-
Пройти Антиплагиат ©



Главная » Обеспечение безопасности зданий и сооружений » Программная система для анализа опасностей и рисков чрезвычайных ситуаций в городском окружении на основе технологии «виртуальной реальности»



Программная система для анализа опасностей и рисков чрезвычайных ситуаций в городском окружении на основе технологии «виртуальной реальности»

Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная. Уникализировать текст 



Лукашевич И.Е., Кириллов И.А., РНЦ «Курчатовский институт»,
Макаров А. В. , МГТУ им. Баумана,
Ройтман В.М., проф., д.т.н., МГСУ

 
Введение
Мы предлагаем методологию и прототип программной системы для облегчения анализа чрезвычайных ситуаций и принятия решений в условиях дефицита времени или отсутствия полной информации о действующих опасных факторах.
Работа была выполнена в рамках исследовательского проекта «Масштабируемая система общего назначения для экспресс- анализа опасностей и риска чрезвычайных ситуаций на основе технологий "улучшенной реальности"», поддержанного грантом РФФИ 04-07-08029 офи_а [1].
Одной из причин, почему компьютеры стали популярными инструментами практически во всех областях жизни, является наличие «дружественных» средств отображения и анализа информации (интерфейсы). Однако даже самые успешные двумерные компьютерные интерфейсы часто становятся бесполезными, когда мы сталкиваемся с ситуациями сложных, многомасштабных явлений.
«Виртуальная реальность» это в первую очередь трехмерный интерфейс, обеспечивающий эффект «присутствия» пользователя в привычном рабочем окружении, например в условиях городской застройки, где он может свободно перемещаться, практически без ограничений.
В добавок, пользователю доступны другие «дополнительные» средства взаимодействия с объектами- их можно «пощупать», услышать звуки, видеть движущиеся изображения, «открывать» объекты, смотреть «сквозь стены», получать информацию о технических характеристиках объектов и т.п.
Именно поэтому «Виртуальная реальность» дает уникальную возможность для визуализации, взаимодействия и управления предельно сложными данными естественным образом.
Кроме этого данный подход эффективен для моделирования реальных ситуаций, связанных с угрозой жизни, например при пожарах, взрывах или выбросах опасных веществ.
Огромное количество дополнительных функций, например привязка объектов к Географическим координатам, моделирование поведения персонажей, архитектурное проектирование, привязка картографической информации и космо/аэроснимков, анализ объемных показаний массивов датчиков, делают «виртуальную реальность» уникальной технологией для научно-технических и инженерных проектов, связанных с решением сложных междисциплинарных задач анализа ЧС.
 
Новизна предлагаемого подхода
Мы полагаем, что впервые в практике анализа чрезвычайных ситуаций принятие ответственных решений людьми, может проводиться с помощью реалистичного трехмерного рабочего окружения с «интегрированными» в него моделями опасных явлений и сценария развития чрезвычайной ситуации.
Наша работа является важным начальным шагом в разработке улучшенных подходов к планированию гражданской инфраструктуры, средств защиты и ликвидации последствий сложных чрезвычайных ситуаций.
Совместно со специалистами РНЦ «Курчатовский институт», НТЦ «Госгортехнадзора России», «Институт химфизики» РАН, МФТИ, МГСУ, МГТУ им. Баумана нами была разработана программная технология «объединения» моделей опасных явлений и трехмерных геометрических моделей рабочего окружения.
В результате поведение пользователя, находящегося в «виртуальном пространстве» зависит от таких факторов, как его реакция на потенциальную опасность, знакомство с окружающей обстановкой степенью его подготовки и ролью.

