Кокшетауский технический институт
Комитета по чрезвычайным ситуациям МВД Республики Казахстан Академия государственной противопожарной службы МЧС России
Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России Уральский институт ГПС МЧС России
СБОРНИК МАТЕРИАЛОВ
IX МЕЖДУНАРОДНОГО НАУЧНОГО СЕМИНАРА
«ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ ОБЪЕКТОВ ХОЗЯЙСТВОВАНИЯ»
Кокшетау 2020
УДК 614.84 ББК 38.96
Материалы IX Международного научного семинарав режиме видеоконференцсвязи«Пожарная безопасность объектов хозяйствования»–
Кокшетау, КТИ КЧС МВД РК, 22 мая 2020 г.
Редакционная коллегия: Шарипханов С.Д., Бутко В. С., Гавкалюк Б. В., Раимбеков К.Ж, Карменов К.К., Альменбаев М.М., Макишев Ж.К., Шуматов Э.Г.
ISBN 978-601-7978-25-9
Печатается по Плану Научных исследований и опытно-конструкторских работ Кокшетауского технического института Комитета по чрезвычайным ситуациям МВД Республики Казахстан на 2020 год.
ISBN 978-601-7978-25-9
© Кокшетауский технический институт КЧС МВД Республики Казахстан, 2020
УДК 614.8 [email protected] Т. К. Акжанов1, А. Ж. Мендыбаев1, М. М. Данилов2
1Кокшетауский технический институт КЧС МВД Республики Казахстан
2Академия ГПС МЧС России, г. Москва
ЭВАКУАЦИЯ ПОСТРАДАВШЕГО ПОЖАРНОГО
Идея создания специально подготовленных пожарных команд, предназначенных исключительно для спасания самих же пожарных, не нова.
На данный момент наличие возможностей и ресурсов для решения задач спасания пожарных является обязательным стандартом для всех подразделений противопожарной службы Республики Казахстан.
Команда немедленного реагирования — это специально сформированные оперативные группы из числа наиболее подготовленных пожарных для эвакуации травмированного, потерявшего сознание, заблокированного или потерявшего ориентацию в пространстве пожарного с места тушения пожара. Такие команды формируются из 4-6 наиболее подготовленных и опытных пожарных. Так как эвакуация травмированного, заблокированного или потерявшего ориентацию в пространстве пожарного требует значительных физических усилий, команда быстрого реагирования в составе двух человек может с этим не справиться. Порядок действий команды немедленного реагирования в случае получения сигнала о травме пожарного при тушении включает в себя:
— обнаружение пострадавшего,
— оценку состояния пострадавшего пожарного и условия развития пожара в месте его обнаружения,
— подключение пострадавшего к спас устройству,
— вызов дополнительных сил и средств в случае необходимости, — транспортировка пострадавшего в безопасную зону [1].
Прибыв на место пожара, команда немедленного реагирования должна собрать всю имеющуюся информацию о развитии пожара, конструкции здания и возможной опасности для пожарных, осуществляющих тушение. Для этого команда приступает к сбору информации и оценке ситуации извне путем кругового обхода периметра здания. Такой обход выполняется независимо от аналогичной процедуры, выполняемой РТП в начале операции.
У пожарного должны быть выработаны навыки ориентации. То есть при тушении пожара он всегда должен знать, где выход, что находится справа, слева и сзади, четко определять тип комнаты — ванная, гостиная и т.д. А также знать свое местоположение в самой комнате, в том числе по отношению к мебели. Если обследование помещения начинается с левой стороны, то продолжать следует также по этой стороне, не переходя на правую сторону — иначе можно потерять ориентацию в комнате. Окна и двери являются основными ориентирами в помещении для пожарного и в случае необходимости — эвакуационными выходами. Поэтому пожарный всегда
должен представлять расположение ближайшего к себе окна или двери.
Спасатели команды немедленного реагирования могут быть вынуждены использовать окно как средство для извлечения пострадавшего пожарного из горящего здания в нескольких случаях. Во-первых, после обнаружения пострадавшего тот путь, по которому они добрались до него, может быть отрезан. Во-вторых, в баллоне дыхательного аппарата пострадавшего пожарного может остаться слишком мало воздуха. Эвакуация пострадавшего через окно требует слаженных действий и команд, в ней должны быть задействованы двое спасателей — один, находящийся внутри помещения, и второй, оказывающий помощь при извлечении снаружи здания. Эвакуация пострадавшего пожарного через окно силами одного спасателя, находящегося внутри помещения. Эта техника очень эффективна для подъема пострадавшего на подоконник, когда внутри помещения рядом с пострадавшим находится только один спасатель [2].
