На правах рукописи Озерова Марина Игоревна МЕТОДЫ И АЛГОРИТМЫ МОНИТОРИНГА И ПРОГНОЗИРОВАНИЯ РИСКА ПРИРОДНЫХ ПОЖАРОВ НА ОБЪЕКТАХ ДЕРЕВООБРАБАТЫВАЮЩЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ Специальность 05.13.01 – Системный анализ, управление и обработка информации (промышленность) Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Владимир 2013
22
Embed
На правах рукописи · Специальность 05.13.01 ± Системный анализ, управление и обработка информации...
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
1
На правах рукописи
Озерова Марина Игоревна
МЕТОДЫ И АЛГОРИТМЫ МОНИТОРИНГА
И ПРОГНОЗИРОВАНИЯ РИСКА ПРИРОДНЫХ ПОЖАРОВ
НА ОБЪЕКТАХ ДЕРЕВООБРАБАТЫВАЮЩЕЙ
ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Специальность 05.13.01 – Системный анализ, управление и обработка
информации (промышленность)
Автореферат диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Владимир 2013
2
Работа выполнена на кафедре «Информационные системы и про-
граммная инженерия» (ИСПИ) Федерального государственного бюджетно-
го образовательного учреждения высшего профессионального образования
(ФГБОУ ВПО) «Владимирский государственный университет имени
Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых» (ВлГУ)
Научный руководитель доктор технических наук, профессор
Жигалов Илья Евгеньевич,
ВлГУ, заведующий кафедрой «Информаци-
онные системы и программная инженерия»,
г. Владимир
Официальные оппоненты: доктор технических наук, доцент
Андрианов Дмитрий Евгеньевич,
Муромский институт (филиал) ВлГУ, заве-
дующий кафедрой «Информационные сис-
темы», г. Муром Владимирской области
кандидат технических наук, доцент
Курысев Константин Николаевич,
Владимирский юридический институт
ФСИН России, начальник управления под-
готовки кадров высшей квалификации,
г. Владимир
Ведущая организация ФГБОУ ВПО «Ярославский государствен-
ный технический университет», г. Ярославль
Защита состоится 29 мая 2013 г. в 15 ч. 30 мин. на заседании
диссертационного совета Д 212.025.01 при ВлГУ по адресу: г. Владимир,
ул. Горького, д. 87, корп. 1, ауд. 335-1.
С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ВлГУ по
адресу: г. Владимир, ул. Горького, д. 87, корп. 1.
Автореферат разослан «25» апреля 2013 г.
Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просим
направлять по адресу: 600000, г. Владимир, ул. Горького, д. 87, ВлГУ,
ученому секретарю диссертационного совета Д 212.025.01.
Ученый секретарь диссертационного совета
доктор технических наук, доцент Н.Н. Давыдов
3
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность работы
Интенсивное внедрение информационных технологий в управление
промышленными объектами, необходимость повышения достоверности и
качества исходной информации, лежащей в основе формирования управ-
ленческих воздействий, требуют создания новых методов и алгоритмов
анализа и обработки данных и моделирования процессов управления пред-
приятием.
Создание собственной сырьевой базы на предприятии деревообраба-
тывающей промышленности значительно сокращает сроки изготовления и
снижает себестоимость продукции. Сегодня особенно актуально формиро-
вание механизма управления деревообрабатывающим предприятием, на-
чиная с нулевого цикла и заканчивая сдачей готовой продукции, при объе-
динении разноуровневых циклов производства в единый комплекс; при
этом следует учитывать технологические особенности каждого этапа. При
автоматизации процесса заготовки сырья важно соблюдение требований
по обеспечению надлежащего уровня профилактики и предупреждения
пожароопасных ситуаций на вверенных лесных территориях. Однако су-
ществующие методики оценки риска возникновения природного пожара
из-за большого и разнородного объема информации не приемлемы для
применения на отдельном предприятии. В этой ситуации следует ориенти-
роваться на более простые и экономичные мобильные технологии по про-
гнозированию пожарной опасности предприятия, интеграцию новых мето-
дов обработки информации, позволяющих осуществлять сбор, обработку и
предоставление оперативных данных о состоянии подведомственной тер-
ритории леса, а также формировать управляющие решения, направленные
на обеспечение пожарной безопасности производства.
В область разработки и применения методов системного анализа
сложных прикладных объектов исследования, обработки информации,
включая вопросы совершенствования управления и принятия решений,
большой вклад внесли работы Р.И. Макарова, А.В. Кострова, С.С. Садыко-
ва, Д.Е. Андрианова, Ю.Д. Моторыгина, А. А. Денисова.
Сегодня перспективным является применение интеллектуальных тех-
нологий, методов теории нечетких множеств, которые являются удобным
средством моделирования сложных динамических процессов в условиях
многокритериальности и неопределенности. Процесс развития природного
пожара является труднопрогнозируемым процессом, который зависит от
многих граничных условий и факторов, и в этих условиях целесообразно
использовать нечеткие модели вывода. Вопросы практического примене-
ния нечетких моделей рассматривались в работах Н. Г. Ярушкиной, И. Ба-
тыршина Х. Танаки, К. Сонга, однако подход к прогнозированию природ-
ных пожаров с точки зрения нечетких моделей в них не был рассмотрен.
