CC BY
11
AUTOMATION OF THE OBJECT IDENTIFICATION PROCESS WHEN PERFORMING AUTONOMOUS FLIGHT MISSIONS BY AN UNMANNED AIRCRAFT SYSTEM
A.S. Kostin , N.N. Maiorov
The article discribes the application of unmanned aerial systems to solve the problems of monitoring objects and systems, solving the actual problem of identification of certain objects. The relevance of the research is due to the increasing need to obtain dynamic data from unmanned aircraft systems with subsequent identification of objects for decision-making. The object of research selected quadcopter. Experimental flights were conducted in the research flying field laboratory of unmanned aircraft systems SUAI. This paper presents scientometric analysis, confirming the relevance of finding solutions in the field of identification using quadcopters. The aim of the study is to find a solution that allows during autonomous piloting to search for necessary objects and transfer data to the server in the required format. Flight task models in the form of oriented graphs are presented. We present the solution of the problem of autonomous quadcopter movement in space based on the identification in the research flying field by Aruco-markers. The presented software solution allows during autonomous flight to automatically identify given objects that are placed randomly in the research flying field. The presented identification solution can be applied for real industrial processes, subject to the development of an internal navigation system. The proposed solution allows to generate data in autonomous mode, which allows to improve organisational processes and redistribute tasks of the organisation's personnel.
Key words: process identification, object identification, quadcopter, dynamic data, autonomous piloting, Aruco-marker, oriented graph.
Maiorov Nikolai Nikolaevich, doctor of technical sciences, professor, nmsoft@yandex.ru, Russia, St. Petersburg, St. Petersburg State University of Aerospace Instrumentation,
Kostin Anton Sergeevich, assistant, anton13258@mail.ru, Russia, St. Petersburg, St. Petersburg State University of Aerospace Instrumentation
УДК 004.896
DOI: 10.24412/2071-6168-2022-2-646-651
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОБЕСПЕЧЕНИЯ СООТВЕТСТВИЯ ОБЪЕКТА ЗЕЛЕНЫМ СТАНДАРТАМ ЗА СЧЕТ ВНЕДРЕНИЯ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО СОПРОВОЖДЕНИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
М.Х. Кангезова, А.Э. Горбунова, Г.Г.Хубулов
В связи с необходимостью повышения экологической эффективности объектов строительства, в статье рассматриваются механизм по учету множества критериев и рассмотрения вариантов решения стандартов «зеленого» строительства. При обеспечении соответствия каждой категории можно значительно улучшить экологическое состояние и внешний облик городов и поселков, создать более комфортные условия среды жизнедеятельности.
Ключевые слова: эффективность, «Зеленые» стандарты, «Зеленое» строительство, нормативное обеспечение, технические условия, организационно-технологические аспекты, систематизация.
В современном строительстве одним из актуальных вопросов на сегодняшний день является обеспечение высокого уровня безопасности и комфортности внутри здании, а также анализ влияния строительного производства на состояние окружающей среды. Такой анализ является сложной задачей, которая решиться только путем учета влияния множества параметров и их сочетании, рассмотрения национальных особенностей применяемых стандартов строительства и проектирования в каждой стране.
Решение основных задач проектирования и строительства невозможно без САПР, систем управления базами данных (СУБД). Управление многофункциональной и сложной системой предполагает наличие знаний и данных о состоянии объекта.
Проблема исследования заключается в необходимости проведения научно-технического исследования с целью определения наиболее эффективной формы организации обеспечения соответствия стандартам «зеленого» строительства.
Научно-техническая гипотеза заключается в предположении, что разработка программного продукта позволит обеспечить безопасность строительного производства и сократить выбросы в экологию на 2-5% без ухудшения качества и других показателей производимых работ.