Одной из задач команды немедленного реагирования является установка лестниц вокруг дома для обеспечения путей эвакуации пожарных в случае опасности из-за неблагоприятного развития пожара. Лестницы и эвакуационные устройства в руках опытных спасателей могут означать для пострадавших пожарных путь к спасению. Но, как уже было упомянуто выше, наиболее безопасным способом эвакуации из здания являются внутренние лестницы, поэтому извлекать пострадавших лучше этим путем. Если это, конечно, возможно. Спасатели команды немедленного реагирования должны установить лестницы, ведущие к тому этажу, на котором развивается пожар, к этажу выше, по бокам и сзади здания, а также к крыше, для выхода пожарных, занимающихся дымоудалением. Если команда немедленного реагирования приступает к эвакуации пострадавшего через окна, положение и угол, под которым установлена лестница, становятся критичными. Для проведения эвакуации пострадавшего через окно лестница всегда должна быть установлена непосредственно под нижней рамой или подоконником окна.
Боевка пострадавшего при спуске может задраться вверх, но это не будет препятствовать выполнению маневра и может служить большей устойчивости положения его головы и шеи. Техника спуска пострадавшего пожарного по лестнице «между ног» Пострадавший пожарный будет находиться на подоконнике ногами к спасателю, стоящему на лестнице. При выполнении этой техники дыхательный аппарат можно не снимать с пострадавшего, но тогда спуск будет более проблематичным. Спасатель может сместить дыхательный аппарат на бок пострадавшего, чтобы иметь возможность обхватить руками пожарного.
Литература
1. Теребнев В.В., Теребнев А.В. Управление силами и средствами на пожаре. Учебное пособие / Под ред. докт. техн. наук, проф. Е.А. Мешалкина. – М.: Академия ГПС МЧС России, 2003. – 234 с.
2. Сайт Комитета по чрезвычайным ситуациям Министерства внутренних дел Республики Казахстан [Электронный ресурс] / [email protected]
УДК 628.174.614
Р.С. Асқаров, Е.Е. Капбаров
Кокшетауский технический институт КЧС МВД Республики Казахстан ЕЛДІ МЕКЕН (АУДАН) СУ КӨЗДЕРІНІҢ ПЛАНШЕТІН ДАЙЫНДАУ БОЙЫНША ӘДІСТЕМЕЛІК НҰСҚАУЛЫҚТЫ
ӘЗІРЛЕУДІҢ ҰСЫНЫСТАРЫ
2019 жылы Қазақстан Республикасы аумағында тіркелген Төтенша жағдайлардың 90% -ын Техногендік сипаттағы төтенше жағдайлар құрайды. Ал Техногендік сипаттағы жағдайлардың негізгі үлесі өндірістік және тұрмыстық өрттерге (97,8%) тиесілі, 2019 жылы 13 922 өрт болды, 704 адам зардап шеккен (16,7%-ға азайды), соның ішінде 323 адам қаза болды (25,4%-ға азайды), материалдық нұқсан 2 875,6 млн. теңгені (3,0%-ға өсті) құрады.
Өрт туындайтын негізгі объектілер: 64,4%-ы тұрғын үй секторы, 17,4%- ы көлік құралдары, 4,6%-ы басқа ашық аумақтар, 4,3%-ы ормандар, 3,1%-ы сауда кәсіпорындары, 1,4%-ы өндірістік мақсаттағы ғимараттар мен құрылыстар, 1,2%-ы әкімшілік-қоғамдық ғимараттар, 1%-ы ауылшаруашылық объектілері жатады. Жоғарыда көрсетілген талдаудан байқайтынымыз тіркелген өрттердің көбісі тұрғын үй секторында болған [3].
Елді мекендердегі өрттерді сөндіру кезінде судың үзіліссіз берілуі үшін сыртқы сумен қамтамасыз ету көздері қолданылады. Сыртқы өртке қарсы сумен жабдықтау көздеріне мыналар жатады:
1) өрт сөндіру гидранттары бар сыртқы су құбыры желілері;
2) табиғи және жасанды су көздері.
Қалалық елді мекендерде өрт сөндіру гидрантарының орналасу орның тез арада анықтау өрт кезінде бөлімшелердің тез арада өртті оқшаулап, оны жою уақытын азайтады.
Қазақстан Республикасы Ішкі істер министрінің «Өртке қарсы қызметтің жұмыс жарғысын бекіту туралы» 2017 жылғы 26 маусымдағы № 445 бұйрығына сәйкес гарнизон қызметін регламенттейтін құжаттар тізбесінде
«Елді мекен (аудан) су көздерінің планшеті» болуы көзделген[1].
Бірақта мемлекеттік өртке қарсы қызмет органдарының жұмысын регламенттейтін немесе күнделікті қызметте пайдалануға арналған республикалық деңгейде біркелкіленген Елді мекен (аудан) су көздерінің планшетін дайындау жөніңде ешқандай әдістемелік нұсқаулық жоқ.
