Информационные модели объектов при анализе воздействий аварийно химически опасных веществ.

Развитие вычислительной техники, широкое применение мощных современных компьютеров для решения задач охраны ОПС позволило разрабатывать как сложные математические модели, так и специальные информационные модели (ИМ) экосистем, что необходимо для компьютерного моделирования протекающих в экосистемах процессов в реальном масштабе времени.

Рассмотрим методику информационного моделирования территорий, при котором все объекты, находящиеся на определенной территории, описаны векторными функциями вида:

где а - вектор параметров объекта.

Информационная модель объекта в виде вектора параметров

где f,(x,...x_n) - функция нескольких переменных

Функции f!(x,...x_n) описывают свойства объекта. В частном случае функция может быть константой. Значение свойств объекта рассматривается как в зависимости от времени, так и в зависимости от вероятности возникновения некоторого аварийного события.

Взаимодействие объектов между собой при оценке воздействий АХОВ на ОПС описывается матрицей взаимодействий. При этом изменение свойств одного объекта будет вызывать изменение свойств другого. Матрица взаимодействий имеет следующий вид:

где ту - элемент, показывающий есть ли связь между объектами или нет. Связь может осуществляться по нескольким параметрам, как временным, так и вероятностным.

Это особенно актуально при исследовании процессов развития аварий. Установление новых закономерностей и разработка математического описания процессов развития аварийных ситуаций на химически опасных объектах с точки зрения их дальнейшей компьютерной реализации для моделирования и исследования процессов возникновения, развития, протекания и ликвидации аварий позволит в реальном времени отслеживать события и принимать оптимальные решения.

При исследовании развития аварий с выбросом АХОВ должны устанавливаться не только закономерности возникновения, развития, протекания и ликвидации аварий, но и рассматриваться проблемы, связанные с прогнозированием их возникновения, возможностью оценки потерь, материального ущерба. Кроме того, должны рассматриваться проблемы оптимального распределения сил и средств для борьбы с последствиями аварий.

С целью выявления закономерностей процессов развития и ликвидации химической аварии, установления зависимостей и построения моделей для дальнейшего их использования при разработке методов принятия оптимальных решений наиболее приемлемым является объектный подход. При этом каждый потенциально химически опасный объект, а также все другие объекты описываются информационной моделью в виде вектора основных свойств этого объекта:

где J - потенциально химически опасный объект; S, s2, свойства объекта.

Тогда множество потенциально химически опасных объектов можно представить информационной моделью в виде матрицы

Свойства потенциально химически опасных объектов в общем случае представляют собой функции многих переменных, принадлежащих множеству

и определенных на каждом интервале времени.

В частном случае свойство объекта может представлять собой числовое значение, не зависящее от времени и других каких-либо переменных.

При таком представлении в каждый текущий момент времени состояние потенциально химически опасного объекта полностью определено в рамках его выбранных свойств.

Выбор набора свойств, характеризующих потенциально опасный химический объект, представляет собой отдельную задачу, связанную с анализом химических, физических, механических и других характеристик объекта. Свойства потенциально опасного химического объекта изменяются во времени и характеризуют его состояние. Анализ свойств, их сравнение с некоторыми заданными значениями, «рассогласование» свойств может оказаться полезным при прогнозировании возникновения аварий с выбросом АХОВ. Непосредственное развитие аварийных ситуаций приводит к изменению свойств объекта, по которым возможна оценка развития аварии. На свойства потенциально опасного химического объекта возможно воздействие других объектов, в частности объектов, предназначенных для ликвидации последствий аварии. Нахождение свойств потенциально опасного химического объекта в каждый текущий момент времени позволяет проводить компьютерное моделирование протекающих процессов.

Аналогичным образом представляются все другие объекты, взаимодействующие или попадающие под действие потенциально опасного химического объекта. Объекты, которые располагаются на исследуемой территории и попадающие в зону действия потенциально опасного химического объекта, характеризуются своим набором свойств

где Z - объект,

si,S2,S3,~;Sn~ свойства объекта, попадающего в зону действия потенциально опасного химического объекта.

Состав объектов, попадающих в зону действия потенциально опасных химических объектов, определяется матрицей

Свойства объектов, попадающих в зону аварии, также представляют собой функции многих переменных и принадлежат ранее определенному множеству,

Таким же образом представляются объекты, предназначенные для уменьшения последствий аварии и их ликвидации. Эти объекты также характеризуются своим набором свойств

где L - объект,

si, S2, Si,...,sn - свойства объекта, предназначенного для уменьшения последствий аварии и их ликвидации.

Состав таких объектов определяется информационной моделью в виде матрицы

Свойства объектов, предназначенных для уменьшения последствий аварийных ситуаций и их ликвидации, представляют собой функции многих переменных и принадлежат ранее определенному множеству (6.9).

Особенностью представления всех приведенных объектов является общее множество свойств. При этом под свойством, как было сказано ранее, понимается функциональная зависимость или число, причем если определенное свойство не присуще какому-либо объекту, то оно принимается равным нулю.

Исследование во времени взаимодействия свойств потенциально опасных химических объектов, а также объектов, попадающих в зону их действия, и объектов, предназначенных для уменьшения последствий аварийных ситуаций и их ликвидации, позволяет создавать информационные модели процессов возникновения, развития, протекания и ликвидации аварий в реальном времени, отслеживать события и принимать оптимальные решения. Для этого достаточно исследовать взаимодействие свойств объектов представленных матрицами Р, Z и L.

При таком предположении, протекающую аварию с выбросом АХОВ можно рассматривать как целевую функцию, целью которой является уменьшение человеческих потерь. При этом аргументами данной функции будут являться:

/ - время протекания аварийной ситуации; к - вероятность появления п-го события; л: - расстояние между объектами.

Первоочередной задачей при построении информационной модели аварийной ситуации на химическом объекте является задача построения сектора возможного заражения. По сути, это будет один из объектов, имеющий такие свойства как глубина, ширина, площадь заражения и другие.