Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

РЕФЕРАТ

Пояснювальна записка дипломної роботи містить: 136 сторінок, 26 малюнка, 2 формули, 23 таблиць, 4 додатки, 19 джерел.

Об'єктом дослідження даної дипломної роботи є Управління з питань цивільної оборони і надзвичайних ситуацій харківської облдержадміністрації,, як орган виконавчої влади, компетентний у питанні прогнозування і ліквідації наслідків надзвичайних ситуацій. Об'єктом дослідження є методика прогнозування, що використовується при прогнозуванні.

Як метод дослідження обране проектування програмних систем за допомогою CASE-нотацій SADT, ERD і DFD, використання мов високого рівня і серверних мов програмування.

Метою роботи є проектування підсистеми візуалізації, складової частини територіальної підсистеми "Урядової інформаційно-аналітичної системи надзвичайних ситуацій", а також написання програмного продукту, що дозволяє реалізувати дану підсистему. Користувачем підсистеми є чергові диспетчери міністерства надзвичайних ситуацій.

Для досягнення цієї мети проводиться порівняльна характеристика методів проектування, виробляється їхній аналіз і вибір найкращих. Розглядається стадії аналізу, проектування і реалізації підсистеми. Розробляється функціональна модель підсистеми і проектується база даних за допомогою сучасних CASE-засобів. Підсистема реалізується мовою високого рівня під СУБД. Виробляється налагодження реалізованого продукту і його тестування.

У ході дипломної роботи повинні бути отримана: функціональна модель підсистеми; модель бази даних, приведена до третьої нормальної форми; реалізована підсистема нагадування.

Результати виконаної розробки можуть бути використані в роботі органів виконавчої влади.

Ключові слова:

міністерство надзвичайних ситуацій, надзвичайні ситуації, візуалізація, проектування, автоматизація, база даних, НС, SQL, клієнт-сервер, CASE - технологія

РЕФЕРАТ

Пояснительная записка дипломной работы содержит: 136 страниц, 26 рисунков, 17 формулы, 23 таблицы, 4 приложения, 19 источников.

Объектом исследования данной дипломной работы является Управление по вопросам гражданской обороны и чрезвычайных ситуаций харьковской облгосадминистрации, как орган исполнительной власти, компетентный в вопросе прогнозирования и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций. Объектом исследования является методика прогнозирования, которая используется при прогнозировании.

В качестве метода исследования выбрано проектирование программных систем с помощью CASE-нотаций SADT, ERD и DFD, использование языков высокого уровня и серверных языков программирования.

Целью работы является проектирование подсистемы визуализации, составной части территориальной подсистемы «правительственной информационно-аналитической системы чрезвычайных ситуаций», а также написание программного продукта, позволяющего реализовать данную подсистему. Пользователем подсистемы являются дежурные диспетчеры министерства чрезвычайных ситуаций.

Для достижения этой цели проводится сравнительная характеристика методов проектирования, производится их анализ и выбор наилучших. Рассматривается стадии анализа, проектирования и реализации подсистемы. Разрабатывается функциональная модель подсистемы и проектируется база данных при помощи современных CASE-средств. Подсистема реализуется на языке высокого уровня под СУБД. Производится отладка реализованного продукта и его тестирование.

В ходе дипломной работы должны быть получены: функциональная модель подсистемы; модель базы данных, приведенная к третьей нормальной форме; реализованная подсистема напоминания.

Результаты выполненной разработки могут быть использованы в работе органов исполнительной власти.

Ключевые слова:

Министерство чрезвычайных ситуаций, чрезвычайные ситуации, визуализация, проектирование, автоматизация, база данных, ЧС, SQL, клиент-сервер, CASE - технология

ABSTRACT

The given degree work contains: 136 pages, 26 drawings, 17 formulas, 23 tables, 4 exhibits, 19 sources.

The object of management given degree work is Management on questions of the civil defense and exceeding situation of kharkov's regional state, as organ executive authorities competent in question of the forecasting and liquidations consequence exceeding situation. The Object of the study is a methods of the forecasting, which is used at forecasting.

As method of the study is chose designing the programme systems by means of CASE-notation SADT, ERD and DFD, use the languages high level and server programming languages.

The purpose of the work is a subsystem designing to visualizations, component part of territorial subsystem "governmental information-analytical system exceeding situation", as well as writing the programme product, allowing realize the givenned subsystem.The User of the subsystem are a man on duty traffic managers ministry exceeding situation.

For achievement of this purposes is conducted comparative feature of the methods of the designing, is produced their analysis and choice best. It is considered stage of the analysis, designing and realization of the subsystem. It is developed functional subsystem model and is designed database with the help of modern CASE-facilities. The subsystem is realized on language high level under DBMS. Debugging the marketed product and its testing are produced.

In the course of degree functioning must be received: functional subsystem model; the model database, brought about the third normal form; the marketed subsystem of the reminder.

The results of the executed development can be used in functioning organ executive authorities.

ministry exceeding situation, exceeding situation, visualization, designing, automation, database, es, sql, client-server, case - technology

