CC BY
117
Goryunkova Anna Alexandrovna, candidate of technical sciences, docent, anna_zuykova@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 502.7:502.55
ТЕХНИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ И ВНЕДРЕНИЕ ПРОГРАММНОГО МОДУЛЯ РАСЧЕТА И ОТОБРАЖЕНИЯ ЗОН ПОРАЖЕНИЯ ПРИ АВАРИЯХ С ВЫБРОСОМ ОПАСНЫХ ХИМИЧЕСКИХ
ВЕЩЕСТВ
В.М. Панарин, А. А. Горюнкова
Описан усовершенствованный программный модуль, который является частью информационно-измерительной и управляющей системы монитринга загрязнения атмосферы и предназначен для прогнозирования последствий чрезвычайных ситуаций, связанных с разливом опасных химических веществ и построением сектора возможного заражения на электронной карте местности.
Ключевые слова: чрезвычайная ситуация, опасное химическое вещество, загрязнение атмосферы, автоматизированная система, принятие решений.
Специфика работы в чрезвычайных ситуациях предполагает, что данные должны быть не только получены, но и интерпретированы. Для этого на сегодняшний день существуют модели развития чрезвычайных ситуаций. В частности, чтобы оценить характер опасности при разливе аварийно - химически опасных веществ (АХОВ), надо рассчитать максимальную площадь заражения. Исходя из площади заражения уже принимаются решения об эвакуации тех или иных учреждений. Для расчета требуется немало времени, а время на принятие решения, как уже говорилось, ограничено.
Кроме задачи оперативного реагирования, существует задача моделирования чрезвычайных ситуаций для проведения учений. Учения проводятся для отработки взаимодействия между различными подразделениями, участвующими в ликвидации аварий. Для этого также необходимо проводить математические расчеты. Следующей важной задачей является сохранение результатов моделирования в базе знаний для последующего использования полученного опыта при ликвидации аварий. Восстановление картины аварии требуется и для чрезвычайных комиссий, расследующих причину катастроф.
Развитие вычислительной техники, широкое применение мощных современных компьютеров для решения экологических задач позволило разрабатывать новые сложные математические модели и проводить моделирование протекающих процессов в реальном масштабе времени.
205
Это особенно актуально при исследовании процессов развития чрезвычайных ситуаций. Установление новых закономерностей и разработка математического описания процессов развития чрезвычайных ситуаций с точки зрения их дальнейшей компьютерной реализации для моделирования и исследования процессов возникновения, развития, протекания и ликвидации чрезвычайных ситуаций позволит в реальном времени отслеживать события и принимать оптимальные решения, для чего часто применяются геоинформационные системы.
Еще одним важным применением результатов проведенной работы является внедрение программного модуля расчета и отображения распространения загрязнений в МЧС России по Тульской области. Программный модуль является частью информационно-измерительной и управляющей системы монитринга загрязнения атмосферы и предназначен для прогнозирования последствий чрезвычайных ситуаций, связанных с разливом АХОВ и построением сектора возможного заражения на электронной карте местности с использованием геоинформационной системы Аи1;оСАО-Мар 20001.
Исходными данными для прогнозирования химической обстановки с помощью программного модуля являются: тип и количество АХОВ; метеоусловия;
характер местности и застройки на пути распространения зараженного воздуха;
условия хранения и характер выброса ядовитых веществ.
При моделировании в модуль вводятся следующие данные (форма ввода - рис.1):
координаты аварии - ввод координат аварии осуществляется с помощью курсора, при этом пользователь должен указать на карте координаты предполагаемой аварии;
вещество - при выборе вещества пользователю предлагается выбор из списка веществ, внесенных в базу;
количество разлившегося вещества - выбор количества вещества производится с помощью клавиатуры или с помощью элемента счетчик, стоящего у правого края соответствующего поля;
типа вылива - в программе согласно методике расчета предусмотрены два типа вылива: «свободный» и «в поддон»; при выборе «в поддон» появляется дополнительный диалог для ввода высоты поддона, высота поддона не может быть меньше 0,2 м и выше 15 м, при вводе некорректных данных выводится соответствующее сообщение;
начальные временные показатели аварии, в качестве которых рассматриваются: время аварии - указывается в часах и минутах в соответствии с временем суток; время, прошедшее после аварии, согласно расчетной методике время изменяется от 0 до 480 и дата аварии - задается в виде дня
и названия месяца;
начальные данные о прогнозе погоды, которые имеют форматы -«облачно» и «ясно», выбор осуществляется между этими двумя критериями;
начальные данные о скорости ветра - скорость ветра варьируется согласно расчетной методике от 0 до 15 м/с; изменение скорости ветра производится с помощью бегунка 1, при проведении расчетов скорость ветра, большая 5, округляется до 5 м/с согласно расчетной методике;
начальные данные о температурных условиях - ввод температурных условий осуществляется с помощью бегунка. Диапазон изменения температуры - от -40 до +40 °С. При проведении расчетов температура большая 20 °С, округляется до 20 °С, и температура, меньшая -20 °С, -до -20 °С согласно расчетной методике.
