Мақалада компьютерлік үлгіні жетілдіру бойынша жұмыстың негізгі нәтижелері сипатталған, оны жеке өрт қауіп — қатерін есептеу және өрт сөндіру жоспарларын дайындау үшін өрт қауіпсіздігі мамандарын дайындау процесінде одан әрі дамыту және қолдану жолдары көрсетілген.
Түйінді сөздер: ғимараттардағы өрттерді үлгілеу, компьютерлік үлгі, өрт қаупін есептеу.
В статье описаны основные результаты работы по совершенствованию компьютерной модели, отражены пути ее дальнейшего развития и применения в процессе подготовки специалистов пожарной безопасности для расчета индивидуальной пожарной опасности и подготовки планов пожаротушения.
Ключевые слова: моделирование пожаров в зданиях, компьютерная модель, расчет пожарной опасности.
Мақсаты: Өрт қауіпсіздігінің өзекті мәселелерін компьютерлік үлгілеуді сипаттау.
Міндеттері:
- Өрт қауіпсіздігінің өзекті мәселелерін компьютерлік үлгілеудің маңызына тоқталу.
- Өрт үдерісінің қауіптілігін төмендетудің компьютерлік әдістерін қарастыру.
Ақпараттық технологияларды жетілдіру компьютерлерді адам қызметінің барлық салаларында қолдануға себепші болды. Өрт қауіпсіздігін қамтамасыз ету бойынша қызмет те тыс қалған жоқ. Осы саладағы заманауи міндеттер мен мәселелерді шешу компьютерлік үлгілерді жасауды талап етеді. Компьютерлік үлгілеудің мәні бар үлгінің негізінде сандық және сапалық нәтижелерді алуға негізделген. Компьютерлік үлгілеу тәуекел жағдайында шешім қабылдаудың оңтайлы стратегияларын жасау үшін таптырмас құрал болып табылады, сондай-ақ жағдайды жедел талдаудың әмбебап әдісі, одан шығу үшін дұрыс шешім іздеу болып табылады.
Компьютерлік үлгілеу қолданылатын өрт қауіпсіздігі қызметінің ең көп таралған саласы тәуекелдерді есептеу болып табылады. Функционалдық өрт қауіптілігінің әртүрлі сыныптарындағы ғимараттар мен құрылыстардағы өрт қаупінің есептік шамаларын анықтау әдістемесі өрттің қауіпті факторларымен оқшаулау уақытын анықтау кезінде «алаңдық үлгіні" қолдануды ұсынады, ол компьютерлік үлгілеу негізінде өрттің термогазодинамикасы теңдеулерінің сандық шешімін білдіреді. Үлгілеу кезінде алынған нәтижелер өртте дамитын жағдайды барынша шынайы сипаттайды. Мұндай тәсіл калькулятор мен аналитикалық формулалар бойынша есептеулердің алдында айтарлықтай артықшылығы бар [1].
Компьютерлік үлгілеудің тағы бір қолданылуы жоғары жарылыс және өрт қаупі бар ірі кәсіпорындарды 3D-визуализациялау болуы мүмкін. Бұл модельде технологиялық қондырғылар туралы барлық ақпарат, олардағы авариялық жағдайларының ықтимал себептері, сондай-ақ олардың алдын алу шаралары ұсынылуы тиіс. Визуалды бейненің арқасында, олардың орналасуы мен өрт орнына келу уақытын ескере отырып, жануды жою үшін өрт сөндіру бөлімшелерінің қажетті санын есептеуге болады. Үлгі өрт-құтқару қызметтерінің жеке құрамын оқыту және жаттықтыру үшін пайдаланылуы мүмкін.
Үй-жайлардағы өрттерді үлгілеу кезінде өрт алаңы тұрақты қабылданады немесе алаң бойынша өрттің таралуының қосымша үлгілерінің көмегімен анықталады. Олар, өз кезегінде, өрт алаңы қарапайым геометриялық фигуралар — тіктөртбұрыш, шеңбер немесе олардың бөліктері түрінде «геометриялық" амалмен шектелген. Мұндай тәсіл симуляторларды әзірлеуге мүмкіндік бермейді, өйткені бағдарлама үй-жайларды кез келген (алдын ала белгісіз) жоспарлау кезінде өрт ауданын есептеуі тиіс [2]. Осыған байланысты нақты жүйелерде пайдалану үшін жеткілікті жылдамдықпен өртті және оның дамуын үлгілеуге, жану жүктемесін немесе өрт сөндіргіш заттардың әсер етуін тоқтатуға мүмкіндік беретін аудан бойынша өрттің таралуының әмбебап имитациялық үлгісі әзірленді.
