенных и 100 погибших для Р ;

пон

700 погибших и 200 спасенных для Р ;

отвл

850 спасенных и 50 погибших для Р ;

усв

750 спасенных и 150 погибших для Р .

спас

В этой связи можно заключить, что на переменную «вероятность правильных действий» большее влияние оказывает «вероятность усвоения информации» и «вероятность правильного понимания информации» и меньшее — «вероятность успешной само- или взаимопомощи после информирования» и «вероятности отвлечения на понимание и усвоение информации».

3. Моделирование зависимости потерь населения от темпа его оповещения

Следующие машинные эксперименты проводились для оценки зависимости количества погибших и спасенных людей от среднего темпа оповещения

1000 800 600 400 200 0

Кол-во людей

0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 —Погибло -•- Спасено

800 600 400 200 0

Кол-во людей

0 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0, —Погибло -•- Спасено

1000 800 600 400 200 0

Кол-во людей

0 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0, -ф- Погибло -•- Спасено

800 600 400 200 0

Кол-во людей

1 I I I I I I I р 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 рсп

Погибло

Спасено

Рис. 3. Зависимость количества погибших и спасенных людей от составляющих переменной «вероятность правильных действий»

Р

Р

пон

отвл

0

Р

усв

населения с помощью текстовых сообщений (т, количество сообщений в единицу времени, ед./ч).

Для оценки указанных зависимостей в разных сериях машинных экспериментов значения одной из рассматриваемых составляющих (Р Р Р

£ £ ^ х пон, отвл, усв

или Р ) изменялись в соответствии с потоком

спас

сообщений, показанным в правой части схемы на рис. 1. Одновременно с этим другие составляющие переменной «вероятность правильных действий» фиксировались на определенном уровне.

Характер большинства вышеприведенных зависимостей показывает (рис. 4), что есть рациональное число сообщений в единицу времени, до которого количество погибших снижается и после него растет, а количество спасенных растет и потом снижается. Это связано с тем, что при получении дополнительных сообщений увеличивается количество информации, объясняющей порядок действий при аварии на ХОО, и вероятность правильных дей-

ствий людей растет. В то же время при превышении рационального числа сообщений в единицу времени количество спасенных убывает (количество погибших увеличивается) в связи с тем, что люди получают избыточную информацию, теряются, возникает информационный шум, который мешает принимать правильные и быстрые решения.

Исключением является график «вероятности отвлечения на понимание и усвоение информации». Его интерпретация может быть связана с тем, что чем больше сообщений человек получает, тем больше тратит времени на выполнение защитных мероприятий. При этом в условиях дефицита времени при воздействии поражающих факторов в зоне заражения АХОВ увеличивается количество погибших и уменьшается количество спасенных людей.

В следующей серии машинных экспериментов оценивалась зависимость количества спасенных людей от темпа сообщений. Для этого учитывались

Изменяется Р

Изменяется Р

1000 800

600 400 200 0

Кол-во людей

1 2 Погибло

4 5 Спасено

1000 800

600 400 200 0

Кол-во людей

2 3 4 Погибло

5 6 Спасено

Изменяется Р

Изменяется Р

1000 800 600 400 200 0

Кол-во людей

2 3 4 Погибло

5 6 Спасено

1000 800 600 400 200 0

Кол-во людей

2 3 4 Погибло

5 6 Спасено

Рис. 4. Зависимость количества погибших и спасенных людей от количества сообщений в единицу времени

Кол-во спасенных людей 1000

800

600

400

200

0

Рис. 5. Зависимость количества спасенных людей от темпа сообщений

все входные переменные модели, а также вышерас-смотренные составляющие переменной «вероят-

ность безопасных действий» (Р Р Р и Р

пон, отвл, усв спас

),

которые изменялись в зависимости от числа сообщений в единицу времени по формулам, приведенным в статье [1].

На (рис. 5) приведен график зависимости количества спасенных людей от темпа сообщений.

Из рис. 5 видно, что рациональное число сообщений в единицу времени для площадной скорости распространения АХОВ (соответствующей скорости ветра около 3 м/с) составляет 4 (ед./ч). Для того чтобы установить рациональное число текстовых сообщений в час при различных параметрах развития аварии на ХОО, зависящих в связи с особенностями модели в основном от скорости ветра, проводилась очередная серия машинных экспериментов.

Из графика на рис. 6, построенного по их результатам, видно, что если площадная скорость распространения АХОВ незначительная (при скорости ветра около 2 м/с), то рациональным числом является 6—8 сообщений за час.

