6.2.2. Формирование и расчет интегрального показателя ранжирова­ния химически опасных объектов

Одной из задач, стоящей перед руководством ХОО, структурами МЧС, является необходимость определения порядка действий и мероприятий, кото­рые они должны будут выполнять при возникновении аварийной ситуации с выбросом АХОВ, а также порядка распределения имеющихся ресурсов для предупреждения и ликвидации аварии на ХОО, привлечения дополнительных ресурсов из соседних областей.

Вопрос, возникающий при разработке математической и информацион­ной моделей развития любой аварийной ситуации, состоит в следующем: как будет происходить процесс развития аварии и как будет осуществляться его воздействие на реальные объекты на территории, а также его взаимосвязь со средствами ликвидации последствий аварии. В настоящее время для решения подобных задач имеется лишь учетно-статистическая информация, но прогно­зирование аварий с выбросом АХОВ требует разработки и применения СППР для разработки организационно-управленческих мероприятий. Кроме того, при управлении аварийными ситуациями постоянно возникает необходимость дать общую оценку процесса развития аварии и действий по ликвидации её послед­ствий по группе факторов, которая позволяет сравнить различные объекты. Обычно детальная оценка по одному фактору не дает объективной картины развития аварии и ее воздействия на объекты, попадающие в зону заражения при данной аварийной ситуации. Очевидно, что для этого требуется проведение комплексной оценки, учитывающей все важнейшие факторы.

Отсюда следует, что управляющие органы должны иметь объективную интегральную оценку масштабов последствий аварий на различных ХОО, по­зволяющую сравнить эти объекты между собой, а также отслеживать тенден­ции изменения аварийной ситуации и обрабатывать результаты управляющих воздействий по ликвидации аварии.

Рассмотрим многошаговый алгоритм формирования и расчета интеграль­ного показателя ранжирования химически опасных объектов:

1. Формируется информационная модель (ИМ) ХОО в виде множест­ва свойств каждого объекта на территории, которые можно записать в виде:

(6.13)

где i - количество имеющихся объектов; j - количество рассматриваемых свойств объекта; х, у, z - координаты расположения объекта на территории, f - фактор взаимодействия, n₁, n₂,...,n_j - свойства i-ro объекта.

Таким образом описываются все объекты на исследуемой территории.

2. Формируется ИМ в виде матрицы М свойств всех объектов. Стол­бец соответствует одному из свойств, строка - одному из объектов:

(6.14)

где n - количество свойств всех объектов; m - количество рассматривае­мых объектов.

3. Выбираются объекты, которые попадают в зону рассмотрения, так называемую стратегическую ситуационную зону (ССЗ), которая имеет свои границы. Координаты границы ССЗ поражения отображается информационной моделью (ИМ) в виде матрицы L, где столбцами являются координаты х и у, а строками - точки, образующие границу зоны поражения:

(6.15)

здесь i - количество точек, образующих ССЗ.

Точки с координатами (х_i, у_i) образуют границу ССЗ, имеющую площадь S. Необходимо выделить объекты, попадающие в зону поражения. Для этого с помощью соответствующего программного обеспечения необходимо прове­рить условие, при котором: - объект учитывается при даль­нейшем рассмотрении, т.е. взаимодействие происходит - объект не учитывается при дальнейшем рассмотрении, т.е. взаимодействия не происходит.

4. Формируется ИМ в виде матрицы G всех объектов, находящихся в ССЗ. Столбец соответствует одному из показателей, строка - одному из объек­тов:

(6.16)

где n - количество свойств объектов; m - количество рассматриваемых объектов.

В данной матрице G учитываются качественные свойства объекта. Значе­ния элементов матрицы равны:

5. В качестве основного критерия отбора объектов на исследуемой территории выбран поражающий фактор при химических авариях - «зараже­ние АХОВ территории». В связи с этим формируется вектор-строка, где эле­менты, относящиеся к свойствам, влияющим на масштабы заражения террито­рии и последствий аварии с выбросом АХОВ, принимаются равными 1, а ос­тальные равны нулю:

(6.17)

6. Формируется ИМ в виде матрицы Р отобранных по выбранному критерию объектов путем упрощения матрицы G следующим образом: каждый элемент матрицы G умножается на соответствующий элемент вектора-строки V, т.е.:

(6.18)

В данной матрице Р элементами являются количественные значения свойств, влияющих на масштаб последствий от аварии на ХОО:

(6.19)

где n - количество свойств объекта, за исключением свойств, не влияю­щих на выбранный критерий, m - количество ХОО, т.е. объекты, которые не представляют угрозы возникновения аварии с выбросом АХОВ, в дальнейшем не учитываются. В результате уменьшается количество рассматриваемых объ­ектов, т.е. уменьшается размерность матрицы.

Если свойство объекта измеряемое, то

Если свойство объекта - качественная характеристика, то при определе­нии значения соответствующего элемента в матрице можно записать:

Так как ИПР является суммой различных показателей свойств ХОО, ко­торые разнородны и отличаются видом размерности, то необходимо провести нормирование этих различйых качественных и количественных значений. Нор­мирование значений показателей осуществляется следующим образом:

(6.20)

где P_ijnorm - элементы нормированной матрицы; max р,. - максимальное значение по j-му свойству среди рассматриваемых объектов.

7. Формируется ИМ в виде вектора-столбца, элементами которого будут весовые коэффициенты значимости каждого свойства. Число весовых коэффи­циентов должно равняться числу показателей, характеризующих данные объек­ты:

(6.21)

где - весовой коэффициент значимости свойства, характеризующего

исследуемый фактор. Чем больше значение весового коэффициента, тем боль­шее значение имеет этот показатель по сравнению с другими. Определение зна­чений весовых коэффициентов значимости решается при помощи экспертных процедур.

8. Формируется ИМ в виде матрицы интегральных показателей ранжиро­вания ХОО (]) по выбранному критерию как произведение матрицы

(6.22)

где каждый элемент матрицы J, соответствующий значению интеграль­ного показателя ранжирования i - го объекта, вычисляется путем суммирования произведений каждого элемента строки матрицы на соответствующий весовой коэффициент, содержащийся в векторе-столбце

(6.23)

Далее проводится процедура ранжирования ХОО по выбранному ИПР - j, которая состоит в последовательном применении алгоритма и формирования и расчета величины ИПР в виде матрицы J. В качестве критерия используется правило минимакса. На первом шаге из перечня ХОО выбирается объект, кото­рый имеет наибольшее значение ИПР - ему присваивается первый ранг. Вы­бранный объект исключается из перечня. На втором шаге выбирается объект, который имеет наибольшее значение ИПР из оставшихся в перечне. Этому объ­екту присваивается второй ранг. Процедура ранжирования ХОО продолжается до тех пор, пока не будет исчерпан весь список рассматриваемых ХОО.

Формируется шкала цветов для степени опасности объекта в зависимости от значений ИПР объекта. Каждый цвет соответствует определенному рангу объекта. На электронной карте местности в зависимости от значений инте­гральных показателей ранжирования отображаются ХОО определенного цвета в соответствии с масштабами заражения территории АХОВ и последствий.

Весовые коэффициенты свойств, входящих в ИПР, определяются экспер­тами по проблемам прогнозирования последствий аварий на ХОО.

Изложенная процедура ранжирования ХОО с использование ИМ позво­ляет в компактной, наглядной форме представлять информацию о развитии аварии экспертам, что повышает эффективность принимаемых ими решений. Данная методология ранжирования ХОО позволяет осуществлять дифференци­рованный подход к планированию и организации защиты рабочих, служащих и населения от воздействия АХОВ.