Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Обзор моделей и методов управления безопасностью ЛЧ МН 15
1.1. Законодательные нормы обеспечения безопасности линейных объектов топливно-энергетического комплекса 15
1.2. Структура типового магистрального нефтепровода 17
1.3. Особенности методов обеспечения физической безопасности ЛЧ МН 19
1.4. Задача обеспечения физической безопасности ЛЧ МН 21
1.5. Выводы по главе и постановка задачи 23
ГЛАВА 2. Модель оценки распределения величины риска ФБ ЛЧ МН 25
2.1. Задача оценки величины риска ФБ 25
2.2. Модель ЛЧ МН, как объекта защиты 26
2.3. Модель угроз ЛЧ МН 28
2.4. Перечень рисковых событий для ЛЧ МН 30
2.5. Концептуальная модель оценки распределения риска ФБ 31
2.6. Пространственное временное распределение величины риска ФБ
2.6.1. Оценка величины ущерба 34
2.6.2. Оценка вероятности реализации рискового события
2.7. Перераспределение риска ФБ в результате проведения контрольных мероприятий 40
2.8. Количественные показатели по оценке величины риска ФБ 43
2.9. Апробация модели оценки распределения риска ФБ
2.10. Адекватность модели оценки распределения риска ФБ 52
2.11. Выводы по главе 53
ГЛАВА 3. Численный метод линейного отображения географических координат подвижного объекта на ЛЧ МН 54
3.1. Актуальность задачи 54
3.2. Задача линейного отображения географических координат 55
3.3. Описание метода линейного отображения 56
3.4. Апробация метода линейного отображения 62
3.5. Погрешность метода отображения 64
3.6. Обработка данных обследования ЛЧ МН 69
3.7. Алгоритм сж атия данных обследования ЛЧ МН 71
3.8. Апробация алгоритма сжатия данных 73
3.9. Выводы по главе 76
ГЛАВА 4. Модель системы управления распределением риска ФБ ЛЧ МН 78
4.1. Процесс управления риском ФБ 78
4.2. Инициализация модели управления распределением риска ФБ 81
4.3. Оценка величины риска ФБ 83
4.4. Управление распределением риска ФБ 87
4.5. Адаптация параметров модели системы 89
4.6. Апробация модели системы управления 90
4.7. Адекватность модели системы управления 96
4.8. Выводы по главе 99
ГЛАВА 5. Программный комплекс по обеспечению безопасности ЛЧ МН 102
5.1. Реализация научных результатов работы в АС 102
5.2. Характеристики автоматизированной системы
5.2.1. Первая очередь АС «Проведение мероприятий на ЛЧ» 106
5.2.2. Вторая очередь АС «Планирование мероприятий на ЛЧ»
5.3. Модернизация процессов информационно-аналитического обеспечения процесса охраны ЛЧ МН 109
5.4. Архитектура АС
5.4.1. Серверная часть АС 111
5.4.2. Клиентская часть АС 119
5.5. Интерфейс первой очереди АС «Проведение мероприятий на ЛЧ» 123
5.5.1. Главное окно 123
5.5.2. Ввод данных 125
5.5.3. Статистика защищенности ЛЧ 126
5.5.4. Статистика по мероприятиям на ЛЧ 127
5.5.5. Администрирование 129
5.5.6. Описание формируемой слу жебной документации 130
5.6. Интерфейс второй очереди АС «Планирование мероприятий на ЛЧ» 131
5.6.1. Главное окно 131
5.6.2. Ввод данных 133
5.6.3. Окно «Мероприятия на карте» 134
5.6.4. Статистика для маршрутов 135
5.6.5. Вдольтрассовое оборудование 136
5.6.6. Администрирование 137
5.6.7. Описание формируемой слу жебной документации 138
5.7. Выводы по главе 138
Заключение 140
Список литературы
- Структура типового магистрального нефтепровода
- Концептуальная модель оценки распределения риска ФБ
- Описание метода линейного отображения
- Инициализация модели управления распределением риска ФБ
Введение к работе
Актуальность исследования. Основные меры обеспечивающие безопасность, в том числе антитеррористическую защищенность объектов топливно-энергетического комплекса (ТЭК) Российской Федерации, устанавливаются Федеральным законом «О безопасности объектов топливно-энергетического комплекса». Известные подходы к управлению безопасностью сложных систем национального масштаба, таких как ТЭК, в значительной мере основываются на процедуре категорирования опасных объектов, в результате которого объектам одной категории предъявляются дискретные требования по обеспечению безопасности, что не позволяет обеспечить должный уровень эффективности и универсальности принимаемых решений. Альтернативным категорированию является системный подход к управлению рисками физической безопасности (ФБ), предлагаемый для использования множеством авторских коллективов. К сожалению, методики, реализующие данный подход, не могут охватить всего многообразия действующих систем ФБ. Одним из факторов, ограничивающих существующие модели и методы оценки рисков, является допущение о точечном характере объекта управления рисками ФБ. Это допущение исключает из рассмотрения множество пространственно распределенных систем. К таковым, в частности, относится линейная часть магистрального нефтепровода (ЛЧ МН), характеризуемая пространственно-протяженной и многосвязной инфраструктурой. Особенности ЛЧ МН осложняют задачу обеспечения безопасности ТЭК, не позволяя использовать для этой цели стандартные модели управления рисками, ориентированные на точечные объекты.
