Моделирование условий возникновения опасных ситуаций

1.

Моделирование условий
возникновения опасных ситуаций

2.

Учебные вопросы:
1. Моделирование параметров источников
опасности и параметров защиты.
2. Основные мероприятия в системе
безопасности жизнедеятельности.

3.

Литература:
1.Б.И.Зотов, В.И.Курдюмов Безопасность
жизнедеятельности на производстве, М. КолосС,
2003, 432с.
2.П.П.Кукин, В.Л.Лапин, Е.А.Подгорных
Безопасность жизнедеятельности. Безопасность
технологических процессов и производств (Охрана
труда), М. Высшая школа, 1999, 318с.
3.С.В.Белов Безопасность жизнедеятельности.
Учебник для вузов. М. Высшая школа, 1999, 448с.

4.

1. Моделирование параметров
источников опасности и параметров защиты.

5. Основное содержание моделей при исследовании безопасности производства

• причинные отклонения и взаимосвязи
между элементами моделируемой системы
и процессом эксплуатации;
• изменение состояний системы с точки
зрения безопасности;

6.

• возможные возмущения системы от
воздействий персонала, среды и других
воздействий, приводящих к авариям;
• количественная оценка безопасности, и
возможный прогноз возникновения
аварийных ситуаций.

7. Теоретико-множественная модель системы «человек – техника – среда»

Ч
Zчc
С
Zчт
Zтс
Т
Модель системы
включает следующие
элементы:
(Ч) – человека,
(Т) - технику,
(С) - рабочую среду.
Элементы связанны
между собой с
помощью технологии (Z).

8. Определения состояний

• Безопасные состояния – характеризуются
отсутствием необходимых условий
возникновения происшествия. При этом
значения всех параметров находятся в
норме и не достигли своего ПДЗ.

9.

• Состояние опасной ситуации –
характеризуется наличием необходимых,
но отсутствием достаточных условий.
Необходимым условием является выход
хотя бы одного из параметров за пределы
своего ПДЗ.

10.

• Состояние происшествия –
характеризуется наличием одновременно
необходимых и достаточных условий.
Необходимым условием является выход
всех трех параметров за пределы своих
ПДЗ, а достаточным условием является
такое значение, хотя бы одного из
параметров, которое представляет угрозу
для здоровья или жизни персонала.

11. Граф состояний системы ЧТС

Сп
Сос
Сб

12. Этапы моделирования

• выявление взаимоотношений и
взаимосвязей между элементами ЧТС;
• задание множества состояний системы;
• задание множества воздействий;

13.

• количественная оценка уровня
безопасности;
• прогнозирование возможности
возникновения аварийных ситуаций.

14. Основные параметры опасных и вредных факторов

• - мощность источника опасности;
• - зона (приведенное расстояние) опасного
воздействия;
• - длительность опасного воздействия.

15. Графики моделируемых параметров

φ
φd
φ
t
d
• по оси ординат
представлены
действующие
значения
параметров , , и
их ПДЗ d, d, d
t
d
t
• по оси абсцисс –
время функционирования системы
ЧТС (t).

16.

Моделирование параметров защиты

17.

• Особенности функционирования системы
ЧТС с защитой является то, что при наличии
системы защиты между элементами системы
ЧТС, которая представляет тоже множества,
система усложняется. А система отношений
увеличивается, т.к. появляются новые
отношения уже между элементами защитой и
между самими элементами защиты.

18.

Под отношениями между элементами
системы ЧТС и защиты следует понимать
все возможные физические, химические,
технологические, психофизические и другие
отношения (взаимодействия) между
элементами системы, которые приводят к
изменению ее состояния.

19.

• Задача исследования системы будет состоять
в выявлении таких отношений, которые в
условиях изменения состояния системы
могут привести к опасным ситуациям,
происшествиям, авариям и т.д. и задача
будет состоять в том, чтобы изучить
физическую сущность этих отношений и
выработать противодействующие
мероприятия, предотвращающие появление
указанных ситуаций.

20.

• Процесс функционирования системы будет
состоять в последовательной смене
состояний элементов системы, а состояние
соответственно будет зависеть от свойств
элементов и свойств отношений между
элементами, которые изменяются по
времени.

21.

• Подмножество опасных свойств техники и
среды будут воздействовать на
подмножество свойств системы защиты, а
последние, обладая свойствами,
предотвратит воздействие опасных
эксплуатационных факторов на персонал,
приведут свойства техники и в целом
систему ЧТС в безопасное состояние. При
отсутствии защиты у системы, развитие
ситуации может привести к происшествию.