СОДЕРЖАНИЕ

• РЕФЕРАТ
• ABSTRACT
• ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ, СИМВОЛОВ, ЕДИНИЦ, СОКРАЩЕНИЙ И ТЕРМИНОВ
• СОДЕРЖАНИЕ
• ВВЕДЕНИЕ
• 1. СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
• 1.1 Анализ предметной области и постановка задачи
• 1.1.1 Обзор и анализ современного состояния проблемы
• 1.1.2 Описание и анализ особенностей систем прогнозирования ЧС
• 1.2 Постановка задачи
• 1.2.1 Характеристика задачи
• 1.2.2 Входные данные
• 1.2.3 Выходные данные
• 1.3 Математическое обеспечение
• 1.3.1 Долгосрочное (оперативное) прогнозирования
• 1.3.2. Аварийное прогнозирование
• 1.3.3 Определения параметров зон химического загрязнения во время аварийного прогнозирования
• 1.3.4 Определения времени образования заражённого облака над объектом
• 1.3.5 Принятые допуски
• 1.4 Выбор CASE-средств для проектирования подсистемы
• 1.5 Построение функциональной модели задачи
• 1.5.1 Описание подсистемы
• 1.5.1.1 Модуль инициализации
• 1.5.1.2 Модуль поиска административно-территориальной единицы
• 1.5.1.3 Модуль расчёта возможных последствий ЧС
• 1.5.1.4 Модуль визуализации
• 1.5.2 Функциональная модель
• 1.6 Проектирование базы данных подсистемы визуализации последствий ЧС со СДЯВ
• 1.6.1 Построение логической модели базы данных41
• 1.7 Выбор языковых средств взаимодействия пользователя и подсистемы
• 1.8 Выбор и обоснование технического обеспечения системы49
• 1.8.1 Оценка требований к ЭВМ
• 1.9 Разработка программного обеспечения
• 1.9.1 Выбор средства управления базами данных
• 1.9.2 Выбор визуальной среды программирования56
• 1.9.3 Оценка необходимого программного обеспечения для функционирования системы
• 1.9.4 Описание алгоритма решения задачи
• 1.10 Оценка надежности функционирования программного средства
• 1.11 Обоснование средств защиты информации от возможных неисправностей и несанкционированного доступа
• 1.11.1 Защита информации от возможных неисправностей
• 1.11.2 Защита информации от несанкционированного доступа
• ВЫВОДЫ
• ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК
• 2. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЧЕЛОВЕКА
• 2.1 Анализ условий труда в машинном зале ВЦ
• 2.2 Мероприятия и технические средства по обеспечению безопасности труда в вычислительном центре
• 2.3 Производственная санитария и гигиена труда
• 2.4 Разработка мероприятий и технических средств по пожарной профилактике в вычислительном центре
• 3. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
• 3.1 Цель экономической части
• 3.2 Описание характеристик продукта
• 3.2.1 Характеристики продукта
• 3.2.2 Особенности продукта
• 3.2.3 Гарантии и защита потребительских прав
• 3.2.4 Патентная чистота продукта
• 3.3 Исследование и анализ рынков сбыта
• 3.3.1 Сегментация рынка по потребителям
• 3.3.2 Параметрическая сегментация рынка
• 3.3.3 Многофакторная сегментация рынка
• 3.3.4. Сегментация рынка по основным конкурентам
• 3.4 Расчет затрат на разработку программного продукта
• 3.4.1 Расчет затрат на материальные ресурсы и оборудование
• 3.4.2 Расчет затрат на разработку
• 3.4.3 Оценка затрат на тиражирование и определение договорной цены продукта
• 3.3.4 Анализ безубыточности производства и сбыта продукции
• 3.3.5 Оценка затрат на рекламу и сбыт продукта
• ПРИЛОЖЕНИЕ А
• Приложение Б
• ВВЕДЕНИЕ
• Б.1 НАЗНАЧЕНИЕ И УСЛОВИЯ ПРИМЕНЕНИЯ
• Б.2 ПОДГОТОВКА К РАБОТЕ
• Б.3 ОПИСАНИЕ ОПЕРАЦИЙ
• Б.3.1 Ввод исходных данных
• Б.3.2 Поиск населенного пункта
• Б.3.3 Результаты расчета
• Б.3.4 Визуализация
• Б.3.5 Выход из программы
• Б.4 АВАРИЙНЫЕ СИТУАЦИИ
• Б.4.1 Сообщение о невозможности соединения с сервером базы данных
• Б.5 РЕКОМЕНДАЦИИ ПО УСВОЕНИЮ
• Б.5.1 Общие требования
• Б.5.2 Описание контрольного примера
• ПРИЛОЖЕНИЕ В
• ПРИЛОЖЕНИЕ Г

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время в эпоху достижений в науке и технике в Украине большое развитие получила промышленная индустрия. Большинство предприятий используют в технологическом цикле опасные химические вещества, находящиеся непосредственно на территориях предприятий в различных количествах и концентрациях. Зачастую они находятся в непосредственной близости от населённых пунктов, что ставит под угрозу жизни людей и экологию в случае аварий с выбросом сильнодействующих отравляющих веществ на этих потенциально опасных объектах. С целью предупреждения и прогнозирования последствий таких аварий существуют специальные комитеты экологического контроля и министерство чрезвычайных ситуаций (далее МинЧС). Именно на МинЧС и его структурные подразделения возложена задача прогнозирования масштабов поражения и динамики развития чрезвычайных ситуаций для оперативной оценки возможных масштабов и степени поражения населения, объектов хозяйственной деятельности, обеспечивающих нормальную жизнедеятельность и инфраструктуру регионов. В связи с компьютеризацией и широким распространением так называемых автоматизированных рабочих мест, становится вопрос проектирования комплекса задач для сотрудников многих организаций с целью повышения эффективности информационного обмена внутри них и снятия с плеч людей рутинных операций. Как правило, в таких системах упорядочиваются и классифицируются используемые данные, то есть создаются соответствующие базы данных, что коренным образом меняет технологию формирования данных. Использование такой технологии значительно ускорило и упростило процедуру сбора исходной информации, резко снизило трудоёмкость операций по сбору и передаче на обработку необходимых данных. Тем самым стало возможно оперативное информирование пользователей, что очень важно в работе таких служб, как МинЧС.

В данной дипломной работе разрабатывается подсистема визуализации зоны поражения при чрезвычайных ситуациях как элемент территориальной подсистемы правительственной информационно-аналитической системы (ТП ПИАС) и предназначена для прогнозирования химической обстановки при авариях на промышленных объектах и транспорте и должна быть выполнена в соответствии с методикой прогнозирования, утвержденной рядом министерств Украины. При разработке организационной части работы на первом месте должны быть требования обеспечения безопасности труда и экономичности проектируемой системы.

В настоящее время созданы санитарные нормы и правила, направленные на обеспечение оптимальных условий режимов труда и отдыха работников в сфере разработки и эксплуатации автоматизированных систем.

Практическая реализация всех изложенных в работе требований будет способствовать улучшению условий труда, а также его безопасности.

1. СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

1.1 Анализ предметной области и постановка задачи

1.1.1 Обзор и анализ современного состояния проблемы

В последние десятилетия в мире наблюдается тенденция увеличения числа техногенных катастроф и ЧС с одновременным ростом обусловленных ими социальных и экономических потерь. Это связано с рядом причин, таких как усложнение технологических процессов, использование критических режимов работы оборудования, ростом его концентрации и количества и т.д. Вдобавок, природные ЧС на заселённых так называемых рисковых зонах ставят перед странами мира, в том числе и Украиной задачи создания национальных систем предупреждения и локализации ЧС. Создание и поддержание в работоспособном состоянии таких систем требует больших затрат. Существует специальный международный информационно-аналитический центр по предупреждению и локализации ЧС, основной целью которого является минимизация суммарных социально-экономических потерь за счёт ЧС. На Украине такой организационной структурой является Министерство чрезвычайных ситуаций. В настоящее время ведётся разработка различных информационно-аналитических систем в ряде городов Украины: Киеве, Одессе, Днепропетровске, Донецке, Полтаве, Харькове. Одним из таких является технический проект правительственной ИАС, Одним из таких является технический проект правительственной ИАС, одной из задач которго является задача, решаемая в ходе данного дипломной работы и предназначена для оперативного и аварийного прогнозирования характеристик последствий аварий на промышленных объектах и транспорте при заражении местности сильнодействующими отравляющими веществами.

Дадим определение аварии с сильнодействующими отравляющими веществами и её основным характеристикам.

Сильнодействующее ядовитое вещество (СДЯВ) - химическое вещество, непосредственное или опосредствованное действие которого может причинить гибель, острое или хроническое заболевания или отравления людей и (либо) нанести ущерб окружающей среде.

Авария с выбросом СДЯВ - это событие техногенного характера, которое произошло на химически опасном объекте вследствие производственных, конструктивных, технологических или эксплуатационных причин, которое привело к повреждению технологического оснащения, устройств, сооружений, транспортных средств с выбросом СДЯВ в атмосферу и реально угрожает жизни, здоровью людей.

Облако СДЯВ - смесь паров и мелких капель СДЯВ с воздухом в объемах (концентрациях), опасных для окружающей среды (поражающих концентрациях). Различают первичное и вторичное облако загрязненного воздуха.

Первичное облако СДЯВ - это парообразная часть СДЯВ, которая есть в любой емкости над поверхностью сжиженного СДЯВ и которая выходит в атмосферу непосредственно при разрушении емкости без испарения из подстилающей поверхности.

Вторичное облако СДЯВ - это облако СДЯВ, которое возникает на протяжении определенного времени вследствие испарения СДЯВ из подстилающей поверхности (для легко испаряемых веществ время развития вторичного облака после окончания действия первичного облака отсутствующее, для других веществ оно зависит от свойств СДЯВ и температуры воздуха).

Зона возможного химического загрязнения (ЗВХЗ) - территория, в границах которой под влиянием изменения направления ветра может возникнуть перемещения облака СДЯВ с опасными для человека концентрациями.

Зона химического загрязнения СДЯВ (3Х3) - территория, которая включает сосредоточение химического загрязнения, где фактически разлита СОВ, и участок местности, над которыми образовалась облако СДЯВ.

Прогнозируемая зона химического загрязнения (ПЗХЗ) - расчетная зона в границах ЗВХЗ, параметры которой приблизительно определяются по форме эллипса.

Химически опасный объект (ХОО) - промышленный объект (предприятие) или его структурные подразделы, на котором находятся в обращении (вырабатываются, перерабатываются, перевозятся, загружаются или разгружаются, выполняются в производстве, размещаются или складываются, уничтожаются и т.п.) одно или несколько СДЯВ (к ХОО не относят железной дороги).

Химически опасная административно-территориальная единица (ХОАТО) - административно - территориальная единица, к которой относят области, районы, а также любые населенные пункты областей, которые попадают в ЗВХЗ при авариях на химически опасных объектах

Для расчёта характеристик последствий аварий была введена и утверждена рядом министерств методика прогнозирования с целью предупреждения угрозы и возникновения аварий, связанных с явлениями, а именно:

а) транспортные аварии и катастрофы;

б) аварии на пожарных объектах;

в) аварии на химических объектах;

г) аварии на коммунально-энергетических сетях;

д) аварии на нефтегазопроводах;

е) стихийных бедствий (ураганный ветер, сильный дождь, и т.і.);

ж) гидродинамических аварий (прорыв дамб, плотин, дождевых и паводковых подтоплениях, сдвигах и т.д.);

з) лесных, степных, хлебных пожарах;

Как правило, на занимающиеся данными проблемами службы информационно-аналитической обработки информации по вопросам ЧС возлагаются такие задачи:

а) организация взаимодействия с государственными и негосударственными организациями, средствами массовой информации и общественностью;

б) поддержания в круглосуточном режиме телефонного, телексного, факсимильного и других видов связи со структурными элементами ТП ПИАС ЧС относительно всех видов ЧС;

в) ведения базы данных, регистрации оперативной информации относительно ЧС;

г) информирования председателя облгосадминистрации относительно угрозы возникновения ЧС, возникновения ЧС и ликвидации их последствий;

д) информационно-аналитическое обеспечение работы областной комиссии по вопросам ЧС;

е) подготовка документов про ЧС, которые произошли, масштабы, жертвы, материальные ущербы и ход ликвидации их последствий;

ж) систематизация информации относительно ЧС, которые произошли;

з) анализ обстоятельств возникновения ЧС и их следствий;

и) моделирования ЧС и ее следствий, разработка рекомендаций относительно первоочередных мероприятий из преодоление ЧС, которая возникла;

к) подготовка проектов решений относительно осуществления мероприятий из ликвидации последствий ЧС;

л) подготовка рекомендаций относительно рационального использования ресурсов, предназначенных для ликвидации последствий ЧС;

м) обеспечения регламента работы территориальной подсистемы ИАС ЧС;

н) поддержка средств информационного обмена между структурными элементами ТП ПИАС ЧС;

о) обеспечения режимов доступа и пользования информацией ТП ИАС ЧС;

п) организация информационной безопасности ТП ПИАС ЧС.