Рис. 1. Форма ввода исходных данных
Программный модуль решает следующие задачи: определение размеров зон химического заражения и очагов поражения;
определение времени подхода зараженного воздуха к данной точке пространства;
определение времени поражающего действия;
определение возможных потерь людей в очаге поражения.
При прогнозировании принимаются условия одновременного выброса всего запаса АХОВ, имеющегося на объекте в единичной емкости при благоприятных для распространения зараженного воздуха условиях (инверсия, скорость ветра 1 м/с). При этом на карту промышленного региона с соблюдением масштаба наносится зона химического заражения. Направление размещения сектора определяется направлением реального ветра в приземном слое атмосферы (рис. 2).
При прогнозировании степени опасности объекта зона химического заражения размещается на карте так, чтобы в пределах сектора оказалось максимальное количество населенных пунктов и жилых массивов крупных городов с наиболее высокой плотностью населения.
В зоне химического заражения выделяют четыре зоны поражения:
зона смертельных поражений;
зона тяжелых поражений;
зона поражений средней тяжести;
зона легких поражений.
Рис. 2. Зона химического заражения на электронной карте
По числу людей, попадающих в ту или иную зону поражения, оценивается ожидаемое число пораженных с соответствующей степенью тяжести. Благодаря внедрению в систему модуль программы позволяет выделять жилые объекты в зоне заражения (рис.3).
Кроме того, модуль позволяет выводить отчеты о количестве зараженных людей, потери и детальные данные по населенным пунктам, в которых произошла авариях.
Очевидно, что наиболее важной отличительной чертой данного комплекса от аналогичных разработок является возможность использования электронной карты местности. С её помощью пользователь системы может наиболее точно оценить сложившуюся ситуацию и принять пра-
вильное решение. Электронная карта содержит в себе множество полезной информации, на ней указываются:
химически опасные объекты, на которых может произойти авария; места дислокации аварийно-спасательных формирований; населенные пункты, попавшие в зону аварии, и количество проживающих в них людей и т. д.
Сс—1Ш<:
УМАЦЧО ЦИОКОЗ в 0000_______САО ОТШО
<-пии1 _)»*<***** I т I Циыео—»»га»*<а» Ц<)»ч«аи)н«»г—~
Рис. 3. Жилые объекты в зоне заражения
Благодаря данной особенности системы оперативный дежурный может легко определить место и задать параметры аварии, а затем мгновенно получить информацию о последствиях аварии и потерях населения, кроме того, программа может автоматически найти ближайшее аварийноспасательное формирование и указать кратчайший путь от него до места аварии. Тем самым программа сводит к минимуму время определения последствий аварии и помогает быстро предпринять необходимые действия по ликвидации последствий аварии.
Материалы подготовлены в рамках гранта Президента Российской Федерации для государственной поддержки молодых российских ученых -кандидатов наук и докторов наук (конкурс 2013 - 2014 годов).
Список литературы
1. Павлова В.С. Совершенствование метода оценки загрязнения атмосферы промышленно развитого региона: дис. ... канд. техн. наук. Тула, 2008. 199 с.
2. Автоматизированная система сбора и анализа экологической ин-
209
формации о загрязнении атмосферного воздуха / В.М. Панарин [и др.] // Вестник компьютерных и информационных технологий. 2013. № 1 (Январь). С. 9-11.
3. Математическое описание информационной системы мониторин га загрязнения атмосферы / А. А. Горюнкова [и др.] // Вестник компьютерных и информационных технологий. 2013. № 3. С. 25-28.
4. Программный комплекс информационной поддержки принятия решений по предупреждению и ликвидации чрезвычайных ситуаций, возможных при разливе аварийно-химически опасных веществ / А.А. Зуйкова [и др.] // Безопасность жизнедеятельности. 2005. № 9. С. 9-13.
Панарин Владимир Михайлович, д-р техн. наук, проф., panarin-tsu@yandex.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Горюнкова Анна Александровна, канд. техн. наук, доц., an-
na_zuykova@rambler. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
TECHNICAL IMPLEMENTATION AND APPLICATION SOFTWARE MODULE CALCULATE AND DISPLAY THE AFFECTED AREAS AT FAILURE WITH A TOXIC
RELEASE
V.M. Panarin, A.A. Goryunkova
An improved software module that is part of a information measurement and control system monitringa air pollution , and is designed to predict the consequences of emergencies associated with spills of hazardous chemicals and construction sector of possible contamination on digital map is described.
Key words: emergency, hazardous chemicals, air pollution , the automated system , decision-making.
Panarin Vladimir Mihaylovich, doctor of technical sciences, professor, panarin-tsu@yandex. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Goryunkova Anna Alexandrovna, candidate of technical sciences, docent, anna_zuykova@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University
