Применение информационных технологий для расчёта зависимости вероятности гибели людей в пожаре за год от социально-экономических факторов в жилом секторе Орловской области

Введение

Пожары в жилом секторе Орловской области остаются серьёзной проблемой, оказывая значительное влияние на безопасность населения и сохранность имущества. По данным Главного управления МЧС России по Орловской области, в 2023 году зарегистрировано 3 088 пожаров, что почти вдвое больше по сравнению с 1 800 случаями в 2022 году. Из общего числа возгораний 402 произошли в жилом секторе, приведя к гибели 35 человек и травмированию 29 жителей.
Основными причинами пожаров в жилых помещениях являются неосторожное обращение с огнём, нарушения правил эксплуатации электрооборудования и печного отопления, а также несанкционированные палы сухой растительности.Особую тревогу вызывает тот факт, что значительная часть погибших находилась в состоянии алкогольного опьянения.
В зимний период риск возникновения пожаров возрастает из-за интенсивного использования отопительных приборов и систем.В связи с этим органы местного самоуправления и подразделения МЧС проводят профилактические мероприятия, направленные на информирование населения о мерах пожарной безопасности и проверку состояния отопительных систем.
Статистика показывает, что около 70% всех пожаров в Орловской области происходит именно в жилом секторе. Это подчёркивает необходимость усиления профилактической работы, повышения ответственности граждан за соблюдение правил пожарной безопасности и внедрения современных технологий для мониторинга и предотвращения возгораний.
Пожары в жилом секторе представляют собой одну из наиболее значительных угроз для жизни и здоровья населения, а также для материальных ценностей. В Российской Федерации ежегодно фиксируется значительное количество возгораний, приводящих к гибели людей, травмам и крупным материальным потерям. В условиях роста урбанизации и увеличения плотности населения задача минимизации рисков, связанных с пожарами, становится особенно актуальной.
Эффективное управление пожарными рисками требует анализа множества факторов, среди которых ключевую роль играют социально-экономические условия, такие как уровень дохода населения, качество жилищного фонда, плотность застройки и другие показатели. Использование современных информационных технологий позволяет не только автоматизировать сбор и обработку данных, но и выявлять сложные зависимости, которые невозможно обнаружить традиционными методами анализа.
Данная курсовая работа посвящена изучению применения информационных технологий для расчёта вероятности гибели людей в результате пожаров в жилом секторе Орловской области с учётом социально-экономических факторов.
Цель работы - разработать модель расчёта зависимости вероятности гибели людей в результате пожаров в жилом секторе Орловской области от социально-экономических факторов с использованием информационных технологий.
Для достижения данной цели требуется решить следующие работы:
1. Провести анализ статистических данных о пожарах в жилом секторе Орловской области, включая информацию о числе пожаров, погибших, травмированных и их причинах.
2. Выделить ключевые социально-экономические факторы, влияющие на вероятность гибели людей в пожарах (например, уровень дохода, плотность населения, состояние жилищного фонда).
3. Подобрать и обосновать использование методов и программных средств для анализа данных (например, регрессионный анализ, машинное обучение, визуализация).
4. Построить математическую модель зависимости вероятности гибели людей от выявленных факторов.
Работа состоит из исследовательской части обзора литературы, а также из практической части, где проводится анализ данных по Орловской области. Так же присутствует заключение и список литературы.

Глава 1. Обзор литературы
1.1 Анализ существующих исследований в области пожарной безопасности

