CC BY
125
зироваться совместно. Исследованы зависимости порога и мажоритарного правила детектирования в различных условиях наблюдения физического компонента загорания. Произведена количественная оценка ожидаемого выигрыша при оптимизации двойного детектирования загорания, свидетельствующая о высокой эффективности групповых сенсоров по сравнению с автономными и неоптимальными групповыми сенсорами.
Литература
1. Абрамов Ю.А. Повышение эффективности обнаружения пожара по температуре / Ю.А. Абрамов, В.М. Гвоздь, Е.А. Тищенко. - Харьков : Изд-во НУГЗУ. - 2011. - 129 с.
2. Поспелов Б.Б. Оптимальный выбор количества пожарных извещателей в системе защиты резервуара с нефтепродуктом / Б.Б. Поспелов, А.Е. Басманов, А.А. Михайлюк, Я.С. Кулик // Проблемы пожарной безопасности : сб. науч. тр. - Харьков : Изд-во НУГЗУ. - 2011. - Вып. 30. -С. 12-15.
3. Поспелов Б.Б. Структурный метод повышения надежности датчиков первичной информации в системе ослабления последствий чрезвычайной ситуации / Б.Б. Поспелов, А.Е. Басманов // Проблеми надзвичайних ситуацш : зб. наук. праць. - Харюв : Вид-во НУЦЗУ. - 2011. -Вип. 14. - С. 129-134.
Поспелов Б.Б., Полстянкин Р.М. Метод подвшного детектування за-горянь у природних екосистемах на 0CH0Bi групи дистанцшних ceHCopiB
Розглянуто метод подвшного детектування загорянь у природних екосистемах на основ1 використання групи дистанцшних сенсор1в i його байеивську оптишзащю. Розв'язано задачу оптишзацн байеивського правила подвшного детектування для гру-пових сенсорiв при фшсованому порозi первинного детектування. Дослщжено залеж-ност порога i мажоритарного правила детектування в рiзних умовах спостереження фь зичного компонента загоряння. Проведено кшьюсну оцшку очiкуваного виграшу при оптишзаци подвшного детектування загоряння.
Ключовi слова: подвшне детектування, груповий сенсор, фiзичний компонент загоряння, завадш чинники.
Pospelov B.B., Polstiankin R.M. The Method of Detection of Double Ignition in Natural Ecosystems on the Basis of Group-based Remote Sensor
A method of double detecting of fires in natural ecosystems applying group-based remote sensors and its Bayesian optimization is studied. A solution to the problem of optimizing the Bayesian rule of double detection for group of sensors at a fixed threshold of initial detection is proposed. The dependence of the threshold and majority rule of detection in different conditions of observation of the physical component of the ignition is considered. Quantitative assessment of the expected gain in the optimization of dual detection of ignition is made.
Keywords: double detection, group sensor, physical component of ignition, interfering factors.
УДК 629.7.022 Викл. М.З. Лаврiвський; магктрант Н. €. Тур -
Львiвський ДУ безпеки життeдiяльностi
ВИКОРИСТАННЯ БЕЗП1ЛОТНИХ Л1ТАЛЬНИХ АПАРАТ1В ДЛЯ МОН1ТОРИНГУ НАДЗВИЧАЙНИХ СИТУАЦШ У Л1СОВ1Й М1СЦЕВОСТ1
Наведено характеристику техногенного навантаження на природне середовище краши загалом. Оцшено нов1 методи вдосконалення оргашзацн ведення пошукових та аваршно-рятувальних роб1т, а саме - залучення ав1ацшних пошуково-рятувальних засо-б1в. На основ1 наведено! характеристики безпшотних л1тальних апарапв, як також на-зивають "безшлотниками" i "дронами", визначено спектр !х застосувань. Розглянуто ос-
новнi передумови виникнення надзвичайно! ситуацл (шсово! пожеж^, а також проведено поршняльну характеристику вiтчизняних безпiлотних лiтальних апаратш.