22. Параметры

опасного фактора
• Y1 – мощность или
уровень ОЭФ,
• Y2 – расстояние (зона)
действия ОЭФ,
• Y3 – продолжительность действия ОЭФ
защиты
• Z1 - защита от
мощности ОЭФ,
• Z2 - защита по
расстоянию,
• Z3 - защита по
длительности
(времени).
ОЭФ - опасный эксплуатационный фактор

23.

• Первый шаг
При достижении ПДЗ опасных факторов
срабатывает защита и возвращает рабочие
параметры в нормальные пределы.
Z1 - Y1 0 Y1
Y1 - значение параметров в опасном режиме
работы,
Y1 - рабочее (безопасное) значение
параметров.

24.

Например, при увеличении рабочего давления
в системе предохранительный клапан
настраивается на предельно-допустимое
значение давления.

25.

• Второй шаг
Когда защита Z1 не в состоянии возвратить
параметр к его нормальному (заданному)
значению, вступает в работу защита по
параметру Y2 посредством своего параметра
Z2. В этом случае защита по параметру Y2
уменьшает зону воздействия ОЭФ.
Z2 - Y 2 0 Y2
где, Y2 - значение параметров в опасном
режиме работы,
Y2 - рабочее (безопасное) значение
параметров.

26.

• В качестве примера характеризующего данный
параметр может служить значение таких
параметров как прочность для баллонов,
сопротивление изоляции для электрического тока,
% содержание вредных веществ в сооружении
снижаемое вентиляционными устройствами.

27.

• Третий шаг
При невозможности системной защиты
удержать параметр Z2 в заданных,
безопасных пределах и дальнейшем его
уменьшении вступает в работу защита по
параметру Y3 посредством своего параметра
Z3.
Z3 - Y3 0
где, Y3 - значение параметров в опасном
режиме работы,
Y3 - рабочее (безопасное) значение
параметров.

28.

В этом случае защитой устанавливается
время действия ОЭФ безопасное для
человека и при дальнейшем росте
опасности защита отключает действие ОЭФ.

29. Формализация состояний

Безопасное
состояние С1:
Z1 - Y1 0
Z2 – Y2 0
Z 3 – Y3 0
Состояние опасной
ситуации С2:
Z1 - Y1 0
Z2 – Y2 0
Z 3 – Y3 0
Состояние опасности С3:
Z1 - Y1 0
Z2 – Y2 0
Z 3 – Y3 0

30.

Статистическое моделирование
эксплуатации сложных систем
(Метод Монте-Карло).

31.

• В практике моделирования систем наиболее
часто приходится иметь дело с объектами,
которые в процессе своего
функционирования содержат элементы
неопределенности или подвергаются
стохастическим воздействиям внешней
среды. Поэтому используется метод
получения результатов с помощью
имитационных моделей.

32.

Имитационная модель - логикоматематическое описание объекта,
которое может быть использовано для
экспериментирования на компьютере в
целях проектирования, анализа и
оценки функционирования объекта.

33.

• Сущность метода статистического
моделирования сводится к построению для
процесса функционирования исследуемой
системы некоторого моделирующего
алгоритма, имитирующего поведение и
взаимодействие элементов системы с учетом
случайных входных воздействий и
воздействий внешней среды и реализации
этого алгоритма с использованием
программно-технических средств.

34. Метод Монте-Карло

• Общее название группы численных методов,
основанных на получении большого числа
реализаций стохастического (случайного)
процесса, который формируется таким
образом, чтобы его вероятностные
характеристики совпадали с аналогичными
величинами решаемой задачи.

35. Общая схема статистического моделирования

Построим модель системы со случайными
параметрами, для чего на ее вход подадим
входные сигналы от генератора случайных чисел
(ГСЧ), как показано на слайде.

36.

Равномерно распределенные случайные числа от
генератора подают на преобразователь закона
случайных чисел (ПЗСЧ), который преобразует их в
заданный пользователем закон распределения
вероятностей, например, в нормальный или
экспоненциальный закон.

37.

38.

Эти преобразованные случайные числа x подают на
вход модели. Модель отрабатывает входной сигнал x по
некоторому закону y = φ(x) и получает выходной сигнал
y, который также является случайным.

39.

• В блоке накопления статистики (БНСтат) установлены
фильтры и счетчики. Фильтр (некоторое логическое
условие) определяет по значению y, реализовалось ли в
конкретном опыте некоторое событие (выполнилось
условие, f = 1) или нет (условие не выполнилось, f = 0).
Если событие реализовалось, то счетчик события
увеличивается на единицу. Если событие не
реализовалось, то значение счетчика не меняется.

40.

• Если требуется следить за несколькими разными
типами событий, то для статистического
моделирования понадобится несколько фильтров и
счетчиков Ni. Всегда ведется счетчик количества
экспериментов — N.

41.

• Далее отношение Ni к N, рассчитываемое в блоке
вычисления статистических характеристик (БВСХ) по
методу Монте-Карло, дает оценку вероятности pi
появления события i, то есть указывает на частоту его
выпадения в серии из N опытов. Это позволяет
сделать выводы о статистических свойствах
моделируемого объекта.

42.

• Данные вычислительного эксперимента
отражаются в БОД (блоке отображения
данных), что позволяет проводить
оперативные корректировки модели, этот
процесс показан на схеме стрелкой обратной
связи.

43.

• Например, событие A совершилось в результате
проведенных 200 экспериментов 50 раз.
Это означает, согласно методу Монте-Карло, что
вероятность совершения события равна:
P(A) = 50/200 = 0.25.
Вероятность того, что событие не совершится, равна,
соответственно,
1 – 0.25 = 0.75.

44. Требования по обеспечению безопасности при эксплуатации

• исключение аварий и катастроф;
• исключение поражений и травм
обслуживающего персонала;
• исключение повреждения самого
оборудования и сопрягаемых с ним
объектов;

45.

2. Основные мероприятия в
системе безопасности
жизнедеятельности

46.

• поддержание готовности и эффективности
технических систем в пределах значений
заданных в ТЗ;
• исключение или сведение до допустимых
пределов вредных воздействий на
окружающую среду.

47. К технологическим мероприятиям относятся:

• безопасная последовательность и длительность
операций;
• поддержание технических эксплуатационных
параметров в заданных пределах;
• поддержание параметров источников опасностей на
уровне ПДЗ;
• отработка НТД в полном объеме.

48. Организационные мероприятия безопасности

• разработка безопасных технологий
выполнения работ на рабочих местах;
• надзор и контроль за безопасной
эксплуатацией;
• обучение, аттестование и допуск персонала
к самостоятельной работе;

49.

• разработка распорядительных документов
(приказов);
• система инструктажей по МПБ;
• оснащение рабочих мест НТД и средствами
обеспечения безопасности;
• контроль выполнения обслуживающим
персоналом мер и правил безопасности в
ходе работ;

50.

• разработка планов и графиков проверки
технической безопасности и состояния
агрегатов и систем:
• разработка планов эвакуации
обслуживающего персонала и техники в
аварийных ситуациях;
• контроль выполнения требований
безопасности при обращении с ядовитыми
веществами;

51.

• контроль выполнения требований
электробезопасности в сооружениях и на
рабочих местах;
• контроль исходного состояния агрегатов и
систем до и после работ.

52. К техническим мероприятиям относятся:

• проведение технического обслуживания
технических систем;
• устранение неисправностей;
• техническое освидетельствование объектов
РТН;
• поверка КИП;

53.

• проверка и настройка предохранительных
устройств;
• проведение испытаний и проверок средств
защиты;
• проверка исправности систем вентиляции и
пожаротушения;
• оснащение рабочих мест средствами
защиты.

54. Противопожарные мероприятия.

• В процессе эксплуатации агрегатов и систем
используются пожароопасные вещества,
которые в силу своих свойств,
благоприятствуют возникновению или
развитию пожара.

55.

• Пожаром называется неконтролируемое
горение вне специального очага, наносящее
материальный ущерб

56. К организационным противопожарным мероприятиям относятся

• планирование противопожарной защиты в
учреждениях и на предприятиях;
• обучение обслуживающего персонала
действиям при возникновении пожара;
• разработка схемы эвакуации имущества и
техники, назначение пожарных расчетов;

57.

• разработка инструкций по мерам пожарной
безопасности и инструкции о порядке осмотра
перед закрытием помещений;
• установление ответственности за содержание
приборов отопления и освещения;

58.

• организация контроля над эксплуатацией и
ремонтом электрооборудования, состоянием
предохранительных устройств;
• контроль соблюдения требований установки
оборудования в пожароопасных и
взрывоопасных помещениях и т.д.

59. Основные технические противопожарные мероприятия

• обеспечение средствами пожаротушения и
пожарным инвентарем;
• проверка и зарядка огнетушителей;
• проверка состояния гидрантов, водоемов,
насосов;

60.

• поддержание в исправности пожарной
сигнализации;
• оборудование и поддержание
работоспособного состояния грозозащиты
огнеопасных складов и зданий;

61.

• обработка пожароопасных конструкций
огнезащитным составом;
• обеспечение возможности открытия дверей
наружу помещений;

62.

• исключение внутренних запоров на дверях и
воротах;
• выведение наружу из складских помещений
электрорубильников установка в
сооружениях электроосвещения закрытого
типа;
• создание в автопарках рабочих и смотровых
проходов в соответствии с нормами
безопасности.