Службы информационно-аналитической обработки информации создаются на базе существующих информационно-аналитических отделов (служб) облгосадминистрации, областных управлений, горисполкомов, райгосадминистраций и вычислительных центров потенциально опасных объектов. На них возлагаются дополнительные функции относительно информационно-аналитического обеспечения функционирования органов территориальной подсистемы ЧС в соответствии с Регламентом работы ТП ПИАС ЧС. На дежурно-диспетчерские службы органов исполнительной власти области, районов дополнительно возлагается задача относительно обеспечения круглосуточного приема-передачи и обработки информации по вопросам ЧС. Для обработки, анализа и подготовки управленческих решений по вопросам ЧС привлекаются аналитики, эксперты по определенной специальности и специалисты уполномоченных органов по вопросам ЧС. Зачастую в таких службах используют большие программные комплексы, реализующие ряд вышеперечисленных функций, а именно:

а) координация деятельности систем и структур в области мониторинга опасных явлений с целью прогнозирования ЧС и их последствий;

б) информационно-аналитическая поддержка управленческих решений территориальных органов исполнительной и государственной власти на основе ГИС;

в) комплексный анализ влияния техногенных и природных факторов на среду обитания и население во взаимодействии с природоохранными и техническими органами надзора;

г) оперативная обработка в реальном масштабе времени с использованием автоматизированных систем мониторинга и результатов наблюдений за источниками техногенной, радиационной и природной опасности, моделирование возможного развития чрезвычайных ситуаций;

д) подготовка прогнозов возможной обстановки в районах повышенного риска на основе результатов мониторинга во взаимодействии с территориальными органами надзора и мониторинга.



1.1.2 Описание и анализ особенностей систем прогнозирования ЧС

Разработка ТП ПИАС ведётся с учётом определённой методики, разработанной и утверждённой рядом министерств, которая периодически дополняется и обновляется.

Уже разработан и внедрён ряд таких программных комплексов, которые служат для приема, обработки и регистрации информации о происшествиях и чрезвычайных ситуациях, прогнозе ЧС и выдачи рекомендаций по ликвидации ЧС, проведения оповещения городских служб и населения, некоторые из них позволяют сразу же после прогнозирования и отображения результатов на карте получить интегральные и детальные оценки количества пораженных объектов и находящихся в них людей - как в целом, так и для отдельных зон поражения, категорий объектов, отдельных объектов (АРМ оперативного дежурного ПК «Итог»). К примеру АРМ диспетчера спасательной бригады "Азимут" совмещает в себе функции АРМ, системы управления базами данных (СУБД), геоинформационной системы и др. В нём обрабатываются различные данные, условно разбитые на следующие категории:

а) топология;

б) административное деление;

в) здания и сооружения;

г) потенциально опасные объекты;

д) коммуникации;

е) людские ресурсы.

ПК "Азимут" позволяет осуществлять заблаговременное и оперативное прогнозирование масштабов зон заражения при разрушениях технологических емкостей, хранилищ и других химически опасных объектов, авариях при транспортировке железнодорожным, трубопроводным и другими видами транспорта, а также при других чрезвычайных ситуациях.

При разработке программного комплекса «Азимут» было предусмотрено прогнозирование случаев выброса СДЯВ в атмосферу, оценка масштабов заражения СДЯВ в зависимости от их физических свойств и агрегатного состояния, расчет для первичного и вторичного облаков, прогноз по разрушениям в городе в случае землетрясения, подбор необходимой информацию о пострадавших строениях: адрес, этажность, сейсмостойкость, список жильцов, перечень коммуникации (газо-, водо-, тепло-, электроснабжение, телефонные линии и колодцы, котельные), подведенных к какому-либо из домов. Для оперативного составления маршрута движения спасательных команд система находит оптимальный вариант их следования с учетом интенсивности движения и качества дорожного покрытия. В случае возникновения завалов программа составит альтернативные пути. При этом оптимальный маршрут выделяется на карте и выдается в текстовом виде.

Все комплексы отличаются и специфичны в силу разработки их по заказу государственных органов. Программный комплекс RISK, разработанный компанией "КАСКАД ТЕЛЕКОМ" предназначается для прогнозирования последствий конкретных сценариев чрезвычайных ситуаций (ЧС), связанных с аварийными или террористическими взрывами. Программный комплекс позволяет также проводить зонирование территории по степени риска поражения людей при авариях, связанных с транспортировкой и хранением взрывоопасных веществ, а также оценивать эффективность мероприятий по снижению уровня риска. При проведении зонирования территории в качестве основного поражающего фактора рассматривается воздушная ударная волна. По результатам расчета может быть построена карта регионального риска для рассматриваемого участка местности и определен обобщенный интегральный показатель уровня риска в нем - средневзвешенное по вероятности математическое ожидание потерь. При рассмотрении последствий конкретных сценариев ЧС программный комплекс обеспечивает прогнозирование результатов поражающего воздействия взрывов зарядов конденсированных ВВ, емкостей (резервуаров, газгольдеров) со сжатыми инертными газами (физических взрывов), а также химических взрывов, связанных с детонацией газов в емкостях. В методике производится контроль и реализация повторных взрывов (эффект домино), инициируемых воздействием поражающих факторов первичного взрыва. Задание сценария ЧС проводится в интерактивном режиме на компьютерной (векторной) карте местности. После проведения моделирования ЧС программа позволяет получить параметры поражающих факторов, воздействовавших на каждый объект, и оценить состояние объектов после взрыва. Рассмотрим более детально понятие прогнозирования и ЧС.

Прогнозирование ЧС - метод ориентировочного выявления и оценки обстановки, складывающейся в результате стихийных бедствий, аварий и катастроф.

Цель прогнозирования - это использование данных для изменения обстановки и ориентировочное определение времени возникновения ЧС. При этом используются научные достижения. Например, ураганы, тайфуны, извержения вулканов прогнозируются с помощью метеоспутников земли. Применяются и математические методы. При прогнозировании определяются границы зон разрушений, затопления, пожаров, заражения, а также потери населения и ущерб народному хозяйству.

Мероприятия, необходимые для локализации ЧС, подразделяются на фоновые и защитные.

Фоновые (постоянно проводимые) основаны на долгосрочном прогнозе: надежная система оповещения населения об опасностях, устройство защитных сооружений, обеспечение населения средствами индивидуальной защиты, организация радиационного, химического и бактериологического наблюдения, разведки и лабораторного контроля, обучение населения правилам поведения и действиям в ЧС; отказ от строительства АЭС, химических и других опасных объектов - источников опасности в экономически уязвимых районах.

