Индексы деятельности пожарных подразделений при организации тушения пожаров на объектах топливо-энергетического комплекса

К.С. Власов, нач. сектора (e-mail: [email protected]), А.А. Порошин, нач. НИЦ ОУП ПБ, д-р техн. наук, ст. науч. сотр. (ФГБУ ВНИИПО МЧС России)

ИНДЕКСЫ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ПОЖАРНЫХ ПОДРАЗДЕЛЕНИЙ ПРИ ОРГАНИЗАЦИИ ТУШЕНИЯ ПОЖАРОВ НА ОБЪЕКТАХ ТОПЛИВО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА

Методами факторного анализа и теории графов выявлены индексы (обобщенные показатели) позволяющие проводить комплексную оценку действий пожарных подразделений при тушении пожаров на объектах топливно-энергетического комплекса

Ключевые слова: пожар, факторный анализ, теория графов, объекты топливно-энергетического комплекса

05.13.10 - Управление в социальных и экономических системах

K. S. Vlasov - Chief of Sector (e-mail: [email protected]), A. A. Poroshin - Chief of the Resesrch Centre of Organizational and Managerial Issues of Fire safety, Doctor of Technical Sciences (FGBU VNIIPO EMERCOM of Russia)

PERFORMANCE INDICES FIRE DEPARTMENTS TO THE EXTINGUISHING FIRES OBJECTS OF FUEL AND ENERGY COMPLEX

Methods of factor analysis and graph theory revealed indices (summary measures) allow a comprehensive assessment of action fire departments to extinguish fires at the facilities of fuel-energy complex.: fire, factor analysis, graph theory, objects of fuel-energy complex

В соответствии с Постановлением Правительства Российской Федерации от 2 июня 2008 г. N 420 "О Федеральной службе государственной статистики" и соответствующими ведомственными подзаконными нормативными актами МЧС России сведения о всех пожарах на территории Российской Федерации регистрируются в государственной информационной системе "Федеральный банк данных "Пожары" (БД "Пожары").

индекс пожарное подразделение факторный

В структуре БД "Пожары" для каждого учетного пожара зарезервировано 195 полей для записи соответствующих показателей. Для незначительных пожаров это количество информации более чем достаточно для статистической обработки. Но, для анализа действий оперативных пожарных подразделений при тушении крупных пожаров с большим материальным ущербом, гибелью или травмированием людей этого, как правило, мало.

Достаточно полная информация о крупных пожарах содержится в описаниях пожаров, составляемых в соответствии с методическими рекомендациями МЧС России по изучению пожаров [2], где информация представляется в виде структурированного текста. Однако, анализ описаний пожаров, проводимый сотрудниками ФГБУ ВНИИПО МЧС России в рамках научно-исследовательских работ [3] начиная с 2000 года показал, что тексты описаний имеют большое количество отличий и их практически не возможно обрабатывать при помощи компьютера и при статистическом анализе информации о пожарах тексты описаний могут быть использованы только в качестве дополнительной справочной информации.

В БД "Пожары", в силу объективных обстоятельств, в первую очередь, потому что данные вводятся в "ручную", не менее 10% данных являются некорректными или ошибочными [1]. Поэтому при проведении исследований для выявления общих закономерностей необходимо определить размер репрезентативной выборки.

На первом этапе исследований в выборку были включены все пожары за исключением не прошедших ряд проверок на полноту заполнения сведений, логическую согласованность и др. В результате из порядка 180 тыс. случаев ежегодно регистрируемых пожаров было отсеяно порядка 10 - 15%. И это позволило корректно использовать статистические методы многофакторного анализа. Однако, как показали результаты исследований, частично опубликованные в статье [4] - полученные статистические выводы имеют достаточно общий характер и малопригодны для разработки решений практически применимых в деятельности противопожарной службы.

На следующем этапе были применены более жесткие условия отбора. Основным, из которых было - тактическая сложность пожара. Сложность пожара определялась по комплексу условий, как то значительное количество сил и средств, привлекаемых на пожар, размеры пожара, продолжительное время ведения действий и ряд других. В результате в выборку попали пожары подавляющее большинство, из которых произошли на крупных промышленных объектах. После дополнительного анализа было решено ограничить выборку и по видам объектов пожара и исследовать только пожары на объектах топливо-энергетического комплекса (ТЭК), а именно пожары на объектах нефтегазовой, угольной и деревообрабатывающей промышленности.

