Системы жизнеобеспечения объектов критической инфраструктуры

Противодействие природным и техногенным факторам, актам незаконного вмешательства и терактам – одна из важнейших задач, стоящих перед РФ. Следовательно, создание лучших практик для повышения качества безопасности объектов и территорий становится одним из приоритетов.

Террористические акты часто направлены против объектов критической инфраструктуры. Это объекты, нарушение или прекращение функционирования которых приводит к потере управления, разрушению инфраструктуры, необратимому изменению или разрушению экономики РФ, ухудшению безопасности жизнедеятельности населения.

Для того чтобы повысить безопасность уязвимых объектов инфраструктуры, нужно определить потенциальные угрозы, изучить возможные риски и разработать модели реагирования в критических ситуациях. Одной из основных угроз для объектов критической инфраструктуры является риск нарушения штатного функционирования систем их жизнеобеспечения (рис. 1). Эти системы являются важной составляющей каждого объекта, определяющими его пригодность для поддержания качественных условий для комфортной жизнедеятельности персонала.

Рис. 1. Системы жизнеобеспечения

К таким системам относятся:

• водоснабжение и водоотведение;
• электроснабжение;
• газоснабжение;
• отопление;
• вентиляция.

Помимо основных инженерных систем можно выделить ряд дополнительных, одной из них является система кондиционирования.

В условиях высокого уровня военных и террористических угроз обеспечение защиты объекта от угроз террористического характера и несанкционированного вторжения осуществляется с помощью систем безопасности. Одновременно они направлены на предотвращение криминальных проявлений и их последствий.

При возникновении противоправных действий системы безопасности минимизируют возможный ущерб людям, объекту и имуществу. В совокупности они создают комфорт и позволяют поддерживать качественные условия. В случае если даже одна из систем перестает функционировать, нормальные условия работы объекта нарушаются, поэтому важно поддерживать инженерное оборудование и коммуникации в рабочем состоянии, своевременно производить ремонт и профилактику важнейших и второстепенных узлов.

Эксплуатация систем жизнеобеспечения в современных экстремальных условиях имеет целый ряд особенностей, обусловленных быстрым темпом технологического развития, изменяющимися климатическими условиями, а также повышенными требованиями к устойчивости и эффективности систем.
В связи с этим к системам жизнеобеспечения выделяются определенные требования (рис. 2).

Рис. 2. Требования к системам жизнеобеспечения

Данные требования отражают актуальные вызовы, с которыми сталкиваются специалисты по эксплуатации систем жизнеобеспечения, подчеркивая важность инноваций и эффективного управления для обеспечения их эффективности и устойчивости.

Энергоэффективность

Для эффективной эксплуатации систем жизнеобеспечения необходимо комплексно учитывать их энергоэффективность, надежность, безопасность и устойчивость. Использование энергоэффективного инженерного оборудования для вентиляции и кондиционирования воздуха, использование высокоэффективных насосов и оборудования для водоснабжения и канализации, применение передовых технологий при эксплуатации являются важным аспектом бесперебойной работы систем жизнеобеспечения.
Оценка и комплексная оптимизация эффективности систем должна включать в себя использование методов математического моделирования, анализа данных и оптимизационных алгоритмов.

Повышение энергоэффективности систем жизнеобеспечения достигается использованием эффективных систем управления, позволяющих регулировать работу систем в динамическом режиме в соответствии с изменением условий окружающей среды и потребностей эксплуатирующей организации. Данные системы осуществляют непрерывный мониторинг, что позволяет принимать решения для оптимизации их работы на основании анализа комплекса различных параметров.

Поддержание работоспособности систем жизнеобеспечения

Необходимо отметить значимость мониторинга и контроля за работой систем жизнеобеспечения. Постоянный мониторинг позволяет отслеживать параметры работы системы, выявлять ранние признаки возможных проблем и принимать соответствующие меры. Использование современных технологий и автоматизации позволяет улучшить процесс мониторинга и своевременно получать информацию о состоянии системы.

Регулярная проверка и испытание системы на соответствие безопасным параметрам и требованиям является неотъемлемой частью обслуживания. В этой связи необходимо обеспечить обучение персонала правилам безопасности и процедурам, предусмотренным для минимизации рисков возможных аварий или несчастных случаев.

