Ранжирование ХОО

Набор этих свойств может быть расширен.

Задачу системного анализа опасности промышленных объектов необходимо решать с учетом всей совокупности обстоятельств возникновения  химической аварии и свойств протекания и развития аварийной ситуации:

• многофакторность;
• многокритериальность и противоречивость оценок решений по ряду используемых критериев;
• значительная роль неколичественных оценок; слабая приспособленность механизма сбора данных.

Необходимо  учитывать следующие требования при определении вида и значений  ИПР опасности промышленных объектов:

• интегральный показатель должен быть специфической частной оценкой объекта, давать возможность оценить каждый отдельно взятый объект;
• интегральный показатель позволяет выделить на исследуемой территории наиболее опасные объекты, т.е. те, которые способны создать критическую ситуацию;
• формирование интегрального показателя должно быть достаточно простым, позволяющим применять его в реальном времени управляющими подразделениями;
• методики проведения частных оценок должны быть ориентированы на то, чтобы быть самостоятельными, но в то же время являться частью интегрального показателя.

Интегральный  показатель ранжирования ХОО представляет собой нормированную функцию:

 ,

где – i-ое нормированное свойство исследуемого объекта. 
Предлагаемый ИПР допускает произвольное расширение множества свойств, используемых для описания  химически опасного объекта.

Чем выше значение для рассматриваемого ХОО интегрального  показателя ранжирования, тем большие  масштабы заражения территории АХОВ и последствия от этого заражения  будут иметь место при аварии на этом объекте по сравнению с  другими исследуемыми объектами  на территории.

Для более  наглядного отображения информации как об объекте-источнике аварии и процессе развития аварии, так  и особенностях территории используются электронные карты (э-карты) местности, на которых в виде специальных информационных моделей нанесены различные промышленные объекты, в том числе и химически опасные объекты, хозяйственные объекты, жилые комплексы, природные объекты, автомобильные и железные дороги и т.д.

В основе ранжирования промышленных объектов лежат рассчитанные значения ИПР J, которые учитывают основные свойства, характеризующие объект. Объекты, имеющие различные запасы одного и того же АХОВ, могут быть отнесены к одинаковой степени химической опасности. При наличии же на объекте нескольких видов АХОВ прогнозирование масштабов заражения и оценка степени химической опасности объекта производятся по тому веществу, авария с выбросом (проливом) которого может представлять наибольшую опасность для населения. Во всех случаях исходят из того, что авария происходит на единичной максимальной по объёму емкости АХОВ, которая подвергается полному разрушению.

3. Сравнительный анализ представленных методов ранжирования химически опасных объектов

Представленные  выше методы ранжирования химически  опасных объектов имеют свои как  положительные, так и отрицательные  стороны.

С точки зрения точности и разносторонности предоставляемых  данных метод ранжирования с помощью  интегрального показателя ранжирования имеет больше преимуществ перед  методом, основывающимся на сравнении территорий по показателям опасности жизнедеятельсти населения.

 

Глава II. Методика проведения ранжирования с помощью интегрального показателя ранжирования (ИПР)

Одной из задач, стоящей перед руководством ХОО, структурами МЧС, является необходимость  определения порядка действий и  мероприятий, которые они должны будут выполнять при возникновении  аварийной ситуации с выбросом АХОВ, а также  порядка распределения имеющихся ресурсов для предупреждения и ликвидации аварии на ХОО, привлечения дополнительных ресурсов из соседних областей.

Вопрос, возникающий при разработке математической и информационной моделей  развития любой аварийной ситуации, состоит в следующем: как будет происходить процесс развития аварии и как будет осуществляться его воздействие на реальные объекты на территории, а также его взаимосвязь со средствами ликвидации последствий аварии. В настоящее время для решения подобных задач имеется лишь учетно-статистическая информация, но прогнозирование аварий с выбросом АХОВ требует разработки и применения СППР для разработки организационно-управленческих мероприятий. Кроме того, при управлении аварийными ситуациями постоянно возникает необходимость дать общую оценку процесса развития аварии и действий по ликвидации её последствий по группе факторов, которая позволяет сравнить различные объекты. Обычно детальная оценка по одному фактору не дает объективной картины развития аварии и ее воздействия на объекты, попадающие в зону заражения при данной аварийной ситуации. Очевидно, что для этого требуется проведение комплексной оценки, учитывающей все важнейшие факторы.

Отсюда следует, что управляющие  органы должны иметь объективную  интегральную оценку масштабов последствий  аварий на различных ХОО, позволяющую  сравнить эти объекты между собой, а также отслеживать тенденции изменения аварийной ситуации и обрабатывать результаты управляющих воздействий по ликвидации аварии.

Рассмотрим многошаговый алгоритм формирования и расчета интегрального  показателя ранжирования химически  опасных объектов:

1. Формируется информационная модель (ИМ) ХОО в виде множества свойств каждого объекта на территории, которые можно записать в виде:

,

где i – количество имеющихся объектов; j – количество рассматриваемых свойств объекта; x, y, z – координаты расположения объекта на территории, f - фактор взаимодействия, n₁, n₂,…,n_j – свойства i-го объекта.

Таким образом описываются все объекты на исследуемой территории.

