Введение к работе
Актуальность темы
Необходимость создания газоаналитической информационно-измерительной системы оперативного контроля воздуха для объектов тоннельного типа вызвана ростом числа политических, этнических и религиозных конфликтов, в которых активное участие могут принимать международные террористические организации. Особую опасность представляют террористические акты с применением оружия массового поражения.
Объёмные взрывы, наряду с химическим, биологическим, радиационным оружием, присутствуют практически во всех сценариях терактов на тоннельных сооружениях.
В диссертации исследованы ситуации, приводящие к объёмным взрывам в тоннельных сооружениях, в частности, применение террористами в качестве взрывообразующих веществ природного газа, моторных топлив и других органических соединений, а также техногенные аварии, связанные с перевозкой аналогичных продуктов.
В результате рассмотрения совокупности ситуаций предложена газоаналитическая система не только предупреждающая о возникновении угрозы объёмных взрывов, но и сообщающая диспетчерам транспортной инфраструктуры о минимальном времени принятия управляющих решений. Задача осложняется тем, что тоннели метрополитенов и другие тоннельные сооружения, использующие электропоезда, не могут быть мгновенно обесточены при обнаружении взрывоопасных веществ в воздухе, так как в зоне поралсения остановятся поезда с пассажирами. Поэтому разработка системы, обеспечивающей ситуационный анализ, является актуальной задачей.
Диссертационная работа поставлена и выполнена в соответствии с Федеральной программой «Безопасность метрополитенов», Законом РФ № 16-ФЗ от 09 февраля 2007 г. «О транспортной безопасности» и Законом г. Москвы № 16 (п. 10.4.28) от 19 апреля 2006 г. о создании антитеррористической системы («Система-М»).
Цель и задачи исследования
Целью диссертационной работы является создание газоаналитической системы для оперативного контроля воздуха в тоннельных сооружениях и на основе алгоритма работы системы прогнозирование развития предаварийной ситуации (предупреждение угрозы объёмного взрыва).
Для достижения указанной цели необходимо решить следующие задачи:
- провести ситуационный анализ объекта контроля с учётом парирования возможных чрезвычайных ситуаций (ЧС);
разработать алгоритм функционирования системы;
разработать структуру и состав технических средств системы;
обосновать выбор датчиков для газоаналитической системы и провести их экспериментальные исследования;
определить надёжностные характеристики системы.
Методы исследования
В диссертационной работе для решения поставленных задач использованы методы системного анализа, математического моделирования, а также методы экспериментальных исследований метрологических характеристик ПИП, основанные на использовании рабочих эталонов.
Научная новизна
Получено аналитическое выражение временной функции распределения концентрации взрывоопасных веществ в воздухе тоннельных сооружений С(х, 0 при мгновенном и длительном источниках загазованности.
Получены математические модели параметров переноса взрывоопасных веществ в тоннеле с учётом конвективного движения воздушных масс и их концентрации в воздухе при разгерметизации трубопровода.
Предложен алгоритм функционирования информационно-измерительной системы (ИИС), позволяющий определить место возникновения загазованности (в полуинтервале расстояния размещения датчиков), прогнозировать развитие взрывоопасной ситуации и установить значение минимального времени для принятия управляющих воздействий с целью предупреждения объёмного взрыва.
Ввиду необходимости контроля воздушной среды объекта, в котором могут применяться различные сценарии с различными поллю-тантами, решено применить неселективные датчики на основе термохимического метода анализа.
Предложена методика расчёта надёжности больших газоаналитических систем, обладающих дистанционной самодиагностикой составных частей и перестраиваемым алгоритмом обработки информации с исключением отказавших элементов.
Практическая значимость
Результаты диссертационной работы позволили:
Обосновать возможность создания систем взрывобезопасности для конкретных объектов проектно-конструкторским путём.
В соответствии с п. 1 рассчитать: схемно-конструктивные параметры канала взрывозащиты (КВЗ) системы Московского метрополитена, количество и места расстановки датчиков, а также их настроечные параметры и оценки надёжности.
3. Предложить для включения в рабочую конструкторскую до
кументацию «Системы-М» алгоритм функционирования КВЗ.
4. Предложенный вариант системы включён в состав опытного об
разца канала экспресс информации на взрывоопасные вещества в воздухе
метрополитена («Система-М». КВЗ).
Реализация
Предложенная информационно-измерительная система и её составные части, включая алгоритм функционирования, прошла все виды испытаний, предусмотренные ГОСТ 34.601-90, и реализована в РКД канала КВЗ «Системы-М» (антитеррористическая система Московского метрополитена).
Апробация работы
Основные результаты работы докладывались и обсуждались на научной конференции памяти НЛ. Феста (2007 - 2008 гг.), на научной конференции студентов и аспирантов МГУИЭ-2008, в рамках международного салона «Комплексная безопасность-2008», в рамках курсов YRU: 968 Сетевая СУ STARDOM Московского центра обучения YOKO-GAWA 2007 г., Fieldbus Systems and Devices (7032) EMERSON LLC 2007 г., «Системы управления контролем доступа и видеонаблюдения, приборы пожарной, охранной сигнализации» на базе интегрированной системы «Орион» 2008 г., «Программирование и работа с контроллерами DirectLOGIC» 2008 г.
Публикации
Основные положения диссертационной работы изложены в десяти печатных работах, в том числе семь в журналах, рекомендованных ВАК.
Структура и объём диссертации
Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы с 92 наименованиями.
Работа изложена на 174 страницах машинописного текста, включает 39 рисунков и 33 таблицы.