Для эффективной эксплуатации систем жизнеобеспечения важно обеспечить надлежащее управление ресурсами в контексте противодействия природным, техногенным и антропогенным рискам в условиях высокого уровня военных и террористических угроз. Помимо этого, эксплуатация систем жизнеобеспечения должна учитывать рациональное использование и эффективное распределение ресурсов для повышения устойчивости и безопасности объектов.

Другим важным аспектом эксплуатации систем жизнеобеспечения является поддержание их работоспособности и достижение надлежащего уровня надежности. Контроль инженерных систем и их регулярное техническое обслуживание и диагностика являются неотъемлемой частью надежной эксплуатации систем жизнеобеспечения, позволяют выявить возможные неисправности или повреждения компонентов, что позволяет принять меры по их устранению до возникновения серьезных проблем, обеспечить предотвращение аварийных ситуаций и продление срока службы оборудования.

Плановое обслуживание должно проводиться согласно рекомендациям производителя и соответствующим стандартам. В целом эффективная эксплуатация систем жизнеобеспечения является важной задачей, которая требует комплексного подхода и внимания к различным аспектам.
Только при соблюдении всех необходимых мер и регулярном обслуживании системы смогут обеспечить надежную работу, комфортную среду и устойчивость в долгосрочной перспективе.

Ранжирование объектов критической инфраструктуры

В условиях военных и террористических угроз объекты критической инфраструктуры по уровню риска несанкционированного воздействия распределяются следующим образом:

1. Ситуационные центры и системы безопасности критически важных объектов, от штатного функционирования которых зависит контроль за чрезвычайными ситуациями природного, техногенного характера, актами незаконного вмешательства, в том числе терактами, управляемость мерами по ликвидации их последствий.
2. Объекты сферы обороны, оборонно-промышленного комплекса, атомной энергетики, горнодобывающей, металлургической, химической и других отраслей.
3. Медицинские учреждения, от обеспечения непрерывного жизнеобеспечения которых зависит работа диагностической, регистрирующей, осветительной аппаратуры, хирургического оборудования (эндоскопов, электроножей, наркозных аппаратов), систем жизнеобеспечения пациентов (аппаратов искусственной вентиляции легких, дефибрилляторов, кардиостимуляторов, барокамер и т.п.).
4. Объекты транспортной инфраструктуры, где из-за перебоев в работе систем жизнеобеспечения нарушается график движения, прекращают работу системы контроля и управления движением.
5. Объекты ЖКХ и городского хозяйства, где из-за перебоев в работе систем жизнеобеспечения нарушается функционирование систем водоочистки и водоснабжения. Даже кратковременная остановка данных систем, особенно летом, вызывает опасность возникновения эпидемий, а перебои в работе теплоснабжения зимой вызывают размораживание отопления.
6. Элементы объектов банковской и финансовой сферы (банкоматы, центры обработки данных, обслуживающие банки и финансовые учреждения), перебои в электроснабжении которых приводят к тому, что страдает экономика региона и государства в целом.
7. Провайдеры телекоммуникационных услуг.
   Анализ показывает, что если объекты критической инфраструктуры лишатся жизнеобеспечения даже на несколько секунд, то последствия могут быть очень серьезными. Материальных потерь, нарушения штатного режима работы этих объектов можно избежать, если оснащать их надежными системами жизнеобеспечения. Помогают правильно спроектированные и построенные системы бесперебойного жизнеобеспечения и организация мониторинга их работоспособности.

Некоторые проблемы систем жизнеобеспечения объектов критической инфраструктуры

Системы электропитания рассчитываются в зависимости от потребностей защищаемого оборудования. При этом для объектов критической инфраструктуры предусматривается не только кратковременное отключение электропитания, но и простои, от нескольких часов до нескольких суток. Во втором случае потребителей переключают на альтернативные источники энергоснабжения – дизель-генераторные установки. При этом предусматривается их резервирование, что зависит от потребностей, вероятности рисков, бюджета и особенностей инфраструктуры.

Показатель "уровень надежности" определяет схему резервирования оборудования, а соответственно, и итоговый результат. Вариант с 2(N + 1), где N – количество элементов бесперебойного питания, гарантирует стабильную работу защищаемого оборудования и обеспечивает максимальную отказоустойчивость 99,995%. В этом случае суммарная продолжительность простоев в течение года не превышает 0,4 часа.