Бағдарлама нақты және жедел уақыт режимінде өрттің даму динамикасын көрсетуге, ғимараттың әрбір үй — жайында өрттің барлық қауіпті факторларының кестесін шығаруға, сондай-ақ өрттің дамуына өртке қарсы жүйелер жұмысының және нысан қызметкерлерінің іс — қимылдарының әсерін зерттеуге мүмкіндік береді (желдету, өрт сөндіру жүйелерін қосу-ажырату, терезе және есік ойықтарын ашу-жабу және т. б.) [3].
Сурет 1. Өрттің таралуын және жану жүктемесінің жануын үлгілеу
Өрт қаупі есептеулерін жүргізу үшін ғимаратта өрттің дамуын болжауға және эвакуациялау жолдарын өрттің қауіпті факторларымен оқшаулану уақытын анықтауға мүмкіндік беретін құралдарды әзірлеу қажеттілігі туындады. Өрт үлгісі ғимараттар мен құрылыстардағы жеке өрт қатерін есептеу үшін тағайындалған СИТИС бағдарламасының кешеніне біріктірілді. Қазіргі уақытта көп ұйымдар СИТИС бағдарламасының кешенімен, оның ішінде СИТИС:ВИМ бағдарламасын пайдаланады [4].
Бұл ретте бірқатар жағдайларда интегралдық модель аймақтық және алаңдық үлгілердің алдында басымдыққа ие, өйткені салыстырмалы түрде аз еңбек шығыны кезінде үй — жайлар саны көп ғимараттарда өрттің дамуын болжауға, оның ішінде өрттің қауіпті факторларының тігінен (мысалы, баспалдақтар бойынша) таралуын жүргізуге мүмкіндік береді, бұл аймақтық үлгілерде орындау мүмкін емес қызмет болып табылады.
Сурет 2. СИТИС:ВИМ бағдарламасында ғимаратындағы өртті үлгілеу
Өрт сөндіру үшін қажетті күштер мен құралдарды есептеу үдерісін автоматтандыру, сонымен қатар ғимаратта өрттің дамуының әртүрлі факторлары мен ерекшеліктерін ескеру, сонымен қатар жеке құрамның өртті сөндіруге дайындық сапасын айтарлықтай арттыру, адамдарды уақтылы және қауіпсіз эвакуациялауды қамтамасыз ету сияқты үдерістерде ғимараттарда өрттің дамуы туралы үлгілеуші бағдарламалардың көмегімен алынатын ақпараттың саны мен сапасы маңызды рөл атқарады [5].
Компьютерлік үлгілеуді енгізу қажетті болып табылатын өрт қауіпсіздігін қамтамасыз етудің ең маңызды жүйесі өрт кезінде хабарлау және эвакуациялауды басқару жүйесі болып табылады. Ғимараттың үшөлшемді үлгілері эвакуациялау үдерісін көрсетеді және қауіпсіз аймаққа көшірудің басталу уақытын бағалауға мүмкіндік береді. Сонымен қатар үлгілеу адамдардың мүмкін шоғырлануын анықтауға және жоспарланған эвакуация жолдарын оңтайландыруға мүмкіндік береді.
Бүгінгі таңда өрт күзетінің жеке құрамын даярлау мен оқытуға қаржы шығындарын қысқарту бойынша тиімді жолдарды әзірлеу ерекше маңызға ие болуда. Осы мақсатта, өрт сөндіру автомобилі коммуникациясының компьютерлік 3D-үлгісін әзірлеу мақсаты қойылған. Мұндай интерактивті кешенді жүргізушілердің, бөлімше командирлерінің және қарауыл бастықтарының алғашқы дайындығы барысында қолдану өрт сөндіру техникасына қызмет көрсету шығындарын айтарлықтай қысқартуға мүмкіндік береді.
Өрт қауіпсіздігі мәселесі бүгінгі күні көкейтесті және өзекті болып табылатын қазіргі қоғам жағдайында компьютерлік үлгілеуді жетілдіру және пайдалануға дайындау-маңызды міндеттердің бірі [6].
