ПРОЕКТИРОВАНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ЭВАКУАЦИЕЙ В КРИТИЧЕСКИХ СИТУАЦИЯХ НА ОСНОВЕ ПРИНЦИПОВ СИСТЕМНОГО ИНЖИНИРИНГА

Одной из задач управления инфраструктурными объектами является обеспечение эффективной эвакуации в критических ситуациях. Проблема эвакуации связана с неоднородностью данных, их большими объемами, потерей части информационной инфраструктуры под воздействием деструктивных факторов. Рассматривается концепция проектирования автоматизированной системы управления эвакуацией на основе системного инжиниринга с применением системного подхода, современных информационных технологий, а также имитационного моделирования. Обосновывается актуальность использования технологий больших данных для решения задачи управления в реальном масштабе времени. В качестве инструмента распределенной обработки данных предлагается прототип кластера вычислителей с низким энергопотреблением.

Принципы построения автоматизированной системы управления эвакуацией

Автоматизированная система управления эвакуацией из инфраструктурного объекта включает в себя различные технические средства для обнаружения опасных факторов, наборы первичных источников информации (пожарные датчики, видеокамеры и т.п.), средства обработки и хранения информации, телекоммуникационные каналы, а также организационные ресурсы в лице сотрудников инженерных служб и служб безопасности инфраструктурного объекта. В рассматриваемой системе циркулируют большие потоки данных, необходимые для оценки текущего состояния объекта управления и принятия решений в реальном масштабе времени в случае возникновения критической ситуации. Проблема разработки эффективной системы управления эвакуацией связана с неоднородностью данных, их большими объемами, потерей части информационной инфраструктуры в случае воздействия деструктивных факторов (пожар, землетрясение и др.) [3]. К особенностям рассматриваемых информационных систем управления следует отнести их реализацию на основе сетевых информационных технологий. Это обусловливает вероятность потери цифровых пакетов при передаче данных, временные задержки из-за ограниченной пропускной способности каналов связи и т.п.

Критическая ситуация обычно сопровождается множеством различных факторов неопределенности, которые необходимо принимать во внимание в процессе принятия решений, что усложняет решение задач управления в классе систем с эталонной моделью. Одной из распространенных причин возникновения критической ситуации в инфраструктурном объекте является возникновение пожара. При этом в качестве эталонной модели рассматривается утвержденный план эвакуации из здания. Этот план обычно содержит обобщенные траектории эвакуации людей и материальных ценностей без учета различных факторов неопределенности, в значительной мере влияющих на выбор конкретного пути эвакуации [4].

С учетом высокой сложности задачи эвакуации система управления строится в классе иерархических систем управления [5]. Выбор иерархической структуры системы управления оправдан для специальных организационно-технических систем высокой сложности. Одной из основных проблем эффективного использования подобных систем является решение задач, связанных с большим потоком данных на различных уровнях управления, построения динамических эталонных моделей в реальном масштабе времени [6].

В связи с этим основными функциями автоматизированной системы управления эвакуацией являются анализ текущей информации о состоянии параметров, характеризующих критическую ситуацию, результатов моделирования различных вариантов распространения пожара, а также принятие соответствующих управленческих решений с применением нечеткой логики и новых информационных технологий на основе облачных сервисов [7].

На рис. 1 упрощенно показан процесс принятия решения при выборе пути эвакуации от точек Start до точки Exit. Процесс принятия решений включает время, необходимое для анализа текущей ситуации в данной точке пространства инфраструктурного объекта (выделено жирной линией на временной оси t), а также время для реализации принятого решения. В нашем случае рассматриваются два пути со временем реализации t_k и t_m. Система управления эвакуацией позволяет в случае необходимости перейти из точки P_n на другую ветвь дерева в точку P_l принятия решений, что позволяет сократить время эвакуации или минимизировать риск неэвакуации.

Рисунок 1. Упрощенная схема процессов принятия решений при выборе траектории движения