4
В связи с этим исследование, назначением которого является разра-
ботка математической модели и комплекса программ мониторинга и про-
гнозирования рисков возникновения природных пожаров на основе иерар-
хического нечеткого вывода, является актуальным.
Объектом исследования диссертационной работы является инфор-
мационная система управления предприятием, работающая в условиях не-
однородности и низкой доступности информации.
Предмет исследования – методы и решения, направленные на со-
вершенствование системы управления.
Целью работы является повышение эффективности прогнозирования
пожарной опасности и результатов управленческих решений, направлен-
ных на предупреждение опасных ситуаций на предприятии деревообраба-
тывающей промышленности.
Для достижения поставленной цели были решены следующие основ-
ные задачи:
1. Исследованы данные, влияющие на возникновение пожарной опасно-
сти; проанализированы существующие методы мониторинга и про-
гнозирования природных пожаров, существующие математические
модели оценки пожарной опасности.
2. Разработана структура информационной системы предприятия дере-
вообрабатывающей промышленности.
3. Разработана человеко-машинная процедура принятия решений по
оценке риска природного пожара на территории предприятия дерево-
обрабатывающей промышленности.
4. Разработана методика оценки риска природного пожара на террито-
рии предприятия деревообрабатывающей промышленности с исполь-
зованием теории нечетких множеств, обеспечивающая необходимую
степень достоверности получаемых результатов.
Разработана объектно-ориентированная архитектура программного
комплекса, реализующего алгоритмы определения риска возникновения
природных пожаров.
Научная новизна
Предложены новые математические модели для расчета основных
факторов, влияющих на риск возникновения природного пожара, позво-
ляющие повысить точность прогнозирования риска возникновения пожара.
1. Разработана система экспертных оценок для описания факторов, оп-
ределяющих риск возникновения природного пожара.
2. Построена математическая модель прогнозирования природных по-
жаров на основе иерархического нечеткого вывода по Сугено с нечет-
ко заданными факторами, позволяющая проводить оценку риска воз-
никновения природных пожаров на объектах деревообрабатывающей
5
промышленности с учетом многофакторности и неопределенности ус-
ловий протекания процесса природного пожара.
3. Разработаны алгоритмы оценки риска природных пожаров с исполь-
зованием аппарата иерархического нечеткого вывода, позволяющие
осуществлять прогнозирование пожара на основе нечетко заданных
исходных данных.
Методы исследования
В работе использованы: системный анализ, теория систем, теория не-
четких множеств, классификации, эксперимента и методы математическо-
го моделирования.
На защиту выносятся
1. Алгоритм определения риска возникновения природных пожаров,
использующий в качестве исходных данных лингвистические переменные.
2. Математические модели факторов возникновения природных пожа-
ров, повышающие точность прогнозирования.
3. Методика организации лесопожарного мониторинга на предпри-
ятии деревообрабатывающей промышленности.
Практическая значимость работы. Разработанные методы монито-
ринга и прогнозирования риска природных пожаров позволили повысить
достоверность получаемых расчетных величин опасности природного по-
жарного риска. Они учитывают индивидуальные особенности объекта, не-
определенность факторов пожарного риска и позволяют в процессе расче-
та увеличивать количество учитываемых факторов.
Результаты расчетов используются в качестве количественного пока-
зателя пожарной опасности объектов, необходимого для принятия реше-
ний, направленных на снижение уровня пожарного риска объектов дерево-
обрабатывающей промышленности.
Результаты исследований используются в практической работе ГУ
МЧС России по Владимирской области при оценке фактической степени
природной пожарной опасности промышленных предприятий, располо-
женных на подведомственных территориях. Разработанный алгоритм ус-
пешно применяется при проведении аудита пожарной безопасности объек-
тов деревообрабатывающей промышленности организациями Новтехсто-
рой и «СТРОЙ - КОМПЛЕКС» г. Боровичи Новгородской области.
Апробация работы. Основные результаты диссертации докладыва-
лись и обсуждались на следующих конференциях: ЯГПУ (Ярославль);
СГТУ (Самара); Международной научно-практической конференции «Со-
временные направления теоретических и прикладных исследований»
(Одесса); Международной научно-практической конференции «Информа-
ционные технологии в науки и образовании» (Шахты-2012); международ-
ной научно-практической конференции «Электронная Казань 2013».
6
Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 научных работ, в
том числе 5 в изданиях из перечня ВАК, получено 2 свидетельства о реги-
страции программных продуктов.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четы-
рех глав, заключения, списка литературы и приложения. Объем работы со-
ставляет 150 страницы, в том числе 131 страница основного текста, 10
страниц список литературы, 42 рисунка и 12 таблиц.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении определены цель и задачи диссертационной работы,
показана её актуальность и практическая значимость, определена новизна
и обоснована достоверность полученных результатов, представлены
основные положения, выносимые на защиту.
В главе 1 «Современное состояние мониторинга и прогнозирования
природных пожаров» приведен обзор текущего состояния проблемы. Вы-
полнен анализ существующих подходов к решению задач мониторинга
природных пожаров. В ходе анализа выявлены недостатки современных
систем дистанционного мониторинга природных пожаров и сформулиро-
ваны основные требования к информационному обеспечению системы
принятия решения по оценке риска природных пожаров.
Рассмотрены три основные системы дистанционного мониторинга