.

ПЕРЕХОД НА НОВЫЕ ПОКОЛЕНИЯ СИСТЕМ МОНИТОРИНГА КОМПЛЕКСНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ СТРОИТЕЛЬНЫХ ОБЪЕКТОВ

Грунин Игорь Юрьевич – Заместитель генерального директора
ООО «Технологический институт энергетических обследований,
диагностики и неразрушающего контроля «ВЕМО», г.Москва,
руководитель Центра инженерно-технического аудита

Будько Владимир Борисович – Заместитель руководителя Центра
инженерно-технического аудита ООО «Технологический институт
энергетических обследований, диагностики и неразрушающего
контроля «ВЕМО»

Крайний Владимир Иванович – Директор по реализации федеральных
программ ООО «Технологический институт энергетических обследований, диагностики и неразрушающего контроля «ВЕМО»,
кандидат технических наук

Троицкий-Марков Тимур Евгеньевич – Председатель Совета директоров
ООО «Технологический институт энергетических обследований,
диагностики и неразрушающего контроля «ВЕМО»

 


Введение

 

Решение методологических вопросов мониторинга особо опасных объектов, создание современных систем оценки рисков возникновения, раннего обнаружения и предупреждения аварий и чрезвычайных событий, а также ситуационных алгоритмов реагирования на них создают основы новой философии обеспечения надежности, безопасности и энергоэффективности.

Применительно к строящимся и эксплуатируемым объектам представляется целесообразным рассмотреть эффективно используемый в последние 10-15 лет «Технологическим институтом энергетических обследований, диагностики и неразрушающего контроля «ВЕМО» опыт и технологии инженерно-технического аудита (ИТА).

Технологии ИТА в области проведения экспертных исследований на основе применения методов и средств неразрушающего контроля (НК) строительных объектов различного уровня сложности позволяет обобщить и систематизировать целый ряд подходов к созданию Систем мониторинга комплексной безопасности объектов.

Опыт проведения экспертных исследований и статистического анализа данных, полученных в ходе обследования более 2,5 тысяч объектов, среди которых большепролетные здания города Москвы, транспортные тоннели, тоннели и станции метрополитена, оползневые склоны, гидротехнические сооружения, объекты энергетики и т.п., позволяет с высокой степенью достоверности сформулировать тезис, что для получения именно достоверных и максимально полных результатов необходимы совмещение и комплексное применение различных методов НК и экспертизы.

Технологии оценки рисков ИТА, основанные на опыте практических комплексных исследований, используют мощный аналитический инструментарий, позволяющий с высокой степенью вероятности осуществлять управление рисками на всех этапах жизненного цикла потенциально опасных объектов.

Перейдем к практическим аспектам реализации вышеназванных технологий (с кратким обозначением возникающих проблем и возможными путями их решения).

Например, при практической реализации работ по созданию нового поколения систем комплексной безопасности особо важных, потенциально опасных и иных строительных объектов на базе применения комплексных методов НК возникла необходимость разработки единой системы классификаторов комплексной безопасности.

Рассмотрим на конкретном примере общие требования к Структуре системы мониторинга комплексной безопасности зданий и сооружений в сравнении с действующими на сегодняшний день аналогами (табл.1).

Obshhie_trebovaniya_k_Strukture_sistemy_monitoringa_KB_ZiS

Obshhie_trebovaniya_k_Strukture_sistemy_monitoringa_KB_ZiS_okonchanie

Решение задач по выполнению в процессе создания системы требований рассмотренных выше, осуществляется на базе применения комплексного применения средств и методов НК (табл.2).

Bazovyj_variant_apparatno-metodicheskoj_Sistemy_monitoringa_KB_ZiS

Bazovyj_variant_apparatno-metodicheskoj_Sistemy_monitoringa_KB_ZiS_okonchanie

По сути, работа сводится к созданию системы реагирования на отклонение (далее – событие) заданных параметров (далее – дефекты) элементов объекта исследования с определением причин возникновения дефектов и средств, методов реагирования.