Су көздерінің планшеттері өрт сөндіру бөлімдерінің кезекші қарауылдары қызметінің құжаттары болып табылады. Олар су құбыры желілерінде, табиғи және жасанды су көздерінде өрт сөндіру кезінде жақын маңдағы өрт сөндіру
гидранттарын тез арада табуға, су құбыры желілерін сипаттайтын қажетті мәліметтерді алуға арналған. Олар сондай-ақ өрт сөндіру су көздеріне жоғары шақыру нөмірлері бойынша өрт сөндіруге келген күштерді орналастырғанда пайдаланады. Ұқыпты орындалған планшет жақын маңдағы өрт сөндіру гидранттарының немесе басқа да су көздерінің жанып жатқан объектіге орналасуын дер кезінде анықтауға ғана емес, сонымен қатар жеңдік желілерді төсеудің ең қысқа жолдарын белгілеуге және өртті сөндіруге су беруге мүмкіндік береді, бұл өз кезегінде өрт сөндіру оқпандарын өрт ошағына ерте енгізуге, демек, оны уақытылы жоюға мүмкіндік береді.
Су көздерінің планшетін дайындауды тығыз қағазда орындалу ұсынылады. Онда барлық көшелер, қысқа көшелер, алаңдар, өтпе жолдар, даңғылдар, елді мекендер, өзендер, тоғандар, су айдындары, (резервуарлар), арналар, тұрғын үй құрылысы кварталдары, өнеркәсіп кәсіпорындары мен халық шаруашылығының аса маңызды объектілері, өрт сөндіру гидранттары бар және су құбыры желілерінің жекелеген учаскелерін ажырататын құрылғылар арқылы өрт сөндіру бөлімінің шығу ауданын контурлық жоспарлау көрсетіледі. Бұл ретте әрбір гидранттың, су айдынының (резервуардың) символына міндетті түрде қысқаша мәліметтер қойылуы тиіс: су көзі бағдарланатын үйдің нөмірі, су құбырының түрі, диаметрі, су айдынының (резервуардың) сыйымдылығы, пирстің сыйымдылығы, яғни, қанша өрт сөндіру автомобильдерін орнатуға арналған деректер көрсетіледі.
Сонымен қатарпланшеттерде сусыз учаскелерді және өрт сөндіру үшін су беру нормативтерден төмен учаскелер белгіленеді. Көшелерде, өткелдерде және т.б. ғимараттардың орналасуын жақсы бағдарлау үшін олардың нөмірленуі бойынша барлық бұрыштық ғимараттарда олардың негізгі және екінші дәрежелі көшелерде нөмірлері көрсетілуі тиіс[2].
Планшетте қолданылатын шартты белгілер, белгілер, көрсеткіштер, жазулар, қаріп, түстер және басқа да деректер нормативтік құжаттардың талаптарына сәйкес болуы тиіс.
Планшеттің әрбір бөлігінің ортасында көшені (тұйық көше және т.б.) тез табу үшін қызмет ететін реттік нөмір, өрт шыққан үйдің нөмірі және жақын маңдағы су көздері қойылады. Планшеттің сол немесе өзге көше орналасқан бөлігі су көздерінің анықтамалығы бойынша анықталады,онда әрбір көше (тұйық көше) үшін ол орналасқан планшет бөлігінің нөмірі көрсетіледі.
Мұндай көшелерді табу кілті планшеттің өзіне қосымша болуы мүмкін.
Сурет 1 - Планшеттегі негізгі шартты белгілер
1 – су қоймасы: В-су қоймасы; 200-сыйымдылығы, м3: 2-бір мезгілде жұмыс істей алатын өрт сөндіру автомобильдерінің (мотопомп) саны; 12 – үйдің нөмірі; 2-резервуар.
сандар алдыңғы белгідегі сияқты дегенді білдіреді; 3 - өрт гидранты: 150 - су құбыры желісінің диаметрі, мм; К (Т су құбыры желісінің типі; Қ - сақиналы; (Т) -тұйықталған; 31- үйдің нөмірі; 4 – өзен, онда өрт пирсі орнатылған. 3 саны үш өрт сөндіру автомобилі (мотопомпалар) бір уақытта жұмыс істей алатынын білдіреді; 5 - Қалалық құрылыстары; 6 - жоғары қабатты ғимарат (50-үй нөмірі; 7-сусыз учаскелер (бозғылт-көгілдір түспен орындалады). сандар учаскенің өлшемін білдіреді, м [4].
Елді мекен (аудан) су көздерінің планшетін дайындау бойынша біркелкі әдістемелік нұсқаулықты дайындау өз кезегінде кезекші қарауыл қызметін жеңілдетіп, республика төңірегіндегі планшеттерді бір кейіпке келтіруге негіз болып табылады.
Болашақта Цифрлі Қазақстан бағдарламасы аясында бұл планшеттерді электронды бағдарламаға салып дамытуға жол ашылады.
Әдебиет
1. Өртке қарсы қызметтің жұмыс жарғысын бекіту туралы Қазақстан Республикасы Ішкі істер министрінің 2017 жылғы 26 маусымдағы, № 445 бұйрығы.
2. ИвановЕ.Н. Противопожарное водоснабжение – М.:Стройиздат, 1986.
3. [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://emer.gov.kz/ru/
operativnaya-obstanovka/analiz-chs-po-respublike.