Необходимость разработки специализированных систем управления ФБ для ЛЧ МН подтверждается большим интересом к объектам такого рода со стороны злоумышленников – с 2003 по 2012 годы на объектах ОАО «АК «Транснефть» было выявлено 4779 фактов несанкционированных врезок в МН, по которым осуществляется транспортировка около 90% добываемой в России нефти.
Основной вклад в разработку методик и моделей систем управления рисками ФБ внесли Гарсиа М., Звежинский С., Магауенов Р. Г., Астахов А. М., Н.А. Махутов, К.Б. Пуликовский, С.К. Шойгу, К.В. Фролов, Д. С. Черешкин, А. А. Кононов, А. Б. Стиславский, В. Н. Цыгичко, А. К. Покровский, Н. А. Кузнецов, В. В. Кульба, Е. А. Микрин, Власов В.А., Н. В. Петров, С. Б. Титков.
Целью диссертационной работы является разработка математических моделей и программных средств по управлению рисками ФБ ЛЧ МН для повышения эффективности управления безопасностью линейных объектов топливно-энергетического комплекса Российской Федерации.
Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:
1. Проведен обзор существующих методик и моделей по управлению физической безопасностью ЛЧ МН.
-
Разработана математическая модель оценки риска ФБ ЛЧ МН.
-
Разработана математическая модель по управлению величиной риска ФБ ЛЧ МН.
-
Разработан численный метод преобразования географических координат подвижных объектов, проводящих контрольные мероприятия, во множество обследованных ими участков ЛЧ МН.
-
Разработан комплекс программных средств, реализующих предложенные выше модели и численный метод в многопоточном режиме.
-
Проведено исследование разработанных алгоритмов, численных методов и математических моделей на контрольных примерах.
-
Проведено проектирование, разработка и внедрение программного комплекса по управлению рисками ФБ.
Объектом исследований является процесс планирования и анализа контрольных мероприятий по выявлению актов незаконного вмешательства на ЛЧ МН, то есть противоправных действий, угрожающих бесперебойному процессу перекачки нефти по МН и повлекших за собой повреждение или уничтожение имущества, кражу транспортируемого сырья, а также причинение вреда жизни и здоровью людей.
Предметом исследований являются модели, методы и программы поддержки принятия решений по оптимальному распределению ресурсов на обеспечение контроля защищенности ЛЧ МН.
Методы исследования. В диссертационной работе применялись методы
теории вероятностей, теории принятия решений, методы оптимизации,
математической статистики, экспертных оценок, интерполяции, численного
интегрирования, объектно-ориентированного и рефлексивно-
ориентированного программирования.
Достоверность результатов обеспечивается строгостью применения математических методов, результатами проведенных численных экспериментов.
Научная новизна полученных результатов. В диссертации получены следующие новые научные результаты:
-
Новая математическая модель оценки пространственно-временного распределения риска ФБ ЛЧ МН, основанная на предположении о Пуассоновском характере потока событий незаконного вмешательства и отличающаяся от существующих возможностью автоматизации расчета указанного распределения в реальном времени (соответствует п. 3 паспорта специальности).
-
Новая математическая модель системы управления пространственно-временным распределением риска ФБ ЛЧ МН. Модель отличается автоматизацией процесса управления контрольными мероприятиями в местах с максимальным значением их рископонижающего потенциала, обеспечивает равномерность пространственно-временного распределения вероятности рисковых событий ФБ для участков ЛЧ МН и, таким образом, снижает время обнаружения актов незаконного вмешательства (соответствует п. 5 паспорта специальности).
-
Оригинальный численный метод преобразования географических координат проведенных контрольных мероприятий во множество обследованных участков ЛЧ МН и основан на переходе от сферической системы координат к декартовой и проецировании траекторий мероприятий на ЛЧ в техническом коридоре ЛЧ МН. Метод отличается тем, что он позволяет автоматизировать процесс выделения информации об осмотренных участках ЛЧ МН, отбрасывая неинформативные данные, полученные при проведении контрольных мероприятий, а также обеспечивает сжатие соответствующих данных (соответствует п. 3 паспорта специальности).
