МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Российская академия наук ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический

университет»

КОМПЛЕКСНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ТЕХНОСФЕРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

Материалы VI Международной научно-практической конференции (г. Воронеж, 21-22 декабря 2020 г.)

В3-х частях Часть I

Воронеж 2021

1

УДК 620.9(06) ББК 31.00я4 К637

Комплексные проблемы техносферной безопасности: материалы VI Международной научно-практической К637 конференции / отв. ред. И. Г. Дроздов [Электронный ресурс]. – Электрон. текстовые и граф. данные (21,8 Мб). – Воронеж: ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет», 2021. – Ч. I. – 1 электрон. опт.

диск (CD-ROM): цв. – Систем. требования: ПК 500 и выше; 256 Мб ОЗУ; WindowsXP; SVGA с разрешением 1024х768; AdobeAcrobat; CD-ROM дисковод; мышь. – Загл. с экрана.

Представлены материалы Международной научно-практической конференции, в которой нашли отражение вопросы по научно-техническим проблемам техносферной безопасности. Материалы сборника соответствуют научным направлениям вуза и перечню критических технологий Российской Федерации, утвержденному Президентом Российской Федерации.

© ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет», 2021

Светлой памяти Нины Константиновны Кононовой кандидата географических наук, сотрудника Института географии РАН г. Москва и Института биологии южных морей имени А.О. Ковалевского РАН г. Севастополь, постоянного участника наших конференций

и автора научно-исследовательских статей посвящаются Материалы VI Международной научно-практической конференции «Комплексные проблемы техносферной безопасности», ее последней конференции и статей – 18 декабря 2020 года….

ПРЕДИСЛОВИЕ

Активная преобразовательская деятельность человека породила все возрастающую проблему трансформации среды обитания, как самого человека, так и всего живого на Земле, создавая тем самым новую искусственную среду обитания – техносферу Земли или природ- но-техническую геосистему, называемую также эколого-экономической или социальноэкономической системой.

Техносфера, созданная человеком, представляет собой территории, занятые городами, поселками, сельскими населенными пунктами, промышленными зонами и предприятиями. Она призвана обеспечить человека комфортными условиями проживания и защитить от опасностей естественных процессов и явлений природы.

В процессе жизнедеятельности человек взаимодействует не только с естественной средой, но и с людьми, образующими, так называемую социальную среду. Она формируется и используется человеком для обмена опытом и знаниями, для удовлетворения своих духовных потребностей и накопления интеллектуальных ценностей. Деятельность человека, развиваясь в пределах физических химических, биологических и других состояниях биосферы, в то же время оказывает влияние на природные процессы, происходящие в ней. Природные процессы все теснее переплетаются с антропогенными процессами, между ними усиливаются обмен веществом и энергией, возрастает обмен информацией. Антропогенная деятельность, не сумевшая создать техносферу необходимого качества как по отношению к человеку, так и по отношению к природе, явилась первопричиной многих негативных процессов в природе и обществе.

Современному человеку приходится решать проблемы, связанные не только с обеспечением комфортной жизни, принимая меры защиты от естественных негативных воздействий, но и с возникающими проблемами техносферной безопасности.

Следует отметить, что именно поэтому в последнее десятилетие стало, активно развиваться учение о безопасности жизнедеятельности в техносфере, основной целью которой является защита человека в техносфере от негативных воздействий антропогенного и естественного происхождения, достижение комфортных условий жизнедеятельности. Средством достижения этой цели является реализация обществом знаний и умений, направленных на уменьшение негативных воздействий до допустимых значений.

Материалы конференции ставят своей целью продемонстрировать возможность безопасного взаимодействия человека с техносферой и природой; исследовать негативные воздействия техносферы на человека и окружающую среду, а также зоны воздействия опасностей техносферы и отдельных ее элементов (предприятия, машины, приборы). Кроме этого необходимо отразить современные проблемы техносферной безопасности и показать, как человечество преодолевает вызовы различного уровня, возникающие в техносфере, используя базовые, специальные и информационные технологии.

Ответственность за аутентичность и точность цитат, названий и иных сведений, атакже за соблюдение законов об интеллектуальной собственности несут авторы публикуемых статей. Материалы публикуются в авторской редакции.

3

СЕКЦИЯ 1

БАЗОВЫЕ, СПЕЦИАЛЬНЫЕ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ.

АНАЛИЗ, ОЦЕНКА И ТЕХНОЛОГИИ СНИЖЕНИЯ ПРИРОДНОГО, ТЕХНОГЕННОГО И ПОЖАРНОГО РИСКА

4

УДК 551.576; 551.521.3

В.А. Маслов1, С.Ф. Абдуллаев1, Ш. Лугмонова2

АТМОСФЕРНЫЕ АНОМАЛИИ ПЕРЕД ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЕМ В ТУРЦИИ 30.10.2020

Проанализированы результаты измерения параметров атмосферы на станциях AERONET на Кипре и в Греции перед недавним землетрясением магнитудой 6.6 баллов. Отмечены характерные аномалии аэрозольных параметров за 3-4 дня до сейсмических событий. Описана последовательность возникновения аномалий и их особенности.

Ключевые слова: землетрясения, предвестники, атмосфера, AERONET, аэрозольная оптическая толща, параметр Ангстрема, влагосодержание, распределение размеров частиц.

Об атмосферных явлениях, проявляющихся перед землетрясениями известно давно – свечение атмосферы, электрические аномалии, образование облачных структур над зонами разломов земной коры [1]. Однако для надежного прогнозирования сейсмических явлений необходимо достаточно хорошо представлять природу происходящих в атмосфере явлений. Пока определенно можно сказать лишь, что в течение нескольких дней до землетрясения из сейсмической зоны происходит выброс в атмосферу каких-то газов, заряженных частиц и других веществ, которые, воздействуя на компоненты атмосферы, изменяют их состояние и свойства. В результате сейсмическая зона оказывается, накрыта «куполом», состоящим из газов и частиц с иными свойствами, чем в нормальной атмосфере.

Рис. 1. Расположение эпицентра землетрясения и солнечного фотометра

AERONET на Кипре

Приборные методы наземного дистанционного зондирования атмосферы перед землетрясениями удобно использовать данные станций сети AERONET, которые расположены достаточно часто и могут, как правило, зафиксировать аномалии свойств атмосферы, возникающие над сейсмической зоной [2, 3]. Самая существенная проблема состоит в том, чтобы отличить сейсмические аномалии от тех, что возникают по другим причинам (пылевые вторжения, смена воздушных масс, пожары). В недавней работе авторов [4] показано, что анализ подробных графиков (level 1) хода атмосферных параметров дает ценную информацию о процессах, происходящих в атмосфере перед землетрясением.

Однако данные, полученные перед довольно мощным Турецким землетрясением 30.10.2020 (рис. 1-7), отличаются, поскольку изменения атмосферных параметров начались

5

за 3 суток до землетрясения, а не за пять, как в приведенных выше случаях. Эпицентр землетрясения магнитудой 6.6 баллов был расположен в 19 километрах к северо-западу от греческого острова Самос, Греция (координаты: широта 37°45'; долгота 26°58').

Его очаг находился на глубине 10 километров в Эгейском море. Координаты ближайшей станции AERONET в Никосии (CUT-TERAK, Кипр): широта 34°40'; долгота 33°02'; высота 22м над ур. м.

Главное отличие состоит в том, что аномальное поведение оптических параметров отмечено не за 5 суток до землетрясения, как в [2-4], а за трое суток.

