Программные продукты и системы

Программный комплекс оценки химической обстановки предназначен для обоснования тех- нических решений по ликвидации последствий возможных чрезвычайных ситуаций (ЧС) при запроектных авариях на объектах хранения и уничтожения химического оружия (ОХУ ХО) [1]. Комплекс обеспечивает выполнение следующих функций: ввод данных о запроектной аварии на объекте, оценка возможности возникновения ЧС и ее последствий, формирование отчетов, отображение оценки опасной зоны загрязнения на карте. Процедура принятия решения о возможном развитии аварийной ситуации в ЧС заключается в следующем. Информация об аварии, содержащая данные о номере аварийного аппарата в соответствии с технологической схемой, о типе аварии, поступает в БД автоматизированной системы поддержки принятия решений (АСППР). Определяются координаты места аварии, тип аварийного химически опасного вещества (АХОВ) и его максимальная масса в каждом аппарате, модель процессов образования и распространения облака зараженного воздуха, необходимые константы и характеристики топографии местности. Эта информация, а также метеоданные и математические модели необходимы для расчета площади зоны возможного заражения местности. Величина оценки зоны возможного заражения и координаты границы санитарной защитной зоны поступают в анализатор ЧС, где определяется возможность развития аварийной ситуации в ЧС. В случае выхода зоны заражения за пределы санитарной защитной зоны производится оповещение сил, участвующих в локализации ЧС, персонала объекта, ответственных лиц и учреждений, осуществляется запуск автоматизированной системы оперативного управления в ЧС. В противном случае оповещаются службы безопасности ОХУ ХО о результатах моделирования аварийной ситуации. Отображение химической обстановки на топографической карте местности осуществляется постоянно с момента начала расчета зоны заражения с предельно допустимой концентрацией на границе зоны. Алгоритм оперативного управления в условиях ЧС [2], представленный на рисунке 1, работает следующим образом.

Информация о возможной ЧС поступает из системы анализа развития аварийной ситуации в ЧС. При необходимости может быть введена информация о возникшей аварийной ситуации из подсистемы ситуационного анализа АСУ технологическим процессом (ТП) объекта или от терминала АС ППР в ЧС по инициативе оперативного персонала ОХУ ХО. Информация о возможной ЧС (возникшей аварийной ситуации), содержащая данные о номере аварийного аппарата по технологической схеме, поступает в БД АСУ ТП объекта, откуда сведения о номере аппарата, типе, массе и температуре АХОВ поступают в БД АС ППР. Туда же поступает информация о классе аварии: взрыв, пролив, пожар.

По командам СУБД проверяется наличие модели управления в условиях ЧС. Если модель в БД АС ППР имеется, то она, ее константы и исходные данные (физико-хими­ческие свойства АХОВ, предельно допустимая концентрация, топографические условия местности) выдаются для решения задачи оперативного управления. В этот же блок передаются метеоданные из системы экологического мониторинга, а также критерий управления и ограничения. Результаты решения задачи оперативного управления поступают в машину логического вывода, представляющую собой программу логического вывода. Туда же из системы экологического мониторинга поступают данные по химическому заражению ОХУ ХО и данные БЗ. Машина логического вывода на основе анализа результатов решения задачи, данных по химическому заражению и имеющихся знаний БЗ выдает решения – рекомендации по минимизации последствий аварии, в том числе по способам и средствам локализации источника заражения, по управлению силами, участвующими в локализации ЧС, по эвакуации населения, по маршрутам движения транспорта, по способам ликвидации последствий ЧС. При отсутствии модели управления задается режим управления без модели с привлечением экспертов, которые, анализируя данные расчета зоны химического заражения, выдают рекомендации по минимизации масштабов последствий аварий, в том числе по способам и средствам локализации источника заражения, по управлению силами, участвующими в локализации ЧС, по эвакуации населения, по маршрутам движения транспорта, по способам ликвидации последствий ЧС.

В состав программного комплекса оценки химической обстановки входят такие программные модули, как «Ввод исходных данных», «Прогноз ЧС и последствий», «Отчет по прогнозу», «Отображение прогноза по карте». Для функционирования комплекса необходимы Microsoft Windows NT 4.0 Server и WorkStation, Oracle 8.0 Server Standard Edition, включая SQL*Net.

В программном модуле «Ввод исходных данных» для функционирования интерфейса конечного пользователя предусмотрены поля ввода, поля многозначного выбора и другие управляющие элементы [3]. Ограничение на количество устанавливаемых программ на рабочее место не накладывается. Программа обеспечивает ввод данных об источнике начального химического заражения (время выброса АХОВ в атмосферу, время начала и продолжительность пролива, наименование и количество опасного вещества), о численности персонала объекта вблизи эпицентра утечки, а также метеоданных о температуре воздуха, скорости и направлении ветра, о состоянии атмосферы на момент аварии. Выходными данными программы является комплекс сведений об аварийной ситуации. Программа запускается из главного меню комплекса. После запуска на экране появляется главное окно «Ввод исходных данных» с индикатором текущей даты и времени в заголовке, содержащее поля для ввода исходных данных и управляющие элементы.