4. ЮхименкоВ.Г. Начальнику дежурного караула о противопожарном водоснабжении. - М.: Стройиздат, 1986.
УДК 614.8
А. С. Булат, преподаватель
Кокшетауский технический институт КЧС МВД Республики Казахстан
СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ГАЗОДЫМОЗАЩИТНОЙ СЛУЖБЫ Мир непрерывно развивается, а вместе с ним технологии и архитектура, создаются различные здания и сооружения различной сложности и этажности.
Но, к сожалению, вместе с тем растет и сложность их планировки, которая в свою очередь осложняет работу пожарных и спасателей при эвакуации. В частности это связано с повышенной этажностью, либо, напротив, с нахождением зоны ЧС глубоко под землей, где пути спасения и эвакуации ограничены и люди, а вместе с тем и спасатели оказываются в сложной ситуации. В таких ситуациях наибольшую опасность для людей представляет угроза отравления либо отсутствие кислорода.
Для работы и спасения людей в непригодной для дыхания среде существует газодымозащитная служба. Этих ребят можно назвать пожарным спецназом, но и они не всесильны, потому как у них есть только ограниченный запас воздуха в баллонах.
Чтобы тушить пожары и проводить аварийно-спасательные работы на больших высотах в многоэтажных зданиях и глубоко под землей в метрополитенах нужен куда больший запас воздуха, нежели стандартный объем. В современной стандартной экипировке газодымозащитник имеет при себе аппарат на сжатом воздухе DragerPA 90+ либо МSAAUERпри стандартном баллоне с учетом коэффицента физической нагрузки который колеблется от 0 до 2, а в данном случае устредненного равного значению 1,6 запаса воздуха хватит приблизительно на 30 минут.
В данном случае, учитывая сложность планировки, этажность, высоту подъема или глубину спуска, общую протяженность пути, доставку к месту непосредственной работы аварийно-спасательного инструмента и отсутствие возможности экстренного быстрого выхода на свежый воздух, мы должны учитывать и время возвращения звена, и выход его на свежый воздух, так как техника безопасности, так же здоровье и жизнь людей превыше всего. В таком случае коэффицент физической нагрузки возрастает до максимума, неговоря еще и о психолгической нагрузке, что не маловажно, так как в экстренных ситуациях, когда пути спасения ограничены, расход воздуха непременно увеличивается, в свою очередь сокращая время работы.
Постоянная смена звеньев, дозаправка баллонов, смена аппаратов и людей снижает эфективность работы пожарных, что в свою очередь негативно влият на шансы спасения как людей, так и имущества. Это достаточно острая проблема.
Для решения данной проблемы я вижу несколько решений. И хоть они и не решают проблему полностью, но все же позволят нам увеличить время
работы звеньев и их комфорт, что повлечет за собой уверенность, психологическую устойчивость которая даст нам меньше расхода воздуха.
Прежде всего, это использование аппаратов компаний Drager модели PSSBG4.
Принципиальная схема работы данного дыхательного кислородного аппарата ничем не отличается от привычных нам КИП-8, Урал -10, Р-30 или других устройств основанных на рециркуляции воздуха и последующего его обогащения кислородом в системе закрытого типа, но именно благодаря полезным техническим доработкам и использованию новейших материалов Bg 4 Plus становится оригинальным [1].
Основные отличия:
поддержание избыточного давления в подмасочном пространстве газодымозащитника за счет пружины дыхательного мешка, что обеспечивает комфортность работы и исключает возможность попадание продуктов сгорания;
применение электронного блока контроля за техническим состоянием СИЗОД с возможностью подключения к системе мониторинга и контроля за газодымозащитниками «Drager PSS Merlin»;
использование новых материалов для дыхательных шлангов, с улучшенной теплозащитой, обеспечивающей снижение температуры вдыхаемого воздуха;
обустройство «холодильника» безо льда с неограниченным сроком использования. Восстановление после 5 часов. Аппарат выполнен из современных композитных материалов, что повышает его прочность, удельную массу не говоря уже о многих других функциях системы связи и поиска пострадавших[1].
В настоящее время данный вид аппаратов используется лишь в городах Нур-Султан и Алматы, но современные тенденции резонансных пожаров указывает на необходимость вооружения ими подразделений всех городов Казахстана.
Вооружения гарнизонов гражданской защиты, а именно управлений пожаротушения и аварийно-спасательных работ техникой напрямую зависят от района выезда подразделений. То есть если в районе выезда есть здания с повышенной этажностью, то соответственно в подразделениях имеется и автолестница, необходимая для выполнения аварийно-спасательных работ.
Вывод
Если оснащать подразделения аппаратами для работы в непригодной для дыхания среде по вышеупомянутому принципу, мы добьемся повышения уровня безопасной работы сотрудников гражданской защиты, повышения эффективности работы подразделения в непригодной для дыхания среде, увеличения количества достоверной информации, полученной звеном в ходе разведки, рост шансов на спасения на пожаре и скорейшей ликвидации ЧС.
