Вступ.
Необхідність створення системи пожежного спостереження
Аналіз пожежної ситуації в Україні.
Технічні засоби пожежного спостереження.
Огляд існуючих систем пожежного спостереження.
Математичні моделі розповсюдження пожежі.
Постановка задачі прогнозування розповсюдження пожежі.
Огляд методів моделювання процесу розповсюдження пожежі в просторі й часі.
Програмні засоби моделювання процесу розповсюдження пожежі в просторі й часі.
Побудова інформаційної системи організації оптимального виходу людей з будівель під час пожежі.
Постановка задачі оптимального виходу людей з будівель під час пожежі.
Огляд методів знаходження оптимального виходу людей з будівель під час пожежі.
Нейронні мережі в системі пожежного спостереження.
Розробка програмного забезпечення для організації оптимального виходу людей з будівель під час пожежі.
Структура програмного забезпечення для організації оптимального виходу людей з будівель під час пожежі.
Програмні інтерфейси.
Контрольний приклад роботи програмного забезпечення для організації оптимального виходу людей з будівель під час пожежі.
Висновки.
Список літератури.
Вступ
Актуальність проблеми. Зменшення в містах кількості вільної для забудови землі, її дорожчання та безперервне збільшення міського населення вимагають пошуку інших, можливо, принципово нових напрямків будівництва. Серед найбільш перспективних шляхів розміщення населення в містах називають традиційне наземне, а також підземне, надводне та підводне будівництво.
Одним з напрямків сучасного наземного будівництва є зведення висотних споруд, яке забезпечується високим на даному етапі рівнем розвитку будівельних технологій, створенням будівельних матеріалів відповідних властивостей та якості, досягненнями будівельної механіки. Наприклад, за останні 36 років висота споруд збільшилася від 417 м (Всесвітній торговельний центр, Нью-Йорк, США, 1973 р.) до 800 м (Burj Dubai, Дубай, ОАЕ, 2009 р.). Лідером в Україні за темпами зведення висотних споруд є Київ. Це пов’язано, в першу чергу, з дефіцитом землі, придатної під забудову, її великою ціною та наявністю необхідних фінансових, технічних та людських можливостей.
Серйозною проблемою висотних споруд є пожежна безпека. Досвід висотного будівництва в країнах ближнього зарубіжжя змушує підійти до проектування систем пожежогасіння у висотних будинках так, щоб кожна квартира (приміщення) такого будинку була оснащена пожежною сигналізацією, щоб у будинку була власна автономна система пожежогасіння, аварійні ліфти.[1]
Одним з основних засобів захисту від вражаючих чинників пожежі є своєчасна евакуація і розосередження персоналу об'єктів з небезпечних зон.
Дослідження показали, що основна маса людей при евакуації (до 90%) здатна до адекватної оцінки ситуації і розумних дій, але, відчуваючи страх і заражаючи ним один одного, може піддатися паніці.
Рух людей розглядається як важливий функціональний процес, характерний для будівель будь-якого призначення.
При пожежі виникає реальна загроза здоров'ю і життю людей. Тому процес евакуації починається практично одночасно і має чітку спрямованість. Внаслідок такого одночасного і спрямованого руху та внаслідок обмеженої пропускної спроможності евакуаційних шляхів і виходів створюється велика щільність людських потоків, спостерігаються фізичні зусилля з боку окремих осіб, які евакуюються, що значно зменшує швидкість руху.
Для оптимального здійснення евакуації людей при надзвичайних ситуаціях з будівель та споруд різного призначення розробляються плани евакуації.
На сьогодні відсутні системи пожежного спостереження, які на основі спрацювання відповідних датчиків визначають оптимальні шляхи евакуації та забезпечують інформаційну підтримку швидкого виходу людей з небезпечної зони. Тому задача, яка поставлена в роботі є актуальною.
Аналіз проблеми в Україні. Згідно [2] на сьогодні в Україні єдиним чинним нормативним документом згідно якого виконується перевірка виконання умов безпечноъ евакуації людей під час пожежі являється [3]. У даному нормативному документі реалізовано інтегральну модель (метод) розрахунку необхідного часу евакуації людей при пожежі і аналітичну модель розрахунку часу евакуації людей. Необхідно відмітити суттєві недоліки реалізованих методів розрахунків, а саме:
враховано не всі архітектурні особливості об’єкту, неможливо у повній мірі врахувати вплив систем протипожежного захисту як на людей, що підлягають евакуації так і на розповсюдження небезпечних чинників пожежі;
не враховано індивідуальні особливості людей (вік, стать, психофізичний стан і ін.);
не враховано різницю часу підходу людей з різних приміщень до евакуаційних виходів;
не враховує втомлюваність людей під час евакуації і вплив людей один на одного;
значення часу початку евакуація значно занижено згідно з досліджень проведених на реальних пожежах;
не можливо врахувати наявність маломобільних груп населення (людей з обмеженими фізичними можливостями);
не враховано можливість евакуації пожежними ліфтами;
інтегральна модель (метод) визначення часу блокування шляхів евакуації має деякі припущення і дає значні похибки в розрахунках, особливо для об’єктів з великими вільними об’ємами приміщень.
