МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ЗАЩИТЫ ЧЕЛОВЕКА ОТ ПОЖАРОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

METHODS AND MEANS OF PROTECTING PEOPLE FROM FIRES WITH THE USE OF INFORMATION TECHNOLOGY

В настоящее время на территории Российской Федерации и всего мира, происходит значительное количество чрезвычайных ситуаций (далее – ЧС) природного и техногенного характера с внушительными социально-экономическими потерями для стран. Использование информационных ресурсов значительно увеличивает эффективность защиты населения от чрезвычайных ситуаций, при этом совершенствует прогнозирование складывающейся обстановки.

Так, одним из способов применения информационных ресурсов за рубежом является оповещение населения. Летом 2012 года в США завершилось тестирование новой системы СМС-оповещения о чрезвычайных ситуациях под названием «План» (Personal Localized Alerting Network, PLAN). «Персональная сеть оповещения» способна функционировать в режиме перегруженности мобильных сетей, так как технология позволяет в первую очередь передавать оповещения, и только потом личные звонки или прочие СМС. Таким образом, при помощи PLAN абоненты мобильных операторов США оперативно предупреждаются об угрозе терактов, стихийных бедствиях, а также об иных ЧС в районе их места нахождения или проживания. СМС-предупреждения представляют собой обычные текстовые сообщения размером до 90 знаков, отправляются исключительно на телефоны абонентов, находящихся в зоне ЧС [1].

В России целью автоматизированной информационной управляющей системы (далее - АИУС) РСЧС-2030 является мониторинг и прогнозирование чрезвычайных ситуаций, а также поддержка в принятии решений. АИУС РСЧС-2030 разработана на геоинформационной платформе и интегрирует в себе информационные ресурсы и расчетные задачи, используемые при возникновении ЧС.

Геоинформационная система (далле – ГИС) объединяет в себе операции при работе с базами данных, например с запросами и статистическим анализом, с полноценной визуализацией и пространственным (географическим) анализом, которые предоставляет карта. Данная особенность дает уникальные возможности для применения ГИС в решении широкого круга задач, связанных с анализом оперативных событий, прогнозированием их вероятных последствий, принятием управленческих решений. При правильном управлении ГИС может значительно ускорить творческое сотрудничество и инновации[2].

На территориях субъектов Российской Федерации ведутся работы по внесению информации в электронную базу данных паспортов территорий (объектов) АИУС РСЧС-2030 для оперативного реагирования и прогнозирования развития чрезвычайных ситуаций.

Развиваются системы космического мониторинга с применением цифровых технологий, а также вопросы разработки моделей краткосрочного прогнозирования чрезвычайных ситуаций.

Для заполнения базы используются данные паспортов территорий субъектов, городских округов, муниципальных районов, сельских поселений и населенных пунктов, а также дополнительно иные информационные ресурсы: данные Росстата, официальные сайты территориальных органов федеральных органов исполнительной власти, органов исполнительной власти субъектов и органов местного самоуправления муниципальных образований. Так, только в Кузбассе включено 6220 объектов в  автоматизированную базу паспортов территорий.

В целях своевременного реагирования и принятия решений по предупреждению и ликвидации чрезвычайных ситуаций осуществляется прогнозирование и моделирование возможных сценариев их развития. Для моделирования, прогнозирования возможных вариантов развития чрезвычайных ситуаций используются информационные системы и ресурсы, такие как АИУС РСЧС 2030 с новой картографической основой, АС НЦУКС «САУР», ГИС «Каскад». Организована работа по 3D моделированию развития возможных чрезвычайных ситуаций.

Всего для работы по мониторингу и прогнозированию чрезвычайных ситуаций на территории Кемеровской области используется более 100 геинформационных систем, открытых интернет ресурсов и специализированного программного обеспечения. С помощью интернет ресурсов и систем космического мониторинга в ЕДДС проводится непрерывный мониторинг состояния сложившейся обстановки на территории Кузбасса [3].

