CC BY
52
Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Информационные технологии
УДК 004.9
М. А. Майорова Научные руководители - А. А. Тихомиров, А. В. Мурыгин
Институт биофизики СО РАН Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск
ОБОСНОВАНИЕ РАЗРАБОТКИ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ КОНТРОЛЯ
ГАЗОВОЙ СРЕДЫ В «БИОС-3»
Предлагается создание автоматизированной системы контроля и управления характеристиками газовой среды в системе «БИОС-3».
Искусственные биосферы, приближающиеся к полной замкнутости и пригодные для жизни человека, были впервые созданы красноярскими биофизиками. Наиболее известна система «Биос-3», где в начале и середине семидесятых годов проводились многомесячные успешные испытания с людьми в условиях высокой автономности. Эта система имеет сходство с земной биосферой, поскольку кислород, вода и пища восстанавливаются в ней с помощью растений. По своей конфигурации «Биос-3» является прототипом варианта жизнеобеспечения лунной базы, представляющегося перспективным в настоящее время.
Комплекс «Биос-3» представляет собой сварной корпус из нержавеющей стали. Размеры комплекса следующие: периметр 14x9 м, высота 2,5 м. Корпус разделен герметичными переборками на четыре равных отсека, три из которых были заняты фитотронами для культивирования растений. Четвертый отсек жилой с каютами для экипажа, бытовым и вспомогательным оборудованием, используемый также как общее помещение, лаборатория, мастерская или комната отдыха.
Габаритный объем комплекса 315 м3, объем каждого отсека системы соответственно около 79 м3. Все отсеки системы сообщаются между собой. Для организации межзвенного газообмена и водоснабжения отсеки соединяются соответствующими газовыми и жидкостными трубопроводами.
Атмосфера в системе, из-за ограниченности размеров, может изменять свой состав за несколько дней и даже часов, тогда как в земной атмосфере такие процессы заняли бы столетия, поэтому необходим постоянный контроль над составом атмосферы [1].
Система должна обеспечивать подачу в атмосферу необходимого количества кислорода, а также циркуляцию углекислого газа в атмосфере, очистку от вредных примесей. При этом источником вредных веществ является человек и растения, технологические операции, культивирование растений, процесс приготовления пищи, конструкционные мате-
риалы и т. п. Это ставит перед необходимостью постоянного контроля за содержанием токсических примесей в регенерируемой атмосфере [2].
В своей работе я буду рассматривать кислород и углекислый газ. Моя задача состоит в постоянном контроле их содержания таким образом, чтобы концентрация укладывалась в заданных пределах в каждом из отсеков системы.
В табл. 1 приведены допустимые значения содержания кислорода и углекислого газа для человека и растений, которыми я буду руководствоваться в своей разработке системы.
Общую предварительную схему работы автоматизированной системы можно представить в следующем виде: из атмосферы осуществляется забор воздуха при помощи газового анализатора, полученные данные с него анализируются программой, затем уже обработанные данные выводятся через интерфейс на экран. При необходимости производятся управляющие воздействий, которые влияют на содержание газовой среды.
Для системы контроля в данной системе был выбран газоанализатор КОМЕТА-М предназначен для мониторинга воздуха рабочей зоны посредством измерения и цифровой индикации содержания кислорода, токсичных, горючих и вредных газов с выдачей светового и звукового сигналов при достижении порогового уровня концентрации.
Портативный газоанализатор КОМЕТА-М имеет возможность запоминать результаты измерений в съемной карте памяти с последующей передачей их на компьютер для хранения и обработки.
В зависимости от типа и количества установленных газочувствительных сенсоров газосигнализатор способен одновременно контролировать и индицировать на экране дисплея показания от 1 до 5 газов (в том числе кислород 02 и углекислый газ С02).
В табл. 2 приведены измеряемые газы, сенсоры и пороги выставляемые по умолчанию.