Нещодавно набрав чинності нормативний документ [4], який являється ідентичним міжнародному стандартові. Цей документ розроблено з врахуванням досліджень інформаційних даних стосовно реальних пожеж, які трапилися, на основі останніх науково-обґрунтованих даних стосовно впливу на людей небезпечних факторів пожежі. У цьому стандарті реалізовано найсучасніші підходи, які стосуються визначення необхідного часу евакуації людей (часу блокування шляхів евакуації небезпечними факторами пожежі). Слід відмітити, що у даному стандарті встановлено загальні вимоги щодо оцінювання часу блокування шляхів евакуації, тобто описані вимоги до математичних моделей, які реалізовуються на практиці. Нажаль у даний час застосування цього національного стандарту у повній мірі для визначення часу блокування шляхів евакуації у нашій державі неможливе, оскільки даний міжнародний стандарт пов'язаний з низкою інших міжнародних стандартів, які не являються чинними в нашій державі. Оскільки вимоги, що закладено в [4] у деяких положеннях принципово відрізняються від вимог [3], то для повної реалізації на практиці міжнародного стандарту в Україні необхідно гармонізувати цілу низку міжнародних стандартів і технічних звітів.
Метою роботи є розробка інтелектуальної інформаційної системи прийняття рішень щодо прогнозування розповсюдження пожежі у просторі й часі, визначення оптимальних шляхів евакуації з будівлі та надання зручної інформації учасникам евакуації, яка забезпечить надійний та швидкий вихід з будівлі.
Необхідність створення системи пожежного спостереження
Аналіз пожежної ситуації в Україні.
Забезпечення пожежної безпеки - це один із важливих напрямків щодо охорони життя та здоров'я людей, національного багатства і навколишнього середовища. Незважаючи на значний поступ у науково-технічній сфері, людству ще не пощастило знайти абсолютно надійних засобів щодо забезпечення пожежної безпеки. Більше того, статистика свідчить, що при зростанні чисельності населення на 1 % кількість пожеж збільшується приблизно на 5 %, а збитки від них зростають на 10 %. І сьогодні, коли людство увійшло в третє тисячоліття своєї багатовікової історії, питання пожежної безпеки залишаються актуальними. Кожних п'ять секунд на земній кулі виникає пожежа, а в Україні - кожних 10 хв. Протягом однієї доби в Україні виникає 120- 140 пожеж, в яких гинуть 6-7, отримують травми 3-4 людини; вогнем знищується 32-36 будівель, 4-5 одиниць техніки. Щодобові збитки від пожеж становлять близько 500 тис. грн.
Часто збитки від пожеж поділяють на прямі та побічні.
Прямі збитки - це втрати, пов'язані зі знищенням або пошкодженням вогнем, водою, димом і внаслідок високої температури основних фондів та іншого майна підприємств (установ), а також громадян, якщо ці втрати мають прямий причинний зв'язок з пожежею.
Побічні збитки - це втрати, пов'язані з ліквідацією пожежі, а також зумовлені простоєм виробництва, перервою у роботі, зміною графіка руху транспортних засобів та іншою вигодою, втраченою внаслідок пожежі. Як правило, побічні збитки перевищують прямі в 3-4 рази.
На рис. 1.1.1-1.1.3 наведено показники, що характеризують стан з пожежами та загибеллю людей на них в Україні за останні роки.
У порівнянні з економічно розвинутими країнами світу в Україні відносні показники кількості пожеж та людей, що загинули на них, є значно вищими (рис. 1.1.4-1.1.6). Це, в першу чергу, пов'язано зі складним соціально-економічним
Рис. 1.1.1. Кількість пожеж та загорянь в Україні за період з 2003 по 2007 рр.
Рис. 1.1.2. Кількість людей, що загинули на пожежах в Україні за період з 2003 по 2007 рр.
Рис. 1.1.3. Кількість людей, що загинули на пожежах на 1 млн населення в Україні за період з 2003 по 2007 рр.
Рис. 1.1.4. Кількість людей, що загинули на пожежах на 1 млн населення
Рис. 1.1.5. Кількість людей, що загинули на пожежах на 1 тис. пожеж
Рис. 1.1.6. Кількість мешканців країни, що припадають на одного пожежника
становищем у нашій країні, недостатньою чисельністю особового складу Державної пожежної охорони України (рис. 1.1.7). Порівняльні дані про витрати на утримання пожежної охорони та прямі збитки від пожеж наведеш на рис. 1.1.8 у частках валового внутрішнього продукту (ВВП) відповідної країни (за даними Всесвітнього центру пожежної статистики ООН, середній показник).