Актуальность. Тема статьи «ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОБЕСПЕЧЕНИЯ СООТВЕТСТВИЯ ОБЪЕКТА ЗЕЛЕНЫМ СТАНДАРТАМ ЗА СЧЕТ ВНЕДРЕНИЯ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО СОПРОВОЖДЕНИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ» актуальна и обоснована суще-ствованиемглобальной проблемы неэффективного природопользования и в следствие этого истощения природных ресурсов, а также загрязнения окружающей среды.
Методы и материалы. Для анализа взяты формы организации труда и этапы строительства, которые необходимо сопоставить и провести детальное исследование по интересующим нас вопросам.
Возможность внедрения «зеленых» стандартов в ходе возведения жилых домов будет исследоваться на следующих этапах строительства, представленных на рис.1.
t \
внутрення надземны
я отделка; е работы
\ /
фасадные кровельн |
работы ые работы
Рис. 1. Этапы строительства
Рассмотрению подлежат следующие виды строительства:
1. Классическое строительство;
2. «Зеленое» строительство.
В данной статье описывается разработанный программный продукт, который позволит в автоматизированном режиме ответить на основные вопросы, возникающие при проектировании и строительстве любого здания с учетом стандартов зеленого строительства. Для каждой категории «зеленых» стандартов основополагающими факторами (исходными данными) являются соответствующие данные каждой критерии. Поэтому для обеспечения соответствия стандартам зеленого строительства, работа производится с учетом особенностей каждой такой категории. Автоматизация же процесса обеспечения соответствия позволит достигнуть поставленных целей с минимальными затратами и использовать заложенную структуру в будущем.
Приведенная часть схемы взаимодействия процесса реализации автоматизированного обеспечения соответствия стандартам экологической эффективности строительства (рис. 2) подразумевает работу с базой данных и состоит из четырёх этапов. На первом этапе выбирается категория, вторым этапом пользователь вводит основные исходные данные, третий этап направлен на анализ и расчет и на четвертом этапе пользователю предоставляются результаты.
В основу проектных разработок положены критерии системы добровольной экологической сертификации объектов недвижимости, утвержденные распоряжением Минприроды России в декабре 2009г., а также критерии стандартов LEED.
Код_Характеристик: Number Численность населения города: Number, Средняя дальность повадки: Number; Среднее время поездки на общественном транспорте: Number, Средняя дойна поездки на обществе! транспорте: Number;
Среднее время подхода к оста но вечному пункту
Количество маршрутов наземного обществен но го транспорта: Number; Частота следования маршрутов: Number; Протяженностьтранспортной сети по оси улиц: Number;
Интервалдвижения: Number;
Код_Ха растер истин: Number; Код_Доп„Данных: Number, Дальность пешеходного подхода: Number; Общее иалктчествообьентов: Number; Дола озеленений учэегкэ: Number; Количество маршрутов: Number; Средняя дальность поездки: Number; Плотностьтранспортнойсети: Number, Рациональной плотностью транспортной сети:
Время ожидания транспорта на остановках: Number;
Дальность искусственных водных объектов: Number;
Дальносгьэкологичеоюго транспорта:Number, Наличиенезаоболоченныкестественныхаодных объектов: Number; Наличие поливочных кранов: Number; Наличие открытыхобо рудо ванных спортплощадок: Number;
Рис. 2 Схема взаимодействия в БД
Соответствие стандартам зеленого строительства обеспечивается соответствием следующих категории:
1. качество и комфорт внешней среды;
2. качество планировки и архитектуры объекта;
3. экология и комфорт внутренней среды;
4. утилизация отходов и качество санитарной защиты и;
5. рациональное водопользование;
6. энергоэффективность и энергосбережение;
7. возобновляемая и альтернативная и энергия;
8. экология создания, эксплуатации и утилизации объекта.
Основные исходные данные:
1. площадь застройки;
2. строительный объем;
3. высота первого этажа;
4. высота типового этажа;
5. этажность;
6. процент застройки;
7. плотность застройки;
8.площадь благоустройства;
9. высотность;
10. местоположение объекта;
11. площадь участка;
12. площадь 2-х комнатной квартиры;
13. площадь 3-х комнатной квартиры.
