Программное обеспечение СИТИС «Флоутек» и «Эватек» для расчёта времени эвакуации

Уральский Институт ГПС МЧС России

Материалы учебного семинара

«РАСЧЕТ ИНДИВИДУАЛЬНОГО ПОЖАРНОГО РИСКА ДЛЯ

ОБЩЕСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ»

Екатеринбург 19-21 мая 2009 года

ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДЛЯ РАСЧЕТА ВРЕМЕНИ ЭВАКУАЦИИ

СИТИС: «ФЛОУТЕК» И СИТИС: «ЭВАТЕК»

Карькин Илья Николаевич

Директор ООО «Ситис», кандидат физико-математических наук

Мой доклад будет посвящен непосредственно программному обеспечению, разработанному нашей компанией. Это две программы для расчета времени эвакуации –

СИТИС: «Флоутек» и СИТИС:

«Эватек». Думаю, что большая часть присутствующих, уже знакома с одной, а может быть и обеими этими программами.

Поэтому вначале я расскажу немного об актуальных разра ботках, о том, чем мы занимались в последнее время.

Помимо того, что мы занимались разработками имитационно-стохастической модели, которая примерно через месяц будет доступна в коммерческой продаже, было решено объединить все наши программы в некоторый комплекс (рис. 9.1). Что это значит? Для расчета времени эвакуации по поточной модели у нас была программа «Флоутек», была индивидуально-поточная программа «Эватек», мы сделали программу «Блок», которая реализует первую версию простой интегральной модели.

Все они работают независимо, сами по себе. Мы решили что,

Рис.9.1. Комплекс программ СИТИС.

так как все эти программы относятся к одному направлению, то должны быть объединены в одну группу.

УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий».

19-21 мая 2009 года. Екатеринбург.

Доклад «Программное обеспечение для расчета времени эвакуации СИТИС» Карькин И.Н

СИТИС: «Спринт»

В связи с этим была разработана программа, которая сейчас носит название СИТИС:

«Спринт» – это программа для построения дерева сценариев, дерева событий. На следующем

рисунке 9.1 я покажу, что это значит, какой у неё интерфейс. Каждая программа, входящая в ком плекс программ СИТИС для расчета пожарного риска, будет использовать один общий файл про екта. Программа «Спринт» в этом случае предназначена для составления исходного «сценария со бытий», состоящего из описания опасной ситуации (то есть что загорелось, где, как, почему?) со бытия пожара, присутствие людей и сработки/несработки технических систем. После создания

сценария событий, проект может открыт быть другими программами комплекса, в которых на ка ждый сценарий событий создается «расчетный сценарий». И после проведения расчета результа ты для каждого просчитанного сценария могут быть посчитаны программой «Спринт» и сгенери рован расчет. Что это значит? Предположим у вас в организации есть разные специалисты, кото рые занимаются качественным и количественным анализом. Люди, которые принимают концепту альные решения по проблемам пожарной безопасности объекта и люди, которые занимаются не посредственно моделированием и расчетом. То есть человек, который делает инженерный анализ, частично разрабатывает пожарную безопасность объекта, и ему было бы полезно сделать несколь ко проверочных расчетов. Он в программе «Спринт» создает несколько расчетных сценариев, где описывает интересующую его ситуацию, где были люди, где и что загорелось. Соответственно формируется задание на расчет. Затем указывает расчетные точки, в которые его интересуют кри тические значения. Собственно говоря, в этих расчетных точках и будут посчитаны расчетные

значения времени эвакуации, времени блокирования. В программе «Спринт» они будут автомати чески просчитаны, и будет проведено сравнение. Человек, который задает задание на расчет, соз дал его в программе «Спринт», а дальше могут рассчитывать уже другие совершенно люди. Мож но открыть файл проекта в программе как в программе «Флоутек» или «Блок», так и в остальных наших программах, которые будут встраиваться в эту концепцию. Во всех программах можно бу дет увидеть это задание, единые расчетные точки, единую топологию здания. И просто в рамках уже той программы, которой пользуется для того или иного расчета, с помощью той или иной мо дели, проводить расчет.

Следующая схема (рис.9.3) демонстрирует собственно взаимодействие – сценарии событий переходят в расчетные сценарии, в каждой из расчетных программ, в данном случае «Флоутек» и

«Блок». После этого в «Флоутеке» и «Блоке» производятся расчеты соответственно времени эва куации и времени блокирования. Определяются значения в этих расчетных точках. Они возвра щаются в «Спринт», где появляются эти результаты. Человек, который давал задание на расчет может его оценить и посмотреть, что было рассчитано, где и как.