Российской Федерации за пятилетний период 2009 - 2013 годов на объектах ТЭК произошло в общей сложности более 2,7 тыс. пожаров. Из них на объектах нефтегазовой промышленности более 1800 пожаров и из них в свою очередь отобрано 535 наиболее сложных в тактическом отношении, для наземных объектов угольной промышленности - 50 из 126 и для объектов деревообработки - 248 из 830.

Методами факторного анализа были исследованы пожары по следующим 30 статистическим и расчетным показателям: регион России; дата пожара; вид пожарной охраны объекта; место возникновения пожара; источник зажигания; причина пожара; расстояние до пожарной части; количество пострадавших людей и отдельно пожарных; ущерб; площадь пожара; количество сгоревших строений и автотракторной техники; время прибытия пожарного подразделения*; продолжительность свободного горения*, локализации* и ликвидации пожара*; условия развития пожара; вид пожарного подразделения; количество пожарной техники и подаваемых стволов; численность личного состава; общий расход огнетушащих веществ (ОТВ) *; вид ОТВ; использование СИЗОД; водоисточники; работа автоматических установок пожаротушения; РТП (первый); РТП (старший по должности); штаб пожаротушения. Звездочкой отмечены расчетные показатели, некоторые из них, например, показатели времени (прибытия, локализации и др.) определяются по утвержденной методике [5], а показатель "расход огнетушащих веществ" рассчитывается по количеству и видам примененных пожарных стволов, так же, как показатель "численность личного состава" рассчитывается по видам и количеству пожарных автомобилей, выезжающих на пожар. Некоторые показатели для усиления корреляционной зависимости объединены в группы, например, 57 показателей условий развития пожара БД "Пожары" распределены по 8 группам.

Начальный массив данных {X} характеризующих обстоятельства развития и тушения пожаров на объектах ТЭК был сжат без существенной потери информации с использованием методов факторного анализа [6] в соответствии с выражением

X = Q Ч Y + U, (1)

где Х - матрица исходных параметров X (1: p, 1: n), в которой p - количество параметров, n - количество (пожаров) строк матрицы; Y - матрица Y (1: p,1: n), содержащая общие (не наблюдаемые на практике) факторы, которые по существу являются обобщенными показателями или индексами, характеризующими наиболее общие свойства анализируемого объекта; U - матрица U (1: p, 1: n), состоящая из остаточных факторов (невязок), которые включают в себя в основном ошибки измерений показателей.

Путем линейного преобразования размерность исходного факторного пространства X (1: p) уменьшена до уровня Y (1: p), при этом p << p. Это соответствует преобразованию точки, характеризующей состояние объекта в p-мерном пространстве, в новое пространство измерений с меньшей размерностью p.

Для бульшего выделения факторов дополнительно проведено вращение факторного пространства, максимизирующего дисперсию, в данном случае использован метод "варимакс нормализованных показателей" [6].

Критерий "каменистой осыпи" (рис.1) показывает значимость полученных в результате факторного анализа индексов. Как видно на рис.1, наибольшее значение имеют первые два индекса, однако при этом значения остальных восьми индексов также превышают единицу, что свидетельствует о их значимости. Если бы удалось получить набор индексов, у которых суммарная доля первых двух-трех превышала 80 %, то они могли бы полностью охарактеризовать весь анализируемый процесс. В данном случае видно, что обстоятельства развития и тушения пожаров на объектах ТЭК зависят не менее чем от десяти обобщенных показателей (индексов).

Рис.1.

Критерий "каменистой осыпи" для индексов, характеризующих организацию тушения пожаров на объектах деревообрабатывающей (Д), угольной (У) и нефтегазовой (Н) промышленности

Наиболее значимые индексы, полученные в результате факторного анализа, и соответствующий им факторный вес (?r) приведены в таблице. Вес рассчитан как сумма значений коэффициентов корреляции, полученных после вращения факторного пространства. В зависимости от показателей, содержащихся в индексе, можно присвоить ему наиболее подходящее название. Например, первый индекс из таблицы содержит четыре показателя (количество пожарной техники, численность личного состава, количество стволов и расход огнетушащих веществ) и поэтому может быть назван "Действия сил пожарной охраны", и т.д. для остальных показателей.