-
Новый программный комплекс, отличающийся от существующих возможностями учета экспертных оценок при автоматизированной обработке данных о проводимых контрольных мероприятиях в режиме реального времени и оценке уязвимости участков ЛЧ МН, и позволяющий существенно сократить время реакции системы на акт незаконного вмешательства в инфраструктуру ЛЧ МН (соответствует п. 4 паспорта специальности).
Теоретическая значимость работы заключается в развитии методики управления величиной риска физической (имущественной) безопасности в иерархических структурах критически важных объектов на пространственно-распределенные линейные объекты ТЭК типа ЛЧ МН.
Практическая значимость работы подтверждается актом внедрения по использованию полученных в ней результатов для решения следующих задач:
планирование мероприятий по выявлению актов незаконного вмешательства с учетом величины риска ФБ МН «Самотлор– Александровское» (участок протяженностью 23 км.), «Александровское -Анжеро-Судженск» (818 км), «Игольско-Таловое – Парабель» (397 километров).
учет и оценка эффективности мероприятий проведенных сотрудниками ООО «Транснефть-охрана ЦСМУВО» и АО «Транснефть -Центральная Сибирь» с использованием разработанных моделей, методов и комплекса программных средств.
На защиту выносятся приведенные ниже положения.
-
Эффективность системы физической защиты ФБ ЛЧ МН определяется динамикой пространственно-временного распределения вероятности рисковых событий, оцениваемой множеством данных о проведенных мероприятиях по контролю защищенности ЛЧ МН, экспертными оценками степени их эффективности, статистическими данными по совершению актов незаконного вмешательства, а также оценкой уязвимости отдельных его участков (п. 5 паспорта специальности).
-
Принцип равнозащищенности ЛЧ МН как объекта защиты реализуется при равномерном пространственно-временном распределении вероятности рискового события и достигается при максимальном рископонижающем потенциале мероприятий по контролю защищенности участков ЛЧ МН, за счет организации замкнутой, автоматизированной,
циклической системы управления рисками, базирующейся на цикле Шухарта-Деминга. Так на участке МН «Александровское-Анжеро-Судженск» длиной 100 км среднее время выявления акта незаконного вмешательства в течение 12 месяцев было сокращено на 33 дня, а величина рископонижающего потенциала мероприятий, была повышена на 26%, т.е. на 1 млн. 169 тыс. руб. (п. 3 паспорта специальности).
-
Достоверность информации о месте проведения контрольных мероприятий на ЛЧ МН повышается за счет использования численного метода преобразования координат траектории подвижного объекта из географической системы координат в линейную систему координат ЛЧ в пределах его технического коридора. При этом обеспечивается сжатие соответствующих данных за счет преобразования обработанного множества географических координат подвижного объекта во множество обследованных участков ЛЧ МН. Использование указанного метода, по сравнению с действующим алгоритмом линейной интерполяции траектории мероприятий, позволило повысить адекватность информации полученной в ходе мероприятий по аэровизуальному обследованию участков МН «Александровское-Анжеро-Судженск» на 30%, c погрешностью значительно меньшей погрешности систем глобального позиционирования, а также обеспечить сжатие данных в среднем в 300 раз при среднем отклонении расчетной координаты объекта от реального положения на 178 м. (п. 3 паспорта специальности).
-
Многопоточная архитектура программного комплекса управления рисками ФБ ЛЧ МН реализует предложенные модели, численный метод и алгоритмы. Апробация данного комплекса на предприятии АО «Транснефть - Центральная Сибирь» позволила сократить продолжительность процесса оценки распределения риска ФБ с 3 часов до режима реального времени, за счет использования алгоритма предварительной обработки данных о проведенных контрольных мероприятиях (п. 4 паспорта специальности).
Апробация работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях, семинарах, выставках:
«Методический семинар службы безопасности АО «Транснефть -Центральная Сибирь», г. Томск, 05–07 февраля 2013;
«Первый тур 14 научно-технической конференции молодежи ОАО «АК «Транснефть», г. Томск, 20–24 ноября 2013;
«Методический семинар службы безопасности АО «Транснефть -Центральная Сибирь», г. Томск, 11–13 февраля 2014;
«Второй тур 14 научно-технической конференции молодежи ОАО «АК «Транснефть», г. Санкт-Петербург, 17–19 февраля 2014;
«Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Научная сессия ТУСУР – 2015», г. Томск, 13–15 мая 2015;
«X Международной учебно-научно-практической конференции «Трубопроводный транспорт – 2015», г. Уфа, 21-22 мая 2015.
Публикации по теме диссертации. По результатам исследований опубликованы 9 печатных работ, из которых 3 в периодических изданиях, рекомендованных ВАК РФ. Были получены два свидетельства о государственной регистрации программы для ЭВМ и базы данных (номера свидетельств: №2014616614, № 2014621114).
Личный вклад автора. Постановка цели научного исследования и подготовка материалов велась совместно с научным руководителем. Основные научные результаты получены лично автором. Автором самостоятельно разработаны математические модели, метод и программный комплекс.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и 3 приложений. Общий объем диссертации – 160 страниц, в том числе таблиц – 28, рисунков – 54. Список литературы содержит 117 наименований.
Структура типового магистрального нефтепровода
Топливно-энергетический комплекс (ТЭК) на сегодняшний день является основой экономики государства, обеспечивая как текущую жизнедеятельность и развитие страны, так и значительную часть поступлений в бюджет Российской Федерации (РФ) [117]. В частности ТЭК, наряду с выполнением своих инфраструктурных функций (снабжения энергией и топливом), является центральным комплексом национальной экономики, обеспечивая существенную часть доходов страны – две трети экспортных доходов, более 40% налоговых доходов бюджета и около 30% ВВП [52, 103]. Поэтому задаче обеспечения надежности и безопасности объектов ТЭК в РФ уделяется особое внимание, как одной из главных составляющих системы обеспечения национальной безопасности [77].
Основные меры, которые должны быть приняты для поддержания состояния защищенности объектов ТЭК в целях предотвращения актов незаконного вмешательства, устанавливает федеральный закон «О безопасности объектов топливно-энергетического комплекса» [114]. Целями обеспечения безопасности объектов топливно-энергетического комплекса являются их устойчивое и безопасное функционирование, защита интересов личности, общества и государства в сфере ТЭК от актов незаконного вмешательства. При этом под актом незаконного вмешательства понимается противоправное действие (бездействие), в том числе террористический акт или покушение на его совершение, угрожающее безопасному функционированию объекта ТЭК, повлекшее за собой причинение вреда жизни и здоровью людей, повреждение или уничтожение имущества либо создавшее угрозу наступления таких последствий.
Основные задачи обеспечения безопасности объектов ТЭК, установленные федеральными законами [113, 114]: 1) нормативное правовое регулирование в области обеспечения антитеррористической защищенности объектов топливно-энергетического комплекса; 2) определение угроз совершения актов незаконного вмешательства и предупреждение таких угроз; 3) категорирование объектов топливно-энергетического комплекса; 4) разработка и реализация требований обеспечения безопасности объектов топливно-энергетического комплекса; 5) разработка и реализация мер по созданию системы физической защиты объектов топливно-энергетического комплекса; 6) подготовка специалистов в сфере обеспечения безопасности объектов топливно-энергетического комплекса; 7) осуществление контроля над обеспечением безопасности объектов топливно-энергетического комплекса; 8) информационное, материально-техническое и научно-техническое обеспечение безопасности объектов топливно-энергетического комплекса.
Основное направление исследований в данной работе связано с разработкой математических моделей, методов и программных средств для решения задач установленных в п. 2, 7 и 8 ст. 3 Федерального закона [114] в контексте линейных объектов ТЭК [93] на примере магистральных нефтепроводов (МН), которые обеспечивают транспортировку более 92% добываемой в России нефти с помощью крупнейшей в мире системы магистральных нефтепроводов ОАО «АК «Транснефть», длина которой составляет свыше 70 тыс. км [25]. Система магистральных нефтепроводов является одним из ключевых элементов ТЭК, поскольку доля нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности в структуре ТЭК составляет более 58 % [52].
В качестве конкретных объектов апробации и оценки эффективности разработанных моделей, методов, программных средств используются МН, эксплуатируемые АО «Транснефть - Центральная Сибирь» (дочернее Общество ОАО «АК «Транснефть») [26]:
Самотлор - Александровское;
Александровское - Анжеро-Судженск; Игольско-Таловое - Парабель. Согласно стандартному определению [97], МН - это инженерное сооружение, состоящее из подземных, подводных, наземных и надземных трубопроводов и связанных с ними насосных станций, хранилищ нефти и других технологических объектов, обеспечивающих транспортировку, приемку, сдачу нефти потребителям или перевалку на другой вид транспорта. МН состоит из объектов двух типов: площадочные объекты магистрального нефтепровода (ПО МН); линейная часть магистрального нефтепровода (ЛЧ МН). ПО МН - составная часть магистрального нефтепровода, представляющая собой комплексный технологический объект, включающий в себя здания, строения и сооружения, и предназначенный для приема, накопления, хранения, учета и перевалки на другой вид транспорта жидких углеводородов, транспортируемых по МН: нефтеперекачивающая станция, резервуарный парк, перевалочная нефтебаза и их комбинации [97].
В свою очередь, ЛЧ МН - это составная часть магистрального нефтепровода, состоящего из трубопроводов (включая запорную и иную арматуру, переходы через естественные и искусственные препятствия), установок электрохимической защиты от коррозии, сооружений технологической связи и иных устройств и сооружений, предназначенных для транспортировки нефти и нефтепродуктов [97].