Исследования причин пожаров являются основой для разработки эффективных профилактических мер. Основное внимание уделяется человеческому фактору, так как около 70–80% пожаров возникают из-за неосторожного обращения с огнём. Типичные причины включают курение, приготовление пищи без присмотра, использование неисправного электрооборудования, а также неправильную эксплуатацию печей и отопительных приборов.
Технические неисправности, такие как короткие замыкания или перегрев электропроводки, занимают второе место по частоте. Особое значение приобретают исследования климатических условий, так как высокие температуры и сильные ветра увеличивают вероятность пожаров в летний период, особенно в регионах с повышенной засушливостью.
Важным направлением исследований является моделирование сценариев пожаров, что помогает оценить потенциальные последствия. Например, при анализе пожаров в жилом секторе учитываются такие параметры, как количество эвакуационных выходов, скорость распространения огня и токсичность выделяемых продуктов горения.
Экономические исследования сосредоточены на оценке ущерба, включая прямые (материальные) и косвенные (социальные) потери. Включение социальных факторов позволяет оценивать влияние пожаров на здоровье, психоэмоциональное состояние пострадавших и их дальнейшее благополучие.
Профилактика пожаров направлена на снижение вероятности их возникновения. Важным аспектом является информирование населения о правилах пожарной безопасности. Исследования показывают, что массовые информационные кампании, проведённые в школах, на предприятиях и в СМИ, существенно снижают количество инцидентов.
Разработка нормативных документов и стандартов играет ключевую роль. Это включает обновление правил противопожарного режима, требования к строительным материалам и обязательную установку противопожарных систем (например, датчиков дыма и систем пожаротушения). Проверки объектов повышенной пожарной опасности позволяют своевременно выявлять нарушения.
Современные исследования активно используют информационные технологии для анализа и предотвращения пожаров. Геоинформационные системы применяются для оценки пространственного распределения пожаров и определения зон повышенного риска. Машинное обучение используется для построения прогнозных моделей, которые учитывают множество факторов, включая метеорологические данные и поведение людей.
Датчики в реальном времени и системы мониторинга обеспечивают оперативное выявление пожаров и своевременную реакцию служб. Визуализация данных помогает наглядно демонстрировать результаты исследований и информировать заинтересованные стороны.
Низкий уровень дохода населения зачастую приводит к эксплуатации старого и небезопасного оборудования, такого как обогреватели, плиты и электропроводка. Жилищный фонд в таких районах может быть сильно изношен, что увеличивает вероятность возгорания. Например, использование самодельных печей или отопительных приборов, не соответствующих стандартам безопасности, связано с повышенными рисками.
В густонаселённых районах вероятность пожаров значительно выше из-за большого количества людей, проживающих на ограниченной территории. Это увеличивает нагрузку на электросети, способствует быстрому распространению огня и затрудняет эвакуацию. Кроме того, в таких районах чаще используются многоквартирные дома, где пожары могут распространяться между этажами.
Состояние зданий и материалов, используемых при их строительстве, играют решающую роль в пожарной безопасности. Старые здания, возведённые с применением горючих материалов, представляют серьёзную опасность. Недостаточное количество противопожарных систем, таких как спринклеры или датчики дыма, увеличивает вероятность трагедий.
Алкогольное опьянение, курение и неосторожное обращение с огнём – одни из главных причин пожаров в жилом секторе. Исследования показывают, что значительная часть пожаров с летальным исходом связана с употреблением алкоголя, когда люди не в состоянии своевременно реагировать на опасность.
Эти аспекты подчёркивают необходимость учитывать социально-экономические факторы при разработке мер по повышению уровня пожарной безопасности и внедрении профилактических технологий.
Информационные технологии играют ключевую роль в современных исследованиях пожарной безопасности, позволяя не только собирать и анализировать большие объёмы данных, но и прогнозировать риски, моделировать сценарии пожаров и разрабатывать меры по их предотвращению. Использование цифровых инструментов значительно улучшает точность, оперативность и эффективность работы в данной сфере.
Геоинформационные системы активно применяются для анализа пространственного распределения пожаров. С помощью ГИС можно визуализировать данные о местах возникновения пожаров, учитывать особенности ландшафта и инфраструктуры, а также определять зоны повышенного риска. Например, в городской среде ГИС помогает выявлять районы с высокой плотностью населения, устаревшим жилищным фондом и отсутствием пожарных гидрантов.
Применение ГИС также полезно для оперативного управления ресурсами: размещения пожарных частей, оптимизации маршрутов пожарных машин и расчёта времени реагирования.
Методы машинного обучения (ML) находят широкое применение в прогнозировании пожаров. Они позволяют строить сложные модели зависимости вероятности возникновения пожаров от множества факторов, включая погодные условия, уровень социально-экономического развития, демографические показатели и данные об инфраструктуре. Например, алгоритмы регрессионного анализа или нейронные сети могут быть использованы для определения вероятности пожара в конкретном районе на основе исторических данных. Такие модели помогают выявлять скрытые закономерности и разрабатывать целевые меры профилактики.
Современные системы мониторинга включают использование датчиков дыма, тепла и угарного газа, которые устанавливаются в жилых домах и на промышленных объектах. Эти устройства позволяют обнаруживать признаки возгорания на ранних стадиях и передавать сигналы тревоги в реальном времени.
Интеграция систем мониторинга с Интернетом вещей (IoT) позволяет собирать и обрабатывать данные централизованно, обеспечивая оперативное реагирование. Например, в случае превышения температурного порога или обнаружения дыма система автоматически уведомляет диспетчерскую службу или пожарную команду.
Визуализация данных играет важную роль в управлении пожарными рисками. Используя графики, карты и диаграммы, специалисты могут наглядно представлять сложные зависимости, такие как распределение пожаров по времени и территории, связь между социально-экономическими факторами и числом возгораний.
Визуализация упрощает принятие решений и повышает эффективность обучения персонала. Например, анимационные модели распространения огня в жилом здании могут использоваться для обучения пожарных команд и проведения эвакуационных учений.
В небольших регионах, таких как Орловская область, данные о пожарах могут быть неполными или устаревшими, что затрудняет их анализ и прогнозирование. Существующие методики часто разрабатываются для крупных мегаполисов и требуют доработки для применения в малых городах и сельской местности. Внедрение современных технологий, таких как системы IoT или сложные ГИС-программы, требует значительных затрат, что может быть затруднительно для региональных бюджетов.
Однако перспективы в этой области значительны. Усиление цифровизации, развитие технологий машинного обучения и снижение стоимости оборудования для мониторинга делают информационные технологии доступными для более широкого применения.
Исследования, посвящённые пожарной безопасности в Орловской области, показывают, что значительная доля пожаров связана с социально-экономическими факторами. Например, высокий уровень износа жилого фонда, низкий доход населения и недостаток профилактических мероприятий усиливают уязвимость региона.
Анализ данных подчеркивает необходимость региональных исследований, учитывающих локальную специфику, включая плотность населения, состояние жилищной инфраструктуры и доступность пожарных служб. Внедрение информационных технологий в Орловской области поможет не только улучшить сбор и анализ данных, но и повысить эффективность профилактических мер.
Применение информационных технологий в исследованиях пожарной безопасности открывает новые возможности для предотвращения и минимизации последствий пожаров. Несмотря на существующие проблемы, интеграция ГИС, машинного обучения, систем мониторинга и визуализации данных позволяет улучшить управление рисками, а также повысить уровень безопасности населения.