Таблица 1

Индексы, характеризующие организацию тушения на объектах ТЭК

ИндексПоказатели, входящие в состав индекса и единицы измеренияВес ? rОбъекты деревообработкиД1Количество пожарной техники, ед.; численность личного состава, чел.; количество стволов, ед.; расход огнетушащих веществ, л?с-13,53Д2Время прибытия, мин.; расстояние до пожарной части, км.; свободное горение, мин. -2,77Д3РТП-1; РТП - старший по должности-1,70Д4Площадь пожара, м2; время ликвидации пожара, мин. 1,76Д5Место возникновения пожара0,72Объекты хранения каменного угляУ1Количество пожарной техники, ед.; численность личного состава, чел.; количество стволов, ед.; расход огнетушащих веществ, л?с-1; время ликвидации пожара, мин. 4,17У2Время прибытия, мин.; расстояние до пожарной части, км.; свободное горение, мин. 2,90У3РТП-1; РТП - старший по должности-1,90У4Прямой ущерб, руб.; площадь пожара, м21,58У5Регион0,78У6Пострадало строений, ед.; условия развития пожара-1,60У7Дата пожара, месяц-0,89У8Пострадало техники, ед. -0,95У9Участники тушения0,71У10Организация штаба пожаротушения0,91Резервуарные паркиН1Количество пожарной техники, ед.; численность личного состава, чел.; количество стволов, ед.; расход огнетушащих веществ, л?с-13,27Н2Время прибытия, мин.; свободное горение, мин. 1,93Н3Пострадало пожарных, чел.; прямой ущерб; время локализации пожара, мин. 2,46Н4Регион0,74Н5РТП-1-0,76Н6Условия развития пожара-0,78Н7Огнетушащие вещества-0,82Н8Дата пожара (месяц) -0,75

Практическая значимость преобразования повышается в том случае, когда новое факторное пространство имеет ясный физический смысл. Как уже отмечалось, оптимальным результатом факторного анализа является ситуация, когда общая доля первых двух-трех факторов превышает 80 %, что не достигнуто в данном случае (см. рис.1). Поэтому дополнительно выполнен структурный анализ матрицы исходных параметров {X} с использованием методов теории графов.

Из {X} получена корреляционная матрица, которая представлена в виде графа. Нагруженный неориентированный граф для объектов ТЭК представляет собой довольно сложную для анализа систему. Ее общий вид со связями представлен на рис.2. Для снижения значения степеней вершин графа осуществлены преобразования по ограничению набора исходных показателей.

Рисунок 2

Граф корреляционной матрицы ? для объектов ТЭК

Применяя процедуру вращения факторного пространства по методу "варимакс нормализованных показателей" получаем граф в более структурированном виде (рис.3), и при этом не допущена существенная потеря исходной значимой информации.

Рисунок 3

Влияния отдельных статистических показателей на процесс организации тушения пожаров на объектах нефтегазовой отрасли

Принятые обозначения на рис.3:

РЦ - региональный центр, статистические данные объединены по территориальному признаку в зависимости от принадлежности объекта пожара к зоне, контролируемой региональными центрами МЧС России; РТП-1 - руководитель тушения пожара - первый из должностных лиц гарнизона пожарной охраны, принявший на себя руководство действиями по тушению пожара; "Следование" - период времени от момента сообщения о пожаре до прибытия пожарных подразделений к месту вызова; "Свобод. горение" - период свободного развития пожара, который определяется от момента обнаружения горения до начала активных действий по тушению пожара; Nств, Nтехн, Nлс - соответственно количество пожарных стволов, единиц пожарной техники и численность личного состава противопожарной службы, привлеченных к тушению пожара; Q - расход огнетушащих веществ подаваемых в зону горения и на защиту соседних зданий и сооружений; "Гибель и травм. (1)" - количество пожарных, получивших травмы или погибших в ходе ведения действий по тушению пожара; "Ущерб" - сумма прямого ущерба причиненного пожаром; "Локализация" - период времени с начала активных действий по тушению пожара до момента, когда ограничено дальнейшее распространение горения и созданы условия для его успешной ликвидации; "Дата" - дата возникновения пожара, в данном случае для усиления корреляционной зависимости учитывался только месяц, когда произошел пожар; "Огнетуш. вещества" - виды применяемых огнетушащих веществ; "Услов. развития пожара" - условия способствовавшие развитию пожара до крупных размеров (позднее обнаружение, ошибки РТП и др.).