Объект исследования – комплекс зданий и сооружений рассматривается как единый объект в рамках природно-техногенной системы (далее ПТС) как системы взаимодействия природной среды и комплекса зданий и сооружений, оказывающих взаимное влияние друг на друга.

 

Комплексирование методов технической диагностики
и неразрушающего контроля в рамках создаваемой
Системы мониторинга

 

В ходе разработки Систем мониторинга комплексной безопасности объектов практически решен и обоснован вопрос комплексирования методов технической диагностики (ТД) и НК в рамках создаваемой системы.

Такая необходимость обусловлена тем, что каждый отдельно взятый метод теоретически некорректен. Например: малым изменениям сигналов от изучаемых объектов могут соответствовать большие изменения их физико-геометрических параметров.

Иными словами, в связи с тем, что эффективность любого отдельно взятого метода оказывается недостаточной, важной проблемой становится системный подход к исследованию объектов. Практически он сводится к внутриметодному комплексированию, основанному на использовании различных физических методов, и межметодному комплексированию физических исследований совместно с другими видами исследований.

Поскольку исследуемые объекты характеризуются многообразием свойств и связей, то эффективность определения технического состояния при их изучении в общем случае станет тем выше, чем более широким будет комплекс. В свою очередь, возрастание количества комплексируемых методов ведет к удорожанию стоимости исследований и увеличению времени на их выполнение. Проблема поиска компромисса между этими факторами – одна из сложных в теории и практике комплексирования исследований.

Целью комплексирования является выбор такого комплекса методов, который может обеспечить однозначное решение поставленной задачи, т.е. получение минимальной погрешности в определении местоположения, геометрии, системы взаимного влияния исследуемых объектов и достоверной расшифровки их физических свойств. При определении архитектуры комплексов следует руководствоваться определенными методологическими приемами, т.е. наиболее рациональной методикой проведения работ и интерпретацией материалов, а именно: проведением работ от общего к частному; от изучения районов (районирование) к исследованию конкретного участка; от сравнительно быстрых (аэрокосмических, геофизических и т.д.) к детальным полевым и лабораторным методам; повторением съемок более точной аппаратурой по более густой сети наблюдений; переходом от интерпретации данных каждого отдельного метода к комплексной компьютерной обработке всех материалов; от качественного истолкования материалов к количественному с использованием аналитических рискоориентированных сравнительных методов обработки информации.

 

Практические аспекты применения рискоориентированных процедур в Системах мониторинга комплексной безопасности

 

Для качественной оценки рисков при проведении мониторинга комплексной безопасности традиционно используются экспертные методы обработки информации. Чаще всего применяются методы ранжирования рисков в порядке убывания или возрастания опасности при сравнении друг с другом. Существуют несколько форм экспертных исследований:

  • составление «мягкого рейтинга», когда эксперт оставляет несколько видов риска (наибольших или наименьших) без указания приоритета;
  • «непосредственное ранжирование», когда эксперт располагает в определенном порядке риски по степени их значимости;
  • «попарное сравнение», когда эксперт сопоставляет между собой два вида рисков;
  • «ранжирование на основе балльной оценки», при котором эксперт выставляет определенную сумму баллов каждому из рисков.

Необходимо отметить, что достоверность метода ранжирования напрямую зависит от ряда факторов:

  • любая экспертная оценка требует определенного количества экспертов для получения достоверного результата;
  • обработка результатов рассчитана на группу экспертов;
  • качество оценки зависит от качества опросного листа и количества выделенных факторов риска.

Исходя из принятого при разработке системы подхода по комплексной оценке рисков, при разработке архитектуры Информационной системы мониторинга был применен расширенный аналитический инструментарий, состав которого обозначен ниже (табл.3).

Analiticheskij_instrumentarij_procedur_kompleksnoj_ocenki_riskov

Analiticheskij_instrumentarij_procedur_kompleksnoj_ocenki_riskov_okonchanie

Практические аспекты создания информационной базы мониторинга

 

В процессе разработки информационной базы мониторинга возникают значительные сложности с определением базовых критериев при формировании единых библиотек данных прикладного программного обеспечения.