Это связано с тем, что облако зараженного воздуха распространяется достаточно медленно и люди в спокойной обстановке успевают прочитать и усвоить сообщения. При этом скорость изменения параметров обстановки незначительная, поэтому содержание сообщений, отправленных в разное время, не противоречит друг другу.

Количество спасенных людей, если У ,„.. малая

" ' б АХОВ

Кол-во людей

900 800 700 600 500 400 300 200 100 0

Количество спасенных людей, если У АХОВ средняя Кол-во людей

900 800 700 600 500 400 300 200 100 0

Количество спасенных людей, если У АХОВ большая Кол-во людей

1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0

г

г

г

2

5

9

Рис. 6. Зависимость количества спасенных людей от темпа сообщений с учетом площадной скорости распространения АХОВ

При увеличении V АХОВ (соответствующая скорость ветра около 4 м/с) рациональное число сообщениям уменьшается и становится равным 4—6 сообщениям в час. И, наконец, при значительной площадной скорости распространения АХОВ (при скорости ветра около 6 м/с), когда поражающие факторы действуют быстро, рациональным числом сообщений может быть 1—2 сообщения в час. С помощью данных сообщений должны доводиться до населения только самые необходимые, первоочередные действия, связанные, например, с эвакуацией в сторону, перпендикулярную направлению движения облака зараженного воздуха, а также укрытием в подвальных помещениях или на верхних этажах зданий в зависимости от плотности АХОВ.

С учетом сказанного в работе [2] даны рекомендации по содержанию и частоте доведения сообщений до населения.

Заключение

Таким образом, приведены результаты машинных экспериментов с системно-динамической моделью процесса действий населения в зоне заражения АХОВ при аварии на ХОО с учетом уровня информированности людей. Данные результаты позволили оценить влияние закономерностей понимания и усвоения предупреждающей информации на реализацию правильных защитных мер, а также установить рациональную частоту рассылки сообщений, реализуемых с помощью различных сервисов сотовой связи. Это, в свою очередь, являлось основой для разработки рекомендаций по структуре и содержанию текстовых сообщений, содержащих информацию о характере чрезвычайной ситуации, прогнозе ее развития, первоочередных (до прибытия спасательных служб) мерах само- и взаимопомощи населения в условиях опасности.

Литература

1. Дурнев Р. А., Котосонова А. С., Галиуллина Р. Л. Системно-динамическая модель информирования населения при аварии на химически опасном объекте // Проблемы анализа риска. 2015. Т. 12. № 2.

2. Галиуллина Р. Л. Разработка методических рекомендаций по информированию населения в условиях аварии на химически опасном объекте на базе системно-ди-

намического моделирования: Выпускная квалификационная работа. М.: МАТИ-РГТУ им. К. Э. Циолковского, 2015. 55 с.

Сведения об авторах

Дурнев Роман Александрович: доктор технических наук, доцент, заместитель начальника института Федерального государственного бюджетного учреждения «Всероссийский научно-исследовательский институт по проблемам гражданской обороны и чрезвычайных ситуаций МЧС России (федеральный центр науки и высоких технологий)»

Количество публикаций: 311

Область научных интересов: поддержка принятия решений в области безопасности жизнедеятельности Контактная информация: Адрес: 121352, Москва, ул. Давыдковская, д. 7 Тел.: +7 (499) 233-25-62 E-mail: rdurnev@rambler.ru

Котосонова Алена Сергеевна: младший научный сотрудник Федерального государственного бюджетного учреждения «Всероссийский научно-исследовательский институт по проблемам гражданской обороны и чрезвычайных ситуаций МЧС России (федеральный центр науки и высоких технологий)» Количество публикаций: 25

Область научных интересов: поддержка принятия решений в области безопасности жизнедеятельности Контактная информация: Адрес: 121352, Москва, ул. Давыдковская, д. 7 Тел.: +7 (499) 445-45-07 E-mail: kot_alenka@mail.ru

Галиуллина Рената Линаровна: лаборант-исследователь Федерального государственного бюджетного учреждения «Всероссийский научно-исследовательский институт по проблемам гражданской обороны и чрезвычайных ситуаций МЧС России (федеральный центр науки и высоких технологий)» Количество публикаций: 9

Область научных интересов: поддержка принятия решений в области безопасности жизнедеятельности Контактная информация: Адрес: 121352, Москва, ул. Давыдковская, д. 7 Тел.: +7 (499) 445-12-13 E-mail: galiullinarenata@mail.ru