В настоящий момент в АИУС РСЧС – 2030 с учетом, к примеру, риска лесных пожаров проведена работа по расчетам развития возможной неблагоприятной обстановки на территории Кемеровской области. С начала 2019 года создано 107 моделей развития возможного подтопления и лесных пожаров по наихудшему сценарию в различных районах на территории области. За отчетный период создано 32 модели развития возможной обстановки. На основе данных космического мониторинга определяются термические точки на территории Российской Федерации и приграничных территориях. Если термическая точка является пожаром, угрожает или находится поблизости от населенного пункта, то на основе прогноза погоды, характеристик лесного массива, а также рельефа местности в информационных системах МЧС России строятся модели развития природного пожара.

Для реализации рассматриваемой системы разработана блок-схема алгоритма работы с приложением «Термические точки» (рис. 1). Для начала работы с приложением, необходимо зайти под личной учетной записью. После чего будет возможность получать изображение на карте с закрепленной территорией. При перемещении спутника и обнаружения им термических точек приходит уведомление об обнаружении. Существует возможность открыть список с соответствующими атрибутами, также проложить путь от места нахождения до обнаруженной термической точки. Приходящие после мониторинга спутника уведомления о наличие термических точек с указанием их местоположения на карте, позволяет значительно сократить время реагирования сил и средств, их прибытия к месту возгорания для ликвидации негативных ситуаций.

 http://meridian-journal.ru/uploads/2020/10/4552-1.PNG

 Рис. 1. - Блок-схема алгоритма работы с приложением «Термические точки»

 С целью эффективного применения АИУС РСЧС-2030 для защиты населения от пожаров (происшествий) предлагается:

- интегрировать систему мониторинга инженерных зданий и сооружений в целях осуществления мониторинга технологических процессов и процессов обеспечения функционирования оборудования на потенциально опасных объектах, а также оперативного реагирования на чрезвычайные ситуации связанные с нарушением технологического процесса на потенциально-опасных объектах;

- включить имеющиеся расчетные программы для прогнозирования возможных чрезвычайных ситуаций (происшествий) [4];

- для эффективного мониторинга и прогнозирования развития лесных пожаров, а также качественного реагирования на термические точки использовать коротковолновые инфракрасные технологии [5, 6];

- интегрировать приложение «Термические точки», а также внедрить предлагаемую блок - схему алгоритма работы системы, представленной на рисунке 3.

При создании каналов связи для взаимодействия с федеральными органами исполнительной власти и органами местного самоуправления для обеспечения информационной безопасности, необходимы соглашения о взаимодействии в рамках данной системы. Работа по взаимодействию в рамках работы в АИУС РСЧС – 2030 активно проводится в настоящее время, в связи с чем реализовать данный алгоритм является возможным.

Предлагаемый алгоритм работы информационных ресурсов увеличит эффективность борьбы с пожарами, повысит качество защиты населения, позволит осуществлять оперативное уведомление о наличие термической точки, производить оценку обстановки на территории области используя картографическую подложку.

Возможность выводить упорядоченный список выявленных термических точек. Список будет составляться с использованием обучающего классификатора методом k взвешенных ближайших соседей, что позволит группировать и упорядочить список по атрибутам. Также просмотреть количество не повторяющихся термических точек. При наличии камер видеоконтроля в зоне обнаружения термических точек возможна оценка обстановки. Если использовать камеры на основе коротковолновых инфракрасных технологий, возможен мониторинг в условиях ограниченной видимости (рис. 2).

В предложенной блок-схеме (рис. 2) необходимо осуществить вход в программу под созданной учетной записью. При входе в систему отображается обстановка на закреплённой территории. В случае перемещения спутника отображаются имеющиеся термические точки с соответствующими атрибутами. Если приложения не работают, то приходит соответствующее уведомление. В случае повторного перемещения спутника и наличия новых термических точек учитывается общее их количество, выводится список термических точек. В случае наличия новых термических точек (далее – ТТ) их необходимо территориально распределить. С помощью обучающего классификатора по методу k-ближайших соседей распределяются термические точки по территориальности. С помощью данного распределения происходит более оперативное реагирование.            

