Розробка системного підходу та математичного забезпечення процесу евакуації

Автор(и)

  • Yedilkhan Amirgaliyev Institute of Information and Computational Technologies of the Committee of Science of the Ministry of Education and Science of the Republic of Kazakhstan , Казахстан https://orcid.org/0000-0002-6528-0619
  • Aliya Kalizhanova Almaty University of Power Engineering and Telecommunications named after Gumarbek Daukeyev , Казахстан https://orcid.org/0000-0002-5979-9756
  • Ainur Kozbakova Institute of Information and Computational Technologies of the Committee of Science of the Ministry of Education and Science of the Republic of Kazakhstan , Казахстан https://orcid.org/0000-0002-5213-4882
  • Zhalau Aitkulov Institute of Information and Computational Technologies of the Committee of Science of the Ministry of Education and Science of the Republic of Kazakhstan , Казахстан https://orcid.org/0000-0002-5928-3258
  • Aygerim Astanayeva Institute of Information and Computational Technologies of the Committee of Science of the Ministry of Education and Science of the Republic of Kazakhstan , Казахстан https://orcid.org/0000-0001-5043-4630

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.234959

Ключові слова:

максимальний потік, оптимальний план, гріндшилська мережа, рівновага Неша, планування евакуації

Анотація

У сучасних умовах зважаючи на обширність території Казахстану з певною ймовірністю можлива поява стихійних лих, таких як землетрус, повінь, сходження лавин, а також аварії, руйнування будівель, епідемія, викид хімічних отруйних речовин на промислових підприємствах, пожежі в навчальних і лікувальних установах, що і обґрунтовує актуальність сучасних методів і технологій вирішення завдання евакуації.

Особливість даної роботи полягає у формуванні комплексного підходу для організації процесу евакуації як в мирний час в якості підготовки до виникнення надзвичайної ситуації (НС), так і при настанні самої НС. Запропонована концептуальна схема системи евакуації, що використовує гетерогенні джерела прийому і передачі інформації про настання НС. Визначено вхідні та вихідні джерела прийому та передачі інформації про кількість людей у будівлі. Головною метою системи є формування оперативного плану евакуації в режимі реального часу.

Дана робота є результатом поетапної реалізації комплексної системи евакуації, що полягає в побудові математичної моделі і методу вирішення задачі максимального потоку в мережі. Розроблено математичну модель оптимального розподілу потоку по гріндшилській мережі з аналізом формування потоку та характеристикою способів просування людей у замкнутих просторах. Розроблено теоретико-ігровий підхід та математичні методи теорії гідравлічних мереж для знаходження стану рівноваги в проточно-розподільних мережах. Запропоновано алгоритм розв’язання задачі про евакуацію з використанням графового підходу.

Результати даної статті дозволяють системно організувати навчально-тренувальні евакуації, підготувати ресурси, навчати персонал, відповідальний за евакуацію, щоб при виникненні надзвичайної ситуації оперативно реагувати і провести процес евакуації для уникнення великих наслідків.

Біографії авторів

Yedilkhan Amirgaliyev, Institute of Information and Computational Technologies of the Committee of Science of the Ministry of Education and Science of the Republic of Kazakhstan

Doctor of Technical Sciences, Professor, Chief Researcher, Head of the Laboratory

Laboratory of Artificial Intelligence and Robotics

Aliya Kalizhanova, Almaty University of Power Engineering and Telecommunications named after Gumarbek Daukeyev

PhD, Associate Professor

Ainur Kozbakova, Institute of Information and Computational Technologies of the Committee of Science of the Ministry of Education and Science of the Republic of Kazakhstan

PhD, Associate Professor, Leading Researcher

Laboratory of Artificial Intelligence and Robotics

Zhalau Aitkulov, Institute of Information and Computational Technologies of the Committee of Science of the Ministry of Education and Science of the Republic of Kazakhstan

Research Associate

Laboratory of Artificial Intelligence and Robotics

Aygerim Astanayeva, Institute of Information and Computational Technologies of the Committee of Science of the Ministry of Education and Science of the Republic of Kazakhstan