Среди компонентов ЛЧ МН можно выделить: нефтепроводы с ответвлениями и лупингами, запорной и регулирующей арматурой, переходами через естественные и искусственные препятствия, узлов подключения насосных станций, узлов пуска и приема очистных и диагностических устройств, узлов измерения количества нефти, узлов автоматического перекрытия нефтепроводов; - противопожарные средства, противоэрозионные и защитные сооружения; установки электрохимической защиты нефтепроводов от коррозии; земляные амбары для сброса нефти из МН; - линии и сооружения технологической связи, средств автоматики и телемеханики; - линии электропередач и электроустановок; сооружения для обслуживания МН (аварийно-восстановительные пункты, дома обходчиков, блок-посты); - вдольтрассовые проезды и переезды через нефтепроводы, постоянные дороги, вертолетные площадки, расположенные вдоль трассы нефтепровода, и подъезды к ним, опознавательные и сигнальные знаки местонахождения нефтепроводов, сигнальные знаки при пересечении нефтепроводами судоходных рек. 1.3. Особенности методов обеспечения физической безопасности ЛЧ МН
Система физической защиты (СФЗ) представляет собой совокупность правовых норм, организационных мер и инженерно-технических решений, направленных на защиту жизненно-важных интересов и ресурсов от угроз, источниками которых являются злоумышленные (несанкционированные) воздействия потенциальных нарушителей [74]. Конечной целью в области охраны объектов является создание максимально эффективной системы физической защиты [86].
ПО МН представляют собой типовые объекты с охраняемым периметром, системой охранного телевидения и системой охранной сигнализации. Для управления эффективностью их СФЗ успешно применяются классические модели и методы обеспечения физической безопасности - EASI, VISA, ISEM и др. [15, 36, 38, 86]. Указанные классические подходы к управлению эффективностью СФЗ точечных объектов заключаются в постоянной проверке выполнения тактической задачи по пресечению актов незаконного вмешательства в отношении охраны защищаемого объекта и их критических элементов. Основным методом проверки эффективности СФЗ является временной анализ действий сил охраны и нарушителя, который может применяться при наличии в составе СФЗ системы охранного телевидения и системы охранной сигнализации [86]. По результатам моделирования возможных траекторий движения нарушителя к цели, а также возможных сценариев реагирования на акты незаконного вмешательства, принимается решение о модификации и совершенствовании СФЗ объекта.
ЛЧ МН, ввиду своей территориальной распределенности и ограниченности средств обеспечения безопасности, требует применения особых подходов в обеспечении управления СФЗ [9, 67].
Концептуальная модель оценки распределения риска ФБ
Коэффициент а, определим с применением экспертных методов Г46, 92, 115]. Чем выше коэффициент сткм, тем эффективнее мероприятие снижает величину риска на временном интервале до момента проведения предыдущего мероприятия, поскольку в результате контрольного мероприятия мы получаем информацию об отсутствии реализованных рисковых событий на обследуемом участке. Общий рископонижающий потенциал мероприятия ul"R можно вычислить по формуле: Соотношение (2.23) и механизм корректировки значения вероятности (Таблица 2.13) разработаны на основе анализа характеристик влияния проводимых контрольных мероприятий на пространственно-временное распределение вероятности. Исходными данными послужило предположение о том, что контрольное мероприятие предоставляет информацию о наличии/отсутствии совершенного акта незаконного вмешательства с момента
Для оценки рископонижающего потенциала множества мероприятий M = \m i M(t),k i M] необходимо осуществить последовательный расчет значений
Если траектории нескольких мероприятий проходят через точку \х м J M ), то учитывается мероприятие с наибольшим значением т, , таким V г , z / к.м образом, при расчете рискообразующего потенциала учитывается наиболее эффективное мероприятие из всех проведенных. совокупную матрицу Множество мероприятий М образуют p корректирующих мероприятий ЇЛІJ на основе которой возможно определить результирующее значение риска матрицы распределения рисков р ез (7,7.) как набора арифметических операций с матрицами: определяет динамическое, пространственно-временное распределение риска ФБ. Матрица является источником формирования дополнительных интегральных количественных показателей, участвующих в процессе поддержки принятия решений по распределению имеющихся ресурсов для снижения риска.
В качестве примера такого показателя введем понятие накопленного риска Wzix,t), описывающего уровень риска в монетарном выражении для участка линейного объекта 7 на момент времени 7 как где At є (t J ) - интервал времени для расчета накопленного риска Введенный выше показатель И (х,Г) основан на накопленной вероятности события риска, отражает финансовую составляющую риска и может применяться при обосновании затрат по проведению контрольных мероприятий, а также для оценки необходимого количества денежных средств для обеспечения безопасности линейных объектов [24].