 
1.2 Роль социально-экономических факторов в оценке рисков

Социально-экономические факторы оказывают значительное влияние на вероятность возникновения пожаров, масштабы их последствий и эффективность мер профилактики. Эти аспекты формируют общий уровень пожарной безопасности, особенно в жилом секторе, где проживают люди разного достатка, с разным уровнем знаний о пожарных рисках и разной степенью защищённости жилья.
Люди с низкими доходами зачастую сталкиваются с ограничениями в финансовых ресурсах, что вынуждает их использовать устаревшее или самодельное оборудование, не соответствующее современным стандартам безопасности. Например, старые электрические обогреватели, газовые плиты с дефектами или изношенная электропроводка значительно увеличивают вероятность возгораний. Такие домохозяйства часто не могут позволить себе регулярное обслуживание оборудования или ремонт систем отопления.
Кроме того, низкий уровень доходов может ограничивать доступ к современным противопожарным системам, таким как датчики дыма или автоматические системы пожаротушения, что повышает вероятность значительных последствий в случае возгорания.
Семьи с высоким доходом чаще имеют возможность инвестировать в современное оборудование и системы защиты. В их домах обычно устанавливаются противопожарные системы, включая дымовые датчики, спринклеры и сигнализации, которые позволяют обнаружить пожар на ранней стадии и минимизировать ущерб. Также такие семьи могут себе позволить регулярные проверки состояния электропроводки и отопительных систем, что снижает вероятность их неисправности.
Качество жилищного фонда является важным фактором пожарной безопасности. Ветхий жилищный фонд, особенно характерный для небольших городов и сельских районов, таких как Орловская область, часто включает здания с использованием горючих материалов, устаревшими инженерными системами и отсутствием противопожарных систем.
Например, изношенная электропроводка в таких зданиях может стать источником короткого замыкания, которое часто приводит к возгораниям. Кроме того, в старых домах отсутствуют системы автоматического обнаружения пожаров, что замедляет время реагирования на возгорание. Это делает старый жилой фонд особенно уязвимым перед рисками пожаров.
Современные строительные нормы и технологии позволяют значительно снизить пожарные риски в новых зданиях. Обязательное использование огнеупорных материалов, установка систем противопожарной защиты (автоматических спринклеров, дымоуловителей) и проектирование эвакуационных выходов делают новые дома более безопасными.
Кроме того, в современных зданиях зачастую применяются умные системы мониторинга, которые могут оперативно передавать информацию о возникновении возгорания в пожарные службы, что снижает масштабы ущерба и ускоряет спасательные операции.
Уровень доходов населения и качество жилищного фонда являются ключевыми социально-экономическими факторами, определяющими пожарные риски в жилом секторе. Разрыв между домохозяйствами с низким и высоким доходом, а также между устаревшими и современными зданиями подчёркивает необходимость комплексного подхода к снижению пожарных рисков. Это включает поддержку малообеспеченных слоёв населения, модернизацию старого жилищного фонда и внедрение современных противопожарных технологий.
Образ жизни и поведенческие факторы значительно влияют на вероятность возникновения пожаров, особенно в жилом секторе. Чаще всего пожары связаны с личным поведением, которое зачастую не учитывает потенциальные риски.
Неосторожность при курении является одной из основных причин пожаров в домах и квартирах. Особенно опасно курение в постели, на диванах или рядом с горючими предметами. В состоянии алкогольного опьянения люди теряют внимание и не контролируют свою деятельность, что значительно увеличивает риск возгораний. Ожог от сигареты может стать источником пожара, если неосторожно бросить её в мусорное ведро или оставить на мебели, которая легко воспламеняется.
Традиционное отопление в домах с помощью печей, каминов и других устройств, использующих открытый огонь, может стать причиной возникновения пожара, если эксплуатация таких приборов не соответствует нормам безопасности. Неправильная установка или несанкционированное использование каминов, печей и свечей часто приводит к возгораниям, особенно в холодное время года, когда люди активно используют отопительные устройства. Пренебрежение мерами предосторожности, например, забывание погасить огонь или оставление горящих свечей без присмотра, может привести к трагическим последствиям.