На вкладке «Новая аварийная ситуация» осуществляется ввод исходных данных по новой аварийной ситуации. Функция «Расчет» предназначена для запуска программы «Прогноз развития аварийной ситуации», а «Данные по аварии» – для получения информации по аварийной ситуации из архива. При активной вкладке «Новая аварийная ситуация» исходными данными для оценки развития аварийной ситуации будут введенные данные о новой аварии, а при активной вкладке «Архив аварий» – данные, выбранные из множества записей архива аварий. В окне «Справочники» возможно добавление новых данных, редактирование и удаление информации. Это окно имеет несколько вкладок, а именно: «Компоненты ОВ» – задаются физические и токсикологические свойства отравляющего вещества и его краткое описание; «Районы» – определяются данные по районам и населенным пунктам конкретного района (координаты и количество жителей); «Объекты и его хранилища» – задаются данные для конкретного предприятия и конкретного хранилища на каком-либо объекте; «Аварии на объектах» – формируются возможные сценарии аварийных ситуаций на данном хранилище. При активной вкладке «Архив аварий» пользователю становятся доступными «Данные по аварии» и «Карта местности», которые позволяют просматривать информацию о прошлых аварийных ситуациях и проводить ретроспективный анализ, а также осуществлять имитационное моделирование возникшей аварийной ситуации при различных метеоусловиях. Функция «Данные по аварии» дает возможность получить полный отчет о выбранной аварийной ситуации.

Программный модуль «Прогноз ЧС и последствий» выполняет следующие функции: прогнозирование по принятой методике направления распространения токсичных химических веществ (ТХВ), прогнозирование скорости и глубины распространения ТХВ, площади территории заражения, концентрации ТХВ в заданной точке; оценка численности людей, находящихся на территории заражения (территория со смертельными и поражающими токсодозами); определение вероятности получения населением в зоне заражения смертельной и пороговой токсодоз.

Входными данными программы являются исходные данные по аварии, источнику заражения и метеоданные, содержащиеся в таблице LOG_AV и других связанных с ней таблицах БД комплекса.

Выходными данными программы являются рассчитанные значения направления распространения ТХВ, скорости и глубины распространения; рассчитанные значения площади заражения территории, значения концентрации ТХВ (максимальное и среднее) как для всей зоны заражения, так и для конкретной точки; количество людей в зоне заражения; сформированный перечень мероприятий, направленных на ликвидацию аварийной ситуации и ее последствий; сообщения для оператора.

Запуск программы осуществляет функция «Расчет» главного окна программы «Ввод исходных данных». При этом в качестве параметра передается идентификатор записи в таблице LOG AV БД комплекса, которая содержит исходные данные о запроектной аварии.

Программный модуль «Отчет по прогнозу» осуществляет подготовку отчетов по текущей оперативной обстановке и по возможным вариантам дальнейшего развития оперативной обстановки. Входными данными программы являются исходные данные по запроектной аварии, источнику заражения и метеоданные, содержащиеся в таблице LOG AV и других связанных с ней таблицах БД комплекса, расчетные значения различных пока- зателей, полученные в результате работы программы «Прогноз развития и последствий ЧС», команды пользователя по управлению программой. Выходные данные программы – совокупность сформированных отчетов по развитию ЧС и ее возможным последствиям.

Запуск программы происходит автоматически после выполнения программы «Прогноз ЧС и последствий» или из основного меню комплекса. После запуска выполняется процедура по формированию отчетов по аварийным ситуациям, генерируются соответствующие файлы в формате HTML. Затем открывается главное окно программы, которое представляет собой браузер, подобный Internet Explorer, но с меньшим набором функций, ориентированный на работу с отчетами по аварийной ситуации.

Программный модуль «Отображение прогноза на карте» реализует проблемно-ориентированный интерфейс пользователя, обеспечивающий просмотр развития ЧС с привязкой к карте местности. Возможно выполнение следующих функций: формирование карты местности, отображение на карте прогноза развития ЧС, отображение на карте населенных пунктов и численности населения в очаге заражения. Входными данными программы являются рассчитанные параметры зоны заражения, информация о населенных пунктах (число жителей) в зоне заражения, данные о параметрах карты местности (масштаб, координатная сетка). Выходные данные программы – сформированное на карте местности отображение развития ЧС для населенных пунктов в зоне заражения. Запуск программы производится из главного меню комплекса, в результате появляется главное окно, содержащее карту местности района ЧС (рис. 2).

Главное окно программы, кроме карты местности, содержит информацию об условных обозначениях и набор управляющих элементов, посредством которых пользователь может изменять совокупность отображаемых на карте данных. При этом имеется возможность просмотра обстановки в зоне заражения на определенный момент времени.

В заключение следует отметить, что разработанный программно-технический комплекс включен в состав автоматизированной информационно-управляющей системы технической безопасности ОХ УХО, расположенных на территории Российской Федерации.

Литература

1. Матвеев Ю.Н. [и др.]. Качество, надежность и безопасность средств и систем автоматизации уничтожения химического оружия: монография. Тверь: Альфа-Пресс, 2009. 180 с.

2. Капашин В.П., Мухидов В.У., Матвеев Ю.Н. Минимизация ущерба от аварий на техногенных объектах: монография. Тверь: Полипресс, 2010. 218 с.

3. Матвеев Ю.Н., Наумович Т.В. О разработке пользовательских интерфейсов в компьютерных системах // Математика. Компьютер. Образование: сб. тр. VII Междунар. конф. Дубна, 1999. С. 131–132.