При применении геоинформационной платформы АИУС РСЧС – 2030 возможна оценка обстановки на территории области, с доступом к внесённой общей информации о территории. Это позволяет оценить обстановку на всех уровнях управления, а также при межведомственном реагировании. При установлении камер по типу «Лесохраны» возможен онлайн мониторинг обстановки. Использование камеры SWIR возможен мониторинг во многих других темных условиях благодаря атмосферному «ночному свечению», ночному сиянию, которое происходит с рекомбинацией водорода и кислорода в верхних слоях атмосферы ночью [7]. Такие свойства позволяют оценивать обстановку независимо от нарушения видимости. Видимое изображение показывает большие, вздымающиеся облака дыма, в то время как на изображении вихря большая часть дыма прозрачна, позволяя видеть пламя и отдельные деревья. С помощью SWIR можно визуализировать и отслеживать фактическое продвижение огня, перепрыгивающего с дерева на дерево. Такие возможности позволяют в реальном времени принять эффективное решение для ликвидации пожара и сохранения жизни и имущества населения.

Рис. 2. - Предлагаемая блок-схема работы интегрированных в АИУС  РСЧС – 2030 информационных ресурсов

 

 На блок-схеме (рис. 2) обучающий классификатор по методу k-ближайших соседей представлен для произвольного объекта X, расположенного в множестве Хi, в порядке возрастания расстояний. На множестве объектов задается евклидова функция расстояния p(x,x').

По интеграции информационных ресурсов в субъектах Российской Федерации проведен анализ информационно-аналитической системы на основе используемых информационных ресурсов, входящих в структуру информационных технологий и баз данных. Результаты анализа позволяют повысить качество мониторинга и прогнозирования в условиях чрезвычайных ситуаций, связанных с лесными пожарами. Проведенная работа значительно сокращает время реагирования на пожары, сберегая человеческие и материальные ресурсы. Интегрирование информационно-аналитической системы в АИУС РСЧС – 2030 имеет большое практическое значение.

Предлагаемая интеграция информационных ресурсов способствует увеличению эффективности их работы, оперативности реагирования на термические точки, повышает качество мониторинга и значительно способствует увеличению точности прогноза. Общее информационное поле позволяет расширить возможности контроля на всех уровнях реагирования и упростить взаимодействие функциональных и территориальных подсистем [8].

 

 Список литературы 

  1. «О создании комплексной системы экстренного оповещения населения об угрозе возникновения или о возникновении чрезвычайных ситуаций», ISSN 1996-8493. Технологии гражданской безопасности, 2013, С.А. Качанов, С.В. Агеев, В.В. Барсков, А.О. Иваненко, Е.М. Леонова, А.С. Трофимов. URL: https://cyberleninka.ru.
  2. Carl Welty, in Global Sustainable Communities Handbook, 2014 «Geographic Information Systems and Data Management». URL: https://www.sciencedirect.com.
  3. Доклад начальника центра управления в кризисных ситуациях Главного управления МЧС России по Кемеровской области – Кузбассу по итогам межведомственного и межмуниципального взаимодействия по вопросам защиты населения и территории от ЧС в 2020 году
  4. Мокшанцев А.В., Белорыбкин П.Д. Информационно-аналитическая система поддержки безопасной эксплуатации ледовых переправ. Материалы V международной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов «Проблемы техносферной безопасности - 2016». – М.: Академия ГПС МЧС России, 2016. – 382 с.
  5. Топольский Н.Г., Мокшанцев А.В., Михайлов К.А. Коротковолновые инфракрасные технологии автоматизированных систем мониторинга, предупреждения и ликвидации ЧС и пожаров // Матер. 25-й науч.-техн. конф. «Системы безопасности – 2016». М.: Академия ГПС МЧС России, 2016. С. 606-610.
  6. Топольский Н.Г., Мокшанцев А.В., Самарин И.В., До Хоанг Тхань. Информационно-аналитические технологии в работе пожарно-спасательных формирований с использованием радаров и инфракрасных технологий: монография / под общ. ред. д.т.н., проф. Н. Г. Топольского. – М.: Академия ГПС МЧС России, 2019. – 163 с. ISBN 978-5-9229-0185-7.
  7. SWIR-излучение [Электронный ресурс]. URL: https://astrohn.ru.
  8. Постановление Правительства РФ от 30.12.2003 N 794 (ред. от 12.10.2020) "О единой государственной системе предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций". URL: http://www.consultant.ru.