Показатели W.R{xt,t}) и ЕЛХА,), на наш взгляд, являются альтернативами действующим показателям эффективности процесса анализа и планирования мероприятий для поддержки заданного уровня защищенности линейного объекта, а именно: - количество мероприятий на участке х на момент времени J ; количество дней с последнего мероприятия на участке х на момент времени t j Показатели Д-МJ и Д Л) позволяют более эффективно решать заключительную задачу процесса оценки рисков - сравнительную оценку риска, за счет следующих преимуществ: - учитываются различные степени опасности для участков линейного объекта х со стороны злоумышленников; - учитывается различная степень эффективности множества типов контрольных мероприятий &").
Аппроксимированный график выходных параметров модели W.R{xt,t) и EiR (x tj) для xt є (394,...440) км. и t}. = 02.01.2013 2:42 представлен на Рис. 2.3. На графике представлена зависимость влияния информации о проведенных контрольных мероприятиях на выходной параметр модели - величину риска ФБ. Рис. 2.3. Значение уровня риска и накопленного риска для участка МН 394-440
На Рис. 2.4, Рис. 2.5 представлены графики интегральных значений WIR(AX ,T) и EIR(AX ,7) для участка Ах МН «Александровское-Анжеро Судженск» длиной 400 км при At=l год. Начальная и конечная координаты участка не указываются, поскольку реальные значения величин с привязкой к конкретному участку составляют коммерческую тайну АО «Транснефть -Центральная Сибирь». Рис. 2.4. Значение уровня риска на участке МН длиной 400 км в течение года Рис. 2.5. Значение накопленного риска на участке МН длиной 400 км. в течение
Графики указывают на слабые и незащищенные места ЛЧ МН и обеспечивают лиц, осуществляющих принятие решений [16] наглядным представлением о защищенности ЛЧ МН во времени и пространстве. Рис. 2.6. Распределение уровня риска на участке МН длиной 400 км. Рис. 2.7. Распределение накопленного риска на участке МН длиной 400 км. Для построения указанных графиков использовался трехмерный графопостроитель «contourf» пакета Matlab, в котором топология поверхности массивов W.R в трехмерном пространстве изображалась в виде цветового набора двумерных линий постоянного уровня. При этом наглядную информацию об изменении функции дает заливка прямоугольника на плоскости XY (участок ЛЧ МН/время) цветом, зависящим от значения функции в точках плоскости (значение риска/уровня риска). Более светлые области графика плоскости соответствуют областям с наибольшим значением риска (уровня риска) и выделяют наиболее опасные места (во времени для участка ЛЧ МН), для которых вероятность появления рискового события наиболее велика. Темные участки выделяют наименее опасные места, где за счет информации, полученной в ходе проведения контрольных мероприятий, вероятность появления рискового события уменьшается. 2.10. Адекватность модели оценки распределения риска ФБ
Проверка адекватности модели оценки проводилась путем сравнения набора экспериментальных данных о пространственном распределении уровня риска, полученного от группы экспертов и от модели оценки риска через определенные промежутки времени. В результате сравнения не было выявлено значительных отклонений результатов модели оценки риска ФБ.
Результаты одного из проведенных экспериментов, исходными данными для которого послужили сведения о проведенных контрольных мероприятиях, перечисленных в таблице (Таблица 2.14) представлены на Рис. 2.8.
Предложена многоуровневая иерархическая модель пространственно протяженной инфраструктуры ЛЧ МН как объекта защиты, на основе которой была сформирована модель угроз ФБ ЛЧ МН. На основе модели оценки рисков в иерархических структурах КВО [61] с учетом отдельных элементов моделей управления эксплуатационными рисками МН [2, 16, 17, 24, 82] предложена математическая модель оценки риска ФБ для пространственно-протяженных объектов типа ЛЧ МН, реализующая принципы ГОСТ Р ИСО/МЭК 31010-2011 «Менеджмент риска. Методы оценки риска».
Модель позволяет рассчитать пространственно-временное распределение величины риска ФБ, которое основывается на предположении о двумерном дискретном случайном распределении вероятности рискового события. Учитывается разная степень защищенности участков МН путем использования метода балльной оценки факторов, влияющих на степень опасности участков МН [69]. Результирующее значение величины риска ФБ определяется на основе данных о проведенных мероприятиях по контролю защищенности линейного объекта. Модель учитывает степень эффективности для различных типов контрольных мероприятий.
В качестве модельной иллюстрации произведен расчет выходных параметров модели WR \хг, t ) и Е R [хг, t ) для различных участков МН
«Александровское-Анжеро-Судженск» при входных параметрах модели, основанных на реальных данных и произвольных значениях внутренних параметров (реальные значения составляют коммерческую тайну АО «Транснефть - Центральная Сибирь»).