Сбор дополнительных данных включает в себя изучение литературно-справочных, статистических, фондовых, аэрокосмических и картографических материалов, которые характеризуют геоэкологические условия и особенности строительства как исследуемого региона в целом, так и изучаемых административных образований, входящих в регион т.е. для того что бы измерять доступность нужно обладать такими сведениями, как:
1. полная информация об общественном транспорте - маршруты, остановки, расписание движения и пр.;
2. полная информация о дорожной сети, пешеходной и велосипедной инфраструктуре;
3. данные о землепользовании - расположение больниц, парков, школ и продуктовых магазинов.
4. демографические данные - информация о том где, живут и работают люди.
Для получения информации с картографического материала на сегодняшний день можно использовать готовые платформы и новые инструменты для оценки доступности. Одним из самых эффективных методов получения этих информации является современные гео-
информационные системы (ГИС). Для получения и дальнейшего анализа данных используется программный комплекс MapInfo Professional, который позволяет решать сложные задачи географического анализа на основе реализации запросов и создания различных тематических карт, осуществлять связь с удаленными базами данных, экспортировать географические объекты и другие программные продукты.
Используя программу MapInfo можно получить такие данные, как: дальность пешеходного подхода до остановки общественного транспорта; дальность объектов торговли, связи, бытовых, банковских услуг и аптек и объектов здравоохранения, образования; наличие и дальность на придомовой территории бассейнов и игровых залов, открытых спортплощадок, детских спортплощадок; наличие и близость искусственных или естественных водных объектов.
Помимо полученных данных через MapInfo для автоматизированного расчета используются такие показатели как: - Среднее значение поездки на индивидуальном транспорте, минут; - Среднее значение поездки на общественном транспорте, минут; кчп - Среднее значение продолжительности поездки в час пик; 1инд - Средняя значение поездки на индивидуальном транспорте, км; пНаз- Количество маршрутов наземного общественного транспорта, которые проходят через ближайшие остановки; 1общ - Средняя значение поездки на общественном транспорте, км; сравнении со среднесуточным значением, процентов; f(t) - Частота следования маршрутов, мин; А - Объем перевозок в городах, которое можно рассчитать по формуле:
А = Ям*Я, (1)
где ^м-подвижность (число поездок на жителя) на массовом пассажирском транспорте; H - средневзвешенное значение численности населения города в группе, тыс. чел.
Расчетный объем перевозок за один зимний месяц на общественном транспорте, которое рассчитывается по формуле:
АТ*Н а (2)
А? = 12 *«з * Ö3,
где Ям - маршрутная подвижность; Н - численность населения города; аз - коэффициент, учитывающий увеличение размеров перевозок зимой по сравнению со среднегодовым объемом перевозок; 0з - коэффициент, учитывающий долю перевозок, осваиваемую легковыми автомобилями; А*1ср - Объем работы поездки, который определяется через объем перевозок и среднюю дальность поездки, в расчетные зимние сутки можно рассчитать по формуле:
А*1ср = Ям Н /ср *«-, * вя, (3)
ср 365*fcnp J а'
где Ям - маршрутная подвижность; Н - численность населения города; /Ср - сетевая средняя дальность поездки; кпр - коэффициент пересадочности сообщений.
Плотность транспортной сети, которое определяется по формуле:
х 1с (4)
1 с
где Lc - протяженность транспортной сети по оси улиц, км; Fc - селитебная территория города, км.
Рациональной плотностью транспортной сети будет такая плотность, при которой пассажиры затрачивают минимальное время на передвижение Т, включающее время подхода к остановочному пункту или к стоянке автомобиля tni, время ожидания транспорта на остановке или подготовки автомобиля к движению W, время движения на транспорте ^в, которое включает время на пересадки, и время подхода от остановки (стоянки) до цели поездки tn2.
