Сибирские ученые научились моделировать эвакуацию при пожаре. С помощью специальной программы можно не только эффективно обучиться тому, как поступать в экстренной ситуации, но и промоделировать различные сценарии, чтобы выбрать наилучший вариант организации людей.
Компьютерная программа состоит из двух частей: обучающей и моделирующей. В первую очередь она предназначена для школ, поэтому первая часть содержит согласованные с учителями ОБЖ темы противопожарной безопасности в зависимости от возраста ребенка. После того, как курс освоен, можно пройти тестирование, узнать в каких вопросах были допущены ошибки.
- В школах такая программа относится скорее к востребованным, - комментирует научный сотрудник Института вычислительного моделирования СО РАН, кандидат физико-математических наук Екатерина Сергеевна Кирик. - По мнению учителей ОБЖ, она соответствует современному способу восприятия информации школьниками. К старым материалам, с помощью которых преподаются основы безопасности, уже нет интереса, а компьютерная программа позволяет запоминать информацию в игровой форме.
В игровых квестах предполагается, что человек знает, где произошло возгорание, и в соответствии с этой информацией он должен сориентироваться и выполнить конкретное задание: например, покинуть здание определенным путем. Это нужно, чтобы дети могли отыскать любой эвакуационный выход, знали, где они располагаются, и дорогу из любого места здания к ним. Когда школьник выполняет задание, как в компьютерной игре, считается время, за которое он проходит испытание и указывается уровень здоровья. То есть, если в процессе игровой персонаж попадает в задымленную зону, то наносится урон здоровью, который отображается в процентах (изначально здоровье – 100%). Все действия происходят в виртуальном трехмерном пространстве здания школы.
- Мы учитываем пожелания учителей ОБЖ, которые говорят, какие навыки нужно тренировать, - говорит Екатерина Сергеевна. - Например, знание расположения эвакуационных выходов особенно актуально для школ, где два здания: старшая и младшая школа, и при переходе из одной в другую первое время дети плохо ориентируются. Безусловно, это не отменяет тренировку эвакуации в реальном времени, но если есть вспомогательный инструмент, который позволяет изучить здание школы в режиме виртуального тренажера, то это прекрасное подспорье для учителей.
Другой модуль этой же системы позволяет воссоздать ситуацию эвакуации при пожаре. Можно посмотреть отдельно по этажам, как будет распространяться дым, сколько времени уйдет на это, чтобы покинуть здание, если не все выходы будут работать, и многое другое.
- Кажется, что в такой ситуации нужно учитывать человеческий фактор и моделировать паническое поведение, - объясняет Екатерина Кирик, - но в нашей программе воссоздается эвакуация в нормальном режиме. Это объясняется тем, что целью моделирования является изучение результатов эвакуации при различных условиях (места возгорания, состояние выходов, своевременное оповещение о начале пожара, наполненности здания) и разработка наиболее эффективных планов, подготовка персонала к управлению людьми в конкретных условиях ЧС. Расчеты в нормальных условиях могут быть соотнесены с экспериментальными данными, и надо отметить, для большинства случаев модель показывает хорошее совпадение на малых и средних плотностях (до 2,5 человек на м2). Инструменты применяемой модели позволяют указать и какой-то процент паникующих людей, которые неэффективно двигаются, но оценить, насколько мы правдоподобны в таком случае – трудно, нет экспериментальных данных.
Анализируя расчеты развития пожара при том или ином месте возгорания, можно определить, какой этаж нужно эвакуировать первым. В ситуации на видео третий этаж становится опасным быстрее, чем второй, значит, его нужно эвакуировать в первую очередь. Можно воссоздать массовое мероприятие, когда в школе много людей, незнакомых с ее планировкой. Если не управлять эвакуацией, при ЧС люди бросятся к выходу, через который они входили в здание, а если он задымлен, ¬ может возникнуть паника, давка. Другой пример, когда следует управлять эвакуацией, представлен на видео: при наличии выходов на лестничную клетку с двух сторон, люди подбегают лишь с одной (ближайшей), и если не управлять их перемещением, то в придверии одного выхода на лестницу образовывается толпа, а другой пустует.
Программа позволяет внести расписание занятий, чтобы можно было учесть, в каком помещении и сколько человек находится в данный момент. Также можно посмотреть разные сценарии пожара: горит ли это серверная, где большое количество пластика, выделяющего токсичные испарения, которые приносят вред здоровью, или библиотека. Это позволяет наиболее точно оценить, когда и какой участок будет задымлен, и насколько это опасно.
Разработкой программы занимается несколько институтов: Институт вычислительного моделирования СО РАН (Красноярск), Институт теплофизики им. С. С. Кутателадзе СО РАН, Сибирский филиал Санкт-Петербургского университета ГПС МЧС РФ. Распространение опасных факторов пожара рассчитывается в Красноярском филиале ИТ СО РАН. Для расчетов используется оригинальный программный комплекс SigmaFire, реализующий полевую (computational fluid dynamics) модель. Для воспроизведения эвакуации используется, разработанная в ИВМ СО РАН (при поддержке Лаврентьевского гранта молодым ученым 2010 года), полевая дискретно-непрерывная модель движения людей SigMA.DC.
Особенность программы в том, что ее информационный ресурс соотносится с конкретным образовательным учреждением (виртуальный 3D-макет здания, расписание уроков, расчеты эвакуации и распространения пожара). С одной стороны это делает тренажер уникальным с точки зрения эффективности обучения. С другой стороны накладывает ограничения.
Пока предлагаем наполнить тренажер данными для типовых зданий, - рассказывает Екатерина Сергеевна, любые индивидуальные дополнения и изменения можно вносить в отдельном порядке для конкретного заказчика. Если говорить о Красноярске, то представители администрации называют 5 типов зданий общеобразовательных учреждений. Поэтому мы думаем, что сначала выпустим программное обеспечение как раз для них.
На сегодня препятствие для использования в школах представляет и ресурсоемкость программы: далеко не все компьютеры в образовательных учреждениях по своим вычислительным мощностям могут «потянуть» 3D-графику. Поэтому сейчас ученые занимаются еще и переработкой программы так, чтобы ее можно было запустить на компьютере с оперативной памятью 512 мегабайт (по современным меркам это совсем немного).
В качестве экспериментальной площадки выступила гимназия № 13, которая находится в красноярском Академгородке, сейчас там идет апробация программы. Однако, по словам Екатерины Кирик, до завершения работы еще далеко.
Юлия Позднякова
Фото автора
Видео предоставлено Е. Кирик