Допустимые значения О2 и СО2 для человека и растений
Таблица 1
Мт содержание О2 % Мах содержание О2, % Мт содержание СО2, % Мах содержание СО2, %
Человек 19 25 0 1
Растения 0 27 0,05 5
Секция «Информатика и автоматизированные системы»
Таблица 2
Диапазон измеряемых газов
Газ Пороги Сенсор Производитель Диапазон
Углекислый газ С02 0,5 % МБИ -Р/С02/3/У/Р Бупашеп1 0...5 %
Кислород 02 ниже 18 % выше 23 % ОКБТК 3 3 Охопшш 0...30 %
В заключение можно сказать, что создание автоматизированной системы контроля и управления характеристиками газовой среды в системе «Биос-3» позволит уменьшить время реакции на изменение содержания атмосферы, а также уменьшить риски, связанные с управлением газовой средой.
Библиографические ссылки
1. Гительзон И. И., Ковров Б. Г., Лисовский Г. М.
и др. Экспериментальные экологические системы, включающие человека // Проблемы космической биологии. М. : Наука, 1975. Т. 28.
2. Замкнутая система: человек - высшие растения / Под ред. Лисовского Г. М. Новосибирск : Наука, 1979.
© Майорова М. А., Тихомиров А. А., Мурыгин А. В., 2010
УДК 004.418
А. Р. Масалов Научный руководитель - О. Н. Моргунова Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск
СИСТЕМА ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ НА ОСНОВЕ МЕТОДА АНАЛИЗА ИЕРАРХИЙ
Предлагается система поддержки принятия решений на основе метода анализа иерархий. Ее отличительными чертами являются открытый исходный код и наличие модуля для обобщения индивидуальных мнений экспертов.
Для решения задач выбора применяются системы поддержки принятия решений (СППР) [2] -компьютерные автоматизированные системы, целью которых является помощь лицам, принимающим решение в сложных условиях. В СППР используются разные методы принятия решений: информационный поиск, интеллектуальный анализ данных, поиск знаний в базах данных, анализ иерархий и др.
Метод анализа иерархий развивается уже более 20 лет, он применяется в сферах промышленности, здравоохранения и т. д. Основная идея метода заключается в следующем: проблему выбора структурируют в виде иерархии или сети; определяют приоритеты критериев и оценивают каждую из альтернатив по каждому критерию; попарно сравнивают элементы задачи по отношению к их воздействию на общую для них характеристику; подсчитывают собственный вектор для каждой альтернативы по каждому критерию; определяют вес каждой альтернативы; синтезируют полученные коэффициенты важности [1].
При решении реальных задач с использованием метода анализа иерархий невозможно обойтись без применения компьютера, поскольку построенные иерархии могут быть многоуровневыми и содержать значительное число критериев [2].
Наиболее известный программный продукт, реализующий данный метод, - ЕхреАСИоюе. Он имеет широкий набор функциональных возможностей, огромную библиотеку стандартных решений, массу
визуальных средств для сравнения значимости показателей. Однако этот продукт коммерческий, и его исходный код не является открытым, кроме того, интерфейс очень перегружен, что не позволяет использовать данный продукт без подробного изучения инструкций.
Мною предлагается программный продукт с открытым исходным кодом, отличительными чертами которого являются русскоязычный интерфейс и интуитивно понятная технология использования программы. Кроме того, предусмотрена система шаблонов, которая позволит упростить процесс принятия решений для типовых задач. Новым в предлагаемой разработке будет модуль, предназначенный для обобщения оценок отдельных экспертов и формирования их интегральной оценки. Это позволит использовать программу для коллективной выработки решений.
Предлагаемая программная реализация метода анализа иерархий может использоваться в различных сферах, в том числе и для принятия решений в сфере высшего образования.
Библиографические ссылки
1. Саати Т. Принятие решений. Метод анализа иерархий ; пер. с англ. М. : Радио и связь, 1993.
2. Теория выбора и принятия решений : учеб. пособие. М. : Наука, 1982.
© Масалов А. Р., Моргунова О. Н., 2010