Рис. 2. Ход АОТ атмосферы в г. Никосия 26 – 29 октября 2020 г. перед землетрясением 30 октября 2020 г., время гринвичское (GMT)

Рис. 3. Ход АОТ мелкодисперсной фракции аэрозоля в г. Никосия 26 – 29 октября 2020

г.,GMT

Рис. 4. Ход АОТ крупнодисперсной фракции аэрозоля атмосферы в г. Никосия 26 – 29 октября 2020 г.,GMT

Характерная особенность атмосферных пред сейсмических аномалий – существенно различное поведение АОТ крупной и мелкой фракций аэрозоля. При этом АОТ крупнодис-

6

персной фракции частиц имеют узкие, быстро меняющиеся пики, а АОТ мелких частиц меняется медленнее, более гладко. Очевидно, это объясняется тем, что быстро растущие за счет конденсации и переконденсации крупные частицы при достижении некоторого диапазона размеров начинают быстро осаждаться. Амплитуды всплесков параметров атмосферы меньше, чем перед Афганским землетрясением. В ночное время, как правило, происходит уменьшение размеров частиц (увеличение параметра Ангстрема) и увеличение содержания водяного пара в столбе атмосферы. На рисунках указаны границы раздела дня и ночи.

Рис. 5. Ход влагосодержания атмосферы в г. Никосия 26 – 29 октября 2020 г.,GMT

Рис. 6. Ход параметра Ангстрема в г. Никосия 26 – 29 октября 2020 г.,GMT

По метеорологическим данным в Никосии, в точке измерений, направление ветра 27 октября 2020 года (в день начала аномального поведения атмосферных параметров) быстро менялось, так что наблюдаемые в этот день всплески аэрозольных параметров (рис. 1-3), скорее всего, связаны со сменой воздушных масс. Ветер был преимущественно слабым. Для большей определенности проведены оценки траекторий движения воздушных масс в этот

7

день - как на фиксированных высотах (50,150 и 2500 м), так и для ансамбля траекторий. Значительная часть траекторий проходит над территорией Северной Африки

Гораздо слабее сейсмические аномалии проявляются в изменениях атмосферных параметров, измеренных на станциях AERONET в Афинах и Салониках. В Афинах отмечено существенное изменение АОТ мелкой фракции аэрозоля, возросшее за 2 дня до землетрясения примерно в 3 раза. За 3 дня наблюдается резкий всплеск, а затем резкое уменьшение.

Расчет обратных траекторий движения воздушных масс с помощью сайта HYSPLIT показывает, что над Никосией 27 декабря 2020 года находятся воздушные массы, перенесенные с территории над зоной наиболее сильных сейсмических событий. Можно предположить, что перенос таких объемов воздуха с сейсмически измененными свойствами и приводит к наблюдаемым аномалиям атмосферных параметров за 2-3 дна до землетрясения, а не за 3-5, как при Афганском (2015) или других «сухопутных» землетрясениях. По метеоданным ветер 27 октября, когда начались аномалии атмосферных параметров, был преимущественно с юга, это можно видеть и на изображении ансамбля обратных траекторий (рис. 7).

Рис. 7. Обратные траектории воздушных масс, пришедших в Никосию на высоте 500, 150

и 2500 метров 27.10. 2020

Ранее показано, что быстрое осаждение в атмосфере аэрозоля и гидрозоля происходит по механизму двойной диффузии [5-7]. При этом происходит конденсация водяного пара на аэрозольных частицах, включая образование крупных капель дождя. Для реализации механизма двойной диффузии необходимо инверсионное распределение концентрации частиц и температуры воздуха, то есть увеличение снизу вверх. Инверсионное распределение концентрации капель по высоте может быть обеспечено уже за счет случайных флуктуаций концентрации, а затем, по мере выпадения с осадками частиц инверсионных слоев, увеличивается градиент концентрации в более высоких слоях. Процесс является самоподдерживающимся

8

вплоть до выпадения всех «лишних» частиц и всей «лишней» влаги и исчезновения условий для двойной диффузии

.Одно из крупнейших открытий в метеорологии начала 21 века, вызвавшее много споров и обсуждений среди специалистов по физике атмосферы, – это обнаружение значимости роли осмотического давления водяного пара в вертикальной и горизонтальной атмосферной циркуляции [8, 9]. Неявно этот факт подразумевается, когда метеорологи при прогнозе погоды анализируют распределение давлений влажного и сухого воздуха. Заметим, что при конденсации водяного пара на частицах аэрозоля движущей силой, притягивающей водяной пар к частицам, также является его осмотическое давление, поскольку у поверхности частицы давление конденсирующегося водяного пара резко уменьшается

Возникает предположение, что воздушные массы переносят «замороженные» изменения дисперсного состава из сейсмической зоны в сторону Кипра. Имеются несколько недостаточно изученных факторов: различие предсейсмических изменений в атмосфере на суше и на море, зависимость сдвига начала аномальных изменений от скорости ветра и вертикального распределения температуры, влияние расстояния от эпицентра до солнечного фотометра, которые могут изменить наше понимание явления. Необходимо также уточнить идентификацию предсейсмических атмосферных явлений, чтобы отличать их от обычных метеорологических изменений, связанных со сменой воздушных масс.

Рис. 8. Ансамбль обратных траекторий воздушных масс, пришедших в Никосию 27.10. 2020 на высоте 2500 метров

9

Выводы.

1. Анализ направления движения воздушных масс и аномалий хода атмосферных параметров перед землетрясением позволяет предположить, что резкие изменения этих параметров связаны с сейсмическими явлениями. При ветровом переносе воздушных масс быстрое осаждение водных капель, ответственное за конденсацию выпадение водяного пара замедляется, поскольку осмотическое давление водяного пара расходуется на движение влажных воздушных масс, а не на конденсацию его на частицах.

2. Значительное расстояние до станций AERONET над морской поверхностью, неглубокое расположение очага землетрясения (10 км), видимо, объясняют более позднее начало атмосферных аномалий (за 2 -3 дня), чем в случае Афганского землетрясения 2015 года с очагом на глубине 260 км.

Литература

1.Морозова Л.И. Облака – предвестники землетрясений // Наука из первых рук. 2011.

№4. С. 104-115

2.L. Sverdlik Variations of atmospheric aerosol parameters in periods of seismic activity in

Tien-Shan. E3S Web of Conferences 149, 03007 (2020). http://doi.org/10.1051/e3conf /202014903007

3.Тертышников А.В., Важенин А.А. Аномальные пятисуточные вариации оптической толщины атмосферы над сейсмоопасными регионами перед сильными коровыми землетрясениями / Гелиогеофизические исследования, 2012. Вып. 2. С. 33-39.

4. Абдуллаев С.Ф., Маслов В.А., Лугмонова Ш.О. Аномальное изменение оптических характеристик атмосферы в Душанбе перед Афганским землетрясением 26.10.2015. //Гелиогеофизические исследования, 2021 (в печати).

5. Маслов В.А., Абдуллаев С.Ф., Назаров Б.И.О природе быстрого осаждения аэрозоля в атмосфере // Доклады Академии наук Республики Таджикистан. 2017. Т. 60. №10. С. 510515.

6.Маслов В.А., Абдуллаев С.Ф., Назаров Б.И. О возможном механизме быстрого осаждения аэрозоля в атмосфере// Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2018. Т.50. №4. С. 489-491.

7.Maslov V., Abdullaev S., Nazarov B. Observation of rapid aerosol deposition according to AERONET data // 03006 DOI: https://doi.org/10.1051/e3sconf/20199903006

8.Gorshkov V.G., Makarieva A.M. Biotic pump of atmospheric moisture as driver of the hydrological cycle on land // Hydrology and Earth System Sciences. 2007. 11. P. 1013-1033.

9.Интернет-ресурсhttps://www.bioticregulation.ru/

1Физико-технический институт имени С.У. Умарова Национальной Академии наук Республики Таджикистан (ФТИ им. С.У. Умарова НАНТ), Душанбе, Таджикистан 2Худжанский государственный университет имени Б. Гафурова (ХГУ им. Б. Гафурова), Худжанд, Таджикистан

V.A. Maslov1, S.F. Abdullaev1, Sh. Lugmonova2

ANOMALOUS CHANGE OF ATMOSPHERIC PARAMETERS BEFORE

THE TURKISH EARTHQUAKE 10.30.2020

The results of measurements of atmospheric parameters at the AERONET stations in Cyprus and Greece before the recent earthquake of magnitude 6.6 are analyzed. Typical anomalies of aerosol parameters were noted 3-4 days before seismic events. The sequence of occurrence of anomalies and their features are described.