Описание метода линейного отображения
Красной линией на графике представлено значение функции s\m{t), которое определяет значение ближайшего к подвижному объекту дискретного километрового участка ЛЧ МН. Синей линией на графике представлено значение функции 0кт(і), которое определяет значение километрового участка ЛЧ МН, после привязки подвижного объекта с помощью разработанного метода.
Дадим оценку погрешности алгоритма [78] преобразования О — s O s = minyO s ), связанную с переходом к прямоугольным U SJES V ; пространственным координатам, которые не учитывают эллипсоидную форму Земли.
Прежде всего, определим погрешность, возникающую при вычислении единичного расстояния в прямоугольных пространственных координатах d по известной широте, долготе и высоте объекта. Для определения истинного значения расстояния deuipse, относительно которого будет рассчитываться погрешность, воспользуемся формулой Т. Висенти [21]: demplP P2) = V JPvPtXp, = (p)at,p)ng\p2 = {РІ,РІЛ (3.12) где pl,p2 - координаты точек, между которыми определяется расстояние, VimLe формула определения расстояния между двумя точками на эллипсоиде с заданными географическими координатами. Погрешностью формулы V m]rse можно пренебречь, поскольку она составляет 0,5 мм [21], что значительно ниже погрешности GPS/ГЛОНАСС навигаторов, которые определяют входные параметры метода.
Очевидно, что расстояние между двумя точками в прямоугольных пространственных координатах d будет приближенным значением по недостатку к истинному значению deuipse, то есть dyyz deinpse, поскольку прямая линия определяет кратчайшее расстояние между двумя точками в прямоугольных координатах и тем самым «срезает» поверхность земного эллипсоида.
Очевидно, что величины значений А(р13р2) и 3{р р2) зависят в большей степени от удаленности точек на поверхности эллипсоида и в меньшей степени зависят от широты/долготы точек, поскольку разное положение точек на эллипсоиде определяет дуги разной длины из-за различной величины полуосей эллипсоида. Для наглядной оценки возникающей погрешности на Рис. 3.15, Рис. 3.16, Рис. 3.17 представлены графики значений зависимости А(p 1,p2) и
Использование разработанного метода для решения задачи отображения географических координат позволяет обеспечить выделение информативных данных из множества географических координат подвижного объекта. При этом критерием отбора выбираем значение предельной величины удаленности объекта от оси ЛЧ МН h h . h =к-Н max (3.17) где k2 1 - поправочный коэффициент типа проводимого мероприятия для учета максимального отклонения объекта от оси ЛЧ МН, Н - ширина охранной зоны линейного объекта.
Значения охранных зон магистральных трубопроводов, и, в частности МН, устанавливаются в специальных документах Федеральной службой по экологическому, технологическому и атомному надзору (Ростехнадзор) [40]. Значения Н для основных типов магистральных трубопроводов в РФ приведены в таблице (Таблица 3.2).
Технологические установки подготовки продукции к транспорту, головные и промежуточные перекачивающие и наливные насосные станции, резервуарные парки, компрессорные и газораспределительные станции, узлы измерения продукции, наливные и сливные эстакады, станции подземного хранения газа, пункты подогрева нефти, нефтепродуктов
№ Планируемыйучастокоблета Среднееотклонение отоси МН длявсех координат/ для координатв охраннойзоне, м. Медиана отклонения от оси МНдля всех координат /для координат вохраннойзоне, м. Фактически осмотренный участок ЛЧ МН,км Доля коорд инат в охран ной зоне МН, % Доля фактич ески осмотр енной ЛЧ МН, %
На основе полученных результатов можно оценить фактически осмотренную долю ЛЧ МН, которая колеблется от 80% до 90 % от запланированных показателей для представленных данных аэровизуального наблюдения. Следует отметить, что использование такого подхода позволяет отбросить от 20% до 30 % неинформативных данных, учитывая достаточно большое среднее значение удаленности подвижного объекта от оси ЛЧ МН.