Система обеспечения бесперебойным электропитанием является отказоустойчивой, если при выходе из строя одного из компонентов она мгновенно или через малый промежуток времени продолжает работу в штатном режиме. За этим стоит технология "горячей замены", позволяющая уменьшить среднее время ремонтов и риски простоя оборудования.

Для реализации отказоустойчивости используются модульные системы с возможностью масштабирования. Промышленное технологическое оборудование не может нормально функционировать, если электроснабжение не бесперебойное, а перерыв питания на несколько секунд или даже на десятые доли секунды ведет к нарушению непрерывного технологического процесса и к остановке производства. При этом для электродвигателей провалы напряжения в сети 0,4 кВ длительностью 0,3–0,5 с. могут привести к тому, что векторы остаточной ЭДС могут оказаться в противофазе с векторами напряжения сети. При восстановлении питания произойдет срабатывание электромагнитных разъединителей автоматических выключателей и окончательное отключение электродвигателей. При этом провалы напряжения длительностью менее 0,3 с. не представляют опасности.

Нарушение работы контакторов и реле может произойти при прерывании напряжения на 5–10 мс и 80–120 мс.

Для цифровой техники импульсные возмущения напряжения, возникающие в сети переменного тока в результате коммутаций, создавали угрозу надежности работы даже первого поколения ЭВМ на лампах. Дальнейшее снижение мощности информационных сигналов усилило риск воздействия внешних помех из сети на цифровую технику. Отличие внешней помехи в сети питания от внешней помехи из канала связи в том, что питание воздействует на все элементы устройства. Их помехозащищенность будет тем выше, чем меньше индуктивность проводников вторичного питания.

Источники бесперебойного питания (ИБП) развивались параллельно с компьютерами для их надежного питания. Наиболее распространенное их применение – выключение компьютера без потери данных при отключении электроэнергии. При провалах напряжения длительностью 0,2 с. происходит остановка процедур чтения/записи компьютера; 0,25 c. – блокировка операционной системы; 0,4 c. – перезагрузка.

Восприимчивость промышленных контроллеров на логических микросхемах к провалам напряжения аналогична компьютерам. В медицинских стационарах для стабильного освещения и питания аппаратуры при хирургических операциях используются мощные ИБП. На объектах энергетического комплекса при аварии в первичных цепях для сохранения возможности переключений и защиты оборудования от повреждений необходимо наличие напряжения на вторичных цепях.

Наиболее сложная ситуация сложилась в обеспечении штатного функционирования систем кондиционирования в связи с введением санкций и уходом зарубежных поставщиков. Неожиданно оказалось, что само оборудование и расходные материалы у нас в стране не производятся. Системы кондиционирования и расходные материалы для них у нас в стране длительное время не разрабатывались и не изготавливались. Иностранные фирмы осуществляли их проектирование, поставку, монтаж и текущее обслуживание. Российские фирмы не допускались к обслуживанию, а расходные материалы поставлялись неизвестного состава. Время от времени их характеристики менялись, что требовало замены оборудования, в котором иностранным изготовителем предусматривалась установка "закладок" для контроля его работы и принудительной дистанционной остановки.

Следующая проблема проявилась у систем водоотведения (канализации) в условиях холодной и снежной зимы, с резкими скачками температуры. Неожиданно оказалось, что эти системы (особенно для объектов, имеющих в своем составе подразделения общественного питания) необходимо профилактически обслуживать и делать это нужно в теплое время года, не допуская их засорения и даже кратковременного замораживания. По статистике, количество аварий, связанных с повышенным сбросом в канализацию жира, за последние 10 лет увеличилось и ежегодно продолжает расти, в среднем на 22%. Гидродинамическая прочистка канализации может осуществляться с использованием специального оборудования струей холодной или горячей воды давлением 150 бар (рис. 3) и не разрушает трубу.

Рис. 3. Гидродинамическая прочистка канализации

В ст. 36 "Требования к обеспечению безопасности зданий и сооружений в процессе эксплуатации" Федерального закона от 30.12.2009 г. № 384-ФЗ "Технический регламент о безопасности зданий и сооружений" определено, что "безопасность здания или сооружения в процессе эксплуатации должна обеспечиваться посредством технического обслуживания, периодических осмотров и контрольных проверок и (или) мониторинга состояния основания, строительных конструкций и систем инженерно-технического обеспечения, а также посредством текущих ремонтов".