T= tni + W + w + tn2. (5)
Время ожидания транспорта на остановках зависит от частоты движения и изменяется от 0 до полного интервала движения между транспортными средствами проходящих маршрутов. Среднее время 30 ожидания (в мин.) транспорта на остановках принимается равным половине интервала:
_ i _ Lc* 60 (6)
to5K~2-
где Lc - протяженность транспортной сети по оси улиц, км; Wдв - число транспортных единиц, движущихся в одном направлении; 9э - средняя эксплуатационная скорость, км/ч; i - интервал движения, мин.
Следующим этапом алгоритма процесса реализации автоматизированного обеспечения соответствия стандартам зеленого строительства является автоматический анализ поступающей информации и проведение необходимых расчетов.
После выполнения алгоритма программа предоставляет пользователю степень соответствия стандартам «зеленого» строительства по выбранному критерию.
Результаты исследования. Разработанный алгоритм расчета является лишь малой показательной частью, для создания информационных моделей, на базе существующих платформ. Для более глубокого анализа необходим ввод модуля, предоставляющего проектировщику данные о принятии им того или иного проектного решения. На следующем этапе планируется разработка структуры базы данных расчетного модуля для каждой критерии стандарта.
Заключение. В результате научного исследования был произведен анализ и представлены методы и материалы для формирования алгоритма, позволяющего оценить степень соответствия объекта стандартам «зеленого» строительства по одному из выбранных критериев.
Список литературы
1. Spatial Cognition IV: C. Freksa, M. Knauff, B. Krieg-Brückner Bernhard Nebel and T. Barkowsky, eds. Springer-Verlag, Berlin, 2005. P. 42-57.
2. Большаков Б.Е., Шамаева Е.Ф. Устойчивое развитие: вчера - сегодня - завтра. Проблема измерения // Интернет-журнал «НАУКОВЕДЕНИЕ», 2017. Том 9, №4 [Электронный ресурс] URL: http://naukovedenie.ru/PDF/06TVN417.pdf (дата обращения: 10.02.2022).
3. Градостроительный кодекс Российской Федерации. Ст.1 от 29.12.2004 N 190-ФЗ (ред. от 25.12.2018).
4. Градостроительный кодекс Российской Федерации. От 29.12.2004 N 190ФЗ (ред. от 21.10.2013) (с изм. и доп. от 07.06.2013 N 113-Ф3, вступившими в силу с 05.12.2013).
5. СП 253.1325800.2016 Инженерные системы высотных зданий. М., 2016. 93 с.
6. Гусаков А.А. Системотехника строительства. М.: Стройиздат, 1993. 366 с.
7. Олейник П.П., Бродский В.И. Особенности организации строительного производства при реконструкции зданий и сооружений // Технология и организация строительного производства, 2013, № 4 (5). С. 40 - 45.
8. Федеральная служба государственной статистики // Срочная информация и справки по актуальным вопросам. Жилищное строительство. М., 2018.
9. Каган П.Б., Гинзбург А.В. Автoмaтизaция oрганизaциoннo-технoлoгическoгo прoек-тирoвания в стрoительстве // Автoматизацияпрoектирoвания, 1997. № 4. С. 36-45.
10. Повзик Я.С. Справочник руководителя для тушения пожара, 2014. 256 с.
11. Распоряжение от 15 июня 2007 года N 70 О разработке Положения о технических условиях на проектирование и строительство уникальных, высотных и других экспериментальных объектов капитального строительства в городе Москве. [Электронный ресурс] URL: http://docs.cntd.ru/document/3685951 (дата обращения: 10.02.2022).
12. Федеральный закон "О техническом регулировании" от 27.12.2002 N 184-ФЗ. М.,
2002.
13. Межгосударственным стандартом ГОСТ 27751-2014 «Надежность строительных конструкций и оснований». М.: Стандартинформ, 2019. 19 с.
14. СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия». М.: Стандартинформ, 2018. 95 с.