Защитные мероприятия после предсказания момента ЧС: развертывание систем наблюдения и разведки для уточнения прогноза, ввод в действие специальных правил функционирования экономики и общественной жизни, нейтрализация источников (объектов) повышенной опасности, готовность спасательных служб, частичная эвакуация населения.

1.2 Постановка задачи

1.2.1 Характеристика задачи

Технический проект на создание правительственной информационно-аналитической системы по чрезвычайным ситуациям содержит ряд задач по разработке подсистем. К подсистемам данного проекта относят следующие программы:

а) программа «Журнал мониторинга опасностей на объектах и территориях и сообщений о возникновении и развитии аварийных событий и чрезвычайных ситуаций»;

б) программа «Анализ ЧС»;

в) программа «Обработка отчетов»;

г) программа «Расчет экономического убытка»;

д) программа «Расчет оптимального маршрута»;

е) программа «Прогнозирование последствий разлива СДЯВ и их визуализация»;

ж) программа «Справочник опасностей»;

з) программа «Справочник опасных веществ»;

и) программа «Мониторинг общих характеристик АТО»;

к) программа «Мониторинг общих характеристик объектов химической деятельности»;

л) программа «Мониторинг сил и средств»;

м) программа «Контроль».

Определим основные цели и функции подсистем.

Программа «Журнал мониторинга опасностей на объектах и территориях и сообщений о возникновении или развитии аварийных событий и чрезвычайных ситуаций» предназначена для:

- ведения журнала мониторинга опасностей на ОХО и АТЕ, определенных их паспортами;

- ведения журнала сообщений о возникновении, развитии и ликвидации аварийных событий, стихийных бедствий и их классификации как чрезвычайных ситуаций (ЧС);

- ведения журнала метеоданных;

- ведения значений характеристик аварийных событий и стихийных бедствий, которые требуют выходные формы отчетов.

Программа «Анализ ЧС» предназначена для:

- общего анализа количественных показателей по ЧС;

- анализа количественных показателей чрезвычайных ситуаций по видам ЧС;

- анализа количественных показателей чрезвычайных ситуаций по административно-территориальным объектам (АТО).

Программа «Обработка отчетов» предназначена для автоматического занесения данных отчетов из документов MS Word в базу данных.

Программа «Расчет экономического убытка» предназначена для автоматизации расчетов оценки экономических убытков от последствий ЧС природного и техногенного характера по утвержденной в Украине методике.

Программа «Расчет оптимального маршрута» предназначена для расчета оптимального маршрута передвижения транспортных средств от мест их дислокации к пункту назначения.

Программа «Прогнозирование последствий разлива СДЯВ и их визуализация» предназначена для автоматизации расчетов по утвержденной в Украине Методике прогнозирования последствий вылива (выброса) опасных химических веществ при авариях на промышленых объектах и транспорте а также предназначена для обеспечения визуального отображения карт с нанесёнными на них условно обозначенных последствий аварии.

Программа «Справочник опасностей» предназначена для ведения базы данных опасностей, их характеристик и пороговых значений характеристик.

Программа «Справочник опасных веществ» предназначена для ведения справочника опасных веществ.

Программа «Мониторинг общих характеристик АТО» предназначена для ведения базы данных основных характеристик территориальных объектов.

Программа «Мониторинг общих характеристик объектов химической деятельности» предназначена для ведения базы данных основных характеристик объектов хозяйственной деятельности, в том числе потенциально-опасных объектов.

Программа «Мониторинг сил и средств» предназначена для ведения базы данных подразделений и формирований и их материально-технической базы.

Программа «Контроль» предназначена для автоматизации контроля выполнения приказов и распоряжений.

Целью дипломной работы является разработка подсистемы прогнозирования последствий разлива СДЯВ и визуализации зоны поражения ЧС, как составной части ТП ПИАС «ЧС».

Прогнозирование выполняется в соответствии со специальной методикой, а визуализация прогнозируемой зоны поражения выполняется схематически на карте в виде эллипса в зависимости от направления и скорости ветра.

Общая постановка задачи включает в себя разработку подсистемы которая выполняет следующие функции:

а) расчёт ряда параметров последствия заражения исходя из исходных параметров;

б) визуализация полученных результатов в виде зоны поражения, нанесённой на карте.

Полученная в ходе проектирования функциональная модель подсистемы должна отвечать следующим требованиям:

а) согласованность с методологией;

б) сбалансированность;

в) простота.

Полученная база данных системы должна быть приведена к третьей нормальной форме.

Программная реализация этих функций должна сопровождаться дружественным и наглядным интерфейсом, доступным для пользователя любой квалификации.

Частота решения данной задачи постоянна в любое время работы организации.

1.2.2 Входные данные

Программа обрабатывает ряд данных, введённых пользователем , а также использую информацию в базе данных (например, свойства СДЯВ) Список входной информации приведен в таблице 2.1.

Таблица 1.1

Входные данные

№	Наименование входящей информации	Идентификатор
1	Название отравляющего вещества	SubstanceName
2	Количество ёмкостей	Quantity
3	Вес вещества в каждой из ёмкостей	Weight
4	Тип местности	Name_Lanshaft
5	Степень вертикальной стойкости ветра	Name_Svsp
6	Скорость ветра	Skorost_Vetra
7	Температура воздуха	Temperature
8	Название населённого пункта	Ato_Name
9	Население	Population
10	Расстояние до химического объекта	Distance
11	Площадь населённого пункта	Area

1.2.3 Выходные данные

Программа выдает информацию на экран монитора в виде таблицы и передает в MS Word, а также выводит графическое изображение визуализированной зоны поражения (рис. 1.1). Где ЗВХЗ - зона возможного химического загрязнения, ПЗХЗ - прогнозируемая зона химического загрязнения. Список выходящей информации приведен в таблице 1.2.