Рис. 1.1.7. Витрати на утримання пожежної охорони (в доларах США на одного жителя країни)
Рис. 1.1.8. Витрати на утримання пожежної охорони та прямі збитки від пожеж (% ВВП 100)
Основні причини пожеж
Для успішного проведення дієвих упереджувальних заходів у виробничій сфері та у країні загалом, важливо знати основні причини пожеж. Згідно зі статистичними даними, основними причинами пожеж в Україні є: необережне поводження з вогнем 58-60%; порушення правил монтажу та експлуатації (ППМЕ) електроустаткування та побутових електроприладів 18-20 %; ППМЕ приладів опалення 11-12 %; пустощі дітей з вогнем 7-8 %; підпали 2 % (рис. 1.1.9). У виробничій сфері основні причини пожеж та їх показники змінюються не суттєво (рис. 1.1.10).
Як видно з наведених даних, причиною, що найчастіше викликає пожежі в Україні, є необережне поводження з вогнем. У виробничій сфері часто виникають пожежі через куріння в недозволених місцях та під час виконання так званих вогневих робіт.
Вогневими роботами вважають виробничі операції, пов'язані зі застосуванням відкритого вогню, іскроутворенням та нагріванням деталей, устаткування, конструкцій до температур, що можуть спричинити загоряння матеріалів та конструкцій. До вогневих робіт належать: газо- та електрозварювання, бензо- та газорізання, роботи з використанням паяльних ламп, переносних горнів, розігрівання бітумів та смол, механічне оброблення металу з утворенням іскор тощо.
Рис. 1.1.9. Причини виникнення пожеж в Україні
Рис. 1.1.10. Причини виникнення пожеж у виробничій сфері
Місця для проведення вогневих робіт можуть бути постійними і тимчасовими. Постійні місця визначаються наказом керівника підприємства, а тимчасові - письмовим дозволом керівника підрозділу. У відповідності з вимогами пожежної безпеки на місцях проведення вогневих робіт не повинно бути горючих матеріалів у радіусі 5 м. Необхідно мати на увазі, що при газовому зварюванні застосовують речовини (ацетилен, метан, кисень), які посилюють небезпеку пожежі та вибуху.
Виконавці робіт (електрозварювальники, газозварювальники, газорізальники, паяльники, бензорізальники та ін.) повинні бути поінформовані про заходи пожежної безпеки особами, які за це відповідають.
Перед проведенням тимчасових вогневих робіт розробляються заходи пожежної безпеки, сповіщається пожежна охорона, призначаються особи, відповідальні за забезпечення пожежної безпеки, і після цього видається підписаний наряд-допуск на виконання робіт. Такий дозвіл дається на одну зміну.
Після закінчення вогневих робіт зварювальник зобов'язаний оглянути місце роботи, полити водою горючі конструкції. Місце проведення вогневих робіт необхідно кілька разів перевірити протягом двох годин після закінчення роботи.
Відповідальність за заходи пожежної безпеки при виконанні зварювальних та інших вогневих робіт покладається на керівників робіт, дільниць, цехів, підприємств.
Значний відсоток пожеж спричинений незадовільним станом електричного устаткування та приладів, а також порушенням правил їх монтажу та експлуатації. До чинників, що можуть викликати пожежу саме з цієї причини, належать: короткі замикання, несправності електроустаткування та приладів, струмові перевантаження, що виникають у силових та освітлюваних електромережах, великі значення перехідних опорів.
Короткі замикання виникають унаслідок неправильного монтажу або експлуатації електроустановок, старіння або пошкодження ізоляції.
Струм короткого замикання залежить від потужності джерела струму, відстані від джерела струму до місця замикання та виду замикання. Великі струми замикання зумовлюють іскріння та нагрівання струмопровідних частин до високої температури, що може бути причиною займання ізоляції провідників та горючих будівельних конструкцій, які знаходяться поряд.
Струмові перевантаження виникають при ввімкненні у мережу додаткових споживачів струму або при зниженні напруги в мережі. Тривале перевантаження призводить до нагрівання провідників, що може спричинити займання ізоляції.
Збільшення місцевих перехідних опорів виникає внаслідок окиснення або недостатньо щільного з'єднання електричних контактів. Іскріння, що з'являється при цьому, може ініціювати пожежу.
Для запобігання пожежі від великих перехідних опорів мідні проводи та кабелі з'єднують скручуванням жил, а потім спаюють їх оловом без застосування кислоти. Алюмінієві кабелі з'єднують гільзами.
Вибір типу електроустаткування, схеми електропроводки, використовуваних матеріалів, площі поперечного перерізу провідників, виду ізоляції залежить від ступеня вибухопожежонебезпеки навколишнього середовища, режиму роботи електроустановок та можливих перевантажень.[9]