Рассмотрим возможность сжатия информативных данных, полученных в результате преобразования географических координат подвижных объектов с использованием описанного выше метода. Учитывая, что эти данные представляют собой значения широты, долготы и высоты объекта sOt ellipse ,
Инициализация модели управления распределением риска ФБ
В главном окне располагаются следующие элементы: - пользовательское меню; панель поиска мероприятий; - таблица данных о проведенных мероприятиях; панель подробной информации о выбранном мероприятии; - панель ввода информации об устранении выявленных недостатков в защищенности объектов ЛЧ МН. Пользовательское меню главного окна содержит элементы следующих групп - «ввод мероприятий», «служебная документация», «аналитические отчеты», «служебные». Группа элементов «ввод мероприятий» содержит следующие элементы: - добавить мероприятие; - обновить данные с сервера; - редактировать мероприятие; - удалить мероприятие. Группа элементов «служебная документация» содержит следующие элементы: сформировать служебную записку о результатах работы ПГ за смену; сформировать служебную записку о выявленных недостатках в защищенности объектов ЛЧ МН. Группа элементов «аналитические отчеты» содержит следующие элементы: - вызов окна «статистика защищенности ЛЧ»; - вызов окна «статистика по мероприятиям на ЛЧ». Заполнение информации об устранении недостатков производится в панели «Устранении недостатков», внешний вид которой приведен на Рис. 5.44:
В окне ввода данных располагаются следующие элементы: панель «фильтры»; - таблица «статистические данные»; панель «описание мероприятий». Статистические данные формируются по следующим критериям: 1. количество мероприятий - общее количество проведенных мероприятий; 2. количество осмотренных км - общая протяженность осмотренных при проведении мероприятий участков в км.; 129 3. количество мероприятий + осмотренных км – общее количество мероприятий и протяженность участков в км. 4. количество выявленных недостатков – количество выявленных недостатков в защищенности МН при проведении мероприятий. 5. количество мероприятий с привлечением объектовой охраны – количество проведенных мероприятий с привлечением сотрудников объектовой охраны; 6. количество осмотренных км с привлечением объектовой охраны – протяженность осмотренных участков при проведении мероприятий с привлечением сотрудников объектовой охраны в км.; 7. количество мероприятий + осмотренных км с привлечением объектовой охраны – количество мероприятий с привлечением сотрудников объектовой охраны и протяженность обследованных участков в км.
Модуль «Администрирование» представлен в виде отдельного исполняемого файла, предназначенного для редактирования справочников первой очереди АС и настроечных коэффициентов модели управления и модели оценки риска ФБ. Внешний вид окна «Администрирование» представлен на Рис. 5.48. Щ ТОМ-тгі\киклІои, ьд CCSDl P1UC5QL01 (Команда «Стрежевой», Команда «Пар ізбе.лі.»г к омдп. nj_xj наименование справочника:1 обновить Id Name ShortName мшкм махкм RiskStet [sLinear isDetet-ed
Служебная записка о выявленных недостатках в защищенности МН состоит из трех частей: - «вводной» - содержит общие данные о проведенных мероприятиях; «описательной» - содержит подробное описание проведенных мероприятиях с указанием вывяленных недостатков; «заключительной» - содержит данные о порядке информирования начальника команды ЦС МУВО по результатам устранения недостатков.
В главном окне располагаются следующие элементы: - пользовательское меню; панель поиска план-заданий; панель подробной информации о выбранном план-задании; - таблица данных о проведенных мероприятиях по выбранному план заданию; панель подробной информации о выбранном мероприятии. Пользовательское меню главного окна содержит элементы следующих групп - «ввод план-заданий», «служебная документация», «аналитические отчеты», «служебные».
Группа элементов «ввод план-заданий» содержит следующие элементы: - добавить план-задание; добавить план-задание по шаблону (на основе выбранного); обновить данные с сервера; 133 редактировать план-задание; удалить план-задание. Группа элементов «Служебная документация» содержит следующие элементы: сформировать план-задание. Группа элементов «Аналитические отчеты» содержит следующие элементы: вызов окна «Мероприятия на карте»; - вызов окна «Статистика для маршрутов»; вызов окна «Вдольтрассовое оборудование».
Разработана альтернативная система управления защищенностью ЛЧ МН, которая реализует подход к решению задачи оптимального распределения ресурсов в условиях неопределенности [64]. Система управления представлена в виде АС поддержки принятия решений при планировании мероприятий по охране ЛЧ МН. Среди специализированных АС схожей направленности можно выделить разработки зарубежных компаний по управлению рисками эксплуатации МН [14, 18, 19].
АС реализована в соответствии с принципами двухуровневой сетевой архитектуры, где в качестве сервера выступает система управления базами данных (БД) Microsoft SQL Server 2008, а клиентская часть представлена в виде исполняемого приложения, разработанного в среде Microsoft Visual Studio на языке программирования С#. Дополнительными полезными свойствами АС является сокращение времени сотрудников ЦС МУВО и СБ Общества на формирование отчетной документации (записей) [63, 67]: план-заданий с 1 часа до 20 минут; - отчетов по проведенным мероприятиям с 1 часа до 30 минут; - отчетов по выявленным недостаткам с 30 минут до 5 минут; - аналитических отчетов по мероприятиям в области охраны ЛЧ МН АО «Транснефть - Центральная Сибирь» с 3 часов до 5 минут. Таким образом, внедрение АС позволяет оптимизировать время составления отчетных документов и увеличить продолжительность времени для проведения непосредственно самих мероприятий по обеспечению безопасности ЛЧ МН [63, 67].