Таблица 1.2

Выходные данные

№	Наименование
1	Глубина распространения заражения
2	Ширина зоны прогнозированного химического загрязнения, которые проходит через населённый пункт
3	Часть площади населенного пункта, которая оказывается в прогнозируемой зоне химического загрязнения
4	Количество населения, которое оказывается в прогнозируемой зоне химического загрязнения
5	Время прихода облака загрязнённого воздуха к населенному пункту
6	Площадь зоны возможного химического загрязнения
7	Площадь прогнозируемой зоны химического загрязнения.
8	Графическое изображение последствий аварии

Рисунок 1.1 - Графическое изображение последствий аварии

1.3 Математическое обеспечение

Подсистема прогнозирования должна быть разработана согласно методике прогнозирования последствий выброса опасных химических веществ при авариях на промышленных объектах и транспорте, утверждённой рядом министерств и ведомств Украины (МЧС, аграрной политики Украины, экономики, экологии и природных ресурсов).

Данная методика может быть использована для долгосрочного (оперативного) и аварийного прогнозирования при авариях на химически опасных объектах (ХОО) и транспорте, а также для определения степени химической опасности ХОО и административно-территориальных единиц (табл. 1.3).

Таблица 1.3

Критерии классификации административно-территориальных единиц и химически опасных объектов (кроме железных дорог)

№ п/п	Наименования объекта, который классифицируется	Критерии классификации	Единица измерения	Численное значение критерия, который используется при классификации ХОО и АТЕ для присвоения степени химической опасности
				Степень химической опасности
				I	II	III	IV
	Химически опасный объект	Количество населения, которое попадает в прогнозируемую зону химического загрязнения (ПЗХЗ) при аварии на химически опасном объекте	тыс. чел.	более 3,0	Более 0,3 до 3,0	Более 0,1 до 0,3	менее 0,1
	Химически опасная административно-территориальная единица	Часть территории, которая попадает в зону возможного химического загрязнения (ЗМХЗ) при авариях на химически опасных объектах	%	более 50	Более 30 до 50	Болем 10 до 30	менее 10

1.3.1 Долгосрочное (оперативное) прогнозирования

Долгосрочное прогнозирование осуществляется заранее для определения возможных масштабов загрязнения, сил и средств, которые будут привлекаться для ликвидации последствий аварии, составления планов работы и других долгосрочных (справочных) материалов.

Для долгосрочного прогнозирования используются такие данные:

- общее количество СДЯВ для объектов, которые расположены в опасных районах. В этом случае принимается разлив СДЯВ "свободно";

- количество СДЯВ в единичной максимальной технологической емкости для других объектов. В этом случае принимается разлив СДЯВ "в поддон" или "свободно" в зависимости от условий сохранения СДЯВ;

- метеорологические данные: скорость ветра в приземном пласте - 1 м/с, температура воздуха +20°С, степень вертикальной стойкости воздуха (СВСВ) -инверсия, направление ветра не учитывается, а распространения облака загрязненного воздуха принимается в круге 360°;

- средняя плотность населения для этой местности;

- площадь зоны возможного химического загрязнения (ЗВХЗ) S(звхз)=3,14Г2;

- площадь прогнозируемой зоны химического загрязнения (ПЗХЗ) S (пзхз)=0,11Г2;

- степень заполнения емкости (емкостей) принимается 70% от паспортного объема емкости;

емкости со СДЯВ при авариях разрушаются полностью;

- при авариях на продуктопроводах (амиакопроводах и т.п.) количество СДЯВ, которое может быть выброшено, принимается за его количество между отсекателями (для продуктопроводов объем СДЯВ принимается 300-500 т);

Мероприятия по защите населения детальнее планируются на глубину зоны возможного химического загрязнения, которое получается на протяжении первых 4 часов после начала аварии.

1.3.2 Аварийное прогнозирование

Аварийное прогнозирование осуществляется во время возникновения аварии по данным разведки для определения возможных последствий аварии и порядка действий в зоне возможного загрязнения.

Для аварийного прогнозирования используются такие данные:

- общее количество СДЯВ на момент аварии в емкости (трубопроводе), на которой возникла авария;

- характер разлива СДЯВ на подстилающей поверхности ("свободно" или "в поддон"), высота обвала (поддона);

- реальные метеорологические условия: температура воздуха (°С), скорость (м/с) и направление ветра в приземном пласте, степень вертикальной стойкости воздуха СВСВ (инверсия, конвекция, изотермия).

- средняя плотность населения для местности, над которой распространяется облако СДЯВ;

- площадь зоны возможного химического загрязнения (ЗВХЗ);

- площадь прогнозируемой зоны химического загрязнения (ПЗХЗ) ;

- прогнозирование осуществляется на срок не больше чем на 4 часа, после чего прогноз может быть уточнен.

1.3.3 Определения параметров зон химического загрязнения во время аварийного прогнозирования.

Размер ЗВХЗ принимается как сектор круга, форма и размер которого зависят от скорости и направления ветра (табл. 3.2), и рассчитывается по формуле.

Площадь ЗВХЗ:

S звхз= 8,72 * 10^-3 * Г² ц, кв. км, (1.1)

где Г - глубина зоны, значение из набора таблиц (пример - таблица 1.5);

ц - коэффициент, который условно равняется угловому размеру зоны (табл. 1.4).

Для оперативного прогнозирования =360⁰.

Таблица 1.4

Коэффициент , который зависит от скорости ветра

м/с	< 1	1	2	> 2
	360	180	90	45



Таблица 1.5

Пример таблицы глубины распространения облака загрязненного воздуха в случае аварии на химически опасных объектах и транспорте, км