На рисунке 9.2 представлен интерфейс программы. Он достаточно простой. В левой части вы видите дерево объектов, то есть можно создавать несколько опасных ситуаций, которые харак теризуются вероятностью присутствия людей, вероятностью пожара и можно задать какое-то описание данной ситуации. Также можно добавить какое-то количество систем, если они есть. В зависимости от того, сработала или нет

Рис.9.2. СИТИС:Спринт - интерфейс. система, автоматически организируется дерево событий. При поступлении на расчет, в сценарии будет указано, что - это сценарий, в котором две

УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий».

19-21 мая 2009 года. Екатеринбург.

Доклад «Программное обеспечение для расчета времени эвакуации СИТИС» Карькин И.Н

системы не сработало, или одна из них сработала, или обе сработали. Задается какое-то количест во расчетных точек. После того, как эти сценарии готовы, их можно будет открыть в других про граммах, посчитать для них значения. После того, как они посчитаны, они появятся здесь. И соот ветственно сразу же будет сделан расчет на основании условий своевременной и беспрепятствен ной эвакуации, вероятность неэвакуации. Тут какие-то числа абстрактные подставлены и посчита но значение.

В рамках этого выступления не ставится задача научить вас пользоваться такими програм мами, как «Флоутек», «Эватек». Это отдельная работа. Мы оказываем такую услугу, как обучение работе с нашим программным обеспечением. Обучение проводится у нас в офисе, мы формируем группу. Обучение проходит в течение целого дня. Человек сидит за компьютером, сам работает с

нашим программным обеспечением, выполняет задания. И в процессе учиться работать с про граммным обеспечением. Сейчас я кратко, с использованием видеофрагментов, покажу этапы ра боты с каждой из программ, с «Флоутеком» и с «Эватеком».

СИТИС: «Флоутек»

Здесь для примера, начало работы представлено с использованием программы

«Спринт» (рис.9.3). Как вы видите, добавляются расчетные точки, им можно задать какое-то описание. По том эти точки, все или какую-то их часть, можно добавить в сценарий и сохранить проект. Это - самая примитивная последовательность. У нас уже была какая-то опасная ситуация, никаких систем в данном случае не было. Есть задание посчитать сценарий двух расчетных точек.

Что делает расчетчик? Он

Рис.9.3. Создание сценария в программе СИТИС: Спринт.

открывает программу «Флоутек»

(рис.9.4). Здесь он уже открывает готовый файл проекта, в котором есть две неразмещенные точки.

Почему неразмещенные? Потому что топология здания изначально не была задана. Он создает топологию.

Сейчас в программе можно исполь зовать для создания топологий как растровую, (в формате JPG), так и векторную, (DXF), подложку.

Векторную подложку можно использовать с объектной привязкой.

То есть сделали подложку в качестве плана этажа. Добавили выход, кори дор. Сейчас, в качестве примера, будет создана простая схема, состоящая буквально из двух кори доров и одного помещения. Во все наши программы мы вставляем

Рис.9.4. СИТИС:Флоутек. Задание топологии здания. единый редактор топологий. Под топологией здания понимается его структура, состоящая в данном случае из выхода, хода, коридора, помещение, двери, лестницы, прохода, рампы. В итоге, топология здания, состоящего из этих объектов, сейчас может быть соз дана в любой программе комплекса в «Флоутеке», в «Блоке», и, в принципе, в «Спринте», можно просто нарисовать топологию. Затем абстрактно, пока не делая никакой расчет, создать модель

УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий».

19-21 мая 2009 года. Екатеринбург.

Доклад «Программное обеспечение для расчета времени эвакуации СИТИС» Карькин И.Н здания, на которой дальше уже проводить расчеты. Сейчас топология может состоять только из перечисленных элементов, но она будет развиваться. В ближайшее время будут добавлены отверстия, внутренние препятствия, например колонны, и так далее. Все это потом можно будет учитывать при моделировании.

После того, как топология создана, мы, на основании задания на расчет, определяем положение расчетных точек (рис.9.5).

Предположим, что одна точка нас интересует в коридоре и вторая перед дверью. А теперь, когда мы определили положение двух

Рис.9.5. СИТИС:Флоутек. Определение положения расчетных точек. расчетных точек, задаем параметры, то, что требуют программы помимо координат. Для «Флоутека» важны координаты, для «Блока» важна высота. То есть, у каждой точки задается три координаты.

Соответственно для каждой из этих точек во «Флоутеке» может быть получено расчетное время эвакуации, а в «Блоке» - время блокирования. После этого оно автоматически сравнивается между собой и делается какой-то вывод.

После создания топологии, мы переходим к этапу задания путей эвакуации, то есть, собственно, к построению сценария (рис.9.6). Как во «Флоутеке», так и в других программах, существует

Рис.9.6. СИТИС:Флоутек. Задание путей эвакуации. возможность построения бесконечного количества сценариев на базе одной топологии. То есть вы можете выстроить путь эвакуации, систему эвакуации, расчеты, так как хотите. Программа автоматически строит и находит кратчайшие пути.