Это обусловлено:

  • отсутствием единого подхода к классификации опасных явлений, неоднозначностью терминологии и значительными разночтениями в формировании подходов к исследованию объектов в строительной нормативной базе;
  • практическим отсутствием или крайне размытым определением степени критичности выявляемых дефектов с точек зрения именно определения степени опасности для жизни и здоровья граждан;
  • заметным устареванием нормативной базы в строительстве и наличием заметных брешей в системе формирования критериев определяющих безопасность, надежность и энергоэффективность;
  • заметным отставанием нормативной базы от процессов развития промышленности строительных материалов и технической диагностики и т.д.

В результате систематизации полученных данных был сделан вывод о невозможности создания как системы однозначного реагирования на процессы, угрожающие здоровью и жизни граждан, так и адекватной системы оценки строительных рисков без разработки единой системы классификаторов, подразумевающих возможность создания в разрабатываемой системе внутренних смысловых цепочек типа: среда формирования ↔ опасный процесс ↔ объект ↔ дефект ↔ средства и методы обнаружения ↔ средства и методы реагирования.

 

Анализ проблем классификации

 

Если количественное определение объекта есть измерение, то качественное определение есть узнавание, классификация. В процессе узнавания объект относится к какому-то классу. Это отнесение к классу есть аналог отнесения значения измеряемого свойства к какому-то отрезку шкалы при количественном измерении. Проще говоря, числовое шкалирование предлагается рассматривать как частный случай классификации. Система классов играет в качественных методах ту же роль, что деления шкалы в количественных.

Rezultaty_analiza_problem_klassifikacii

Rezultaty_analiza_problem_klassifikacii_okonchanie

Выводы из проведенного анализа проблем классификаций можно кратко сформулировать в следующем виде:

1) Все классификации являются качественными реализациями оценок количественных критериев.

2) Классификации строятся на принципах «единого дерева», являются достаточно жесткими системами и сложно реагируют на процессы изменений (чаще всего конфликтуют с ними).

3) Ни одна классификация не может в полной мере учесть все многообразие определяющих свойств объекта и может рассматривать объект только с нескольких (не со всех) сторон.

4) Одной из основных проблем классификации является отсутствие или многообразие вариантов (допускающих разночтения) определения основных определяющих свойств объектов в нормативной документации.

5) Наличие различных систем классификаций и шкал не является основанием для конфликта между ними.

6) Все классификации по сути своей являются однозначно объектно-ориентированными, при этом вопрос о доминантном значении одной из классификаций из множества классификаций, описывающих один объект, является некорректным, так как чаще всего разные классификации, входящие во множество для данного объекта, рассматривают объект под разными углами зрения, основываясь на различных критериях. Целесообразно рассматривать все классификации на соревновательной основе для получения более полного представления об объекте.

 

Требования к программному обеспечению

 

В качестве программного обеспечения Системы мониторинга комплексной безопасности использован пакет прикладных программ в области экологической, промышленной безопасности «Русь» и ГИАС «Экобезопасность», являющихся единым промышленным программным продуктом, удовлетворяющим ряду требований к архитектуре ПО и системе построения библиотек данных.

В результате согласования внутренней политики построения информационной системы были выработаны общие принципы соответствия программного обеспечения задачам создания информационной системы мониторинга комплексной безопасности:

1) Признаком правильности конструкции среды разработки является возможность внедрения новых моделей поведения с помощью повторного использования уже существующих свойств продукта и без нарушения принципов его архитектуры:

а) Всегда может встретиться еще ряд более мелких задач по интеграции нового класса в уже существующую архитектуру, но в любом случае ни сама архитектура, ни основные механизмы системы не должны претерпеть серьезных изменений.

б) Аппаратные средства развиваются быстрее, чем программное обеспечение.

2) Разработка системы должна учитывать два основных требования:

а) Реализация должна опираться на существующие стандарты;

б) Архитектура должна быть открыта для развития.