Дальнейшие преобразования графа, заключающееся в слиянии узлов, входящих в объединенные показатели (индексы), позволяет получить структурированные графы (рис.5-7), по которым уже достаточно наглядно можно проследить взаимное влияние различных факторов на процесс организации тушения пожаров на рассматриваемых объектах.

абРисунок 4. Индексы (а - положительные, б - отрицательные), влияющие на процесс организации тушения пожаров на объектах деревообрабатывающей промышленности; сила связи между факторами соответствует толщине линий

абРисунок 5. Индексы (а - положительные, б - отрицательные), влияющие на процесс организации тушения пожаров на наземных объектах угольной промышленности

абРисунок 6.

Индексы (а - положительные, б - отрицательные), влияющие на процесс организации тушения пожаров на объектах нефтегазовой промышленности

Сокращения, применяемые на графах (рис.4 - рис.6): "Действия сил ПО" - соответствует индексам Д1, У1, Н1 (табл.1) и является объединённым показателем характеризующим количество сил и средств применяемых на пожаре; "Развитие пожара" - соответствует индексам Д2, У2, Н2 - характеризует период свободного развития пожара и сосредоточения сил пожарной охраны; РТП - соответствует индексам Д3, У3, Н5 - действия всех РТП и других лиц, исполнявших обязанности РТП и т.д. для других индексов; "Уничт. техники" - общее количество уничтоженной и поврежденной автотракторной техники; "Штаб" - случаи, когда на пожаре организовывался штаб пожаротушения; "Вид ПО" - виды пожарной охраны, подразделения которых участвовали в тушении пожара; "Масштаб пожара" - фактор, характеризующий размеры материального ущерба и поврежденной пожаром поэтажной площади; "Масштаб пожара (1)" - фактор, характеризующий количество уничтоженных и поврежденных зданий и сооружений, а так же условия способствующие развитию пожара до крупных размеров (др. обозначения см. рис.3).

По результатам анализа можно сделать выводы. Наиболее влиятельным индексом является "Действия сил пожарной охраны", который, как уже отмечалось, характеризует количество ресурсов противопожарной службы, сосредоточенных на месте тушения пожара. Важное значение имеют индексы структурного деления противопожарной службы на гарнизоны, уровня профессиональной подготовки руководителя пожара и т.д.

Выявленные взаимосвязи (рис.4 - рис.6) позволяют определить индексы (обобщенные показатели) и степень их влияния на эффективность деятельности пожарной охраны по ликвидации пожаров.

Список литературы

1.Кафидов В.В., Севастьянов В.М. Социология пожарной безопасности / Под общ. ред.В. В. Кафидова. М.: ВНИИПО, 2003.

2.Методические рекомендации по изучению пожаров. Утв. МЧС России 27.02.2013 исх. № 2-3-87-2-18

.Отчет по НИР "Анализ действий пожарной охраны при тушении крупных пожаров и проведении связанных с ними аварийно-спасательных работ на территории Российской Федерации", ВНИИПО. 2000 - 2014 г. г.

.Власов К.С., Денисов А.Н., Зыков В.В. Многомерный анализ показателей оперативной деятельности пожарных подразделений // Пожарная безопасность. 2013. № 4. С.80-86.

.О формировании электронных баз данных учета пожаров (загораний) и их последствий [Электронный ресурс]: приказ МЧС России от 10 декабря 2008 г. № 760. URL: http: // sites. google.com /site/ pojstat/home/dokumenty (дата обращения 01.06.2014).

6.Халафян А.А. STATISTICA 6. Статистический анализ данных: учеб. Изд.3-е. М.: ООО "Бином-Пресс", 2007.512 с.

7.К.С. Власов, нач. сектора, ФГБУ ВНИИПО МЧС России; e-mail: [email protected] <mailto:[email protected]>; тел. (495) 521-84-25, 8-916-820-40-66

.А.А. Порошин, нач. НИЦ ОУП ПБ, д-р техн. наук, ст. науч. сотр., ФГБУ ВНИИПО МЧС России; тел. (495) 521-83-26

Адрес: мкр. ВНИИПО, 12, Балашиха, Московская область, 143903, Россия

Больше работ по теме: