К.т.н. Гриценко Ю.Б., аспирант Голубева А.А.

Томский государственный университет систем управления

и радиоэлектроники

Моделирование эвакуационных мероприятий аппаратом нечетких сетей Петри

В июле 2008 года был принят Федеральный закон N 123-ФЗ "Технический регламент о требованиях пожарной безопасности"[1]. В связи с этим стали актуальны исследования, посвященные анализу и моделированию пожарного риска. Авторами статьи предложено использовать для моделирования компоненту расчета пожарного риска, такого как время эвакуации людей из зданий и сооружений при возникновении пожаров, и нечеткие временные сети Петри, которые позволяют решать задачи нечеткого моделирования и управления[2].

Современные компьютерные имитационные модели эвакуации позволяют в некоторой степени промоделировать динамику изменения параметров людского потока во время эвакуации из здания, оценить общую продолжительность эвакуации и решить задачу выбора маршрутов эвакуации. Однако, подавляющая часть не учитывает достаточно полно возможность расслоения потока, отсутствует учет специфики зданий. Основной особенностью зданий является нестационарность распределения людей по внутренним помещениям здания. Решение данных задач для зданий осложняется наличием моментов времени, таких как время задержки в помещении и время перехода из одного помещения в другое.

Таким образом, разработка новых моделей и методов эвакуации людей в зданиях учебных заведений в условиях нестационарности распределения людей по помещениям здания, является актуальной задачей.

Моделирование расчетного времени эвакуации людей тесно связано со структурой здания и его помещения. Наилучшими представлениями путей эвакуации людей из помещения могут служить графы. В нашем же случае за основу описания и моделирования процесса эвакуации берется механизм сетей Петри, который основан на графовом представлении. В частности, это потоковые и стохастические или нечеткие сети. Нечеткие сети Петри позволяют решать задачи нечеткого моделирования и нечеткого управления.

Введение неопределенности в описание исходной математической структуры нечетких временных сетей Петри предполагает задание одной или нескольких структур с неопределенностью, которая может отображать стохастический, нечеткий или комбинированный характер ее проявления.

Несомненным достоинством сетей Петри является математически строгое описание модели.

Как уже было сказано выше, нечеткие временные сети Петри позволяют задать несколько структур с неопределенностью. Это позволяет нам последовательно вводить описание неопределенности в отдельные компоненты базовой математической структуры, такие как: неопределенность задания начальной маркировки, неопределенность задания времен задержек маркеров в позициях и неопределенность срабатывания переходов.

Решение практических задач нечеткого вывода характеризуются высокой трудоёмкостью. Поэтому в таких случаях не вызывает сомнения необходимость использования для этой цели специального программного инструмента. В качестве такого была выбрана программная среда fuz-zyTECH.

Для анализа процесса эвакуации людей при помощи нечетких временных сетей Петри, рассмотрим эвакуацию людей из одноэтажного здания с небольшой площадью. Авторы статьи предлагают ввести неопределенность во все три входных параметра нечетких временных сетей Петри. В нашем случае неопределенность может быть описана с позиций теории нечетких множеств.

В качестве входных переменных системы нечеткого вывода будим рассматривать три нечеткие лингвистические переменные: «количество человек» (в помещении), «время задержки» (время задержки человека в помещении), «время перехода» (время перехода человека между помещениями).

А в качестве выходной лингвистической переменной будим рассматривать нечеткую лингвистическую переменную «время эвакуации».

Проводя анализ данной системы нечеткого вывода, мы можем установить зависимость значений выходной переменной от значений входных переменных нечеткой модели. Данная зависимость получается при максимальной загрузке помещения, среднем времени перехода и средней задержке в помещении. При данных показателях получается среднее время эвакуации. А при средней загрузке помещения, минимальном времени задержки в помещении и минимальном времени перехода получается минимальное время эвакуации.

Таким образом, смоделировав процесс эвакуации людей из помещения, мы рассчитали время эвакуации при пожаре в зависимости от загрузки помещения, от времени задержки человека в помещении и от времени перехода человека между помещениями.

На основе сравнительного анализа современных основных подходов к моделированию движения людей внутри здания предлагается использовать подход, представляющий структуру здания в виде сети, как менее трудоемкий и в тоже время легко реализуемый на ЭВМ. В качестве основной методики моделирования предлагается использовать аппарат сетей Петри. На базе сетей Петри предлагается разработка методик моделирования движения потоков людей при помощи аппарата сетей Петри. Так же предлагается разработка методики моделирования движения людских потоков в чрезвычайных условиях, позволяющая, определять возможную продолжительность эвакуации в ситуациях, когда трудно определить расположение людей внутри здания.

Литература:

1. Федеральный закон от 22 июля 2008 г. N 123-ФЗ "Технический регламент о требованиях пожарной безопасности" [Электронный реcурс]. – Режим доступа: http://base.garant.ru/12161584, свободный (дата обращения: 24.10.2011).

2. Гриценко Ю.Б. /Использование сетей Петри для оценки времени эвакуации людей в зданиях и сооружениях при возникновении пожара. Алгоритм/ Ю.Б. Гриценко, О.И. Жуковский, О.Г. Загальский // Доклады ТУСУРа. - Томск: В-Спектр, 2010.-№ 1 (21),ч.2.-С. 213-218.