Анализ развития чрезвычайной ситуации в типовом городском окружении


В качестве прототипа сцены «виртуального окружения» для интерактивного анализа моделей опасных явлений в реалистичном рабочем окружении был выбран район метро «Электрозаводская» в Москве. Выбор был обусловлен нахождением на относительно небольшой площади сразу нескольких узлов транспортных потоков и мест скопления людей- станции метрополитена, железнодорожной станции, подземного перехода, туннеля, автомобильной дороги, точек общепита и киосков. Потенциально, такое расположение может привести к высоким рискам в случае развития чрезвычайной ситуации.
Используя данные аэрофотосъемки, карты и фотографии нами были созданы трехмерные прототипы основных геометрических объектов сцены. Результирующая сцена «виртуальной реальности» задается в виде универсального описания на языке VRML или X3D. Для просмотра трехмерных сцен для различных операционных сред используются стандартные компоненты. На сегодня стандартом de-facto на рынке «браузеров» сцен «виртуальной реальности» для операционной системы Windows являются Cortona [2] и Blaxxun Contact [3].

Для описания последовательности развития сложной чрезвычайной ситуации в «виртуальной» модели окружения служит разработанный нами «Редактор сценария» ЧС.

«Редактор Сценария» позволяет пользователю определить источник опасности, развитие ЧС и эффекты воздействия на людей и сооружения.
Например, источники выброса опасных веществ, расположение взрывчатых материалов могут быть определены путем «выбора» объектов в «виртуальном окружении».
Затем, используя двумерный «рабочий стол» пользователь определяет сценарий развития опасных явлений в виде графа, узлами которого являются модели опасных явлений а связями- потоки входных и выходных данных.
Удобный и интуитивно-понятный интерфейс позволяет легко изменять входные параметры, как для отдельных моделей, так и для всего сценария в целом.
 

В основе редактора опасных явлений лежит описание онтологии предметной области. Онтология это универсальное машинно-независимое описание понятий (в данном случае – моделей опасных явлений) и связей между ними.
В качестве прототипа мы выбрали структуру коллекции моделей опасных явлений TNO “Yellow Book” (Methods for the calculation of physical effects), широко используемой в практике анализа опасностей и рисков большинством Европейских специалистов по промышленной безопасности [4].
Анализ совместимости моделей опасных явлений позволил нам построить «карту совместимости» моделей, которая в дальнейшем была реализована в виде независимого формального описания – онтологии моделей опасных явлений.
 
 

Главные преимущества такого программно-независимого описания следующие:
Для совместного использования людьми или программными агентами общего понимания структуры информации.
Для возможности повторного использования знаний в предметной
области.
Для того чтобы сделать допущения в предметной области явными.
Для отделения знаний в предметной области от оперативных знаний.
Для анализа знаний в предметной области.

Наконец, имеющаяся онтология может быть легко расширена на другие предметные области, например задачи газо и гидро-динамики. «Редактор сценария» представляет собой универсальное независимое приложение, загружающее «бизнес-логику» для описания правил взаимодействия моделей из файла формального описания онтологии. Описание рабочего проекта связывает геометрическое описание рабочей области (сцену «виртуальной реальности») и описание сценария чрезвычайной ситуации.
Результаты выполнения сценария непосредственно возвращаются в сцену «виртуальной реальности» в виде геометрических объектов. Например, в ходе перемещения в реалистичном трехмерном окружении пользователь может видеть изоповерхности, ограничивающие опасные зоны. В дополнение, пользователь может «измерять» важные величины (давление, температуру, концентрации и т.п.) и отмечать опасные точки специальными «флажками».
 


В любой момент пользователь может изменять начальные условия сценария чрезвычайной ситуации и видеть изменения результатов расчетов (например размеры опасных зон) в сцене «виртуальной реальности».
Структура программного комплекса позволяет легко адаптировать его для решения конкретных прикладных задач.

Интерактивная система оценки стойкости зданий к комбинированным опасным воздействиям вида «Удар-Взрыв-Пожар».


