Имитационная система КОСМАС

Авторы: д.т.н., профессор Брушлинский НН, д.т.н., профессор Соколов СВ, к.т.н. Алехин ЕМ, к.т.н., доцент Коломиец Ю.И., Смирнов В.В.

Компьютерная имитационная система (КИС) КОСМАС это – программный продукт, разработанный на объектно-ориентированном языке программирования С++ и объединяющий в единую систему сложный комплекс программных средств для ЭВМ, позволяющий проводить исследование и экспертизу практически всех сторон оперативной деятельности подразделений экстренных и аварийно-спасательных служб (ЭАСС).

В основе разработки имитационной системы лежат статистические закономерности случайных процессов, присущих функционированию всех ЭАСС города. КИС КОСМАС воспроизводит алгоритмы, последовательно описывающие (имитирующие) все детали процесса функционирования оперативных подразделений ЭАСС (рис.1) с сохранением его логической структуры и всей необходимой информации о состоянии службы и позволяющие проводить исследование и экспертизу практически всех сторон оперативной деятельности ЭАСС.

Созданию этой системы предшествовало построение математической теории функционирования ЭАСС, разработанной в 70-е-80-е годы XX века. и опирающейся, главным образом, на теорию марковских случайных процессов.

В КИС КОСМАС город представляется в виде непрерывного пространства заданной конфигурации, на котором представлены различные топографические объекты города необходимые для работы имитационной модели (уличная сеть, городские районы, объекты, места дислокации подразделений ЭАСС, районы их обслуживания, техника, размещенная в каждом депо и др). Общая структура КИС представлена на рис.2.

Все топографические объекты в КИС представлены в “векторном” виде. В качестве “узлов” транспортной сети рассматриваются концы отрезков различной длины, из которых состоит уличная сеть (в том числе и перекрестки, т.е. места пересечения отдельных отрезков). Каждому отрезку может быть присвоена своя скорость движения и направление движения, каждому перекрестку-возможности поворотов в ту или иную сторону.Рис.1 Процесс обслуживания вызова

Рис.2 Общая структура имитационной системы “КОСМАС”

В качестве базового алгоритма поиска оптимальных маршрутов в транспортной сети используется алгоритм Дейкстры.

В процессе имитации КОСМАС решает весьма широкий спектр практически важных задач. Так, например, варьируя число пунктов дислокации ЭАСС (пожарных депо), места их дислокации, количество и типы размещенной в них техники, границы районов обслуживания, варианты диспетчеризации, параметры расписания выездов оперативных отделений, скорости движения автомобилей в разных частях города, плотность потоков вызовов в целом по городу и в отдельных его районах и т.д., можно получать любые характеристики процессов функционирования ЭАСС и выбирать наиболее рациональные и экономичные варианты их организационных структур.

Во время проведения имитационных экспериментов можно манипулировать свободной и занятой техникой, отправлять ее на заданные объекты, на патрулирование, передислоцировать в другие депо, получать оперативную информацию о состоянии тех или иных депо (станций), техники, объектов и т.п.

КОСМАС предназначен для ответов на вопросы типа: что произойдет в городе (с точки зрения функционирования ЭАСС), если а) закрыть часть депо или, наоборот, построить несколько новых депо; б) изменить границы районов обслуживания; в) убрать (или добавить) несколько оперативных отделений каких-либо типов; г) изменить график дежурств персонала; д) перекрыть дороги в каких-то районах города и на многие другие подобные вопросы. Как оценить риски связанные, например, с тем, что в момент поступления очередного вызова в городе могут оказаться занятыми все подразделения определенного типа (или значительная их часть), так что своевременное прибытие необходимых сил и средств к месту вызова оказывается невозможным.

Таких примеров можно привести очень много. Все подобные ситуации могут существенно усложнить процесс функционирования ЭАСС, сделать его недостаточно эффективным. Всеми такими рисками можно успешно управлять с помощью системы КОСМАС, сводя их значения к допустимым уровням.

Основные возможности имитационной системы. КИС КОСМАС позволяет:

• вводить и изменять все данные, характеризующие параметры города, ЭАСС и оперативной обстановки в городе;
• моделировать различные реальные и гипотетические ситуации, которые возникают или могут возникнуть в городе при изменении параметров городской среды, экстренной службы или оперативной обстановки (изменении интенсивности потока вызовов и его структуры, изменении распределения плотности потока вызовов во времени и в пространстве,
• изменении числа персонала экстренной службы, техники, депо, больниц и мест их дислокации, изменения параметров уличной сети и др.);
• визуализировать процесс моделирования с предоставлением различной информации характеризующей его;
• исследовать и сравнивать различные варианты диспетчеризации оперативных подразделений;
• решать оптимизационные задачи (для конкретных условий) по определению мест дислокации новых депо, больниц, распределению техники по пунктам дислокации, по определению вариантов диспетчеризации, по определению графиков дежурств персонала и др.);
• автоматизировать проведение имитационных экспериментов;
• анализировать статистические данные, накопленные в процессе моделирования;
• производить расчет числа пунктов дислокации в зависимости от времени следования подразделений ЭАСС к месту вызова.
• определять зоны покрытия города подразделениями ЭАСС в зависимости от времени их следования;
• определять оптимальные границы районов обслуживания подразделений ЭАСС;
• определять необходимое количество оперативных отделений различных типов ЭАСС;
• определять временные и вероятностные характеристики прибытия оперативных подразделений ЭАСС на различные по сложности ситуации, возникающие на городских объектах;
• производить анализ зон риска городской территории;
• получать помощь (HELP) в процессе работы с системой.
• и др.

Область применения

• Противопожарная служба.
• Полиция.
• Скорая медицинская помощь.
• Другие экстренные и аварийно-спасательные службы города.

Срок адаптации

Срок адаптация системы для конкретного региона занимает 4-6 месяца (с момента получения всех необходимых данных.)

Основные исходные данные для работы системы

Для работы с КИС КОСМАС необходимы следующие исходные данные:

Награды системы КОСМАС

Компьютерная система имеет более 10 дипломов, медалей и грамот.

1. Премия МЧС России за научные и технические разработки – 2002 года
2. Диплом и серебряная медаль Международной выставки изобретений в Сеуле –2002.
3. Диплом и медаль III Международной специализированной выставки “Пожарная безопасность XXI века” (2003)
4. Диплом Международной выставки “Средства спасения-2004. Природная техногенная и пожарная безопасность”
5. и др. 

Внедрение системы

Система внедрена в более чем 40 городах и территориях России, Германии, Хорватии, Эстонии, Турции и Кувейте.