Методы, модели и алгоритмы автоматизации организационного управления пожаровзрывобезопасностью объектов топливно-энергетического комплекса

Methods, models and algorithms for automation of organizational management of fire and explosion safety of fuel and energy complex objects

Аннотация: В статье обобщены данные о применении средств обеспечения пожарной безопасности в системах управления пожаровзрывобезопасностью объектов топливно-энергетического комплекса (ТЭК). На основе проведенного анализа установлено, что изменение среды вокруг этих объектов привело к необходимости определения и учета особых условий их функционирования. В этих условиях эффективность применения существующих автоматизированных систем пожаровзрывобезопасности (АСПВБ) снижается, а риск возникновения опасных ситуаций растет. Для повышения эффективности АСПВБ объектов ТЭК предложены решения – методы, модели и алгоритмы автоматизации организационного управления пожаровзрывобезопасностью этих объектов с целью повышения эффективности их АСПВБ. Решения основаны как на практическом опыте применения программно-технических средств, так и на теоретической проработке возможных алгоритмов и сценариев их применения, созданных на базе разработанных моделей.

Ключевые слова: автоматизированная система пожаровзрывобезопасности, эффективность, объекты топливно-энергетического комплекса, пожаровзрывобезопасность, пожарная безопасность

Автор:Самарин Илья Вадимович | Строгонов Андрей Юрьевич |

Объекты топливно-энергетического комплекса (ТЭК) являются важной составляющей критической инфраструктуры страны. В силу сочетания особенностей технологических процессов, характеристик сырья и готовой продукции объекты ТЭК относятся к категории пожаровзрывоопасных. Особенности технологических процессов в ТЭК обуславливают необходимость постоянного поддержания заданных режимов работы с учётом требований пожарной безопасности (ПБ) — отклонение от требуемых режимов влечет за собой тяжелые последствия [1]. В целях предупреждения аварийных ситуаций и соблюдения требований пожаровзрывобезопасности (ПВБ) на объектах ТЭК организуются системы пожаровзрывобезопасности (СПВБ). Для согласованного проведения мероприятий на объектах ТЭК разрабатываются и реализуются различные планы, контроль выполнения которых осуществляется лицом, принимающим решение (ЛПР).

В последние годы в отношении ряда отраслей и отдельных предприятий Российской Федерации были введены экономические и политические санкции, которые ограничили доступ к передовым технологиям, снизили доступность инвестиционных ресурсов для опережающего развития научных направлений, связанных с совершенствованием работы СПВБ, и сформировали для объектов ТЭК особые условия работы. Их особенностью стали усиливающиеся негативные факторы, снижающие эффективность как существующих СПВБ (в силу затруднения доступа к импортным запасным частям), так и проектируемых (в силу решения задач по импортозамещению), что в целом привело к возникновению дополнительных, динамически изменяющихся ограничений, внесло серьезную неопределенность в планирование противопожарных мероприятий на объектах ТЭК. Особые условия вызвали потребность в пересмотре всех планов развития объектов ТЭК [2,3,4].

Необходимость в новом подходе к планированию противопожарных мероприятий на объектах ТЭК и оценке эффективности организационного планирования в особых условиях назрела достаточно давно. В течение последних лет налицо противоречие: затраты на обеспечение пожаровзрывобезопасности на объектах ТЭК увеличиваются, однако ущерб от пожаров не снижается, а продолжает расти. Это противоречие определяет прикладную проблему, связанную с необходимостью повышения эффективности системы пожаровзрывобезопасности в особых условиях.

С учетом специфики для решения данной проблемы требуются новые подходы к организационному управлению пожаровзрывобезопасностью в возникших особых условиях. Это определило состав новой научно-технической проблемы.

Для её решения выдвинута и обоснована гипотеза о том, что требуемый уровень защищенности объекта ТЭК в особых условиях может быть обеспечен и улучшен. Это возможно за счет совершенствования автоматизации и интеллектуализации организационного управления пожаровзрывобезопасностью. Выдвинутая гипотеза обосновывается разработкой моделей, методов и алгоритмов автоматизации организационного управления пожаровзрывобезопасностью объектов ТЭК.

Для обоснования гипотезы решены следующие задачи [5-27]:

1. Проведен анализ потерь на объектах ТЭК в результате пожаров и взрывов, также сделан анализ изменений, связанных с применением новых технологий.

2. Проведен анализ функционирования объектов ТЭК в нормальных и особых условиях. Выявлены и оценены рабочие циклы в подсистемах автоматизированной системы пожаровзрывобезопасности.