Doctoral Student, Researcher

Laboratory of Artificial Intelligence and Robotics

Посилання

  1. Kalizhanova, A. U., Kozbakova, A. H. (2017). Matematicheskie i komp'yuternye modeli evakuatsii. Almaty, 205.
  2. Belyaev, S. V. (1938). Evakuatsiya zdaniy massovogo naznacheniya. Moscow: Izdatel'stvo «Vsesoyuznoy Akademii Arhitektury».
  3. Predtechenskiy, V. M., Milinskiy, A. I. (1979). Proektirovanie zdaniy s uchetom organizatsii dvizheniya lyudskih potokov. Moscow: Stroyizdat, 375.
  4. Holshchevnikov, V. V. (1983). Lyudskie potoki v zdaniyah, sooruzheniyah i na territorii ih kompleksov. Moscow: MISI.
  5. Holshchevnikov, V. V., Samoshin, D. A., Isaevich, I. I. (2009). Naturnye nablyudeniya lyudskih potokov. Moscow: Akademiya GPS MCHS Rossii, 191.
  6. Cappuccio, J. (2000). A Computer-Based Timed Egress Simulation. SFPE Journal of Fire Protection Engineering, 8, 11–12.
  7. Fahy, R. (1996). EXIT89: High-Rise Evacuation Model - Recent Enhancements and Example Applications. International Interflam Conference «Inter- flam '96». Cambridge, 1001–1005.
  8. Weinroth, J. (1989). An adaptable microcomputer model for evacuation management. Fire Technology, 25 (4), 291–307. doi: https://doi.org/10.1007/bf01040378
  9. Fahy, R. (1996). Enhancement of EXIT89 and Analysis of World Trade Center Data. NIST, 684, 45.
  10. Stepantsov, M. E. (2003). Model' napravlennogo dvizheniya tolpy s elementami analiza situatsii. Elektronniy zhurnal «Issledovano v Rossii», 89, 991–995.
  11. Hartama, D., Windarto, A. P., Wanto, A. (2018). Evacuation Planning for Disaster Management by Using The Relaxation Based Algorithm and Route Choice Model. IJISTECH (International Journal Of Information System & Technology), 2 (1), 7. doi: https://doi.org/10.30645/ijistech.v2i1.14
  12. Hamacher, H. W., Tjandra, S. A. (2001). Mathematical Modeling of Evacuation Problems: A State of The Art. Berichte des Fraunhofer ITWN, Nr. 24.
  13. Malodushev, S. V., Rogov, A. A., Voronov, R. V. (2019). Mathematical model for evacuation people from corridor-type buildings. Vestnik of Saint Petersburg University. Applied Mathematics. Computer Science. Control Processes, 15 (3), 375–384. doi: https://doi.org/10.21638/11702/spbu10.2019.307
  14. Ng, C. T., Cheng, T. C. E., Levner, E., Kriheli, B. (2020). Optimal bi-criterion planning of rescue and evacuation operations for marine accidents using an iterative scheduling algorithm. Annals of Operations Research, 296 (1-2), 407–420. doi: https://doi.org/10.1007/s10479-020-03632-6
  15. Schiopu, C. (2019). Maximum flows in bipartite dynamic networks. SERIES III - MATEMATICS, INFORMATICS, PHYSICS, 61 (12) (1), 177–198. doi: https://doi.org/10.31926/but.mif.2019.12.61.1.14
  16. Abusalama, J., Razali, S., Choo, Y.-H., Momani, L., Alkharabsheh, A. (2020). Dynamic real-time capacity constrained routing algorithm for evacuation planning problem. Indonesian Journal of Electrical Engineering and Computer Science, 20 (3), 1388. doi: https://doi.org/10.11591/ijeecs.v20.i3.pp1388-1396
  17. Pyakurel, U., Nath, H. N., Dempe, S., Dhamala, T. N. (2019). Efficient Dynamic Flow Algorithms for Evacuation Planning Problems with Partial Lane Reversal. Mathematics, 7 (10), 993. doi: https://doi.org/10.3390/math7100993
  18. Feng, J., Wang, Q. (2019). Emergency safety evacuation decision based on dynamic Gaussian Bayesian network. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 688, 055076. doi: https://doi.org/10.1088/1757-899x/688/5/055076
  19. Smirnova, A. T. (1999). Fundamentals of life safety. Moscow, 104–107.
  20. Amirgaliyev, Y., Kovalenko, A., Kalizhanova, A., Kozbakova, A. (2015). Modeling of Networks Flows of Grinshilds Types. Vestnik KazNU, 3 (86), 184–190.
  21. Kovalenko, A. G., Vlasova, I. A., Borisova, S. P. (2006). Teoriya igr i issledovanie operatsiy. Samara: Izdatel'stvo «Samarskiy universitet», 147.
  22. Volkov, I. K., Zagoruyko, E. A. (2000). Issledovanie operatsiy. Moscow: Izd-vo MGTU im. N.E. Baumana, 436.
  23. Vasin, A. A., Morozov, V. V. (2005). Teoriya igr i modeli matematicheskoy ekonomiki. Moscow: MAKS Press, 237.
  24. Gorlach, B. A. (2013). Issledovanie operatsiy. Sankt-Peterburg: "Lan'", 448.
  25. Kosorukov, O. A., Mishchenko, A. V. (2003). Issledovanie operatsiy. Moscow: Izdatel'stvo «Ekzamen», 448.
  26. Germeyer, Yu. B. (1971). Vvedenie v teoriyu issledovaniya operatsiy. Moscow: Nauka, 358.
  27. Fon Neyman, Dzh., Morgenshtern, O. (1970). Teoriya igr i ekonomicheskoe povedenie. Moscow: «Nauka», 707.

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-06-29

Як цитувати

Amirgaliyev, Y., Kalizhanova, A., Kozbakova, A. ., Aitkulov, Z., & Astanayeva, A. (2021). Розробка системного підходу та математичного забезпечення процесу евакуації. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3(4 (111), 31–42. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.234959

Номер

Том 3 № 4 (111) (2021): Математика та кібернетика - прикладні аспекти

Розділ

Математика та кібернетика - прикладні аспекти

Ліцензія

Авторське право (c) 2021 Yedilkhan Amirgaliyev, Aliya Kalizhanova, Ainur Kozbakova, Zhalau Aitkulov, Aygerim Astanayeva

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.