15. СП 22.13330.2016 «Основания зданий и сооружений». 2016. 228 с.
16. МГСН 4.19-2005 «Временные нормы и правила проектирования многофункциональных высотных зданий и зданий-комплексов в городе Москве». М., 2005. 127 с.
17. МГСН 1.04-2005 «Временные нормы и правила проектирования планировки и застройки участков территории высотных зданий-комплексов, высотных градостроительных комплексов в городе Москве». М., 2005. 13 с.
18. СП 267.1325800.2016 «Здания и комплексы высотные». М.: Стандартинформ, 2017.
102 с.
19. Лапидус А.А. Потенциал эффективности организационно-технологических решений строительного объекта // Вестник МГСУ. 2014. № 1. С. 175-180.
20. Лапидус А.А., Фельдман А.О. Оценка организационно-технологического потенциала строительного проекта, формируемого на основе информационных потоков // Вестник МГСУ. 2015. № 11. С. 193-201.
Кангезова Марьянна Хадисовна, преподаватель, kangezovamh@mgsu.ru, Россия, Москва, Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет,
Горбунова Алина Эдуардовна, аспирант, gorbunova a_e@,mail. ru, Россия, Москва, Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет,
Хубулов Георгий Годердзиевич, асприант, geo. khubulov@mail. ru, Россия, Москва, Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет
IMPROVING THE EFFICIENCY OF ENSURING COMPLIANCE OF THE FACILITY WITH GREEN STANDARDS THROUGH THE INTRODUCTION OF SCIENTIFIC AND TECHNICAL SUPPORT
FOR DESIGN
M.Kh. Kangezova, A.E. Gorbunova, G.G. Khubulov
In connection with the need to increase the environmental efficiency of construction facilities, the article considers a mechanism for taking into account many criteria and considering options for solving green construction standards. When ensuring compliance with each category, you can significantly improve the ecological condition and appearance of cities and towns, create more comfortable living conditions.
Key words: efficiency, "Green" standards, "Green" construction, regulatory support, technical specifications, organizational and technological aspects, systematization.
Maryanna Khadisovna Kangezova, Lecturer, kangezovamh@mgsu.ru, Russia, Moscow, National Research Moscow State University of Civil Engineering,
Gorbunova Alina Eduardovna, postgraduate, gorbunova_a_e@mail.ru, Russia, Moscow, National Research Moscow State University of Civil Engineering,
Khubulov Georgy Goderdzievich, postgraduate, geo.khubulov@mail.ru, Russia, Moscow, National Research Moscow State University of Civil Engineering
УДК 65.011.56:658.524
DOI: 10.24412/2071-6168-2022-2-651-658
ОПИСАНИЕ СЛУЧАЙНЫХ ПРОЦЕССОВ ПРИ ПОСТРОЕНИИ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СИСТЕМ
О.П. Чуб
Использование аналитических выражений функций распределения при моделировании гибких автоматизированных производственных систем позволяет строить математические модели как отдельных автоматизированных модулей, так и систем более высокой степени иерархии с учетом параметров подсистем. Это возможно благодаря представлению процесса работы автоматизированной системы как альтернирующего процесса восстановления. Для его описания определяются аналитические выражения сверток второго и третьего порядка функций распределения случайных величин. Данный подход может быть применен для математического моделирования широкого класса автоматизированных систем, как при их проектировании, так и в процессе эксплуатации для повышения эффективности работы.
Ключевые слова: бережливое производство, автоматизация, математическое моделирование, альтернирующий процесс восстановления, аппроксимация, функции распределения случайных величин
Условия, в которых работают автоматизированные производственных системы (АПС) характеризуются действием множества стохастических факторов. Использование данных систем требует значительных текущих затрат, связанных с обслуживанием, в том числе при отказах и переналадках системы. Поэтому цель математического моделирования (ММ) АПС, как правило, заключается в выборе наилучшей стратегии использования системы, а при