Решения данной проблемы считаю актуальным, так как жизнь и здоровье людей (как спасаемых так и спасателей) является высшими ценностями согласно Конституции Республики Казахстан [2].
Литература
1.https://fireman.club/statyi-polzovateley/kislorodnye-dyxatelnye-apparaty/
2. Сноска. См. постановление Конституционного Совета РК от 21 декабря 2001 г., N 18/2.
УДК 614.841.45
С. А. Благинин, А. О. Кочережникова
Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России ПИРОЛИТИЧЕСКАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ КАК МЕТОД ИДЕНТИФИКАЦИИ ВСПУЧИВАЮЩИХСЯ ОГНЕЗАЩИТНЫХ
ПОКРЫТИЙ
Вспучивающиеся огнезащитные покрытия используются в различных странах на протяжении более, чем 35 лет. Свое название такие покрытия получили благодаря принципу действия их защиты: при высокой температуре во время пожара реакции внутри компонентов смеси провоцируют ее вспенивание и образование защитного пенообразного слоя на поверхности. Как показывают испытания, толщина покрытия по сравнению с первоначальной может увеличиваться в 15-20 раз.
Вспучивающиеся огнезащитные покрытия широко применяются в различных отраслях промышленности, а также в строительстве. Они позволяют значительно повысить огнестойкость защищаемых конструкций. Существуют различные виды и составы покрытий, что позволяет подобрать необходимую защиту как для наружных, так и для внутренних поверхностей. Важную роль играет и толщина покрытия: так, конструкциям с большими поперечными сечениями может потребоваться нанесение менее толстого слоя защиты, чем легким и тонким деталям. Однако, помимо того, что существует огромное количество товарных наименований огнеупорных красок, которые отличаются как по составу, так и по огнезащитной эффективности, они несколько дороже обычных лакокрасочных покрытий (далее – ЛКП). Разница в стоимости может создать для некоторых предпринимателей видимость ложной экономии и, как следствие, спровоцировать иллюзию обеспечения пожарной безопасности – покрытие конструкций обычными ЛКП или ЛКП с менее эффективной огнезащитой при возникновении пожара станет причиной большего ущерба, чем он был бы при необходимом уровне защиты. В некоторых ситуациях это имеет критически важное значение: в условиях агрессивных химических сред или в труднодоступных местах не следует допускать покрытия конструкций красками, дающими уровень защиты меньше ожидаемого.
Традиционно в состав огнезащитных вспучивающихся покрытий входит три основных группы компонентов: коксообразователи, катализаторы и
вспенивающие агенты, которые смешиваются со связующим веществом для получения однородного состава [2,3].
Согласно работе [3], наиболее эффективно сочетание трех компонентов – пентаэритрита, полифосфата аммония и меламина. Тем не менее, каждый из них может быть заменен аналогом, включающим те же функциональные группы. К примеру, в качестве коксообразователя могут быть использованы целлюлоза, крахмал, протеины, глюкоза, мальтоза, манит, жидкие полиолы.
К типичным кислотным ингредиентам вспучивающихся огнезащитных покрытий относят ортофосфорную кислоту, ее эфиры и соли, в частности, соли аммония, аминов и амидов, прежде всего – меламинфосфат и полифосфат аммония [1]. В роли газообразователей современные производители огнезащитных покрытий используют органические амины и амиды: мочевину, бутилмочевину, дициандиамид, казеин, уротропин, гуанидин, сульфамиды, полиамидные и аминоформальдегидные олигомеры, меламин и его производные (фосфат меламина, меламинцианурат, борат меламина, полифосфат меламина и т.д.) [4].
Существующая на сегодняшний день методика идентификации огнезащитных покрытий основана на термогравиметрическом анализе (ссылка на гост), однако данный метод является достаточно трудоемким: для исследования одного образца необходимо проведение не менее трех параллельных испытаний [5], каждое из которых занимает длительное время.
Пиролитический хроматограф состоит из непосредственно хроматографа и пиролитической приставки, в которой происходит нагрев и разложение исследуемого образца. Для проведения эксперимента в данной работе использовался хроматограф «Кристалл 5000.2» с метанатором и пламенно- ионизационным детектором, и пиролитическая приставка «П2» от ЗАО СКБ
«Хроматек». При нагреве выделяется вода и газообразные вещества: монооксид углерода (угарный газ) CО, углекислый газ CO2 и другие [3]. Угарный и углекислый газ фиксировались с помощью метанатора и ПИД. С помощью газовой смеси СН4, СО, СО2 были определены времена выхода этих газов в заданных условиях.
При анализе образцов огнезащитных красок различных производителей, было установлено, что соотношение и интенсивность пиков СО и СО2 различно для разных производителей. Однако для одного и того же состава воспроизводимость достаточно высока. Это говорит о том, что при дальнейшей работе можно будет создать методику идентификации огнезащитных покрытий, которая будет менее трудоемкой, чем существующая.
