Автоматизация оценки и прогнозирования безопасности гидротехнических сооружений накопителей жидких промышленных отходов

Актуальность работы.

Гидротехнические сооружения накопители жидких промыш. зениых отходи относятся к категории опасны* объектов, имеющих широкое распространение luuia. hu, а лесообрабатываюшеД промышленное № - на целлюлозно-бумажном комбинате — имеются юдоогвалы, отстойники, шламонаколизели Аналогичные гидротехнические сооруженш эксплуатируются и ¦ других отраслях промышленное! и: металлургической, горнодобывающей. химической, шертетичсской и др Аварии на подобны* сооружениях могут примети к ягрпнеишв окружающей среды, затоплению близлежащей территории, чю поалечет огромные убытки для предприятия и региона Источу обеспечение безопасности такн* объектов имеет существенное ша’кнне.

Анализ статистических данных, но гидротехническим сооружениям накопителям ЖИДОМ оромышлелми* отходов позволил сделать следующие Никли Аварийность гидротехнических сооружений, а России я 2.5 рам превышает среднемировые показатели Основными причинами аварий являются ошибки при Проектировании, дефекты при строительстве. неудовлетворительное техническое состояние сооружений и шикни уровень эксплуатации. неправильная опенка размеров иаволков Нередко причиной аварий становится пренебрежение владельцами сооружений принципом приоритетного финансирования мероприятий, направленных, но обеспечение их жстглуагаиношюй безопасности Со1лвсно статистике инцидентом иа подобных объектах, с каждый годом увеличивается количество незначительных поломок или случаев разрушения оборудования и сооружений. Подводя итоги за последние несколько пег. можно слепить аывол. что уровень риска возникновения аварийной ситуации ддя таких объектов возрастает с каждым годом н лявио превысил средний риск № России — 2,4КГ1 Мод Уменьшение риска юшиювдвеиия аварий и" гидротехнических сооружениях стало актуальной проблемой для любого предприятия — владельца гидротехнического сооружения.

Потому для рационального развития гидротехнических сооружений накопителей промышленных отходов трсбуезев создаю" научно обоснованных подходов к опенке безопасности и выбору альтернатив развития в течение всего жизненного никла таких обьекзов Автоматизация решения задач оценки и прогнозирования безопасности с помощью информационных моделей поддержки управления — актуальный метод повышения эффективности управления промышленно-экологической безопасностью тидротсхническнх сооружений накопителей жидких промышленных ополн.

Гидротехнические сооружения яв: тяются нроетраиственна-рнирслслсииыми промышленными объектами, то есть представляют собой комплекс промышленных и природных oGwriTuH. которые ни i ш ч>-| с Не i bv ю i на любом этапе жизненное о никла Поэтому при моншорннге н анализе беюпаеносгн необходимо рассматривал. подобное сооружение и как ели мы ft опасный объект, и как комплекс, но соетввиякмцих Характеристики простраиствемго распределенных ирочыигленных объектов изченяютев во вречени. но, а иаетмщее «рем* дли ни* практически отсутоаусг рперлипимл >, a4jrjio. Liitjfl анализ с вариантами ддпшсйнкп) развития внешних н внутренних факгоров риска при наличии нрсдаварнЛной ситуации, а текущий момент времени.

Авточапгшшя решения этих ылач н иитеграии" их в единую систему сбора и обработки данных и оперативно)" упрааления позмлнт пзйысигь h эффективность функционирования гидротехнических сооружений «мкоиитслей жидких прочы тленны ч отходов.

Цель диссертационной работы.

Разработка модели н метода оценки и прогнозирования безопасности гидротехнических сооружений накопителей жидких нромыш/книых отход" на всех илгшч жтнениою цикла дли обоснованного выбора планово-нредунредигепьных мер по предотвращению иредавлрийных и аварийных ситуаций.

Ли достижении поставленной цели решены следующие u. u'n. Основные задачи исспедотания.

1 A Haiini существующих систем и методов оценки и прогнозирован" и безопасное! и гидротехнических сооружений шконктелеЛ жидких промышленные отходов 2, Paipafarta фсбовамии к сисгсмс обеспечения бедапасмости функционирования гидротехнических сооружений накошие. кй жидких промышленных oi ходов 3 Разработка и параметризация модели безопасности гидротехнических сооружений накопителей жидких промышленных ипсодов «a основе ситуационной юищетуалииои модели,.