Количество СДЯВ, тонн	Температура С0	ИНВЕРСИЯ
		хлор	амиак
		Скорость ветра, м/с
		1	2	3	4	5	10	1	2	3	4	5	10
0,5	-20	2,65	1,65	1,45	1,30
	0	2,85	1,85	1,55	1,40
	+20	3,15	2,05	1,65	1,50
1,0	-20	4,25	2,70	2,15	1,90			< 0,5
	0	4,65	2,90	2,30	2,05
	+20	4,80	3,00	2,40	2,10
3,0	-20	8,35	5,10	3,95	3,35			1,15	0,80	0,65	0,55
	0	8,75	5,30	4,15	3,50			1,25	0,85	0,70	0,60
	+20	9,20	5,60	4,35	3,70			1,30	0,90	0,75	0,65
5,0	-20	11,6	6,90	5,30	4,50			1,50	1,00	0,85	0,75
	0	12,2	7,30	5,60	4,70			1,60	1,10	0,95	0,85
	+20	12,8	7,60	5,80	4,90			1,65	1,15	1,00	0,90
10	-20	17,7	10,4	7,90	6,60			2,30	1,50	1,20	1,05
	0	18,5	10,9	8,30	6,90			2,45	1,55	1,30	1,15
	+20	19,3	11,3	8,60	7,20			2,65	1,75	1,45	1,25
20	-20	27,1	15,7	11,8	9,80			3,80	2,35	1,90	1,60
	0	28,3	16,4	12,3	10,2			4,05	2,55	2,05	1,80
	+20	29,7	17,2	12,9	10,7			4,30	2,70	2,15	1,90
30	-20	35,0	20,1	15,0	12,4			4,90	3,05	2,40	2,10
	0	36,7	21,0	15,7	12,9			5,25	3,25	2,60	2,25
	+20	38,5	22,0	16,4	13,5			5,45	3,40	2,70	2,35
50	-20	48,2	27,3	20,3	16,6			6,60	4,05	3,20	1,25
	0	50,4	28,6	21,2	17,3			6,85	4,20	3,30	1,35
	+20	52,9	30,0	22,1	18,1			7,20	4,40	3,45	2,45
70	-20	59,9	33,7	24,8	20,3			8,10	4,95	3,85	3,25
	0	62,6	35,2	25,9	21,1			8,45	5,15	4,00	3,40
	+20	65,6	36,8	27,1	22,0			8,90	5,45	4,20	3,60
100	-20	75,0	41,9	30,8	25,0			10,2	6,20	4,75	3,95
	0	78,7	43,8	32,1	26,1			10,8	6,50	5,00	4,15
	+20	82,2	45,9	33,6	27,2			11,3	6,75	5,20	4,35
300	-20	149	81,6	59,2	47,8			20,1	11,8	9,00	7,40
	0	156	85,4	61,9	49,9			21,0	12,4	9,30	7,70
	+20	164	89,5	64,8	52,2			21,9	12,9	9,70	8,00

Прогнозируемая зона химического загрязнения (ПЗХЗ) , то есть площадь рассчитывается по формуле:

S прог. =К * Г² * N ⁰², кв. км, (1.2)

где К - коэффициент (табл. 1.6);

N - время, на которое рассчитывается глубина ПЗХЗ.

Ширина ПЗХЗ:

при инверсии Ш=0,З *Г ^0,6, км;

при изотермии Ш=0,З *Г*^0,75, км;

при конвекции Ш=0,З*Г^0,95, км,

где Г - глубина зоны загрязнения, которая определяется с использованием набора таблиц

Таблица 1.6

Коэффициент зависящий от степени вертикальной стойкости воздуха (СВСВ)

Инверсия	Изотермия	Конвекция
0,081	0,133	0,235

1.3.4 Определения времени образования заражённого облака над объектом

Время подхода облака СДЯВ к заданному объекту зависит от скорости перенесения облака воздушным потоком и определяется по формуле

, час., (1.3)

где Х - расстояние от источника загрязнения к заданному объекту, км;

V - скорость переноса переднего фронта загрязненного воздуха в зависимости от скорости ветра (табл. 1.7), км/ч.

Таблица 1.7

Скорость переноса переднего фронта облака загрязненного воздуха в зависимости от скорости ветра и СВСП

Скорость ветра, м/с
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Скорость переноса переднего фронта облака загрязненного воздуха, км/ч
Инверсия
5	10	16	21
Изотермия
6	12	18	24	29	35	41	47	53	59
Конвекция
7	14	21	28

1.3.5 Принятые допуски

Для прогнозирования по этой методике разлив "свободно" принимается, если вылитое СДЯВ разливается подстилающей поверхностью при высоте пласта (h) не выше 0,05 м. Разлив "в поддон" принимается, если вылитая СДЯВ разливается по поверхности, которая содержит рельефные обвалы, при этом высота пласта разлитой СДЯВ может быть h =Н-0,2 м, где Н - высота обвала.

При аварии с емкостями, которые содержат количество СДЯВ меньше от низших границ, которые указанны в таблицах, глубины рассчитываются методом интерполирования между низшим значением и нулем.

Все расчеты выполняются на срок не более 4 часов. После получения данных с учетом всех коэффициентов полученное значение сравнивается с максимальным значением переноса воздушных масс за 4 часа.

1.4 Выбор CASE-средств для проектирования подсистемы

Функциональная структура подсистемы реализована с помощью CASE-средства BPwin, которое поддерживает три методологии: IDEF0, IDEF3 и DFD.

Для проектирования базы данных подсистемы, была выбрано средство концептуального моделирования ERwin, которое создает визуальное представление (модель данных) для решаемой задачи. Это представление может использоваться для детального анализа, уточнения и распространения как части документации, необходимой в цикле разработки. ERwin реализует проектирование схемы БД, генерацию ее описания на языке целевой СУБД (ORACLE, Informix, Ingres, Sybase, DB/2, Microsoft SQL Server, Progress и др.) и реинжиниринг существующей БД. ERwin выпускается в нескольких различных конфигурациях, ориентированных на наиболее распространенные средства разработки приложений 4GL. Версия ERwin/OPEN полностью совместима со средствами разработки приложений PowerBuilder и SQLWindows и позволяет экспортировать описание спроектированной БД непосредственно в репозитории данных средств.

Применение ERwin существенно повышает эффективность деятельности разработки информационных систем. Основные преимущества ERwin:

а) существенное повышение скорости разработки за счет мощного редактора диаграмм, автоматической генерации базы данных, автоматической подготовки документации;

б) нет необходимости ручной подготовки SQL-предложений для создания базы данных;

в) возможность легко вносить изменения в модель при разработке и расширении системы;

г) разработчики прикладного программного обеспечения снабжены удобными в работе диаграммами;

д) поддержка однопользовательских СУБД позволяет использовать для персональных систем современные технологии, что значительно упрощает переход от настольных систем к системам в технологии клиент-сервер.

Другие CASE-средства менее подходят для решения данной задачи. Так, в частности, в средстве Silverrun американской фирмы Сomputer Systems Advisers отсутствует жесткий взаимный контроль между компонентами различных моделей. В Vantage Team Builder процесс проектирования реализуется в виде 4-х последовательных фаз, при этом любое моделирование требует наличие каждой стадии. CASE-средство Designer/2000 фирмы ORACLE не поддерживает никаких СУБД кроме Oracle, а при решении данной задачи необходимо предусмотреть возможность реализации подсистемы под любое СУБД.