Литература
1. Thirumal, M. Recent developments of intumescent fire protection coatings for structural steel: A review/M. Thirumal//Journal of Fire Sciences. – 2016.
– №34 (2). – P. 120–163
2. Машляковский, Л. Н. Органические покрытия пониженной горючести/Л. Н. Машляковский, А. Д. Лыков, В. Ю. Репкин. – Л.: Химия, 1989.
– 280 с.
3. Зыбина О. А. Теоретические принципы и технология огнезащитных вспучивающихся материалов: дис.… д-ра техн. наук //дисс.… док-ра тех.
наук/ОВ Зыбина. – 2015.
4. Разработка интумесцентных огнезащитных композиций для металлоконструкций /И. Е. Якунина, К. В. Нечаев, О. А. Зыбина, Ю. М.
Атрощенко, С. С. Мнацаканов//Тезисы доклада на международной 240 научно- практической конференции «Многомасштабное моделирование структур и нанотехнологии». – 2011. – С. 148-154.
5. ГОСт Р. 53293-2009. Пожарная опасность веществ и материалов //Материалы, вещества и средства огнезащиты. Идентификация методами термического анализа.
УДК 51-74:614.84
Е. М. Богданова, адъюнкт; И. С. Марков, преподаватель Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России
ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЙ И ДРУГИХ ПРОИСШЕСТВИЙ НА ТРАНСПОРТЕ: НЕЙРОСЕТЕВОЙ ПОДХОД
В современном мире люди часто сталкиваются с вопросом принятия адекватных решений в различных сферах деятельности. Ежедневно подразделениями МЧС России решаются задачи, которые так или иначе связаны с прогнозом развития ситуации, и довольно часто от принятого решения зависит жизнь и здоровье людей.
Одной из таких задач является оценка и прогнозирование рисков возникновения ЧС на транспорте в силу того, что в настоящее время существует тенденция роста количества чрезвычайных ситуаций и прочих происшествий на транспорте [1].
Проведенный анализ показывает, что в настоящее время существует большое количество различных методик прогнозирования [2]. Однако большая часть алгоритмов, лежащих в основе данных методик, основана на моделировании эмпирических зависимостей с использованием аппарата математической статистики.
Сложность практического использования большинства моделей такого типа заключается в необходимости значительных экспериментальных исследований по определению параметров уравнений применительно к специфике тех или иных условий. К тому же прогнозирование с помощью известных математических моделей часто оказывается затруднено или нецелесообразно в виду различных ограничений, например, имеющегося
объема исходных данных, периода прогнозирования или набора внутренних параметров. В связи с этим возникает необходимость в применении некоторого другого инструментария, который позволил бы оперировать большим объемом данных и получать достоверный и точный прогноз. Достаточно перспективным инструментом для выявления скрытых закономерностей, построения на их основе математических моделей прогнозирования ЧС являются нейросетевые методы прогнозирования [2].
Целью проводимого исследование является обоснование перспектив прогнозирования рисков возникновения ЧС на транспорте, а также других происшествий на основе нейронных сетей.
Построение нейросетевой модели возможно на следующих подходах [3-5]:
- построение сети Хопфилда, как реализации некоторого алгоритма оптимизации;
- использование многослойного персептрона, который обучается оптимизационными методами по обучающей выборке, составленной по известным состояниям объекта.
Второй подход является более предпочтительным, т.к. спрогнозировать изменение состояния объекта возможно в режиме реального времени, что имеет первостепенное значение для принятия решения в условиях ЧС.
Первый этап построения нейронной сети для моделирования ЧС на транспорте заключается в подготовке и анализе исходного набора данных для формирования обучающей выборки. Обучающая выборка представляет собой набор значений входных и выходных переменных, которые характеризуют состояние объекта [6]. В случае если объект характеризуется большим объемом информации важно правильно определить наборы входных и выходных переменных. Входных (прогнозируемых) переменных должно быть достаточно для описания динамики изменения состояния объекта, оценки ситуации и принятия управляющего решения. В число входных и выходных переменных необходимо включать только те, которые оказывают существенное влияние на изменение выходных переменных. Числовые данные обучающей выборки нормируются в диапазоне ̅ по следующей формуле:
̅
Данные нечислового типа преобразуются в числовую форму вида (0;1) или переменные типа Ответ = (Да; Нет).
Число наблюдений, которое необходимо для формирования обучающей выборки, устанавливается опытным путем.
На втором этапе построения нейронной сети производится выбор ее архитектуры. Существуют различные виды архитектуры, такие как многослойный персептрон, сеть Кохонена, сеть адаптивного резонанса, рециркуляционные сети, сети встречного распространения и др. [7].
На рисунке 1 представлен пример возможной архитектуры сети для прогнозирования состояния объекта. Входными данными здесь выступают значения параметра в предшествующие моменты времени , а выходными – значения параметра X в момент времени .
Рисунок 1 – Архитектура нейронной сети для прогнозирования параметров объекта в условиях ЧС
На третьем этапе определяется структура нейронной сети. В персептроне нейроны организованы в слои, причем элементы каждого слоя связаны только с нейронами предыдущего слоя, так что информация передается от предыдущих слоев в сети, а так же от числа нейрона в каждом слое влияет на способность сети решать те или иные задачи [5].
Широкое распространение на практике получил трехслойный персептрон с единственным скрытым слоем, в котором минимальное число нейронов определяется по формуле:
где L– число нейронов во входном слое, M – параметр, определяющий размер обучающей выборки.
Следующий этап моделирования – обучение нейронной сети. Обучения может осуществляться по нескольким различным алгоритмам.
Как показывает практика, для решения задач по оценке и прогнозированию рисков возникновения ЧС техногенного характера, в частности, ЧС на транспорте, чаще всего применяется алгоритм контролируемого обучения (обучения с учителем). Данный алгоритм предполагает, что все веса нейронной сети подвергаются изменению на основании обучающих выборок, которые содержат значения входных и выходных (прогнозируемых) параметров.
И, наконец, заключительным этапом при построении нейросетевой модели прогнозирования ЧС является ее тестирование. Для этого необходимо сформировать выборку, которая не была использована при обучении сети. В эту выборку должны быть включены известные значения выходных параметров, и эти параметры сравниваются со значениями, выдаваемыми нейронной сетью. В случае если среднеквадратическое отклонение известных значений будет меньше некоторого заданного уровня, то разработанная модель будет считаться
адекватной и ее целесообразно использовать для решения задач по оценки и прогнозированию рисков возникновения ЧС на транспорте.
В общем виде алгоритм построения нейросетевой модели для оценки и прогнозирования рисков возникновения ЧС на транспорте представлен на рисунке 2.
Рисунок 2 – Алгоритм построения нейросетевой модели для прогнозирования рисков ЧС на транспорте
Таким образом, данный подход может быть реализован для разработки модели нейронной сети, с помощью которой возможно прогнозировать риски возникновения ЧС и других происшествий на транспорте.
Необходимо отметить, что немаловажную роль при разработке модели нейронной сети играет именно выбор ее архитектуры, и этот вопрос является достаточно спорным.Сети, состоящие из малого количества слоев, не способны работать с большими объемами входных данных, и они не учитывают достаточно много второстепенных факторов, однако они с высокой вероятностью могут спрогнозировать риски возникновения ЧС. В тоже время сети, обладающие большим количеством слоев, дают возможность обрабатывать большие объемы входных данных и учитывать достаточное количество второстепенных факторов, однако здесь встает вопрос о сложности их обучения.
Нейросетевую модель планируется включить в комплекс моделей, входящих в состав информационной системы прогнозирования ЧС [8]. Кроме этого, при практической реализации данной модели возможно будет далее включить ее в состав системы интеллектуальной поддержки принятия решений по управлению риском возникновения ЧС на транспорте.
Литература
1. Ермаков Е.М., Зыков М.В. Дорожно-транспортное происшествие как одна из ключевых проблем безопасности современного мира // Пожары и чрезвычайные ситуации: предотвращение, ликвидация. – 2018. – № 1. – С. 77-84.
2. Матвеев А.В., Богданова Е.М. Классификация методов прогнозирования чрезвычайных ситуаций // Национальная безопасность и стратегическое планирование. – 2018. – № 4(24). – с. 61-70.
3. Attarzadeh I., Mehranzadeh A., Barati, A. Proposing an enhanced artificial neural network prediction model to improve the accuracy in software effort estimation // In 2012 Fourth International Conference on Computational Intelligence, Communication Systems and Networks. – pp. 167-172.
4.Zintgraf L.M., Cohen T.S., Adel T., Welling, M., 2017. Visualizing deep neural network decisions: Prediction difference analysis. arXiv preprint arXiv:1702.04595.
5. Киндаев А.Ю., Шишов В.Ф. Нейросеть как инструмент прогнозирования показателей городских пожаров // Приложение математики в экономических и технических исследованиях. – 2014. – № 1 (4). – С. 252-260.
6. Нейронные сети в прикладной экономике: [учеб.пособие] / Е. А. Трофимова, Вл. Д. Мазуров, Д. В. Гилёв; [под общ. ред.
Е. А. Трофимовой]; М-во образования и науки Рос. Федерации, Урал.федер. ун- т.– Екатеринбург: Изд-во Урал.ун-та, 2017. – 96 с.
7. Нейронные сети. Учебное пособие. [Текст] / Е.И. Горожанина. – Самара: ФГБОУ ВО ПГУТИ, 2017. – 84 с.
8. Богданова Е.М., Максимов А.В., Матвеев А.В. Информационная система прогнозирования чрезвычайных ситуаций при использовании адаптивных моделей // Вестник Санкт-Петербургского университета ГПС МЧС России. – 2019. – № 2. – С. 65-70.
УДК 614.841.11: 666.973.6
А. В. Волосач, старший преподаватель
филиал «Институт переподготовки и повышения квалификации»
Университета гражданской защиты МЧС Беларуси
ОЦЕНКА ИНТЕНСИВНОСТИ ТЕМПЕРАТУРНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ЯЧЕИСТЫЕ БЕТОНЫ
Одним из предметов, которые хранят информацию о предшествующем температурном и временном воздействии, могут являться ячеистые бетоны, как наиболее сохраняющиеся объекты на месте пожара. Ячеистый бетон – это искусственный пористый строительный материал с характерной равномерно распределенной мелкодисперсной ячеистой структурой. Использование
ячеистого бетона в строительстве принимает во всем мире все более масштабный характер. В настоящее время в Республике Беларусь годовой объем производства газобетонных изделий находится в пределах 3-4 млн м3 [1].
Закономерности изменения свойств таких новых материалов, как ячеистый бетон, при различной температуре и времени воздействия, которые помогут восстановить картину пожара, выявить области влияния наибольших температур, и тем самым указать на возможный очаг пожара, недостаточно освящены в методических материалах, посвященных расследованию пожаров [2-5]. Изменение свойств ячеистого бетона при длительном или кратковременном высокотемпературном воздействии, которое возникает во время пожара, требуют дальнейшего изучения, и использования выявленных закономерностей (изменение различных физико-химических свойств) при определении очага пожара.
Отмеченная в [6] зависимость интенсивности трещинообразования и ширины раскрытия трещин от температуры нагрева позволяет оценивать примерную температуру нагрева конструкций в тех или иных зонах места пожара. Появление данных изменений внешнего вида говорит о структурном изменении ячеистого бетона, и в первую очередь о разрушении перегородок межпорового пространства, что должно приводить к изменению его физических свойств.
Одним из таких физических свойств, которое изменяется под воздействием высоких температур у ячеистых бетонов, является поверхностная твердость. Закономерностей изменения твердости ячеистых бетонов (скачкообразно, линейно или случайно) от воздействующей ранее температуры и продолжительности этого воздействия даже в фундаментальной работе А.Ф.Гаевой по ячеистым бетонам не отражены [7].
Для исследований было подготовлено 60 образцов призм из ячеистого газобетона марки по средней плотности D500 согласно [8] с усредненными размерами 100х100х120 мм. План подготовки образцов к испытанию на определение поверхностной твердости предусматривал термическое воздействие на образы в течение определенного времени (15, 20 и 30 минут).
Для каждой температуры и времени воздействия было взято по 2 образца.
Для определения поверхностной твердости ячеистого газобетона, подвергшегося воздействию высоких температур, применялся метод измерения глубины (мм) погружения индентора в образец, по аналогии с известным методом определения твердости по Роквеллу. Для сообщения индентору ударно-поступательного движения было использовано специально разработанное для этих целей приспособление с ранее установленным количеством витков и твердости пружины (рис. 1), обеспечивающей при ее сжатии необходимую силу удара. В испытаниях анализировали шесть инденторов (рис. 2), изготовленных из инструментальной стали У12, имеющих правильную форму конуса иодинаковый размер диаметра – 7,5 мм, но разный угол раствора конуса (таблица 1). Шероховатость поверхности конуса индентора после фрезерной обработки и шлифовки равнялась Rа =12,5.
Таблица 1 – Значения углов раствора конуса индентора
Номер индентора 1 2 3 4 5 6
Угол раствора конуса индентора 35 45 55 25 20 30
Для определения глубины погружения индентора использовался глубиномер Digital Tread Depth Gauge (рис. 3) c диапозоном измерений от 0 до 25,4 мм, ценой измерения и погрешностью 0,01 мм.
Рисунок 1 – Общий вид используемого приспособления
Рисунок 2 – Внешний вид
исследуемых инденторов. Рисунок 3 – Глубиномер Digital Tread Depth Gauge
Суммарно было проведено 1800 измерений, причем измерения проводились на каждом из образцов каждым из шести инденторов. Каждый интентор погружали в один образец с одной стороны 5 раз.
Установлено, что при малом времени воздействия температуры (15 мин) и большом времени старения образцов (2 года) разброс в полученных величинах глубины погружения индентора достигает 1,5 мм, что говорит о том, что поверхностная твердость образцов меняется в результате хранения, и применять данный метод определения поверхностной твердости, для установления предшествующей температуры воздействия надо в небольшой промежуток времени после действия высокой температуры на ячеистые бетоны блоки.
При 20 минутном воздействии высокой температуры на образцы снижения твердости при увеличении температуры становится достаточно постепенным, просматривается закономерность: чем выше температура в печи, при которой выдерживались образцы, тем меньшая у них поверхностная твердость (больше глубина погружения индентора), однако наблюдаются отдельные перекрывания доверительных интервалов в величинах твердости у образцов, обработанных при различных температурах.
При воздействии на исследуемые образцы высокой температуры в течение 20 минут, в не зависимости от угла раствора конуса индентора, наибольшая твердость у анализируемых образцов наблюдается при