J Разработка метода оценки безопасности гидротехнически* сооружений накопиic."cfl жидких проч ыш.теины.ч отходов на различных этапах жизненного цикла 5 Создание инструментальной среды оценки и ирог ношровяни" безопасности гидр («ехническия сооружений накопителей жидких промышлениыч отходов.

Методы исследования.

Дп* решения поставленных в работе задач иснояыукпея методы юипкптуальнош моделирования. теории графов, теории вероятностей и чатевдтической лошки, элемент" теории чиожсств. методы оценки опасное гей и рисков.

В основу диссертационной работы положены результаты, подученные автором «ходе исследоааинИ, проводимыч по планам иаучио-иеелсдомтсльскнч работ Ннетита информатики и математического моделирования технологически ч процессов Кольского научного „ентро РАН ¦ период с 2000 no IDftfr тт пМстаты н мвдел“ упраилеии* безопасностью прцродно-промышмииик систем». гос. рег № ОКОТ. 0010 28**. «Информационные технологии смтуацмониого управления технологическими процессами и бёкииеиостыо • оршшилгшнррадны» комплексах*, гос. рег. Нг ОМ 003 03*19 На базе них результатов разработано методическое и протраммно-алг йр"1 инчсскос обеспечение для (ОШШ систем оценки и прогнозирования гидротехнических еоор> жени И накопителей промышленных отходов.

Научная новизна определяете" тем, что сформулирована к решена проблема автоматизации оценки и пропаянрошии безопасности гидротехнических «щруж"и"й накопи селей промышленник отходов на различных этапах жи шейного цнкла с целью экономического н технологического обоснований комплекса мер по предупреждению нештатных и чрезвычайных ситуаций. что обеспечивает повышение уровни нромышяснно-экологнческоА безопасности предприятий Основные аспекты научной новизны следующие'.

1 Разработано расширение ситуационной концептуальной модели промышленио-прнродносо комплекса на задачи прОЫышАММО-акологичякоП безопасное >и Выполнена пярамегритацна концептуальной модели безопаемкти гидротехнических сооружений накопителей жидких примышленных отходов применительно к условиям ¦анкрглюго предприятия. Отличие молели состоит в реализации ентуашкиикио подкола к оценке показателей безопасное и" 2- Разработан метод оценки бсюнясностн пцрпьннтких сооружений накогнмелей жидких промышленных отходов, отличающийся тем. что ¦ нем учитываются пространственно-временные характеристики обз^кта, при этом повышена легальность моделирования.

3 1*а1раГн.панй модель безопасности гидротехнических сооружений накопи гелей жидких промышленник отходов Отличие модели состоит в се адаптации для различныпанов жникнного цикли с иелио про! нознроынин рационального рамипга положения, выносимые на Защиту, сформулированы, а конце автореферата я качестве основных реэуяЬПТО! работы.

Актуальность и научная новизна работы подтверждены включением регулматой рабош ¦ перечень важнейших результатов Российской Академии Лак за 3002 гол ¦ облает естественных, технических. гу*ииигар"плх и общественных наук. Практическая ценность внедрение единая ннетру"смтат*ж"Я среды «мк'нлн и лрегножролмгия «из*о гкг нависни. уровень промыш лстню-э Минин ческой безопасности гидротехнических сооружении накопи тедеЛ жидких промышленный отходов на различных напал жизненного пиши.

Практически реализации осуществлена в рамках завершенных хозяйственных договор".

3 Комплексна* опенка устойчивости ОАО «Апатит» к воздействию чрствычайиыч ситдшяй техногенного, природного. социальною характера и к возшейсттняо первичных и вторичных факторов поражения в военное время Доктор .V- 2000.^2401 от 01 Ю .2000г.

2. Расчет вероятного вреда при авариях па гидротехнических сооружениях ОАО «Апатит.

Договор № 2003/2401 от Ш-2003 г, 1 Разработка паспортов безопасности опасных оСиктм ОАО «Апатит» Договор №.

2005/2404 ог 0 ?10.2005 Г Научная апробация работы.

Основные результаты диссертационной работы докладывались н обсуждались, но X международной конференции «Проблемы управления безопасностью сложных систем» (Москва. 1002 г.). V Всероссийской школе-семинаре «Нриюидные проблемы управления макросистемами» (Апатиты, 2004 г).

Материалы диссертаций использованы при выполнении работ по гранту РФФИ № 05−01−97 500, тема ¦¦ Разработка миделей оценки тсхиогенно-природипЯ безопасности градообразующих предприятий европейского Сепсрэ (на примере ОАО чАппит"!".

Публикации.