3. Разработаны модели и методы организационного управления технологическими процессами пожаровзрывобезопасности с учетом особых условий.

4. Разработаны алгоритмы организационного управления процессами пожаровзрывобезопасности в особых условиях.

5. Предложена интеллектуальная технология организационного управления эффективностью систем пожаровзрывобезопасности в особых условиях функционирования.

6. Сформулированы рекомендации по повышению эффективности автоматизированных систем пожаровзрывобезопасности объектов топливно-энергетического комплекса в особых условиях.

Для теоретической проработки указанных задач были предложены варианты развития научных представлений об интеллектуализации организационного управления технологическими процессами в АСПВБ в особых условиях. Кроме того, с этой же целью обоснован ряд инженерных и программно-математических подходов к повышению эффективности работы АСПВБ за счёт применения различных форм организационного управления. Для этого разработаны рекомендации и проекты нормативных актов по развитию и совершенствованию нормативно-правовой базы в области государственного стратегического планирования и безопасности объектов ТЭК в особых условиях. Наиболее важные из них:

1. Новые принципы автоматизированного организационного управления технологическими процессами пожаровзрывобезопасности путем введения понятия «особые условия», задания динамического характера их изменений и решения задачи планирования мероприятий по обеспечению пожаровзрывобезопасности с учетом наличия особых условий и различий рабочих циклов подсистем автоматизированной системы пожаровзрывобезопасности.

2. Технология повышения эффективности систем пожаровзрывобезопасности в особых условиях как взаимоувязанная совокупность разработанных моделей, методов и алгоритмов, позволяющих обеспечить заданный уровень пожарной безопасности.

3. Новое программно-аналитическое средство, основанное на применении созданной технологии планирования противопожарных мероприятий.

4. Предложения и рекомендации по развитию средств поддержки организационного управления в подсистемах автоматизированной системы пожаровзрывобезопасности:

- пожаротушения;

- предотвращения пожаров и взрывов;

- математического обеспечения.

Результаты решения указанных выше задач использованы и внедрены:

- при подготовке и проведении совместных антитеррористических учений «Иссык-Куль Антитеррор–2018» в части, касающейся организации тактики использования сил МЧС при ликвидации последствий террористических актов; базовые положения исследования внедрены в разработанную АТЦ СНГ совместно с Институтом национальной безопасности Республики Беларусь (ИНБ РБ) дополнительную программу повышения квалификации руководящего состава антитеррористических подразделений компетентных органов государств–участников СНГ и включены в учебно-тематический план (УТП), одобренный на заседании специальной кафедры «Защита конституционного строя и борьба с терроризмом» ИНБ РБ. УТП рекомендованНаучно-методическим советом ГУО «Институт национальной безопасности Республики Беларусь» и по согласованию с руководителем АТЦ СНГ утвержден Председателем КГБ Республики Беларусь;

- при производстве строительно-монтажных работ по возведению технологического комплекса автотранспортного предприятия по перевозке газового конденсата КС «Портовая» «Северный поток-1» в части, касающейся вопросов обеспечения пожаровзрывобезопасности объектов ТЭК;

-  при модернизации центра обработки данных программно-аппаратного комплекса «Поисковая система «СЕУС», предназначенного для поиска, мониторинга и анализа информации, размещенной в открытом пространстве социальных сетей, в части, касающейся выявления угроз пожаровзрывобезопасности объектов топливно-энергетического комплекса. Поисковая система в настоящее время используется сотрудниками территориальных управлений МВД более чем в 20 субъектах России;

- при подготовке изменений в Федеральный закон от 28.06.2014 №172-ФЗ "О стратегическом планировании в Российской Федерации", а также в Федеральный закон от 21.07.2019 №256-ФЗ "О безопасности объектов топливно-энергетического комплекса";

- при практическом применении разработанного программного обеспечения на предприятиях, осуществляющих деятельность по обеспечению пожарной безопасности;

- при совершенствовании законодательства и других распорядительных актов в области стратегического планирования и обеспечения должной эффективности защиты, в том числе противопожарной, объектов критической инфраструктуры Российской Федерации.

Литература:

  1. Сводная статистика пожаров в Российской Федерации (по данным МЧС России). — Режим доступа: https://www.wiki-fire.org/Сводная%20 статистика%20пожаров%20в%20Российской%20Федерации.ashx.
  2. В 2018 г в импортозамещение инвестировано 637,5 млрд руб., https://1prime.ru/state_regulation/20190417/829902968.html.
  3. ГОСТ 12.1.004–91. ССБТ. Пожарная безопасность. Общие требования. — М. : Издательство стандартов, 1991. — 68 с.
  4. ГОСТ Р ИСО 9000–2015. Системы менеджмента качества. Основные положения и словарь (с Поправкой). — М. : Стандартинформ, 2018. — 49 с.
  5. Самарин, И. В. Модель оценки обеспечения комплексной безопасности на рассредоточенном объекте защиты в обычных условиях при помощи булевых извещателей в АСУП c учётом координат для построения автоматизированной системы управления стратегическим планированием технологических процессов повышения живучести АСУ пожаровзрывобезопасности объектов топливно-энергетического комплекса / И. В. Самарин // Естественные и технические науки. – 2018. – № 9(123). – С. 123–133. https://doi.org/10.25633/ETN.2018.09.13.
  6. Самарин, И. В. Модель оценки обеспечения комплексной безопасности в АСУП в обычных условиях при помощи булевых извещателей на сосредоточенном объекте защиты для построения автоматизированной системы интеллектуальной поддержки процессов управления пожаровзрывобезопасностью объектов топливно-энергетического комплекса / И. В. Самарин // Естественные и технические науки. – 2018. – № 10(124). – С. 154–161. https://doi.org/10.25633/ETN.2018.10.12.
  7. Самарин, И. В. Модель оценки обеспечения комплексной безопасности в АСУТП с применением диагностики пожарных извещателей для построения автоматизированной системы поддержки управления пожаровзрывобезопасностью / Н. Г. Топольский, И. В. Самарин, А. Ю. Строгонов // Пожаровзрывобезопасность / Fire and Explosion Safety. – 2018. – Т. 27, № 11. – С. 15–22. https://doi.org/10.18322/
    PVB.2018.27.11.15-22.
  8. Самарин, И. В. Методика оценки эффективности управления мероприятиями пожарной безопасности на объектах ТЭК в составе автоматизированной системы поддержки управления / Н. Г. Топольский, И. В. Самарин, А. Ю. Строгонов // Пожаровзрывобезопасность / Fire and Explosion Safety. – 2018. – Т. 27, № 12. – С. 19–26. https://doi.org/10.18322/ PVB.2018.27.12.19-26.
  9. Самарин, И. В. Модель оценки пожарной безопасности на объектах топливно-энергетического комплекса с помощью их временных характеристик на графах стратегического планирования в составе автоматизированной системы поддержки управления / И. В. Самарин, А. Ю. Строгонов // Труды Российского государственного университета нефти и газа имени И.М. Губкина. – 2018. – № 4/293. – С. 143–153.
  10. Самарин, И. В. Алгоритм мониторинга пожаровзрывобезопасности в АСУП на объектах топливно-энергетического комплекса с применением методов стратегического планирования / И. В. Самарин // Естественные и технические науки. – 2018. – № 12(126). – С. 368–375. https://doi.org/10.25633/ETN.2018.12.14.
  11. Самарин, И. В. Модель оценки эффективности приведения в готовность оборудования автоматизированных систем пожаровзрывобезопасности / С. Ю. Бутузов, И. В. Самарин, А. Ю. Строгонов // Технологии техносферной безопасности. – 2019. – № 1(83). – С. 113–125. https://doi.org/10.25257/TTS.2019.1.83.113-125.
  12. Самарин, И. В. Методика прогнозирования готовности единиц противопожарного оборудования АСУТП на предприятиях ТЭК / Ю. В. Прус, А. В. Крючков, И. В. Самарин, А. Ю. Строгонов // Современная наука: актуальные проблемы теории и практики. Серия: Естественные и технические науки. – 2019. – № 3/2. – С. 96–103.
  13. Самарин, И. В. Методика оценки ущерба предприятию ТЭК с учётом полученной с помощью стратегического планирования группы компенсирующих негативные последствия мероприятий при функционировании автоматизированной системы пожаровзрывобезопасности / И. В. Самарин, А. Ю. Строгонов // Современная наука: актуальные проблемы теории и практики. Серия: Естественные и технические науки. – 2019. – № 3/2. – С. 129–135.
  14. Самарин, И. В. Математические модели динамики численности населения Земли для долгосрочного прогнозирования мировых потребностей в энергоресурсах и стратегического планирования развития нефтегазового комплекса / И. В. Самарин, А. Н. Фомин // Современная наука: актуальные проблемы теории и практики. Серия: Естественные и технические науки". – 2019. – № 3/2. – С. 111–128.
  15. Самарин, И. В. Модель оценки влияния мероприятий пожарной безопасности на агрегатную цель для цифровых двойников объектов ТЭК / Н. Г. Топольский, И. В. Самарин, А. Ю. Строгонов, Кйеу Туан Ань // Пожаровзрывобезопасность / Fire and Explosion Safety. – 2019. – Т. 28, № 3. — С. 50–58. https://doi.org/10.18322/ 2019.28.03.50-58.
  16. Самарин, И. В. Обеспечение информационной безопасности АСУ ТП с использованием метода предиктивной защиты / С. В. Гарбук, Д. И. Правиков, А. В. Полянский, И. В. Самарин // Вопросы кибербезопасности. – 2019. – №3(31). – С. 63–71. https://doi.org/10.21681/ 2311-3456-2019-2-63-71.
  17. Samarin, I. V. Evaluation model of integrated safety of fuel and energy complex facilities / I. V. Samarin, A. Yu. Strogonov, S. YuButuzov // International Journal of Engineering and Advanced Technology (IJEAT). – 2019. – Vol. 8, Issue 5. – P. 2162–2167.
  18. Свидетельство Роспатента о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2015613678 от 23.03.2015. Модуль защищённой авторизации «RGUConsole» для работы в единой информационной системе университета / А. И. Орлов, И. В. Самарин. – № 2014664160; заявл. 31.12.2014, опубл. 20.04.2015.
  19. Свидетельство Роспатента о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2018664077 от 12.11.2018. Программа для автоматизированного формирования плана мероприятий по защите объектов ТЭК на основе модели оценки обеспечения комплексной безопасности на рассредоточенном объекте защиты в обычных условиях при помощи булевых извещателей в АСУП без учёта координат / И. В. Самарин. – № 2018661259; заявл. 14.10.2018, опубл. 12.11.2018.
  20. Свидетельство Роспатента о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2018664997 от 28.11.2018. Программа для автоматизированного формирования плана мероприятий по защите объектов топливно-энергетического комплекса на основе модели оценки обеспечения комплексной безопасности на рассредоточенном объекте защиты в обычных условиях при помощи булевых извещателей в АСУП с учётом координат / И. В. Самарин. – № 2018661112; заявл. 15.10.2018, опубл. 28.11.2018.
  21. Свидетельство Роспатента о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2019616672 от 28.05.2019. Программа для прогнозирования готовности единиц противопожарного оборудования АСУТП на предприятиях ТЭК / И. В. Самарин. – № 2019615488; заявл. 18.05.2019, опубл. 28.05.2019.
  22. Свидетельство Роспатента о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2019616656 от 28.05.2019. Программа для моделирования и оценки эффективности приведения в готовность оборудования автоматизированных систем пожаровзрывобезопасности / И. В. Самарин. – № 2019615710; заявл. 19.05.2019, опубл. 28.05.2019.
  23. Свидетельство Роспатента о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2019616752 от 29.05.2019. Программа для моделирования и оценки влияния мероприятий пожарной безопасности на агрегатную цель для цифровых двойников объектов ТЭК / И. В. Самарин. – № 2019615554; заявл. 19.05.2019, опубл. 29.05.2019.
  24. Свидетельство Роспатента о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2019616753 от 29.05.2019. Программа для моделирования и оценки эффективности работы автоматизированной системы пожаровзрывобезопасности / И. В. Самарин. – № 2019615555; заявл. 19.05.2019, опубл. 29.05.2019.
  25. Свидетельство Роспатента о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2019667020 от 18.12.2019. Программа для мониторинга мероприятий пожарной безопасности на объектах ТЭК с оценкой риска их невыполнения в составе автоматизированной системы пожаровзрывобезопасности / И. В. Самарин, А. Ю. Строгонов; заявл. 03.12.2019, опубл. 18.12.2019.
  26. Свидетельство Роспатента о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2019666844 от 16.12.2019. Программа для оценки интегрального ущерба объекту ТЭК с учётом вероятных пожарных рисков / И. В. Самарин, А.Ю.Строгонов; заявл. 03.12.2019, опубл. 16.12.2019.
  27. Свидетельство Роспатента о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2019667534 от 24.12.2019. Программа для моделирования условий комплексной безопасности в АСУТП на объектах ТЭК при диагностике пожарных извещателей / И. В. Самарин, А.Ю.Строгонов; заявл. 10.12.2019, опубл. 24.12.2019.