В данном случае мы перешли в раздел «сценарий» (рис.9.7). Добави ли сценарий, состоящий из выхода и помещения, люди из которого будут направлены в этот выход. Задаем ко личество людей. Задано время начала эвакуации - одна минута, и произво дится расчет. Программа автомати чески построила кратчайший путь, разбила его на участки движения, согласно упрощенной аналитической модели, и произвела расчет. После

Рис.9.7. СИТИС:Флоутек. Расчет времени эвакуации. этого в результатах, для каждой рас-

УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий».

19-21 мая 2009 года. Екатеринбург.

Доклад «Программное обеспечение для расчета времени эвакуации СИТИС» Карькин И.Н четной точки появилось значение времени начала эвакуации, которое пойдет потом в отчетную таблицу и значение расчетного времени эвакуации.

Теперь мы сохраняем проект, и этот же самый файл может быть снова открыт и обновлен в программе «Спринт» (рис.9.8).

Пересчитываем. Для каждой расчетной точки появились посчи танные значения. Как время начала эвакуации, так и расчетное время.

Точно так же потом, если мы сделаем расчет времени блокирования, автоматически для каждой точки подставятся свои чис ла. И уже будет сделан вывод о вероятности неэвакуации людей для данного сценария. Сюда же автоматически переходит

Рис.9.8. Экспорт рассчитанных значений в программу СИТИС:Спринт. информация по времени скопления, в рамках данного сценария, зало женная во «Флоутеке», она может быть прочитана в «Спринте».

СИТИС: «Эватек»

А сейчас я покажу, каким образом можно работать с текущей и доступной всем версией программы

СИТИС: «Эватек». Какая там возможна последовательность работ и что программа позволяет делать.

Во «Флоутеке», как я уже сказал, необходимо полностью создавать топологию здания. Самостоятельно обрисовывать на основе растровой или векторной подложки помещения, коридоры, двери и так далее. В

«Эватеке», так как это программа индивидуального движения людей, нет ограничений на геометрию, существует возможность задания топологии зданий путем импорта из

CAD-приложений (рис.9.9). То есть

Рис.9.9. Задание топологии здания. Импорт данных из CAD-приложений.

поддерживается прямой импорт из формата, причем все, что было создано в DXF-е, превращается в стены или препятствия на сцене программы СИТИС: «Эватек».

Каким образом это происходит? Создается новая сцена. Есть специальная кнопка «Импор тирование векторной геометрии». Указывается точка совмещения, по которой произойдет со вмещение импортируемого чертежа и сцены. Указывается точка совмещения на плане, и импорти руются все объекты этого чертежа. На данный момент, вы видите, все эти отрезки стали стенами,

препятствиями на сцене программы СИТИС: «Эватек». Теперь мы имеем возможность, как уда лить часть этих стен, так и каким-то образом их отредактировать. Сейчас посмотрим, как это мож но сделать. В программе существует возможность рисования стен в виде отрезков. Например, мы хотим закрыть этот выход. Можно соединить линии, с помощью объектной привязки. Еще какие то проходы тоже мы закрываем, для того, чтобы при моделировании они не учитывались. Можно

удалить какую-то часть импортированной геометрии. В программе существует определенный на бор инструментов для создания и работы с такой вот простой геометрией. Таким образом, вы соз дали топологию, в данном случае не здания, а одного этажа, (текущая версия программы СИТИС:

«Эватек» имеет возможность работы только с одним уровнем). То есть вы можете в рамках одного

УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий».

19-21 мая 2009 года. Екатеринбург.

Доклад «Программное обеспечение для расчета времени эвакуации СИТИС» Карькин И.Н этажа произвольно задать геометрию и провести моделирование. Также есть возможность созда ния рамп. Как наклонных вверх, так и вниз.

Следующий этап: на основе существующей топологии, задание сценария эвакуации, расстановка людей (рис.9.10). После того, как мы нарисовали полностью интересую щую нас геометрию, есть возможность задать область, в программе они называются локациями, в которые будут на правлены люди, в результате моделирования. Это может быть область произвольного размера, произвольного контура. В данном случае создается две области. После того, как мы расставим людей, можно задать, в какую из этих областей они пойдут. Также в программе существует возможность

Рис.9.10. Задание сценария эвакуации. Расстановка людей. задания ролей. То есть человеку можно задать, чтобы сначала он пришел в одну область, вот в эту локацию, там какое-то время, допустим, постоял, пошел в дру гую, потом в третью, таким образом можно моделировать поведение людей. После того, как мы нарисовали две области, мы собственно переходим к расстановке людей. В данном случае выби раются люди в зимней одежде. В программу жестко зашито шесть типов людей, то есть это люди в зимней одежде, в летней одежде, подростки и МГН 2 и МГН 3. Нет людей МГН 4, потому что их моделирование в индивидуальном режиме пока еще находится в стадии разработки. По ним есть еще масса всяких нерешенных методологических вопросов. Выделяется область, задается количе ство людей, которые вы хотите разместить на этой области. Было задано 200 человек. Но если вы выбрали случайный режим заполнения людьми, как в данном случае, может быть добавлено не

