Моделирование сети связи для управления действиями пожарных подразделений при тушении пожаров различной сложности

Введение. Вопросам организации радиосвязи на пожаре, как важной части процесса управления пожарными подразделениями, уделяется значительное внимание. Эффективность управления на пожаре во многом зависит от устойчивой работы сети радиосвязи, в которой в зависимости от сложности ситуации могут работать различные должностные лица, управляющие процессом тушения пожара.

Методы. Моделирование работы сети радиосвязи основывается на методах теории массового обслуживания. Составляется перечень из n состояний, в которых может пребывать сеть связи, и соответствующий граф переходов. С учетом общепринятых допущений на основе графа переходов составляется система из n дифференциальных уравнений, связывающих вероятности состояний и интенсивности перехода в эти состояния. На основе полученных решений оценивается эффективность работы сети радиосвязи.

Результаты. В статье рассматриваются три варианта, для которых описаны возможные состояния, построены графы и составлены системы уравнений. В первом варианте в сети радиосвязи взаимодействуют три должностных лица, во втором — четыре, в третьем — также четыре должностных лица, но с иной иерархией управления. В первых двух случаях получены аналитические решения для вероятностей состояний, для третьего предлагается решение с использованием численных методов. Для каждого случая определены критические состояния, влияющие на устойчивость управления. Полученные решения сопровождаются примерами.

Выводы. Показана возможность моделирования сети радиосвязи на пожаре, как важнейшего элемента управления действиями пожарных подразделений. Рассмотрены три варианта взаимодействия должностных лиц с использованием сети радиосвязи. Разработанные для рассматриваемых случаев математические модели позволяют определить вероятностные характеристики функционирования сети радиосвязи и оценить возможность появления критических режимов, влияющих на эффективность управления действиями пожарных подразделений.

1. Теребнев В. В., Семенов А. О., Тараканов Д. В. Теоретические основы принятия решений при управлении силами и средствами на пожаре // Пожаровзрывобезопасность / Fire and Explosion Safety. — 2012. — Т. 21, № 10. — С. 14-17.

2. Тараканов Д. В., БакановМ. О., КолбашовМ. А., Моисеев Ю. Н. Автоматизированная информационная система связи и управления пожарно-спасательными подразделениями // Пожаровзрывобезопасность / Fire and Explosion Safety. — 2018. — Т. 27, № 2-3. — С. 20-26. DOI: 10.18322/PVB.2018.27.02-03.20-26.

3. Баканов М. О., Тараканов Д. В., Анкудинов М. В. Модель мониторинга для оперативного управления при ликвидации пожаров и чрезвычайных ситуаций // Мониторинг. Наука и технологии. — 2017. -№ 3(32). — С. 77-80. URL: http://www.csmos.ru/index.php?page=mnt-issue-2017-3-11 (дата обращения: 01.03.2019).

4. Топольский Н. Г., Тараканов Д. В., Баканов М. О. Многокритериальная модель мониторинга пожара в здании для управления пожарно-спасательными подразделениями // Пожаровзрывобезопасность / Fire and Explosion Safety. — 2018. — Т. 27, № 5. — С. 26-33. DOI: 10.18322/PVB.2018.27.05.26-33.

5. Денисов А. Н. Методы, модели и алгоритмы поддержки управления пожарно-спасательными подразделениями при тушении пожаров : дис. … д-ра техн. наук. — М., 2018. — 406 с.

6. ПелехМ. Т. Модели и методы оценивания и совершенствования деятельности государственной противопожарной службы (на примере Республики Коми) : дис. … канд. техн. наук. — СПб., 2009. — 143 с.

7. Денисов А. Н., Степанов О. И. Алгоритм синтеза системы управления пожарными подразделениями на месте пожара // Техносферная безопасность. — 2018. — Т. 19, № 2. — С. 51-59.

8. Таранцев А. А., Холостов А. Л., Ищенко А. Д., Потапенко В. В. О задачах анализа и синтеза систем обслуживания заявок нескольких типов // Пожаровзрывобезопасность / Fire and Explosion Safety. — 2017. —Т. 26, № 3. — С. 31-38. DOI: 10.18322/PVB.2017.26.03.31-38.

9. Wex F., Schryen G., Feuerriegel S., Neumann D. Emergency response in natural disaster management: Allocation and scheduling of rescue units // European Journal of Operational Research. — 2014. — Vol. 235, No. 3. — P. 697-708. DOI: 10.1016/j.ejor.2013.10.029.

10. Griffith J. D., Kochenderfer M. J., MossR. J., Misie V.V., Gupta V., Bertsimas D. Automated dynamic resource allocation for wildfire suppression // Lincoln Laboratory Journal. — 2017. — Vol. 22, No. 2. — P. 38-59. URL: https://www.ll.mit.edu/sites/default/files/page/doc/2018-06/22_2_3_Griffith.pdf (дата обращения: 05.03.2019).

11. Thompson M. P., Rodriguez y Silva F., Calkin D. E., Hand M. S. A review of challenges to determining and demonstrating efficiency of large fire management // International Journal of Wildland Fire. — 2017. — Vol. 26, No. 7. — P. 562-573. DOI: 10.1071/wf16137.

12. Pasnakl., Prydatko O., GavrilykA. Development of algorithms for efficient management of fire rescue units // Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. — 2016. — Vol. 81, No. 3(81). — P. 22-28. DOI: 10.15587/1729-4061.2016.71604.

13. Sakellariou S., Tampekis S., SamaraF., Sfougaris A., Christopoulou O. Review of state-of-the-art decision support systems (DSSs) for prevention and suppression of forest fires // Journal of Forestry Research. — 2017.— Vol. 28, No. 6. — P. 1107-1117. DOI: 10.1007/s11676-017-0452-1.

14. Katuwal H., Dunn C. J., Calkin D. E. Characterising resource use and potential inefficiencies during large-fire suppression in the western US // International Journal of Wildland Fire. — 2017. — Vol. 26, No. 7. — P. 604-614. DOI: 10.1071/wf17054.

15. O’Connor C. D., Calkin D. E., Thompson M. P. An empirical machine learning method for predicting potential fire control locations for pre-fire planning and operational fire management // International Journal of Wildland Fire. — 2017. — Vol. 26, No. 7. — P. 587-597. DOI: 10.1071/wf16135.

16. Martell D. L. A review of recent forest and wildland fire management decision support systems research // CurrentForestryReports.—2015.—Vol. 1,No. 2. — P. 128-137. DOI: 10.1007/s40725-015-0011-y.

17. Fahy R. F., LeBlanc P. R., Molis /.Firefighter Fatalities in the United States — NFPA-2017. URL: https://www.nfpa.org/-/media/Files/News-and-Research/Fire-statistics-and-reports/Emergency-responders/osFFF.pdf (дата обращения: 05.03.2019).

18. Маркова Т. С., Таранцев А. А. Моделирование схемы взаимодействия сил и средств при ликвидации пожара в зоологическом парке // Вестник Санкт-Петербургского университета Государственной противопожарной службы МЧС России. — 2016. — № 1. — С. 85-92. URL: https://vestnik.igps.ru/wp-content/uploads/V81/14.pdf (дата обращения: 01.03.2019).

19. Зыков В. И. Методологические основы моделирования и построения сетей оперативной связи в системе управления пожарной охраной : дис. … д-ра техн. наук. — М., 2001. — 321 с.

20. Вентцель Е. С. Исследование операций. — М. : Советское радио, 1972. — 552 с.