Опыт разработки больших систем показывает, что первоначальная формулировка требований никогда не бывает полной, она всегда в некоторой степени неопределенна и противоречива.

Кроме того, необходимо учитывать, что на создание большой системы может быть затрачено несколько лет.

3) Информационная система должна быть построена на принципах экспертной системы с использованием нейро-нечетких связей;

4) Информационная система должна обладать пятью общепринятыми признаками сложной системы:

а) «Сложные системы часто являются иерархическими и состоят из взаимозависимых подсистем, которые в свою очередь также могут быть разделены на подсистемы, и т.д., вплоть до самого низкого уровням.»

б) Выбор, какие компоненты в данной системе считаются элементарными, относительно произволен и в большой степени оставляется на усмотрение исследователя.

в) «Внутрикомпонентная связь обычно сильнее, чем связь между компонентами. Это обстоятельство позволяет отделять «высокочастотные» взаимодействия внутри компонентов от «низкочастотной» динамики взаимодействия между компонентами».

г) «Иерархические системы обычно состоят из немногих типов подсистем, по-разному скомбинированных и организованных».

д) «Любая работающая сложная система является результатом развития работавшей более простой системы… Сложная система, спроектированная «с нуля», никогда не заработает. Следует начинать с работающей простой системы».

5) Успешность системы обеспечивается созданием продуманной структуры классов и объектов, которая обладает пятью признаками сложных систем, описанными выше.

6) Библиотеки баз данных должны быть организованы в виде семейств классов, а не в виде единого дерева. Такая архитектура:

а) отражает общность различных форм;

б) позволяет осуществлять более простой доступ к элементам библиотеки;

в) позволяет осуществить требование о параметризации классов.

С учетом вышеизложенных требований была проведена крупная работа по созданию, систематизации и классификации с целью создания Информационной базы мониторинга безопасности.

Аннотируем основные семейства классов составляющих библиотеку информационной базы мониторинга комплексной безопасности (без указания цифровых кодов (табл.5).

Naimenovanie_semejstva_klassov

 

Выводы

 

  1. Практическое использование большинства элементов создаваемой Системы мониторинга комплексной безопасности строительных объектов (в различной комплектации программно-аппаратных средств, средств и методов НК и т.д.) показало исключительную эффективность и перспективность развития данного направления обеспечения безопасности.
  2. Предлагаемые решения не только не противоречат существующим, но дополняют, расширяют и переводят их на качественно более высокий уровень по обеспечению безопасности, надежности и энергоэффективности объектов мониторинга.

 

Библиографический список

 

  1. Анализ риска и проблем безопасности. В 4-х частях.// Ч.3. Прикладные вопросы анализа рисков критически важных объектов: Научный руководитель К.В. Фролов. – М.: МГФ «Знание», 2007. 816 с.: ил.
  2. Рыжкин И.И. Риски строительства и монтажа / И.И. Рыжкин. – М.: «Анкил», 2006. – с. 248.
  3. Неразрушающий контроль и диагностика: Справочник/ В.В. Клюев, Ф.Р. Соснин, В.Н. Филинов и др.; Под редакцией В.В. Клюева. – М.: Машиностроение, 1995. – 488 с., ил.
  4. Гради Буч. Объектно-ориентированный анализ и проектирование с примерами приложений на С++. Второе издание. Rational Санта-Клара, Калифорния, перевод с английского под редакцией И. Романовского и Ф. Андреева.
  5. Научно-методические принципы энергосбережения и энергоаудита. В 3 т. // Том 1. Научно-методические принципы энергоаудита и энергоменеджмента / Т.Е. Троицкий-Марков, О.Н. Будадин, С.А. Михайлов, А.И. Потапов. – М.: Наука, 2005.
  6. Грунин И.Ю., Будько В.Б. Научно-методические принципы визуально-измерительного контроля в строительной экспертизе: Методическое пособие / Под ред. Т.Е.Троицкого-Маркова. – М.: ВЕМО, 2009. – 166 с.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.