Разработка системы поддержки принятия решений для выбора методов ликвидации чрезвычайных ситуаций на потенциально опасных объектах: На примере аварийных газовых фонтанов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.18, кандидат технических наук Долгов, Сергей Иванович

• Долгов, Сергей Иванович
• кандидат технических наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат технических наук Долгов, Сергей Иванович

Основные сокращения.

Основные сокращения (продолжение).

ВВЕДЕНИЕ.

1. ПРОБЛЕМА СОЗДАНИЯ СОВРЕМЕННОЙ СППР В АВАРИЙНЫХ СИТУАЦИЯХ ДЛЯ ПОТЕНЦИАЛЬНО ОПАСНЫХ ОБЪЕКТОВ.ю

1.1. История вопроса с решением задач снижения ущербов от аварий на потенциально опасных объектах.

1.2. Необходимость разработки специальной СППР при ликвидации газовых фонтанов (СППР-ГФ).

2. МЕТОДИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ К СОЗДАНИЮ СППР-ГФ И СТРУКТУРА ТАКОЙ СИСТЕМЫ.

2.1. Основные требования к СППР-ГФ.,.

2.2. Принципы разработки СППР-ГФ.

2.3. Структура создаваемой СППР, функциональное назначение отдельных ее элементов и взаимосвязи между элементами.

3. РАЗРАБОТКА СППР-ГФ.

3.1. Этапы разработки СППР-ГФ.

3.2. Разработка структуры информационной подсистемы.

3.3. Разработка пользовательского интерфейса клиентских АРМ.

3.4. Программная реализация СППР-ГФ.

3.5. Пользовательский интерфейс АРМ эксперта.-.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка системы поддержки принятия решений для выбора методов ликвидации чрезвычайных ситуаций на потенциально опасных объектах: На примере аварийных газовых фонтанов»

Актуальность работы. Крупные аварии (чрезвычайные ситуации) на потенциально опасных объектах происходят как у нас в стране, так и за рубежом. Полностью избежать возникновения аварий на таких объектах не представляется возможным. Это заставляет искать пути снижения возможностей возникновения чрезвычайных ситуаций (ЧС) или сведения к минимуму отрицательных последствий от них. Первое касается предупреждения ЧС, второе - заблаговременной подготовки к действиям во время ЧС и к ликвидации последствий ЧС. Оба направления (предупреждение ЧС и заблаговременная подготовка) одинаково значимы.

Данная работа связана со вторым направлением — с заблаговременной подготовкой к действиям во время ЧС, а именно: при возникновении открытых газовых фонтанов. Ввиду высокого энергетического потенциала и горючести газового потока такие аварии приводят к разрушениям оборудования и человеческим жертвам, а при наличии ядовитых компонентов в фонтанирующем продукте — возникает опасность для жизнедеятельности производственной и транспортной инфраструктуры на прилегающих к фонтану территориях.

Разнообразие условий возникновения аварийных фонтанов делает проблему выбора способов глушения конкретного фонтана весьма острой. Принятие окончательного решения в отношении использования того или иного метода ликвидации фонтана, как правило, возлагается на эксперта. Причем, свое решение эксперт принимает в условиях дефицита времени (всякое промедление резко увеличивает ущерб) и зная об ответственности, которая возлагается на него. При этом не существует глубоких проработок в области создания современных средств, позволяющих эксперту более оперативно и более уверенно принимать решения в подобных случаях.

Суть данной работы заключается в разработке и внедрении специальной системы поддержки принятия решений при ликвидации газовых фонтанов (СППР-ГФ). Актуальность и значимость работы выходят за рамки газовой отрасли, т.к. методические подходы и принципы, изложенные в ней, могут быть с успехом использованы и для создания систем поддержки принятия решений при возникновении серьёзных ЧС в ряде других отраслей (на особо опасных химических производствах, в нефтехимии, в нефтепереработке, в некоторых оборонных отраслях и т.д.).

Цель диссертации - разработка системы поддержки принятия решений при глушении газовых фонтанов (СППР-ГФ) на основе предварительно сформулированных принципов с последующей их реализацией в процессе построения структурной схемы и отдельных элементов СППР-ГФ.

С учетом целевой направленности в диссертации решены следующие задачи:

• сформулированы основные требования к СППР-ГФ и на их основе — методические принципы создания указанной СППР;

• обоснована структурная схема СППР-ГФ и определено функциональное назначение каждого элемента этой схемы;

• разработана информационная модель аварии;

• разработана информационно-логическая модель процесса принятия решения при выборе способа глушения фонтана;

• разработан пользовательский интерфейс, основанный на понятиях и образах предметной области, который не нарушает естественного хода процесса принятия решений человеком;

• создано программное обеспечение, реализующее предложенную модель принятия решений и позволяющее оперативно оценивать эффективность различных возможных методов глушения фонтана в каждом конкретном случае.

При разработке СППР-ГФ использовались: общая методология построения СППР, методология построения информационных и экспертных систем, методы информационного моделирования, методы прикладного программирования.

Научная новизна работы.

1. Сформулированы основные принципы создания систем поддержки принятия решений во время ЧС для потенциально опасных объектов, распределенных на большой территории.

2. Впервые обоснована структурная схема СППР-ГФ.

3. Предложена информационно-логическая модель процесса принятия решения.

4. Предложен метод формализации и накопления информации, касающейся ликвидации аварийных фонтанов.

Основные положения, защищаемые в диссертации.

1. Методические принципы создания СППР во время ЧС на потенциально опасных объектах, распределенных на большой территории.

2. Структурная схема СППР-ГФ.

3. Информационно-логическая модель процесса принятия решения. 1

4. Информационная модель аварийного газового фонтана.

Практическая значимость работы:

1. Предложенные принципы и подходы по созданию СППР при ликвидации газовых фонтанов могут служить методической основой для создания подобных систем поддержки принятия решений во время ЧС в других (помимо бурения и эксплуатации газовых скважин) потенциально опасных областях деятельности.

2. Информационно-логическая модель процесса принятия решения, использованная при разработке СППР-ГФ, а также метод формализации и накопления информации об авариях на газовых скважинах (и, естественно, сама информация), позволяют эксперту оперативно сопоставлять показатели эффективности различных способов глушения фонтана для данного конкретного случая и, тем самым, более уверенно принимать решение.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на:

• 52-й Межвузовской студенческой научной конференции «Нефть и газ - 98». Москва, РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина, 1998 г.;

• всероссийской конференции «Математические и информационные технологии в энергетике, экономике, экологии». Иркутск, 2003 г;

• на заседании ведомственной Комиссии по чрезвычайным ситуациям Министерства энергетики России, 26.06.2003г.

Публикации. По результатам выполненной работы соискателем лично и в соавторстве опубликовано пять печатных работ. [1,2,3,4,5].

Диссертация содержит введение, три главы и заключение. В приложении дается «Регламент передачи оперативной информации о чрезвычайных ситуациях в дочерних обществах и организациях ОАО «ГАЗПРОМ»», утвержденный 22.09.99. Заместителем Председателя Правления ОАО «Газпром» - Председателем Комиссии по чрезвычайным ситуациям ОАО «ГАЗПРОМ» В.В. Ремизовым, где использованы основные результаты данной работы. Кроме того, приведен список использованных литературных источников.

Заключение диссертации по теме «Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ», Долгов, Сергей Иванович

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Выполнен анализ проблемы снижения ущербов от аварий на потенциально опасных объектах за счет заблаговременной подготовки к действиям во время ЧС.

2. Обоснована необходимость создания системы поддержки принятия решений при возникновении аварийных газовых фонтанов.

3. Предложен методический подход к созданию СППР-ГФ, а именно: сформулированы требования к данной системе; определены основные принципы создания СППР-ГФ; разработана структура создаваемой СППР; определены функциональное назначение элементов СППР-ГФ и взаимосвязи между ними.

4. Решены вопросы реализации СППР-ГФ, в т.ч.: ; определены этапы реализации; разработана структура информационной подсистемы; разработана информационная модель аварии; разработан интерфейс пользователя; определен набор программных и инструментальных средств для реализации СППР-ГФ; осуществлена программная реализация информационной подсистемы и АРМ СППР-ГФ; предложены два варианта развертывания СППР-ГФ (на базе ЛВС и на базе распределенных сетей с протоколами TCP/IP).

5. Информационный образ аварии, предложенный в работе, был использован при разработке документа «Регламент передачи оперативной информации о чрезвычайных ситуациях в дочерних обществах и организациях ОАО «ГАЗПРОМ» », утвержденного 22.09.99 Заместителем Председателя Правления ОАО «Газпром» - Председателем Комиссии по чрезвычайным ситуациям ОАО «ГАЗПРОМ» В.В. Ремизовым (текст соответствующего документа прилагается).

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Долгов, Сергей Иванович, 2004 год

1. Долгов С.И. Имитационное моделирование в задачах обучения и управления объектами нефтегазовой отрасли.// Сборник трудов студенческого научного общества РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина. М., 1999.-с. 123-126.

2. Долгов С.И. Построение информационной подсистемы для системы под держки работы эксперта по глушению фонтанов.// Труды всероссийской конференции «Математические и информационные технологии в энергетике, экономике, экологии». Иркутск, 2003. - с. 156-161.

3. Долгов С.И. Подходы к построению системы поддержки принятия решений для задач ликвидации газовых фонтанов.// Труды всероссийской конференции «Математические и информационные технологии в энергетике, экономике, экологии». Иркутск, 2003 г. - с. 193-196.

4. Ракитина Г.С. и др. Разработка системы поддержки работы эксперта для задач глушения газовых фонтанов./ Г.С.Ракитина, Б.Н.Семякин, С.И.Долгов// Сборник трудов «Экология и промышленная безопасность». — М., ВНИИГАЗ, 2003.-с. 311-314.

5. Коллакот Р. Диагностика повреждений. М.: Мир, 1989, - 516 с.

6. Маршалл В. Основные опасности химических производств. Пер. с англ. -М.: Мир, 1989,-516 с.

7. Goyal R.K. "Probabilistic Risk Analysis", Professional Safety. Yule, 1986, p.l 1.

8. Maher S.T. "Risk management of a petroleum refining facility using fault tree analysis", API Committee on safety and fire protection, fall meeting, Dallas, Texas, September 1985.

9. Young R.S. "Risk analysis applied to refinery safety expenditures", API Committee on safety and fire protection, fall meeting, Denver, Colorado, September, 1986.

10. Проспекты фирмы TNO (Голландия)// Материалы международной выставки «Нефтегаз-93». Москва, апрель, 1993.

11. Литерсен К. «Анализ риска подземных трубопроводов».// Доклад на международном семинаре по «проблемам осведомленности и подготовленности к чрезвычайным ситуациям». М., 9-13 декабря, 1991г.

12. Эрли У.О. и др. «Автоматизированный способ оценки опасных аварий»./ Эрли У.О., Ливингстон М.К., Ньюсон Д.Э.// Нефть, газ и нефтехимия за рубежом. 1990 - № 11 - с. 122-126.

13. Casada M.L., Kirkman J.G., Paula К.М. "Facility risk revier as an approach to prioritizing loss prevention efforts on plant". Oper. Progr. 1990, - №4, - pp. 213219.

14. Mitchell P.D., Patching R.J., Wilkinson. "MHJDAS-a major hazard incident data service". Disaster management. 1989 - 1, №4 - pp.3-4.

15. APELL Awareness and Preparedness for Emergencies on a Local Level. Электронный ресурс. Режим доступа: www.apell.ors, свободный. - Загл. с экрана. - Яз. англ.

16. Ларичев О.И., Мошкович Е.М. Качественные методы принятия решений. -М.: Наука. Физматлит, 1996.

17. Simonovic A., Slobodan P. Decision support for sustainable water resources development in water resources planning in a changing world. // Proceeding of International UNESCO symposium, Karlsruhe, Germany p.III. 3-13, - 1994.

18. Ginzberg M.J., Stohr E.A. A Decision support: Issues and Perspectives. // Processes and Tools for Decision Support. Amsterdam, North Holland Publ. Co, 1983.

19. Трахтенгерц Э.А. Компьютерная поддержка принятия решений. М.: СИНТЕГ, 1998.-376с.

20. Алфимов Р.В. Система автоматизированной поддержки принятия решения при проведении валютных операций в реальном масштабе времени: Автореферат диссертации на соискание ученой степени канд. техн. наук: 05.13.06. -М., 1997. -22 с

21. Ларичев О.И. Объективные модели и субъективные решения. М. «Наука», 1987.

22. Трахтенгерц Э.А. Принятие решения на основе компьютерного анализа. — М.: Институт проблем управления, 1996.

23. Саати Т. Принятие решений. Метод анализа иерархий. — М. Радио и связь, 1993.

24. Бурков В.Н., Новиков В.А. Введение в теорию активных систем. — М. ИПУ, 1996.

25. G2: Real-Time Expert Systems for Operational Excellence. Электронный ресурс. Режим доступа:http://www.gensym.com./manufacturing/g2overview.shtml, свободный. Загл. с экрана. - Яз. англ.

26. Flexible, fully automatic closed-loop control at only 10% of cost of proprietary solutions. Электронный ресурс. Режим доступа:http://www. gensym. com/manufacturing/'ssjford. shtml. свободный. — Загл. с экрана. Яз. англ.

27. Complex fault analysis yields faster, more effective corrective action. Электронный ресурс. Режим доступа:http://www.gensym.com./manufacturíng/ssabb.shtml, свободный. Загл. с экрана. - Яз. англ.

28. Технология для Обнаружения Повреждения (ошибки) в Интеллектуальной сети связи. Электронный ресурс. Режим доступа: http://inf.susu.ас.ru/~pollak/expert/operation/operationsexpert.htm. свободный. — Загл. с экрана. Яз. рус.

29. Shortliffe E.H. "Computer based medical consultation: MYCIN", Academican Elsevier. - New York, 1976.

30. Леонов Д.Г. Объектно-ориентированная технология разработки систем поддержки принятия диспетчерских решений в транспорте газа: Автореферат диссертации на соискание ученой степени канд. техн. наук: 05.13.06. М. 2000. - 23 с.

31. Еще один урок/ Гражданская защита. — 1996, №5. — стр. 24.

32. Ammonium Nitrate Explosion in Toulouse France. Электронный ресурс. Режим доступа: http: //www, apell. org/Crashes/France-toulouse/home. html, свободный. - Загл. с экрана. - Яз. англ.

33. Последняя электричка./ Гражданская защита. 1996, №8 -. стр. 6.

34. В США и Канаде из-за ЧП пострадали 50 млн человек и 100 электростанций. Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.utro.ru/news/2003/08/15/223591.shtml, свободный. — Загл. с экрана. Яз. англ.

35. Хроника проишествий./ Гражданская защита. — 2002, №1. — стр. 46.

36. В.И. Рабчук и др. Стратегические угрозы энергетической безопасности России до 2020 года./ Рабчук В.И., Пяткова Н.И., Сендеров С.М. и др. -Иркутск, Институт систем энергетики СО РАН им Л.А. Мелентьева, 2004. -40 с.

37. Энергетическая стратегия России на период до 2020 года. М., 2003. -118 с.

38. Обеспечение безопасности при ликвидации нефтегазопроявлений. — М.:ВНИИОЭНГ, 1986.

39. OLGA-Well-Kill A Poweful Tool for Blowout and Kill Modeling. Электронный ресурс. Режим доступа: http://www. jwco. com/olga paper 24578. htm, свободный. — Загл. с экрана. Яз. англ.

40. В.Д. Малеванский, Е.В. Шеберстов. Руководство по проведению гидродинамических расчетов глушения фонтанов. М.: Всесоюзный научно-исследовательский институт природных газов (ВНИИГАЗ), 1983. - 161 с.

41. Массель JI.B. Состояние и общеметодологические проблемы построения систем поддержки принятие решений в энергетике.// Системы поддержки принятия решений для исследования и управления энергетикой. — Новосибирск: Наука, 1997. с.9-14.

42. Массель JI.B. и др. Интеграция информационных технологий в системных исследованиях энергетики./ JI.B. Массель, Е.А. Болдырев, Ю.А.Горнов и др. Под ред. Н.И.Воропая. Новосибирск: Наука, 2003. - 320 с.

43. Малеванский В.Д., Шеберстов Е.В. Гидродинамические расчеты режимов глушения фонтанов в нефтяных и газовых скважинах. — М.: Недра, 1990. — 246 с.

44. Леонов Е.Г. Расчет давления на устье при глушении газового фонтана путем прямой закачки жидкости в скважину./ РНТС ВНИИОЭНГ «Бурение», -1972, №5 с. 31-33.

45. Прокопов О.И. Разработка технических средств и технологии для предупреждения и глушения нефтяных и газовых фонтанов.// Автореферат диссертации на соискание ученой степени канд. техн. наук: 05.04.07. Уфа, 1996.-18 с.

46. Гимер П.Р. Математическая модель расчета дебита двухфазной многокомпонентной смеси при аварийном фонтанировании скважины иисследование этой модели на устойчивость к входным данным. М., 1992. -23 с.

47. Логанов Ю.Д. и др. Открытые фонтаны и борьба с ними./ Справочник./ Логанов Ю.Д., Соболевский В.В., Симонов В.М. -М.: Недра, 1991. 189 с.

48. Малеванский В.Д. Открытые газовые фонтаны и борьба с ними. — М., Гостоптехиздат, 1963 -91 с.

49. Поповнин B.C. и др. ОПЫТ ликвидации мощного газового фонтана/ B.C. Поповнин, P.A. Абдулин, А.П. Егоров, Ю.Н. Агеев М., Недра, 1972.

50. Малеванский В.Д. ОПЫТ ликвидации открытых газовых фонтанов на Ачакском месторождении./ В.Д.Малеванский, Р.М.Миклин, В.А.Талдай, Л.П.Чертков М., изд.ВНИИЭгазпром, 1969

51. Fisher D.W Managing Technological Accidents: Two Blowouts in the North Sea. Pergamon Press, Oxford, New York, Toronto. - 1982

52. Шеберстов E.B. Научные основы эффективных методов ликвидации аварийных и газовых фонтанов: Дисс. на соискание ученой степени д-ра тех. наук. -М., ВНИИГАЗ, 1989.

53. Положение "О единой государственной системе предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций" (утверждено постановлением Правительства Российской Федерации от 5 ноября 1995 г. № 1113)

54. Мандел Т. Разработка пользовательского интерфейса: Пер. с англ. М.: ДМК.-2001.-409 с.

55. Гультяев А.К. Машин В.А. Проектирование и дизайн пользовательского интерфейса. СПб: КОРОНАпринт. - 2000. - 349 с.

56. Рубин А.Г. и др. Пользовательский интерфейс для прикладных задач./ Рубин А.Г., Смирнов В.К., Тульский В.П. М., 2000. - 29 с.

57. Programming Microsoft® Visual Basic® 6.0. Francesco Balena. Microsoft Press, 1999.-1312 p.

58. Practical Standards for Microsoft® Visual Basic® 6.0. James D Foxall. -Microsoft Press, 1999. 400 p.

59. Microsoft® Windows® 98 Professional Step By Step. Microsoft Press. 1998.

60. Microsoft® Windows® 2000 Professional Step By Step.- Microsoft Press. 2000.

61. Microsoft® Access 2000 Step by Step. Catapult, Inc. Microsoft Press. 1999. 320 p.

62. Microsoft® Access 2000/Visual Basic for Application Fundamentals. Evan Callahan. Microsoft Press. 1999. - 384 p.

63. Microsoft® Access Version 2002 Inside Out. Helen Feddema. — Microsoft Press. 2001.-1152 p.

64. Hitchhiker's Guide to Visual Basic® and SQL Server™, Sixth Edition.

65. Microsoft® SQL Server™ 2000 Administrator's Companion. Marci Frohock Garcia, Jamie Reding, Edward Whalen, Steve Adrien DeLuca. Microsoft Press. 2000. - 1168p.

66. Microsoft® SQL Server™ 2000 Programming Step By Step. Rebecca Riordan. Microsoft Press, 2000. - 720p.

67. Microsoft® SQL Server™ 2000 High Availability. Alan Hirt with Cathan Cook, Kimberly L. Tripp, Frank McBath. Microsoft Press, 2003. - 784p,

68. Running Microsoft® Excel 2000. Mark Dodge and Craig Stinson. Microsoft Press, 1999.

69. Microsoft® Excel Version 2002 Step By Step. Curtis Frye. Microsoft Press, 2001.-352 p.

70. Microsoft® Excel Version 2002 Inside Out. Mark Dodge and Craig Stinson. -Microsoft Press, 2001. 1104 p.