Выводы

В заключение необходимо констатировать, что эксплуатация систем жизнеобеспечения требует комплексного подхода, включающего использование передовых технологий, оптимизацию энергоэффективности, регулярное техническое обслуживание и подготовку квалифицированного персонала. Успешная реализация этих мер позволит обеспечить комфортные и безопасные условия работы людей, а также внесет вклад в устойчивое развитие объектов критической инфраструктуры.

Необходимо отметить, что эксплуатация систем жизнеобеспечения постепенно становится достаточно сложной задачей, требующей тщательного планирования, координации и управления (табл. 1).

Таблица 1. Управление системами жизнеобеспечения

Постоянное совершенствование и адаптация систем к изменяющимся условиям являются неотъемлемой частью их успешной эксплуатации.
Это требует внедрения всестороннего подхода, который включает в себя:

• регулярное обслуживание;
• соблюдение правил безопасности;
• командную работу;
• активный мониторинг.

Командная работа и согласованное взаимодействие различных служб и специалистов играют очень важную роль в эффективной эксплуатации такого класса взаимозависимых и взаимосвязанных систем, как системы жизнеобеспечения. Хорошая коммуникация и координация позволяют своевременно реагировать на проблемы и обеспечивать надежную работу систем. Роли и ответственности должны быть четко определены, чтобы избежать путаницы или пропуска важных действий.

Немаловажным аспектом эксплуатации систем жизнеобеспечения является обучение и подготовка персонала, ответственного за их управление. Работники должны обладать соответствующими знаниями и навыками для эффективного обслуживания и контроля систем, а также знать процедуры безопасности и меры предосторожности. Кроме того, стандартизация процессов эксплуатации систем жизнеобеспечения играет очень важную роль в обеспечении их надлежащей работы. Разработка и соблюдение стандартов и нормативов помогают установить общие правила и требования к системам жизнеобеспечения, что облегчает их эксплуатацию и обслуживание.

С учетом современных вызовов, таких как изменение климатических условий и повышение требований к безопасности, эксплуатация систем жизнеобеспечения также сталкивается с необходимостью адаптации и инноваций. Традиционно все системы жизнеобеспечения функционируют независимо друг от друга, что зачастую приводит как к нерациональному использованию энергоресурсов, так и снижению безопасности объекта. Например, при возникновении пожара необходимо отключать систему вентиляции, а так как пожарная сигнализация и вентиляция не связаны друг с другом, то делать это придется вручную с большим запаздыванием. Важнейшей задачей является объединение всех инженерных систем объекта в интегрированный комплекс. В этом случае динамично развивающиеся новые технологии, такие как умные сети и системы, специально разработанные для автоматизации потенциально опасных объектов, обеспечивают повышенную надежность функционирования и выполняют требования работы в реальном масштабе времени, в жестких, заранее заданных временных рамках.

Использование аналитических методов и искусственного интеллекта также может помочь операторам систем жизнеобеспечения более эффективно управлять и контролировать работу систем. Только учитывая все эти аспекты, можно достичь эффективной работы систем жизнеобеспечения и обеспечить комфортные условия работы объектов критической инфраструктуры.
Управление системами жизнеобеспечения требует учета их особенностей, а также применения различных инструментов и методов. В будущем управление этими системами будет продолжать развиваться и совершенствоваться, чтобы обеспечить эксплуатирующим организациям лучшие условия. При этом необходимо учитывать, что системы жизнеобеспечения в условиях военных и террористических угроз также должны рассматриваться как критические элементы объектов. Интеллектуальный терроризм предусматривает проведение терактов именно на системах жизнеобеспечения для создания терактов типа "домино". Они сопровождаются не только людскими и материальными потерями, но и комбинацией событий, когда наблюдается действие двух и более факторов.

Для систем жизнеобеспечения критических элементов объектов должны быть разработаны мероприятия и проектные решения, направленные на обеспечение их защиты от угроз террористического характера и несанкционированного вторжения. В настоящее время необходимо констатировать, что разработчиками систем безопасности данной проблеме уделяется недостаточное внимание.

Изображения предоставлены автором

Опубликовано в журнале "Системы безопасности" № 1/2024

Все статьи журнала "Системы безопасности"
доступны для скачивания в iMag >>

Фото: ru.freepik.com