Зepттeу нәтижeлepi жәнe oны тaлдaу
Есептеулер нәтижесінің дұрыс орындалу шарты үшін өpттiң даму уақыты, температура, сәулелік бөліну мөлшері, көміртектің бөлінуі, жылу ағыны деңгейі факторлары есепке алынады. Өpт oшaғы үшiн өpттiң ұзaқтығы, бөлмeдeгi жaнғыш мaйдың жaнyының мүмкiн шекті тeмпepaтypaсының жoғapылayы, oттeгi мөлшepiнiң aзaюы, CO жәнe CO2 мөлшepi есептелінеді.
Сурет 3. Өрт ошағы, сценарийлік үлгі көрініс
Eceптey нәтижeлepi
|
Өрт басталғаннан кейінгі уақыт |
10 сек |
20 сек |
40 сек |
|
Оттегі, кг/м3 |
0,273 |
0,164 |
0,015 |
|
CO2, кг/м3 |
0 |
0,064 |
1,205 |
|
CO, кг/м3 |
0 |
0,35 |
1,13 |
|
HCl, кг/м3 |
0 |
0,19 |
1,447 |
|
Тeмпepaтypа, °C |
33,9 |
66,5 |
330 |
|
Көpiнyдiң жoғaлyы, м |
25 |
3 |
0,05 |
а)
б) 
в)
г) 
д) 
е) 
Сурет 4. Ғимараттағы +1,7 м биіктікте өрттің қауіпті факторларының құрамының өзгеру динамикасы: а- оттегі, б — көмірқышқыл газы, в-көміртегі, г- хлорлы сутегі, д — темперетураның көтерілуі мен е — көрінудің жоғалуы
Берілген есептерден өрт үй-жайларындағы өрттің қауіпті факторларының өрістерін бөлудің біркелкі еместігін атап өтуге болады, ол бойынша өртке қарсы қорғаудың автоматты жүйелерінің іске қосылуы үшін сыни мәндер болатын бірінші қауіпті факторды анықтауға болады. Есептік мәндер бойынша нысанның өрт қауіпсіздігінің ең тиімді жүйесін таңдаймыз. Қауіпті факторлар динамикасы көрсетілген математикалық үлгілеу нәтижелері сипатталған өрт пен тәжірибелік деректер сәйкес келеді, бұл сипатталған шектеулер шеңберінде қарастырылып отырған математикалық үлгілеудің барабарлығын көрсетеді. Осылайша, жүйенің анықталған қасиеттері инженерлік әдістеме жұмысында ұсынылған негізді құрайтын жану теориясының қарапайым өрнектері бойынша негізгі сипаттамаларды қысқа уақытта әрі визуалды есептеуге мүмкіндік береді.
Әдебиеттер:
1. Кошмаров Ю. А. Прогнозирование опасных факторов пожара в помещении: учебн. пос. — М.: Академия ГПС МЧС России, 2000. — 118 с.
2. Соколов С. В. Имитационная система моделирования развития и тушения пожара в здании и разработка на еѐ основе тренажера по организации тушения пожаров // Проблемы безопасности и чрезвычайных ситуаций. − 2008. − № 2. − С.102–106.
3. Субачев С. В. Моделирование пожаров в зданиях. Программная реализация и применение в системе подготовки специалистов пожарной безопасности: монография. − Saarbrücken: LAP LAMBERT Academic Publishing, 2011. — 99 с. — ISBN 978–3-8443–5008–1.
4. Субачева А. А. Подготовка специалистов пожарной безопасности. Дидактическое сопровож- дение специальных дисциплин на основе компьютерного моделирования: монография. − Saarbrücken: LAP LAMBERT Academic Publishing, 2012. — 275 с. — ISBN 978–3-8484–3266–0.
5. Руководство по валидации «СИТИС: ВИМ».– Екатеринбург: ООО «СИТИС», 2011.– 25 с.
6. Карькин И. Н. Валидация интегральной модели пожара в зданиях // Гражданская защита — 2011: материалы 6-й международной научно-практической конференции. − Академия МВД, София, Болгария, 24–25 марта 2011 г.: в 2 ч. Ч.1. — София, 2011. — С. 18–22.
