Problems of risk management in the technosphere Problems of risk management in the technosphere Проблемы управления рисками в техносфере 1998-8990 112574 10.61260/1998-8990-2025-4-23-33 Снижение рисков и ликвидация последствий чрезвычайных ситуаций. Обеспечение безопасности при ЧС Risk reduction and elimination of consequences of emergency situations. Ensuring safety in case of emergency Снижение рисков и ликвидация последствий чрезвычайных ситуаций. Обеспечение безопасности при ЧС METHODOLOGY FOR DESIGNING MEASURING DEVICES FOR MONITORING AND CONTROL SYSTEMS OF PARAMETERS OF THE PRODUCTION PROCESS МЕТОДИКА ПРОЕКТИРОВАНИЯ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ ДЛЯ СИСТЕМ МОНИТОРИНГА И КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ПРОЦЕССА https://orcid.org/0000-0003-0784-3003 Гарелина Светлана Александровна Garelina Svetlana A. s.garelina@agz.50.mchs.gov.ru

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 https://orcid.org/0000-0001-5768-7462 Актерский Юрий Евгеньевич Akterskiy Yury Evgen'evich aue2002@yandex.ru

доктор военных наук;

doctor of military sciences;

 Академия гражданской защиты МЧС России Россия Academy of Civil Protection of the Ministry of Emergency Situations of Russia Russian Federation Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России Санкт-Петербург Россия Saint-Petersburg university of State fire service of EMERCOM of Russia Saint-Petersburg Russian Federation 24 12 2025 24 12 2025 2025 4 23 33 30 09 2025 29 10 2025 https://journals.igps.ru/en/nauka/article/112574/view

Статья посвящена разработке методики проектирования средств измерений для систем мониторинга и контроля параметров производственных процессов, основанной на принципах управления техногенным риском. Основное внимание уделено обеспечению требуемых метрологических характеристик средств измерений при ограниченных ресурсах и необходимости их обоснованного выбора. Теоретическую основу методики составляет критерий взаимосвязи «ущерб-СКП», связывающий метрологические параметры (среднюю квадратическую погрешность измерения) приборов с уровнем техногенного риска и величиной возможных экономических потерь, возникающих при аварийных и чрезвычайных ситуациях. На его базе реализованы этапы структурной и параметрической оптимизации, а также экономическая оценка эффективности внедрения прибора. Такой подход обеспечивает согласованное рассмотрение метрологических, конструктивных и стоимостных факторов в единой системе критериев. В качестве примера применения методики рассмотрено проектирование оптико-пирометрического газоанализатора, включающее анализ альтернативных схем, математическое моделирование измерительного преобразования и оценку метрологических характеристик. Разработанный подход отличается универсальностью, поскольку его можно применять для проектирования различных типов средств измерений и на всех этапах их жизненного цикла (от структурной оптимизации до экономической оценки эффективности). Он прошел практическую апробацию и может быть использован при проектировании и модернизации промышленных систем мониторинга и управления техногенными рисками.

The article is devoted to the development of a methodology for designing measuring instruments for monitoring and control systems of production process parameters, based on the principles of managing technogenic risk. The main focus is on ensuring the required metrological characteristics of measuring instruments with limited resources and the need for their justified selection. The theoretical basis of the methodology is the «damage-SKP» relationship criterion, which links the metrological parameters (mean square measurement error) of instruments with the level of technogenic risk and the amount of possible economic losses that occur in emergency situations. It includes stages of structural and parametric optimization, as well as an economic assessment of the device's implementation. This approach ensures a consistent consideration of metrological, design, and cost factors in a unified system of criteria. As an example of the methodology's application, the design of an optical pyrometric gas analyzer is considered, which includes the analysis of alternative schemes, mathematical modeling of the measurement conversion, and evaluation of metrological characteristics. The developed approach is versatile, as it can be applied to the design of various types of measuring instruments and at all stages of their life cycle (from structural optimization to economic evaluation of effectiveness). It has been practically tested and can be used in the design and modernization of industrial monitoring and management systems for technogenic risks.