По теме МДОрПШНМШОй роботы опубликовано 10 печатных работ, и том числе 1 в центральных изданиях. 2 — материалы международных конференций 4 — статьи в сборниках научных трудов Институте информатики и математическою моделнромшм технологических процессов Кольского научного центра РАН Полуденные результаты изложены в отчетах по НИР в Институте информатики и математическое о моделирования технологических процессов Кольского научного центра РАН,.

Выводы по главе 4.

В результате практических исследований получены следующие результаты ! Выбран способ интеграции модели в информационную среду, основанный на объектно-ориентированном программировании Он позволяет моделировать характеристики и поведение элементов ГГС НПО наиболее близко к реальтвдети 2. Разработана структур* классов модели, которая позволяет описать элементы ГТС НПО, мх характеристики и взаимодействие Каждый из перечисленных классов содержит определенный набор процедур и данных, соответствующий объекту ГТС НПО Разработана база данных для хранения исходных и текущих параметров в информационной среде, а также основные алгоритмы обработки и представления них данных.

4 Разработанная модель обеспечивает комплексную оценку устойчивости ГТС НПО к воздействию опасных внешних факторов в военное и мирное время и анализ рнска. при создании паспортов и деклараций безопасности таких объектов, А также позволяет наглядно отображать результаты исследований элементов ПС НПО как единой системы.

5 Использование результатов диссертационной работы на предприятию, содержащих в своей ведомстве гидротехнические сооружения накопителей промышленных объектов, позволит оперативно произвести оценку текущего состояния объекта, рассчитать возможные социальные и экономические потери в случае возникновения возможной аварийной ситуации Ив основе собранной информации модель позволяет рассчитать возможное развитие объекта в течение всего жиикшимо никла и выбрать список возможных мероприятий лл* учеиьнтеиия степени риска для всех этапов жизненного цикла. Использование разработанной модели на предприятии представляет собой систему поддержки управления безопасностью, учитывающую исторические факторы естественного развития объекта и возможные влияния в будущем.

Заключение

.

В диссертационной работе сформулирована «решена проблема автоматизации управления всеми этапами жизненного никла гидротехнически), сооружений накопителей н|кумышленных отходов с целью ЖОМОМ НЧССКОГО и технологического обоснованн» комплекса мер по предупреждению нештатных и чрезвычайных ситуаций, что обеспечивает повышение уровня промышлеиио-эколосической безопасности В ходе работы получены следукипие результат Концептуальная модель расширена и* «влачи безопаеноетивыполнена параметризация концептуальной модели лля ГТС НПО. Разработана иерархическая модель функционирования ГТС НПО, состоящая из трех множеств элементов — объектов, процессов и информационных ресурсов (данных) Опасные объекты и технологические процессы классифицированы по различным признакам и параметрам и разбиты на группы Определены базовый набор характеристик каждой группы и их взаимосвязь Отдельно выделен управляющий объект, который определяет степень безопасности объекта и обеспечивает выработку возможных мероприятий для предотвращения предаварийных ситуаций.

I’кзработая метод опенки безппаенчжти ГТС 1ШО, основанный на логико* вероятностном подходе и позволявший определим, степень риска аварии на объекте В ходе работы проведен анализ функшнмшрования существующих ГГС НПО. выбран набор инициирующих событий, вяиммцих на безопасность объекта, и определена их взаимосвязь Разработанный метол опенки безопасности учитывает пространственно-временные хврактериснии злеменгов объекта и повышает детальность описания ITC НПО до отдельного ресурса, что позволяет выявлять сложные (многократные) отказы Ратработянн модель безопасности ГТС Fl ПО. основанная «та предложенном методе оценки бе опасности и ситуационной системе моделирования Она учитывает (.разработанные средства обеспечения безопасности объекта) параметры каждого этапа жизненного цикла объекта Модель предлагает рациональные варианты функционировании объекта на любом этапе его развития Основным критерием опенки эффективности функционирования является рентабельное п. С помощью модели можно также спрогнозировать нзмаеение параметров элементов ГТС НПО при проведении выбранных мероприятий.

Результаты диссертационной работы использованы при реализации специализированных программных систем, которые ККДрсмы для решения задачи автоматизации комплексной оценки уешйчивоезн ГХК ОАО яАллтнт". В дальнейшем планируется внедрить разработанный подход в лесопромышленный комплекс Карельской.

127 республики Возможные вправления дальнейших исследований поземе диссертационной работы параметризовать концептуальную модели для всех типов гидротехнике кнх сооружений, автоматизировать разработку возможных сценариев развития аварий ил основе концептуальной модели.