2. Формируется  ИМ в виде матрицы M свойств всех объектов. Столбец соответствует одному из свойств, строка – одному из объектов:

,

где  n – количество свойств всех объектов; m – количество рассматриваемых объектов.

3. Выбираются объекты, которые попадают в зону рассмотрения, так называемую стратегическую ситуационную зону (ССЗ), которая имеет свои границы. Координаты границы ССЗ поражения отображается информационной моделью (ИМ) в виде матрицы L, где столбцами являются координаты x и y, а строками – точки, образующие границу зоны поражения:

,

здесь i – количество точек, образующих ССЗ.

Точки с координатами (х_i, y_i) образуют границу ССЗ, имеющую площадь S. Необходимо выделить объекты, попадающие в зону поражения. Для этого с помощью соответствующего программного обеспечения необходимо проверить условие, при котором:   – объект учитывается при дальнейшем рассмотрении, т.е. взаимодействие происходит;   – объект не учитывается при дальнейшем рассмотрении, т.е. взаимодействия не происходит.

4. Формируется ИМ в виде матрицы G всех объектов, находящихся в ССЗ. Столбец соответствует одному из показателей, строка – одному из объектов:

,

где  n – количество свойств объектов; 

m – количество рассматриваемых объектов.

В данной матрице G учитываются качественные свойства объекта. Значения элементов  матрицы равны:

5. В качестве основного критерия  отбора объектов на исследуемой территории выбран поражающий фактор при химических авариях – «заражение АХОВ территории». В связи с этим формируется вектор-строка, где элементы, относящиеся к свойствам, влияющим на масштабы заражения территории и последствий аварии с выбросом АХОВ, принимаются равными 1, а остальные равны нулю:

, или  .

6. Формируется ИМ в виде матрицы Р отобранных по выбранному критерию объектов путем упрощения матрицы G следующим образом: каждый элемент матрицы G умножается на соответствующий элемент вектора-строки V, т.е.:

или 

В данной матрице P элементами являются количественные значения свойств, влияющих на масштаб последствий от аварии на ХОО:

,

где n – количество свойств объекта, за исключением свойств, не влияющих на выбранный критерий, m – количество ХОО, т.е. объекты, которые не представляют угрозы возникновения аварии с выбросом АХОВ, в дальнейшем не учитываются. В результате уменьшается количество рассматриваемых объектов, т.е. уменьшается размерность матрицы.

Если свойство объекта измеряемое, то

Если свойство объекта - качественная характеристика, то при определении  значения соответствующего элемента в  матрице можно записать:

Так как ИПР является суммой различных  показателей свойств ХОО, которые  разнородны и отличаются видом размерности, то необходимо провести нормирование этих различных качественных и количественных значений. Нормирование значений показателей  осуществляется следующим образом:

,

где   - элементы нормированной матрицы;   - максимальное значение по j-му свойству среди рассматриваемых объектов.

7. Формируется ИМ в виде вектора-столбца, элементами которого будут весовые коэффициенты значимости каждого свойства. Число весовых коэффициентов должно равняться числу показателей, характеризующих данные объекты:

, при  ,

где  – весовой коэффициент значимости свойства, характеризующего исследуемый фактор. Чем больше значение весового коэффициен та, тем большее значение имеет этот показатель по сравнению с другими. Определение значений весовых коэффициентов значимости решается при помощи экспертных процедур.

8. Формируется ИМ в виде матрицы интегральных показателей ранжирования ХОО (j) по выбранному критерию как произведение матрицы       

и вектора-столбца  :

,

где  каждый элемент матрицы J, соответствующий значению интегрального показателя ранжирования i-го объекта, вычисляется путем суммирования произведений каждого элемента строки матрицы   на соответствующий весовой коэффициент, содержащийся в векторе-столбце   :

, ( ).

Далее проводится процедура ранжирования ХОО по выбранному ИПР - j, которая состоит в последовательном применении алгоритма и формирования и расчета величины ИПР в виде матрицы J. В качестве критерия используется правило минимакса. На первом шаге из перечня ХОО выбирается объект, который имеет наибольшее значение ИПР – ему присваивается первый ранг. Выбранный объект исключается из перечня. На втором шаге выбирается объект, который имеет наибольшее значение ИПР из оставшихся в перечне. Этому объекту присваивается второй ранг. Процедура ранжирования ХОО продолжается до тех пор, пока не будет исчерпан весь список рассматриваемых ХОО.

Формируется шкала цветов для степени  опасности объекта в зависимости  от значений ИПР объекта. Каждый цвет соответствует определенному рангу  объекта. На электронной карте местности  в зависимости от значений интегральных показателей ранжирования отображаются ХОО определенного цвета в соответствии с масштабами заражения территории АХОВ и последствий.

Весовые коэффициенты свойств, входящих в ИПР, определяются экспертами по проблемам  прогнозирования последствий аварий на ХОО.

Изложенная процедура ранжирования ХОО с использование ИМ позволяет  в компактной, наглядной форме  представлять информацию о развитии аварии экспертам, что повышает эффективность  принимаемых ими решений. Данная методология  ранжирования ХОО позволяет осуществлять дифференцированный подход к планированию и организации защиты рабочих, служащих и населения от воздействия  АХОВ.