 средства измерений система мониторинга и контроля техногенный риск среднеквадратическая погрешность критерий «ущерб-СКП» структурная оптимизация параметрическая оптимизация экономическая оценка эффективности проектирование средств измерений measuring instruments monitoring and control system technogenic risk root mean square error «damage-RMSE» criterion structural optimization parametric optimization economic efficiency assessment design of measuring instruments

Гуменюк В.И., Ломасов В.Н. Радиационная, химическая и биологическая безопасность. СПб.: Санкт-Петербургский политехнический университет, 2016. 347 с. Gumenyuk V.I., Lomasov V.N. Radiacionnaya, himicheskaya i biologicheskaya bezopasnost'. SPb.: Sankt-Peterburgskij politekhnicheskij universitet, 2016. 347 s. Акимов В.А., Лесных В.В., Радаев Н.Н. Основы анализа и управления риском в природной и техногенной сферах. М.: Деловой экспресс, 2004. 352 с. Akimov V.A., Lesnyh V.V., Radaev N.N. Osnovy analiza i upravleniya riskom v prirodnoj i tekhnogennoj sferah. M.: Delovoj ekspress, 2004. 352 s. Фурсова Т.В., Фатеев К.В. Износ основных фондов на предприятиях России как проблема реализации программы импортозамещения // Вестник МФЮА. 2024. № 1. С. 209–216. Fursova T.V., Fateev K.V. Iznos osnovnyh fondov na predpriyatiyah Rossii kak problema realizacii programmy importozameshcheniya // Vestnik MFYUA. 2024. № 1. S. 209–216. Predictive maintenance and intelligent sensors in smart factory / M. Szostak [et al.] // Sensors. 2021. Vol. 21. № 5. Article 1728. Predictive maintenance and intelligent sensors in smart factory / M. Szostak [et al.] // Sensors. 2021. Vol. 21. № 5. Article 1728. Machine Learning – Enabled Smart Sensor Systems // ResearchGate. 2019. Machine Learning – Enabled Smart Sensor Systems // ResearchGate. 2019. Self calibration methods for uncontrolled environments in sensor networks: a reference survey / J.M. Barceló Ordinas [et al.] // Ad Hoc Networks. 2019. Vol. 88. P. 142–159. Self calibration methods for uncontrolled environments in sensor networks: a reference survey / J.M. Barceló Ordinas [et al.] // Ad Hoc Networks. 2019. Vol. 88. P. 142–159. MathWorks Blog. Virtual Sensors with AI and Model Based Design MathWorks Blogs: Deep Learning. 2023. MathWorks Blog. Virtual Sensors with AI and Model Based Design MathWorks Blogs: Deep Learning. 2023. AI-Driven Sensing Technology: Review // Sensors. 2024. №  24 (10). Article 2958. AI-Driven Sensing Technology: Review // Sensors. 2024. №  24 (10). Article 2958. Hardware for machine learning: challenges and opportunities / Z. Wang [et al.]. 2016. Hardware for machine learning: challenges and opportunities / Z. Wang [et al.]. 2016. Гарелина С.А. Снижение риска чрезвычайных ситуаций на производственных объектах // Научные и образовательные проблемы гражданской защиты образования. 2023. № 4 (59). С. 30–42. Garelina S.A. Snizhenie riska chrezvychajnyh situacij na proizvodstvennyh ob"ektah // Nauchnye i obrazovatel'nye problemy grazhdanskoj zashchity obrazovaniya. 2023. № 4 (59). S. 30–42. Гарелина С.А., Гусев А.Л., Захарян Р.А. Основы разработки оптико-пирометрического газоанализатора // Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE). 2023. № 12. С. 12–18. Garelina S.A., Gusev A.L., Zaharyan R.A. Osnovy razrabotki optiko-pirometricheskogo gazoanalizatora // Al'ternativnaya energetika i ekologiya (ISJAEE). 2023. № 12. S. 12–18.