Key words: earthquakes, precursors, atmosphere, AERONET, aerosol optical depth, Angstrom parameter, moisture content, particle size distribution.

1S.U. Umarov Institute of Physics and Technology of the National Academy of Sciences of the Republic of Tajikistan (S.U. Umarov NANT FTI), Dushanbe, Tajikistan

2Khujand State University named after B. Gafurov (KSU named after B. Gafurov), Khujand, Tajikistan

10

УДК 331.45

Е.А. Иванцова, А.В. Хомич

АНАЛИЗ ПРОМЫШЛЕННОГО РИСКА АЗС «ВИТЭК»

Учитывая то, что автозаправочные станции (далее – АЗС) – это объекты повышенного риска возникновения и развития пожаров и взрывов из за значительного количества образовавшегося жидкого моторного топлива, присутствия оборудования, функционирующего и при атмосферном, и при повышенном давлении. Проведен анализ промышленного риска АЗС «ВИТЭК» г. Волгоград.

Ключевые слова: автозаправочные станции (АЗС), промышленный риск, аварии, выбросы, опасные вещества, топливо, пожарная безопасность.

Во всем мире наблюдается устойчивый рост числа экстремальных ситуаций и техногенных инцидентов в промышленности, влекущий за собой серьезные и тяжелые последствия. В первую очередь основная причина заключается в правилах хранения отходов и пожароопасных веществ, увеличивающихся объемах их транспортировки, устаревании основных производственных фондов, возрастании количества стихийных бедствий и террористических актов. И как следствие, ущерб, от чрезвычайных ситуаций, может повлечь огромных масштабов [1-4].

Как на российских, так и зарубежных предприятиях, транспортируются большие объемы различных горючих жидкостей. К этим горючим жидкостям в первую очередь относят бензин, дизельное топливо, другие углеводородные топлива, годовая выработка которых составляет сотни миллионов тонн. Для множества предприятий базовых отраслей промышленности горючие жидкости могут быть с одной стороны применены как в производстве, так и с другой стороны, являться основным или второстепенным продуктом. Как правило, резервуарные парки для хранения топлива предприятий часто располагают вблизи селитебных территорий, создавая угрозу потенциальной опасности для жизнедеятельности населения.

Топливозаправочные пункты часто размещаются в пределах границ плотного населенного пункта. Так, в случае возникновения пожара, аварии или взрыва предметов рядом с автозаправочной станции возрастает риск возникновения опасных и негативных последствий

взданиях, строениях, сооружениях и комплексов, к ней относящихся. В тоже время, при нормальных условиях работы на АЗС выделяется и проливается определённая часть горючих веществ, которая может стать, источником возгорания, причинив огромный вред ОС (окружающей среде). Большинство сотрудников сервисных компаний, находящиеся на такой заправке, не являются сотрудниками станции, располагающие допуском и возможностью подхода к горючим, быстро возгораемым экземплярам (исходному сырью и установкам), кроме того, они не аттестованы по реализации технологического цикла и зачастую не компетентны с профессиональной точки зрения.

Всвою очередь, вероятен риск возникновения опасных и негативных последствий на автозаправочных станциях при авариях, пожарах и взрывах на рядом прилегающих объектах. Использование неисправного оборудования, нарушение графика выполнения плановопредупредительных работ, не квалифицированность персонала, невыполнение правил ПБ (пожарной безопасности). Ремонтный сервис реализуется с рекламациями, например, без употребления инструментария, например, метрштока, с нанесением на них Cu и ее сплавов,

всвою очередь спровоцирует генезис частичек огня. Все эти события предопределяют неизбежность возникновения аварии на АЗС [5].

Вероятность проистекания техногенных инцидентов случается при ремонтных и технологических работах в резервуарах и при проведении работ по вскрытию и зачистке резервуаров, где особую опасность составляют пирофорные отложения железа, само воспламеняемые при обычной температуре в случае контакта с кислородом воздуха.

11

Таким образом, автомобильные заправочные станции – это объекты чрезвычайно повышенного риска опасности возникновения и развития пожаров и взрывов. Механизм реализации обусловлен наличием большого количества накопленного жидкого моторного топлива, эксплуатации специального оборудования, с применением повышенного атмосферного давления, способов, режимов и областей применения технологических процессов, связанных

спроцедурами приема, хранения и распределения жидкого моторного топлива [4]. Учитывая вышесказанное, была определена цель настоящего исследования, связанная

спроведением анализа промышленного риска АЗС «ВИТЭК».

Промышленный риск в целом – это степень возможности возникновения аварийной, в том числе пожаро- и взрывоопасной ситуации на АЗС и исходов для персонала и селитебных территорий. Вдобавок важна роль оценки индивидуального, коллективного и социального риска, который потенциально существует при нарушении техники безопасности на АЗС.

На сегодняшний день АЗС «ВИТЭК» – это автозаправочные комплексы европейского уровня в фирменном стиле компании, соответствующие всем действующим требованиям. По техническим показателям – это современные топливораздаточные колонки, многоуровневые очистные сооружения, экологически безопасные двустенные резервуары для хранения топлива, специальные ёмкости аварийного пролива нефтепродуктов.

В настоящее время основными повреждающими факторами, снижающими эксплуатационную надежность технологического оборудования и повышающие риск возникновения аварии на АЗС «ВИТЭК» представлены на рисунке.

Рис. Основные повреждающие факторы, снижающие эксплуатационную надежность технологического оборудования и повышающие риск возникновения аварии

на АЗС «ВИТЭК»

В целях предотвращения разгерметизации оборудования и исключения аварийных выбросов предусмотрено следующее:

1.Аппараты, трубопроводы, арматура выполнены герметичными , материалы выбраны сообразно свойствам технологической среды и технологическим параметрам процесса.

2.С целью исключения превышения давления в резервуарах и на коммуникациях выше рабочего, что может привести к разгерметизации и даже разрыву, установлены механические дыхательные клапаны. Проверка герметичности механических и гидравлических клапанов, регулировка механических и гидравлических клапанов.

3.Определение технического состояния и пригодности к дальнейшей эксплуатации резервуаров.

4.Для предупреждения разгерметизации резервуаров осуществляется визуально регулярный контроль герметичности кровли резервуара и работы дыхательных клапанов. Од-

12

новременно на перекачке нефтепродуктов могут работать не более 4 насосов топливораздаточных колонок (далее – ТРК) [5].

5.Производятся регулярные осмотры трубопроводов и ревизия запорной арматуры, их техническое обслуживание, ремонт.

6.Осуществляется защита от коррозии с помощью средств электрохимзащиты.

В целях предотвращения развития аварий и исключения выбросов опасных веществ на участках АЗС предусмотрено следующее:

1.ТРК оборудовано блокировками в соответствии с требованиями заводовизготовителей.

2.Установлены сигнализаторы до взрывоопасных концентраций для обеспечения автоматического контроля над содержанием в воздухе горючих паров топлива.

3.Во избежание нарушения прочности резервуаров, технологических трубопроводов, заполненных бензином или дизельным топливом, не допускается работа с применением ударных инструментов, допускающих искрообразование.

4.Дыхательные клапаны и вентиляционные патрубки выбраны с учетом максимально возможной скорости наполнения и опорожнения резервуаров.

5.Осуществляется систематический визуальный и периодический приборный контроль состояния материалов, из которых изготовлены трубопроводы и аппараты. 6. При образовании трещин в швах основного металла стенок или днища, а также течи, резервуар немедленно освобождается от топлива и готовится к ремонту.

7.На АЗС имеются первичные средства пожаротушения.

8.Технологические трубопроводы оснащены запорной арматурой, расположенной в доступных местах и позволяющей в случае аварии перекрыть технологические потоки;

9.Удаление технологической среды из аварийного оборудования осуществляется в свободную емкость.

10.Оперативный персонал обучен действиям в аварийных ситуациях, обеспечен необходимыми средствами индивидуальной защиты, чтобы сохранить дееспособность при аварии.

Проверка герметичности механических и гидравлических клапанов производится с периодичностью 1 раз в декаду в зимнее время и 1 раз в 15 дней летом. Регулировка механических и гидравлических клапанов – 1 раз в год.