 
Предлагаемая конфигурация прикладной системы основана на инженерной методике оценки стойкости высотных зданий к комбинированным опасным воздействиям [5,6]. В основе лежит концепция «базовых» несущих элементов конструкции, т.е. несущих элементов, играющих главную роль в общей стабильности и устойчивости зданий. Для оценки стойкости здания в рамках выбранного сценария частичного разрушения конструкции здания, повреждения огнезащиты и последующего развития пожара должны быть заданы следующие параметры:
количество базовых структурных элементов, которые могут потерять несущую способность после механического удара или последующего взрыва;
количество элементов конструкции, утратившие огнезащиту;
условия распространения пожара по этажу и в объеме здания;
В соответствии с общей концепцией пакета, исходные характеристики отдельных элементов конструкции задаются в ходе «виртуальной инспекции» здания. Тип конструктивного элемента, его несущая способность, огнестойкость, степень повреждения и охваченности пожаром пользователь задает простым «прикосновением» к геометрическим элементам «виртуального здания». Заданные параметры передаются вспециализированную программу, реализующую алгоритм методики оценки стойкости здания.



Результатом работы являются оценка условий коллапса здания и промежутка времени до возможного коллапса с момента начала аварии. Данные параметры являются жизненно важными при планировании действий пожарных частей и спасательных подразделений, организации эвакуации в условиях сложных чрезвычайных ситуаций.
www.rfbr .ru
www.paragraph .ru
www.blaxxun .com
www.tno .nl
NWO project 047.011.2001.035 "Hazards and Risk Analysis for Aircraft Collision with High-Rise Building”, TNO,Netherlands
Lukashevich I., Pasman H., Roytman V., "The concept of evaluation of the building resistance against combined hazardous effects", an oral report at 4th ISFEH conference 2003, Londonderry, UK



Лекция, реферат. Программная система для анализа опасностей и рисков чрезвычайных ситуаций в городском окружении на основе технологии «виртуальной реальности» - понятие и виды. Классификация, сущность и особенности. 2021.

Оглавление книги открыть закрыть

Техническое регулирование условий безопасности зданий в процессе их эксплуатации
Стойкость зданий против прогрессирующего разрушения при комбинированных особых воздействиях. Общий подход и метод оценки
Программная система для анализа опасностей и рисков чрезвычайных ситуаций в городском окружении на основе технологии «виртуальной реальности»
Анализ опасностей и рисков при столкновении самолёта с высотным зданием
Устойчивость зданий при внешних аварийных взрывах
Устойчивость зданий при внешних аварийных взрывах - 2
Концепция обеспечения пожарной безопасности высотных многофункциональных зданий ММДЦ «Москва-сити»
Исследование причин массовой гибели людей в зданиях торгового назначения и рекомендации по их предотвращению
Применение gps для мониторинга объектов при строительстве и эксплуатации
Наземное лазерное сканирование, как новейшая система мониторинга геометрических параметров для оценки безопасности строительных объектов
Биоциды нового поколения, обеспечивающие экологическую безопасность жизнедеятельностьи в зданиях и сооружениях
Биодеструкция строительных конструкций и их защита
Экологически чистые реагенты на основе возобновляемого растительного сырья для обеспечения пожарной безопасности в строительстве
Конструктивные способы обеспечения пожарной безопасности жилых зданий
Нормирование применения отделочных материалов на путях эвакуации
Рациональный способ огнезащиты клеедеревянных конструкций
Декоративный огнезащитный лак для древесины




« назад Оглавление вперед »
Стойкость зданий против прогрессирующего разрушения при комбинированных особых воздействиях. Общий подход и метод оценки « | » Анализ опасностей и рисков при столкновении самолёта с высотным зданием






 

Похожие работы:

Воспользоваться поиском

 

Учебники по данной дисциплине

БЖД. Безопасность жизнедеятельности. Шпаргалка.
Основы ОБЖ
ЭКСТРЕННАЯ МЕДИЦИНСКАЯ ПОМОЩЬ ПРИ ХИМИЧЕСКИХ, БИОЛОГИЧЕСКИХ И РАДИАЦИОННЫХ ПОРАЖЕНИЯХ В УСЛОВИЯХ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЙ
Организация службы безопасности и защиты информации на предприятии
Основы экономической безопасности учебник