200, а 185 человек. Почему? Так как алгоритм случайный, программа выбирает произвольную точку в одной области, и пытается поставить туда человека. Если эта область уже занята челове ком или там есть стена, она ее пропускает. Для того чтобы не было бесконечных циклов, если эта точка уже занята, она просто пропускается. Поэтому может быть добавлено меньшее количество людей, чем вы пытались задать.

Теперь можно уже перейти непосредственно к расчету. Для того анализа результата, суще ствует ряд инструментов. Во-первых, это регистратор. Можно рисовать произвольный отрезок, в

данном случае он рисуется в дверном проеме. И в дальнейшем в этом отрезке будет собрана неко торая статистическая информация: количество людей, прошедших через этот отрезок и пропуск ная способность. Таким образом, мы можем определить пропускную способность данного дверно го проема. Если нарисовать перед ним область в виде локации и задать, что она не является каким то выходом или участком остановки людей, то по ней можно тоже собрать некоторые статистиче ские данные. Например, опять же количество людей, прошедших в единицу времени, среднюю максимальную плотность, в зависимости от времени. Это уже идет процесс моделирования. В про грамме есть возможность создания двухмерного и трехмерного вида. То есть можно посмотреть в

3D, как идут люди, как выглядит сцена. В текущем представлении люди изображаются в виде эл липса, в принципе, в программе существует возможность задать произвольную трехмерную мо дель человека. Поддерживается формат 3DS, то есть в 3DMax'е можно нарисовать какую-то мо дель человека, и она будет использоваться для визуализации. Единственное, если модель будет сложная, расчет будет идти медленнее. Но если нужно получить красивую картинку, может быть это актуально.

Итак, после того, как мы сделали расчет, можно посмотреть результаты. Помимо того, что будет сейчас показано: сбора различных статистических данных, программа формирует отчет, содержащий координаты каждого человека, с изменением по времени, плотности. Всю эту ин формацию, она выдает в отчет. Потом с ней можно работать, обрабатывать каким угодно образом.

То, что доступно сейчас непосредственно из интерфейса программы – это возможность просмот-

УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий».

19-21 мая 2009 года. Екатеринбург.

Доклад «Программное обеспечение для расчета времени эвакуации СИТИС» Карькин И.Н ра уже посчитанной сцены, то есть можно посмотреть, где, в какой момент времени были люди.

Есть возможность подвигать временную шкалу, посмотреть, как шел процесс эвакуации. Задать непосредственное время. Например, сделав расчет этой сцены на динамику развития опасных фак торов пожара, мы знаем, что какой-то выход блокируется через 20 секунд. Мы можем посмотреть

- где в этот момент были какие люди. То есть при использовании, например, полевых моделей

пожара, где мы имеем распределение опасных факторов по плоскости, а не просто какое-то усред ненное значение, как в случае использования зонных или интегральных моделей, такая возмож ность представляет интерес. Также можно посмотреть количество людей в единицу времени, на ходящихся в локации, которую мы расположили перед выходом. И для оценки беспрепятственной эвакуации, можно посмотреть значение максимальной плотности и оценить, сколько времени эта максимальная плотность сохранялась на данном участке. Так же есть возможность посмотреть значение средней плотности. Можно оценить пропускную способность. Посмотреть, насколько

она соотносится с теми, которые вы могли предполагать, задавая такой сценарий на расчет. Коли чество людей, прошедших, через регистратор за интервал времени. Кроме того, интерфейс про граммы позволяет показать путь каждого человека. Позволяет выделить цветом пути, области, где плотность превышала какое-либо заданное значение. В данном случае, вы видите, красным цветом выделено как раз место, во время движения по которому была плотность больше 0,5-ти. Вот мож но изменить. Например, нам интересно посмотреть, а где же та область, где плотность была больше 0,2-х, и сразу видите, что это было перед дверным проемом.

Сложно в рамках одного доклада рассказать более подробно. Как я уже сказал, если кого-то интересует непосредственно обучение, то вы можете к нам обращаться. Также на сайте доступны демонстрационные версии всех наших программ. Сегодня у меня есть с собой некоторые про граммы, и если будут какие-то конкретные вопросы, можно будет это обсудить.

УриГПС МЧС России. Семинар «Расчет индивидуального пожарного риска для общественных зданий».

19-21 мая 2009 года. Екатеринбург.

Доклад «Программное обеспечение для расчета времени эвакуации СИТИС» Карькин И.Н