1.5 Построение функциональной модели задачи

1.5.1 Описание подсистемы

Подсистема визуализации зоны поражения при чрезвычайных ситуациях предназначена для прогнозирования последствий чрезвычайных ситуаций и их визуализации.

Основным назначением подсистемы является автоматизация расчетов по утвержденной в Украине Методике прогнозирования последствий выброса опасных химических веществ при авариях на промышленных объектах и транспорте.

Подсистема содержит следующие модули:

а) инициализация подсистемы;

б) поиск административно-территориальной единицы;

г) расчёт;

д) визуализация.

1.5.1.1 Модуль инициализации

Осуществляет соединение с сервером баз данных, осуществляется загрузка из базы содержимого списков формы, таких как список СДЯВ, тип местности, список административно-территориальных единиц.

1.5.1.2 Модуль поиска административно-территориальной единицы

Позволяет пользователю найти необходимую АТЕ определённого типа, критериями поиска являются название и тип АТЕ. Используя базу данных (непосредственно данные и хранимые процедуры Oracle) модуль возвращает список-дерево результатов. В таблице 1.8 приведены типы АТЕ.

Таблица 1.8

Типы административно-территориальных единиц

№ п/п	Наименование типа АТО
1	Село
2	Населенные пункты, подчинённые горсоветам
3	Область
4	Район города
5	Канал
6	Поселки городского типа, подчинённые району области
7	Посёлок городского типа, подчинённый району области
8	Города областного подчинения
9	Поселки городского типа, подчиненные горсовету
10	Поселок городского типа, подчиненный горсовету
11	Город областного подчинения
12	Города районного подчинения
13	Город районного подчинения
14	Район области
15	Сельсоветы района области
16	Сельсовет района области
17	Поселок
18	Обвалоопасная территория
19	Все типы АТЕ
20	Зона подтопления
21	Реки, речки, каналы
22	Большая речка
23	Средняя речка
24	Маленькая речка
25	Улицы
26	Площадь
27	Улица
28	Въезд
29	Провулок
30	Проїзд
31	Бульвар
32	Проспект
33	Подъем
34	Набережная
35	Шоссе
36	Квартал
37	Тупик
38	Спуск

1.5.1.3 Модуль расчёта возможных последствий ЧС

Модуль расчёта является главным в подсистеме. Он включает в себя аварийное и оперативное прогнозирование параметров последствий ЧС. Расчёт производится в соответствии с методикой, описанной выше. Расчёт производится исходя из начальных данных, выбранных/введённых пользователем. Далее, используя эти данные, программа делает необходимые запросы к базе данных (например, для поиска значения скорости распространения заражённого облака для выбранного СДЯВ) и используя полученные параметры проиводит расчёт.

1.5.1.4 Модуль визуализации

Предназначен для графического отображения информации, являющейся результатом работы модуля расчёта. На экране ЭВМ отображается карта населённого пункта, для которого выполнялось прогнозирование. На этой карте отображается согласно методике табло дежурного с зонами возможного и прогнозируемого химического заражения.

1.5.2 Функциональная модель

Функциональная модель предназначена для описания функционирования системы. Опишем модель подсистемы с помощью методологии DFD, которая предписывает построение иерархической системы диаграмм [10], которая описывает потоки данных в системе.

Для построения диаграммы будем использовать CASE-средство BPwin 4.0.

Для работы в подсистеме визуализации необходимо запустить приложение, установить соединение с БД. Вход в систему приводит к выводу главной формы приложения, содержащей ряд полей ввода и списков выбора.

Входными данными к задаче будут являться данные для прогнозирования.

Выходными данными будет являться отчёт о прогнозировании ЧС.

Таким образом, определим контекстную диаграмму системы (рис. 1.2).

Рисунок 1.2 - Контекстная диаграмма системы

Проведём декомпозицию контекстной диаграммы, описав последовательность работы модулей:

а) инициализация подсистемы;

б) поиск административно-территориальной единицы;

г) расчёт;

д) визуализация.

Получим диаграмму, изображённую на рисунке. 1.3

Рисунок 1.3 - Декомпозиция работы «Прогнозирование последствия аварии»

При входе в систему происходит инициализация списка СДЯВ на форме при помощи запросов к БД. Далее при вводе данных пользователь имеет возможность поиска необходимой ему АТЕ. Для этого он задаёт тип АТЕ и ключевое слово. Далее, специальным запросом возвращаются найденные данные. Работа «Расчёт» является главной в системе и использует специальные хранимые процедуры Oracle, которые исходя из параметров, введённых пользователем осуществляют поиск информации в БД и дальнейшую её обработку на стороне клиента. Модуль «Визуализация» получает в качестве входных данных результаты работы модуля «Расчёт» и при помощи графических библиотек на экране ЭВМ выводит графическое представление последствий ЧС. При дальнейшей декомпозиции получим схему, изображённую на рисунке 1.4, на которой декомпозирована работа «Расчёт». Модуль «Расчёт» состоит и аварийного и оперативного прогнозирования и использует исходные данные (пользователя) и базу данных. На выходе системы результаты представлены в виде специального табличного отчёта. Остальные модули не требует более детальной декомпозиции ввиду отсутствия

Рисунок 1.4 - Декомпозиция работы «Расчёт»

1.6 Проектирование базы данных подсистемы визуализации последствий ЧС со СДЯВ

1.6.1 Построение логической модели базы данных

Проектирование БД заключается главным образом в разработке структуры данных, в определении таблиц (сущностей и их атрибутов) и связей между ними. При этом структура должна быть эффективной и обеспечивать быстрый доступ к данным, отсутствие дублирования данных и целостность данных. Рассмотрим данные понятия подробнее:

а) производительность. Базы данных, разработанные для использования их оператором терминала, должны обеспечивать время ответа, удовлетворительное для диалога человека - терминал. Кроме того, система баз данных должна обеспечивать соответствующую пропускную способность, которая оказывает решающее влияние на выбор организации физического хранения данных;