Для обеспечения взрывопожаробезопасности на АЗС предусмотрены следующие основные решения:

1.На случай пожара для его ликвидации предусмотрены первичные средства пожаро-

тушения.

2.Обеспечение нормативного (расчетного) запаса специальных огнетушащих веществ пожаротушения.

3.Периодическая очистка территории, на которой располагается АЗС.

4.Основные технологические блоки оснащены устройствами защиты от статического электричества.

5.Электрооборудование выполнено во взрывозащищенном исполнении.

6.Предусмотрена защита от попадания прямых ударов молнии и вторичных ее прояв-

лений.

7.Оперативное, происходящее вовремя, осведомление и информирование электората

иперсонала об источнике возгорания о ранней первоначальной фазе употреблением общетехнических, инженерных или координационного управленческого ресурса.

В качестве средств обеспечения безопасности на АЗС предусмотрены:

1.Система автоматического регулирования.

2.Система блокировок.

13

3. Система сигнализации.

Автоцистерны, адаптированные для перевозки жидких грузов, считаются одним из самых опасных оборудований, при аварийной ситуации с которыми происходит разлив жидкого моторного топлива и испарение горючих веществ с образованием взрывоопасных концентраций паровоздушных облаков [3]. В России с каждым годом число аварий сокращается, так на протяжении последних 3-х лет было зарегистрировано 206 пожаров на территории АЗС.

Следовательно, выстраивание предпосылок по техусловиям, по возможности фрагментарно минимизирующих вероятность генерации возгораемой, воспламеняющейся парогазосмеси газообразной воздушной фазы из ингредиентов углеводородного сырья. Озвученная концепция стержневая доктрина промысловой и индустриальной защищенности и сохранности АЗС.

Основными причинами возгораний на АЗС являются:

1.Искрение раскаленных элементов автомобилей (25 % от общего числа возгораний).

2.Неисправности электропроводки и электрического оборудования АЗС.

3.Нарушение требований правил пожарной безопасности [1].

Технологический процесс слива моторного топлива на АЗС №38 «ВИТЭК» происходит на сливной эстакаде. Весь процесс слива нефтепродуктов контролируют водитель автоцистерны и оператор заправочной станции.

Наиболее вероятной и опасной аварией с точки зрения масштабов последствий определена авария, возникающая в случае разгерметизации автоцистерны, сопровождающаяся пожаром пролива.

Поэтому, в качестве расчета параметров пожара пролива проанализирована и просчитана техногенная ситуация. Это разгерметизация автоцистерны с легковоспламеняющейся жидкостью – бензином.

Составлено «дерево отказов» для наиболее опасного блока исследуемого объекта (автоцистерна с бензином), на котором изображены последствия пожара пролива и испарения жидкой фазы и образования облака парогазовой фазы и вероятности их возникновения. Вероятность реализации сценария при воздействии пожара пролива (при тепловом воздействии) является максимальной. Это наиболее типичный вариант развития аварии с более тяжелыми последствиями [2].

Произведено вычисление потенциальных вероятностных секторов вследствие функционирования поражающих источников типичных вариантов аварийной ситуации при пожаре пролива и взрыве 69 топливно-воздушного облака. Безопасное расстояние для человека составило 199 м, а малые повреждения ударной волной будут в случае расположения здания на расстоянии не менее 40 м.

Произведен расчет индивидуального и социального риска. Индивидуальный риск, значение которого составило 1,18·10-6 год-1, оказался в допустимых пределах. Социальный риск показал, что количество погибших более 4 человек маловероятен по причине никого значения частоты гибели людей на данном объекте.

Прежде всего, на АЗС требуется соблюдение стандартных требований промышленной безопасности. Согласно степени потенциальной опасности промышленных объектов, такие мероприятия обычно удачно сочетаются между собой, дополняя друг друга. Следует подчеркнуть важность этих мероприятий связанных:

1.Со снижением вероятности обнаружения пожароопасных ситуаций.

2.С ограничивающими последствиями аварий и снижающими вероятность их развития по всем возможным сценариям развития событий, в том числе самым пессимистичным.

3.С сокращением вероятности поражения опасными факторами пожара и взрыва.

14

Совокупность координационных и управленческих, инженерных и общетехнических процедур гарантирующих ПБ, имеющих в своем составе регламентированные мероприятия,

вчастности направленные на:

1.Снижение количественных показателей возможных утечек горючего топлива.

2.Сокращение интенсивности испарения и проливов горючего топлива.

3.Уменьшение вероятности возникновения локальных взрывоопасных концентраций во всем объеме помещения и на открытой площадке.

4.Предотвращение образования и распространения газопаровоздушных смесей в открытом пространстве.

5.Снижение допустимости возникновения и развития физических взрывов резервуаров с бензином и дизельным топливом;

6.Уменьшение вероятности возникновения цепного непрерывного протекания аварийного инцидента с исходом за границы локального характера.

Вцелях минимизации сокращения испарения нефтепродуктов необходимо:

1.Содержать резервуарное и технологическое оборудование в полном технически исправном эксплуатационном состоянии и сохранять герметичность резервуаров.

2.Использовать дыхательные клапаны нефтяных резервуаров для регулирования избыточного и вакуумметрического давления и содержать в исправном и работоспособном состоянии данные клапаны.

3.Оснастить газовой обвязкой нефтяные резервуары.

4.Следить за непроницаемостью дренажных и измерительных приборов, люков смотровых и сливных колодцев по происшествие приемки ингредиентов углеводородного сырья, контроль над их уровневым балансом, степенью нагретости и плотностью.

5.Не допускать переливов и разливов нефтепродуктов во время заполнения резервуаров и заправки автотранспорта.

6.Осуществлять вливание и выливание производных углеводородного сырья из топливозаправщика исключительно с помощью использования непроницаемых быстро размыкаемых сцеплений - муфт.

С целью уменьшения влияния на экологию, возможно применение специальных локальных очистных сооружений (далее – ЛОС) для автозаправочных станций, разработка которых требует детального проекта и подбора специального оборудования, учитывая такие факторы как:

1. Объем стоков.

2. Сущность и особенность контаминации (слив непосредственно АЗС, в другом случае АЗС и мойки машин).

3. Разновидность почвенного грунта и отличительные топографические черты зоны участка.

4. Углубленность замерзания и затвердевания почвы литосферы.

5. Денежная лимитация организации-заказчика.

Во время урегулирования миссии комплектования оснащения и приборного функционирования ЛОС специалисты пристальное внимание уделяют материалу оборудования и возможности обслуживания и употребления во время погружения в углубление в конкретной разновидности почвенного грунта, кроме этого насущно учитывать уровень подъема грунтовых водных источников.

Согласно оценкам ведущих специалистов, сметная стоимость мероприятий по установке очистного оборудования автозаправочной станции обходится примерно в 10-15 %.

Ради координации и развертывания ЛОС в пользу АЗС находят применение агрегаты разряда Векса или Векса-М.

15

Разновидность Векса-М оснащена 2-х уровневым, то есть поочередным спецфильтром, функционирующего за счет сорбционных процессов, предоставляющих допустимость максимальной усиленной масштабности очищения стоков и сброс глубокоочищенной воды непосредственно в бассейны, используемые в рыбохозяйственных целях.

Схема установки очистных сооружений модификации Векса включает в себя следующие блоки:

1.Песколовка.

2.Тонкослойный отстойник.

3.Коалесцентный сепаратор.

4.Сорбционный фильтр (одноступенчатый – для Векса, 2-х ступенчатый – для Векса-М). Во время конструирования агрегата и оснащения ЛОС в пользу АЗС реализуется об-

щеупотребительная матрица – основа - стеклопластик. Отстойник тонкослоистый и фильтры реализованы из полимеров. Конструкции не нуждаются в излишней добавочной сохранности и сбережении от коррозии.

Практическое построение агрегатов и оснащения ЛОС олицетворяет целую совокупность очистных сооружений, содержащих интегральный лежащий в горизонтальном положении цилиндрический резервуар, внутри разграниченный переборками на обособленные фрагменты. Подобно рода конструкции запроектированы с заглубленным подземным монтажом. Продуктивность и эффективность очистных сооружений от 0,6 до 200 л/с.

Устройства продуктивностью и эффективностью 2-8 л/с реализуются в отсутствии приложимости накопительных резервуаров.

Регламентированная ПДК поллютантов в сточных водах, подающихся на очищение: взвешенные вещества – до1300 мг/л; нефтепродукты – до 110 мг/л.

Выводы.

И в заключение хочется отметить, что сбор, отвод и очистка ливневых стоков с территорий автозаправочных станций – необходимое условие современного и экологичного автозаправочного комплекса.

Литература

1.Антипина, О.И. Анализ рисков технологических процессов слива-налива на автозаправочных станциях Российской Федерации / Антипина, О.И. // Modernscience. М., 2021. №1-1. С. 418-427 [Электронный ресурс]: Научная электронная библиотека  «eLIBRARY.RU».

–https://www.elibrary.ru/item.asp?id=44555463

2.Артемьев, Р.М. Повышение уровня безопасности АЗС на  основе анализа  риска  / Р.М. Артемьев // Пожарная безопасность: проблемы и перспективы. Т.1. №9. 2018. С. 10701073 [Электронный ресурс]: Научная электронная библиотека  «Киберленинка». Режим дос- тупа:https://cyberleninka.ru/article/n/povyshenie-urovnya-bezopasnosti-azs-na-osnove-analiza-riska

3.Атапин, Е.А . Обеспечениепожарной безопасности автозаправочных станций / Атапин, Е.А ., С.А . Шевцов // Пожарная безопасность: проблемы и перспективы. Т.1. №9. 2018. С. 37-41 [Электронный ресурс]: Научная электронная библиотека  «Киберленинка». Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/obespechenie-pozharnoy-bezopasnosti-avtozapra- vochnyh-stantsiy

4.Головцова , А .В. Классификация АЗС и методы обеспечения пожарной безопасности на АЗС, работающих на жидком топливе / А .В. Головцова , С.О . Потапова  // Пожарная безопасность: проблемы и перспективы. Т.1. №9. 2018. С. 160-164 [Электронный ресурс]: Научная электронная библиотека  «Киберленинка». Режим доступа: https://cyberle- ninka.ru/article/n/klassifikatsiya-azs-i-metody-obespecheniya-pozharnoy-bezopasnosti-na-azs- rabotayuschih-na-zhidkom-toplive

16

5. Травин, Д.С. Система обеспечения пожарной безопасности на АЗС / Д.С. Травин, Д.Н. Толстов, Е.В. Калач // Пожарная безопасность: проблемы и перспективы. Т.1. №9. 2018. С.1050-1052 [Электронный ресурс]: Научная электронная библиотека  «Киберленинка». Режим доступа:https://cyberleninka.ru/article/n/sistema-obespecheniya-pozharnoy-bezopas- nosti-na-azs.

ФГАОУ ВО «Волгоградский государственный университет», Волгоград, Россия

E.A. Ivantsova, A.V. Khomich

INDUSTRIAL RISK ANALYSIS OF «VITEK» FILLING STATIONS

Taking into consideration the fact that the filling stations are the objects of high risk of arising and development of fires and explosions because of the considerable quantity of the formed liquid motor fuel, presence of the equipment, functioning both at the atmospheric and increased pressure etc., the analysis of the industrial risk of the filling station «Vitek» Volgograd is conducted.

Keywords: filling stations, industrial risk, accidents, emissions, hazardous substances, fuel, fire safety.

Volgograd State University, Volgograd, Russia

17

УДК502.02

Д.С. Литвинов, А.П. Богданов

АНАЛИЗ И ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ МАЛОГАБАРИТНЫХ СИНТЕЗИРОВАННЫХ АПЕРТУРОЙ АНТЕНН, БАЗИРУЮЩИХСЯ

НА БЛА ДЛЯ ОЦЕНКИ ВОЗМОЖНЫХ ПОСЛЕДСТВИЙ ТЕХНОГЕННОГО И ПРИРОДНОГО ХАРАКТЕРА

Актуальность в возможности получения информации о последствиях техногенного и природного характера круглосуточно, независимо от погодных условий, времени суток и естественной освещенности, наличия дыма и пыли в режиме реального времени.

Ключевые слова: природные кризисные ситуации, техногенные аварии, климатические изменения зоны сейсмической опасности, беспилотные летательные аппараты, малогабаритных РЛС, поляризация, визуальное изображение.

Мы живем в такое время, когда активность человека в получении всеобъемлющих благ негативно сказывается на природе и соответственно влияет на порождение кризисных ситуаций [1-3]. Если рассматривать причины такого положения, то к ним, можно отнести рост численности населения и бурный технологический прогресс [2]. Связи с этим очень быстро происходит разрушение биосферы Земли и это становиться реальностью, что прослеживается в изменении климата во всем мире и в России в частности.

Не смотря на то, что Россия имеет обширные территории, которые отличаются разнообразными природными и климатическими условиями, изменение климата не обошли стороной регионы страны. Так, например, в Центрально - Черноземной части России, а именно в Воронежской области климат изменился:

1.Среднегодовая температура в целом выросла на 3,5 0С.

2.Норма осадков заметно снизилась.

3.Уровень водоемов упал до 1-1,5 метров [3].

Все эти показатели негативно сказываются на экологической ситуации в регионе в целом. За последнее десятилетие в области возникали чрезвычайные ситуации с возгоранием лесопарковой и жилых зон, сельхозугодий, так например в 2020 году жаркое во всех отношениях лето. В тот год дожди прекратились еще до наступления календарного лета. Два месяца не было осадков, что привело к массовым пожарам. К концу июля 28-29 2020 г. Воронеж практически оказался в огненном кольце, так как пожары охватили несколько пригородных сел. Обстановка осложнилась тем, что дислокация данных населенных пунктов в 20–30 километрах от мегаполиса.

Исключая предместья г. Воронеж, можно выделить дополнительно один ощутительный источник возгорания в Воронежской области близ Борисоглебска, где следом 28.09.2020 г. огненная стихия распространилось на 15 гектаров высохшего травяного покрова и лесного массива.

Климатические изменения в Западной и Восточной Сибири, Приморском, Хабаровском крае и Амурской области, в последнее время проявляются в виде сильных паводков:

2019 год – затопление с человеческими жертвами, произошедшее в конце июня в Иркутской области;

2020 год 20 сентября – мощный паводок на Амуре, итог затоплены территории Еврейской автономной области, в Хабаровске и Комсомольске-на-Амуре.

Высокая вода, разлив имел место на Амуре, на Колыме, где от затопления при паводке потерпели убытки Магаданская область и Якутия.

18

Климатические изменения произошли и в Якутии в регионе вечной мерзлоты – оттаивание почвы из-за повышения температуры воздуха. Таяние ледников в данном регионе привело к заражению Сибирской язвы.

На территории России также находятся зоны повышенной сейсмической опасности - это Сахалин, Камчатка, Алтайский край, Иркутская область, Северный Кавказ. В данных регионах мощные землетрясения не раз поражали своими последствиями, приводящие к разрушениям и человеческим жертвам. Так, например, подземные толчки в Нефтегорске магнитудой 7,2 по шкале Рихтера имели место ночью 28 мая 1995 года на острове Сахалин. Данный катаклизм нацело в полном объеме превратил в руины и развалины посёлок Нефтегорск. Свыше пятидесяти процентов народонаселения поселения скончалось, а это порядком 1989 человек.

Подземные толчки реализовались в Невельске магнитудой в 6,7 балла в 2007 году. В зоне Татарского пролива располагался очаг (проекция) колебания земной коры. Стержневой, имеющий наибольшее разрушающее значение, натиск природного континуума выпал на долю Невельска, и южной части Сахалина. Следствие этой подземной бури в Невельске скончались 2 соотечественника и 14 стали жертвами.

Встряска земной коры в Чечне содеялась в 2008 году. От сотрясения силой в 5,8 баллов по шкале Рихтера скончались 13 жителей и сверх 116 стали жертвами от катаклизма. Импульс подземной бури осязался на Северном Кавказе и Закавказье.

Встряска земной коры на Байкале реализовалась в 2008 году. Средоточие – фокус колебания разворачивался в придонных слоях озера Байкал в 30 км от Байкальска и в 65 км к югу от Иркутска. Трясение земли осязалось на всей территории Восточной Сибири.

Подземные толчки магнитудой в 5,5 баллов реализовались в Кемеровской области в 2013 году. Необходимо отметить, что трясение земли осязалось и на дистанцированных участках территории от означенной области, таких как: Новосибирская область, Томская область, Алтайский край. Например, в Беловском районе мощность подземных толчков дорастала до: 6–7 баллов г. Белово; 5-6 баллов г. Новокузнецк; 4-5 баллов г. Кемерово; 3-4 балла г. Барнаул, Новосибирск, Томск [4].

Экологические катастрофы, как в России, так и во всем мире не всегда являются причиной изменения климата. Большинство из них, это субъективный фактор бесхозяйственности, просчетов, ошибок и жажды получения сверхприбылей за счет порой варварского отношения к природе, что приводит к происхождению катастрофам техногенного характера, которые могут быть столь же опасны. Будет не этично рассматривать техногенные катастрофы современной России, подобные явления происходили и раньше. Они могут унести с собой не только тысячи смертей, но и нанести экосистеме огромный вред на сотни лет.

Примером бесхозяйственности, прочетов и ошибок могут послужить некоторые экологические катастрофы, которые представлены в табл. 1.

И это не полный список результата человеческой безответственности. Что касается настоящего времени это горнодобывающий гигант Норникель ставший очередной причиной экологической катастрофы. Произошел разрыв емкости для хранения нефтепродуктов, в результате чего произошел, разлив топлива около 21000 тонн которое попало в арктические реки. Буквально через месяц были откачены сточные воды из отстойника в тундру содержащие высокотоксичные вещества. Экономичней предотвратить техногенные происшествия, выделяя средства на реконструкцию и модернизацию постсоветского оборудования, чем выплачивать огромные штрафы и ликвидировать их последствия [5].

Анализ различного вида техногенных аварий, природных кризисных ситуаций, имевших место в России или остальных державах, приводящих экологическим катастрофам, предоставляет возможность выработать резюме - непременность организации всестороннего контроля и постоянного мониторинга за потенциально техногенными районами.

19

К сожалению, сказать, но возможно из-за большой территории России и слабого развития перспективных направлений и разработок технических средств, системы постоянного контроля и мониторинга техногенных аварий, природных кризисных ситуаций все это неблагоприятно сказывается на экосистеме в целом [6]. Перспективным направлением развития технических средств в системе контроля и мониторинга техногенных аварий, природных кризисных ситуаций это использование беспилотных летательных аппаратов, оборудованных не только оптическими средствами контроля, но малогабаритными радиолокационными станциями (РС) с непрерывным линейно-частотным модулированным зондирующим сигналом [7, 8]. В США и Европе активно выдуться исследования в создании таких малогабаритных радиолокационных станций не только крупными организациями, но и учебными заведениями, такими как Университет Бригама Янга (США). Ими разработана целая цепочка малогабаритных радиолокационных станций, таких как microSAR, SlimSAR [5]. Эти изделия, обладают малыми размерами и массой и, несмотря на это характеризуются высокой надежностью и созданы специально для беспилотной авиации и малых пилотируемых самолетов [7]. Внешний вид разработанных станций представлен на рис. 1.

Рис. 1. Внешний вид малогабаритных радиолокационных станций:

а) MicroASAR; б) SlimSAR

Данные станции автоматизированы полностью и имеют непрерывный линейночистовой сигнал с С-диапазоном. Технические характеристики представлены в табл. 2 [9].

20

Таблица 2 Основные технические характеристики малогабаритных радиолокационных станций

Учеными данных лабораторий проводятся научные исследования в дальнейшем применении малогабаритных радиолокационных станций, а также в совершенствовании принципов построения и обработки информации. На сегодняшний день малогабаритные радиолокационные станции на беспилотной авиации реализуются практически все режимы съемки. Это позволит оперативно проводить мониторинг в режиме реального времени не зависимо от синоптических метеоусловий, временного суточного диапазона (ночные, дневные часы) и присутствия аэрозольных дымовых и пылевых микрочастиц для получения информации о последствиях техногенного и природного характера таких как:

1.Последствий стихийных бедствий.

2.Организация поисково-спасательных работ.

3.Мониторинг лесных пожаров.

4.Мониторинг газо-, нефтетрубопроводов.

5.Мониторинг дикой природы.

6.Противодействие браконьерству, незаконной вырубке леса.

7.Мониторинг строительных площадок.

8.Мониторинг горных работ.

9.Мониторинг инфраструктуры.

10.Мониторинг причин возникновения и последствий лесных пожаров.

Используя малогабаритные радиолокационные станции с синтезированной апертурой антенны (САА), дает возможность наблюдения за техногенными районами, расположенными на значительном удалении от маршрута полета беспилотной авиации. При определении последствий техногенного или природного характера с реализацией беспилотного аппарата, оснащенного малогабаритной РС с САА, происходит излучение сигналов с поочередной сменой типа поляризации, что позволяет сформировать набор из нескольких поляризаций, сигнала на передачу и прием, в результате чего получаем визуальное изображение отдельного объекта или обследуемого района в целом. Данная аппаратура позволяет также вести наблюдение большей площади за единицу времени при сохранении высокого разрешения радиолокационного изображения, при этом обеспечивает возможность селекции движущихся объектов, выявления изменений на местности.

Выводы.

21

1.Использование малогабаритных радиолокационных станций синтезированной апертурой при системном мониторинге техногенных и природных последствий кризисных ситуаций позволит более эффективно реализовывать мероприятия для снижения техногенных рисков их возникновения.

2.Возможность получать оперативную информацию в режиме реального времени для планирования мероприятий по ликвидации последствий природного и техногенного характера.

Литература

1.Банников Ф.Г., Вакулин В.В., Рустамов А.К. Основы экологии и охрана окружающей среды. М., 1999. 252 с.

2.Чабала Л.И., Звягинцева А.В., Чабала В.А. Экологическая безопасность человека /Вестник Воронежского государственного технического университета. 2010. Т. 6. № 2. С.

100-102.

3.Яковлев Д.В., Звягинцева А.В. Построение межотраслевой комплексной геоинформационной системы Воронежской области /Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2012. Т. 14. № 1-3. С. 923-930.

4.Сейсмические опасности. Природные опасности России. М., 2019. 354с.

5.Бондарев В.П., Долгушин Л.Д., Залогин Б.С. Экологическое состояние территории России. М., 2004.354с.

6.Авдюшина А.Е., Звягинцева А.В. Локализация объектов в автоматизированной системе видеонаблюдения / Информация и безопасность. 2011. Т. 14. № 4. С. 583-586.

7. Неижмак А.Н., Звягинцева А.В., Расторгуев И.П. Распознавание опасных метеорологических явлений конвективного происхождения в интересах управления авиацией /Вестник Воронежского государственного технического университета. 2008. Т. 4. № 10. С.

135-139.

8.Антипов В.Н., Колтышев Е.Е., Мухин В.В. Радиолокационная система беспилотного летательного аппарата // Радиотехника. 2006. №4. С. 124–129.

9. Synthetic Aperture Radar (SAR) at BYU. URL: http://www.mers.byu. edu/yinsar/index.html (датаобращения: 03.01.2021).

ФГКВОУ ВПО «Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина», г. Воронеж, Россия

D.S. Litvinov, A.P. Bogdanov

ANALYSIS AND PROSPECTS FOR THE USE OF SMALL-SIZED SYNTHETIC APERTURE ANTENNAS BASED ON UAVS TO ASSESS POSSIBLE CONSEQUENCES OF MAN-MADE AND NATURAL NATURE

Relevance in the possibility of obtaining information about the consequences of man-made and natural nature around the clock, regardless of weather conditions, time of day and natural light, the presence of smoke and dust in real time.

Keywords Emergency situations, natural crisis situations, man-made accidents, climate change zones of seismic danger, unmanned aerial vehicles, small-sized radars, polarization, visual image.

Federal State Official Military Educational Institution of Higher Professional Education «Military Educational Research Centre of Air Force «Air Force Academy named after professor N.E. Zhukovsky and Yu.A. Gagarin», Voronezh, Russia

22

УДК 004.052.34

Е.С. Григорьев, В.Е. Гвоздев, О.Я. Бежаева

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ПОДХОДОВ К ОБЕСПЕЧЕНИЮ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ АППАРАТНО-ПРОГРАММНЫХ КОМПЛЕКСОВ

В данной работе рассматриваются возможности формализации описания подходов к обеспечению функциональной безопасности программной составляющей аппаратно-программных комплексов с помощью использования архетипа «Пределы улучшения». С его помощью анализ подходов к обеспечению функциональной безопасности АПК сводится к исследованию влияния особенностей временных характеристик параметра, интегрально характеризующего влияние факторов, препятствующих улучшению качества системы на временные характеристики интегрального показателя качества сложной системы.

Ключевые слова: функциональная безопасность, аппаратно-программный комплекс, системные архетипы, «Предел роста».

Целью исследований является демонстрация возможностей формализации описания подходов к обеспечению функциональной безопасности программной составляющей аппа- ратно-программных комплексов (АПК) на основе одного из системных архетипов.

Научную идею исследований составляют следующие положения:

1.В сложной системе наряду с процессами, направленными на улучшение свойств системы (то есть на развитие системы) действуют процессы, препятствующие изменениям.

2.В настоящее время основные проблемы в области обеспечения функциональной безопасности АПК связывают с программной составляющей (это, например, подчёркивается

вмногочисленных отчётах StandishGroup). Программные системы являются разновидностью сложных систем (это было признано на конгрессе IFIP в 1965 г. [1]). Отмеченное обстоятельство обуславливает возможность адаптации системных моделей, продемонстрировавших свою адекватность применительно и к сложным системам иной природы, в область дефектологии программных систем. В [2] со ссылкой на работу В. И. Арнольда приведена математическая модель, соответствующая системному архетипу «пределы улучшения». Модель имеет

тов (примерами таких факторов могут быть неполное соответствие спецификации функциональных требований особенностям бизнес-процессов [3]; ограниченностью ресурсов, которые могут быть выделены на решение задач, связанных с анализом причин ошибок, допускаемых разработчиками [4] и выработкой мер по трансформации ошибок в негативные последствия [5] (применительно к программным системам негативные последствия можно отождествить с отказами программных продуктов). В работе [2] подчёркивается, что в модель (1) может явиться одним из инструментов исследования устойчивости субъектоцентрических систем, к числу которых относятся программные системы.

23

В настоящей работе анализ подходов к обеспечению функциональной безопасности

Этой ситуации можно дать следующее толкование: подходы к предотвращению появления, локализации и устранению дефектов в программных системах с течением времени не изменяются, то есть факторы, негативно влияющие на потребительские свойства продуктов,

Рис. 1. Изменение γ во времени

24

Рис. 2. Изменение h во времени

Рис. 3. Изменение r во времени

Рис. 4. Изменение d во времени

25

Б) γt является убывающей функцией во времени.

Этому случаю может быть поставлена в соответствие следующая интерпретация. Основу предупреждения возникновению и устранения дефектов составляет система-

тическая процедура (например, RCA [6], либо AFD-1 [7]). Повышение функциональной безопасности не сводится лишь устранению дефектов, являющихся непосредственной причиной отклонения поведения АПК от ожидаемого, но устанавливаются коренные причины (ошибки), следствием которых является цепочка дефектов. Эти дефекты по отношению к тому, что является непосредственной причиной нарушения поведения, играют роль вторичных. Установление коренной причины является основанием по выработке мер, исключающих возможность её возникновения в последующем. Следствием такого подхода является то, что целенаправленно совершенствуется система обеспечения функциональной безопасности и, как следствие, всё меньше влияние факторов, препятствующих повышению функциональной

ально используемых подходов. Во-вторых, в действительности используется смесь разных подходов.

программной системы. Это можно интерпретировать как наличие у разработчика целевой программы повышения функциональной безопасности, в которой предусмотрен регулярный контроль доли функций, поведение которых отклоняется от ожидаемого. В этом случае фокусом обеспечения функциональной безопасности непосредственно является качество программного продукта.

Модель (5) соответствует случаю, когда фокусом обеспечения функциональной безопасности является планомерное уменьшение сопротивления улучшению потребительских свойств программной системы. То есть, улучшение качества программных систем осуществляется опосредовано, через совершенствование технологических приёмов реализации программных систем. При этом осознаётся то, что с течением времени всё сложнее находить новые способы совершенствования технологических приёмов.

Модель (6) соответствует случаю, когда решения по обеспечению функциональной безопасности ищутся в области организации программных проектов. По мере накопления, систематизации опыта решения задач обеспечения функциональной безопасности, разрабатывается система организационных мероприятий, препятствующих возникновению дефек-

тов, то есть позволяющих всё больше ускорить повышение качества системы.

На рис. 5-16 представленыh = 0,25 результатыh =вычислений0,5 по hмоделям= 0,75 (4) - (6), цифра 1 на графиках соответствует , цифра 2 - , цифра 3 - .

0 0 0

26

Рис. 5. Изменение γ во времени для модели (4)

Рис. 6. Изменение h во времени для модели (4)

Рис. 7. Изменение r во времени для модели (4)

27

Рис. 8. Изменение d во времени для модели (4)

Рис. 9. Изменение γ во времени для модели (5)

Рис. 10. Изменение h во времени для модели (5)

28

Рис. 11. Изменение r во времени для модели (5)

Рис. 12. Изменение d во времени для модели (5)

Рис. 13. Изменение γ во времени для модели (6)

29

Рис. 14. Изменение h во времени для модели (6)

Рис. 15. Изменение r во времени для модели (6)

Рис. 16. Изменение d во времени для модели (6)

Несмотря на огромное число успешно реализованных программных проектов, проблема обеспечения функциональной безопасности программной составляющей АПК остаётся актуальной. По отчёту Standishgroup за 2015 год [8] лишь 36 % программных проектов были успешно реализованы, в то время как 45 % проектов столкнулись с значительными

30

проблемами при реализации, а 19 % вообще провалились. Возможность формализации подходов к обеспечению функциональной безопасности программных проектов позволит в дальнейшем наблюдать и анализировать дефекты в программных продуктах, а также своевременно устранять эти дефекты.

Выводы.

1.Рассмотренный подход к формализации описания подходов к обеспечению функциональной безопасности программной составляющей аппаратно-программных комплексов

спомощью использования архетипа «Пределы улучшения».

2.С его помощью анализ подходов к обеспечению функциональной безопасности АПК сводится к исследованию влияния особенностей временных характеристик параметра, интегрально характеризующего влияние факторов, препятствующих улучшению качества системы на временные характеристики интегрального показателя качества сложной системы.

Литература

1.International Federation for Information Processing, IFIP – 1965 Название междуна-

родного симпозиума всемирной организация для исследователей и специалистов, работающих в области информационных и коммуникационных технологий, состоявшегося в 1965 году.

2.Райков А.Н. Конвергентное управление и поддержка решений. М.: Издательство ИКАР, 2009. 244 с.

3.Трутнев Д.Р. Архитектуры информационных систем. основы проектирования: Учебное пособие / Спб.: НИУ ИТМО, 2012. 66 с.

4.Scott A. Shappell, Douglas A. Wiegmann the Human Factors Analysis and Classification System – HFACS //U.S. Department of Transportation Federal Aviation Administration, 2000. 15 c.

5.Reason James Human Error – Cambridge University Press, 1990. 302 с.

6.Ritu Soni, Ashpinder Preet. Cognitive approach to root cause analysis for improving quality of life: a case study for IT Industry. International journal of informative and futuristic research (Online). Vol. 1. Issue 1, August -September 2013. 8 p.

7.Visnepolschi S., Zlotin B., Kaplan S., Zusman A. New tools for failure and risk analysis anticipatory failure determination (AFD) and the theory of scenario structuring. Ideation Intl Inc, 1999. 86 p.

8.The Standish Group International, Inc, CHAOS REPORT, 2015. URL: https://www.standishgroup.com/sample_research_files/CHAOSReport2015-Final.pdf (дата обра-

щения: 26.01.2021).

ФГБОУ ВО «Уфимский государственный авиационный технический университет», Уфа, Россия

Grigoriev E.S., Gvozdev V.E., Bezhaeva O.Ya.

COMPARATIVE ANALYSIS OF APPROACHES TO ENSURING FUNCTIONAL

SAFETY OF HARDWARE AND SOFTWARE COMPLEXES

This paper discusses the possibility of formalization describe approaches to functional safety software component of software and hardware systems using the «Limits to Success» archetype. With its help, the analysis of approaches to ensuring the functional safety of the agro-industrial complex is reduced to the study of the influence of the features of the temporal characteristics of the parameter, which integrally characterizes the influence of factors that prevent the improvement of the quality of the system on the temporal characteristics of the integral index of the quality of a complex system.

Key words: functional safety, hardware and software complex, system archetypes, «Limits to Success»

Ufa State Aviation Technical University, Ufa, Russia

31

УДК 623.746-519:551.5

Д.А. Гуськов

МЕТОДИКА КОЛИЧЕСТВЕННОГО ОЦЕНИВАНИЯ УРОВНЯ ПОДГОТОВКИ ОПЕРАТОРОВ БЕСПИЛОТНЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ К ПОЛЕТАМ

ВСЛОЖНЫХ МЕТЕОУСЛОВИЯХ

Вработе предлагается формализованный подход к количественной аттестации компетентности подготовленности операторов беспилотных летательных аппаратов к полетам в сложных метеорологических условиях на основе теории нечеткой логики.

Ключевые слова: беспилотный летательный аппарат, метеорологическое обеспечение, уровень подготовки оператора, сложные метеоусловия.

Современный этап развития беспилотной авиации диктует необходимость в поиске новых подходов к учету уровня подготовки авиационного персонала при применении беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) в сложных метеорологических условиях для повышения эффективности и безопасности полетов [1, 2]. Эта проблема, является комплексной, поскольку должна учитывать не только технические, но и психологические, физиологические и другие аспекты [1-6]. Более 70 % авиационных событий с БПЛА наступают по причине «человеческого фактора», учет которого возможен на этапе принятия решений.

Этот процесс, возможно, формализовать, используя теорию принятия решений. Проведенный анализ позволил установить, что применение вероятностных методов учета неопределенности препятствует уникальность большинства ситуаций с БПЛА, а именно, отсутствие необходимых статистических данных [2]. Кроме того, метеорологическая информация предполагает наличие неточности в виде информации от качественных измерительных шкал. В такой ситуации более адекватным инструментом учета неопределенности выступает теория нечетких множеств, нечеткая логика и нечеткий логическое резюме [1-6]. Создание нечетких логических моделей требует согласования разнородных измерительных шкал характеристик и решения проблемы несогласованности результатов прямого и обратного выводов. Следовательно, необходимо предложить методики, являющиеся основой создания объективного автоматизированного подхода к принятию решений на этапе планирования полета. Необходимость количественной оценки уровня подготовки операторов беспилотных летательных аппаратов диктуется следующими причинами: необходимостью учета степени их подготовки на возможность эффективного применения беспилотных летательных аппаратов (БЛА) через уровень их обученности; для получения продукционных правил, позволяющих создать численный эквивалент вероятности выполнения задачи.

Классифицировать операторов БПЛА возможно по уровню их подготовки, используя дискретную шкалу. Однако это не сосем удобно при получении численных оценок их обученности применять БПЛА в сложных метеоусловиях. Поэтому предлагается получить непрерывную числовую шкалу, определяя расстояние между классами их подготовки с использованием метода парных сравнений. Его применение позволяет получить границы классификации в виде отрезка [0; 1] и построить функции принадлежности нечетких классов квали-

фикации. Уровень подготовки операторов БПЛА в ожидаемых метеоусловиях с с использованием шкалы сравнений Саати [5], путем перевода качественных экспертных оценок в количественные показатели.

Впоследствии созидаются матрицы парных сравнений и обосновываются вектора, соответствующие максимальному собственному числу, по алгоритму [5]: определяется сумма по каждой строке; рассчитываются все величины, получившиеся по каждой строке, и записываются в столбец; затем они делятся на полученную сумму; получается собственный век-

32

тор матрицы.

Оценивается и анализируется индекс согласованности [6] и обобщенный собственный вектор, регламентирующий порядок и промежуток расположения классов друг от друга.

Компоненты произведенного собственного вектора нормализуются. Нормализованные компоненты определяют оценки нижних границ рассматриваемых

классов – ui , что позволяет эксперту получить характеристики функции принадлежности к

соответствующему классу, пример проиллюстрирован рисунком. Далее применяется алгоритм «сшиванием» данных из ближайших классов [5].

Рис. Функция принадлежности классов квалификации операторов БЛА, ui – значение квалификации, регламентирующая нижнюю границу i -го четкого класса

Особенностью применения такого подхода заключается в использовании участков пересечения классов. Это повышает качество оценивания уровня подготовки операторов БПЛА.

Для каждой группы операторов составляется своя матрица парных сравнений, вычисляется индекс согласованности I и собственный вектор x = (x1,..., xm ). Тогда координаты вектора приоритетов будут определяться:

Теперь зная численные значения и их приоритет на выбранной шкале, можно вычислить показатель уровня подготовленности каждого оператора u и определить его интервал принадлежности к соответствующему классу подготовки.

Выводы.

1.Результаты расчетов, проведенные для различных типов БПЛА и уровней подготовки операторов в различных метеоусловиях, показали следующее.

2.Применение предложенного подхода позволило повысить эффективность и безопасность применения БПЛА за счет учета уровня подготовленности оператора, выраженного

33

числовым коэффициентом, учитывающим его степень подготовленности в сложных метеорологических условиях, ориентировочный усредненный показатель более 12-15 % относительно известных методов.

Литература

1.Fuzzy Cluster Analysis / F. Hoeppner, F. Klawonn, R. Kruse, T. Runkler. New York: John Wiley&Sons, 2000. 288 p.

2.Неижмак А.Н., Звягинцева А.В., Расторгуев И.П. Распознавание опасных метеорологических явлений конвективного происхождения в интересах управления авиацией /Вестник Воронежского государственного технического университета. 2008. Т. 4. № 10. С. 135-139.

3.Kosko B. Fuzzy systems as universal approximators / B. Kosko // IEEE Transactions on

Computers. 1994. №. 11. P. 1329–1333.

4.Lee C.C. Fuzzy logic in control systems: fuzzy logic controller / C.C. Lee // IEEE Transactions on Systems, Man and Cybernetics. 1990. P. 404–418.

5.Saaty T.L. Eigenweinghtoran logarithmic lease sguares / T.L Saaty // Eur. J. Oper. Res.,

1990. V. 48, № 1. P. 156–160.

6.Tacagi T. Fuzzy identification of systems and its application to modeling and control / T. Tacagi, M. Sugeno // IEEE Trans. Systems, ManandCybernetics. 1985. № 15 (1). P. 116–132.

Главное командование Воздушно-космических сил (г. Воронеж), Россия

D.A. Guskov

THE TECHNIQUE OF THE QUANTITATIVE ESTIMATION OF THE LEVEL OF TRAINING OF OPERATORS OF UNMANNED AERIAL VEHICLES TO FLYIN ADVERSE WEATHER CONDITIONS

The paper proposes a formalized approach to the quantitative assessment of the level of training of operators of unmanned aerial vehicles to fly in adverse weather conditions based on the theory of fuzzy logic.

Key words: unmanned aerial vehicle meteorological service, the level of training of the operator, the difficult weather conditions

The main command of the Aerospace forces (Voronezh), Russia

34