Ключовг слова: безпiлотний лiтальний апарат, монiторинг надзвичайних ситуацш, лiсова пожежа, повпряна розвiдка.
Вступ. Забезпечення безпеки даяльносп сусшльства - складна проблема, яка вимагае виршення комплексу р1знор1дних завдань 1 залучення техшчних за-соб1в. На сьогодш розроблено широкий арсенал метода завчасного короткотер-мшового прогнозування НС 1 1х можливих насл1дк1в (завчасна зйомка територц (об'ектав); в1дом1 характеристики об'екпв у 1хньому природному сташ; виявлеш фактори 1 явища, що можуть внести змши; отримання даних з карт, описш, до-ввдково! 1 спещально! лгтератури). Але впродовж останнього десятир1ччя розви-ваються й набувають силу методи оперативного прогнозування запобтання НС, пошуку 1 рятування 1з залученням шлотованих 1 не шлотованих ав1ацшних за-соб1в з використанням географ1чних шформацшних технологш 1 мошторинго-во-сигнальних давач1в 1 сенсорних мереж.
Проте використання можливостей шлотовано! ав1ацп не завжди ефек-тивне через тривалий час реагування, велит фшансов1 витрати та жорстку за-лежнкть в1д погодних умов тощо. Одним з найбшьш перспективних напрям1в для виршення ще! проблеми е застосування безшлотних л1тальних апаратав (БПЛА) з корисним навантаженням до 50 кг, станщями наземного управлшня та широким спектром шструментальних засоб1в мониторингу, виявлення та роз-ввдки НС, що дасть змогу значно зменшити часов1 витрати на оргашзацда 1 здшснення запоб1жних захода або пошуково-рятувальних (аваршно-рятуваль-них) робгт.
Постановка проблеми. За ощнкою експертав, в УкраЫ техногенне на-вантаження на природне середовище у 5-6 раз1в вище, шж в шших розвинених кра'нах. Подальший розвиток складних техшчних 1 технолопчних систем в УкраЫ пов'язаний з1 зростанням ризику виникнення надзвичайних ситуацш як техногенного, так 1 природного характеру. Разом з цим державна система у сфе-р1 забезпечення безпеки життед1яльност1 людей в УкраЫ через економ1чну кризу 1 технолопчне вщставання, на сьогодш, не може бути визнана як така, що повною м1рою в1дпов1дае вимогам м1жнародних оргашзащй та шститупв у га-луз! безпеки життед1яльност1 й потребам забезпечення результативносп цих систем, а отже - шдлягае вдосконаленню.
Зокрема актуальним на сьогодн е виявлення нових метод1в удоскона-лення оргашзацп проведення пошукових 1 аваршно-рятувальних робгт. Так, залучення ав1ацшних пошуково-рятувальних засоб1в 1з використанням безпрово-дових сенсорних мереж (БСМ), мошторингово-сигнальних давач1в (МСД) 1 ге-ограф1чних шформацшних систем (Г1С) дасть змогу вдосконалити мониторинг, прогнозування насладив надзвичайних ситуацш техногенного 1 природного характеру, значно покращить оргашзацда !х попередження, завчасно вжити необ-хвдних заход1в для !х запоб1гання чи послабления руйшвно! сили, бшьш конкретно й оперативно виконувати завдання з л1кв1дацп насладив, зокрема й авь ацшних пригод (ав1ацшних подш чи 1нциденпв) [1].
Результати анал1зу светового досвщу свщчать, що у бшьшосп розвинених краш св1ту для вирЫенш питання щодо здшснення пов1тряного спостере-
ження шд час виконання завдань, як у цившьнш, так 1 вшськовш сферах вико-ристовують сучасш л1тальш апарати з ввдповщним цшьовим обладнанням. При цьому апаратуру спостереження та передавання шформацц встановлюють без-посередньо на лгтальному апарап (безшлотному або тлотованому), а засоби збереження шформацц та ц оброблення можуть знаходитися як на земл1, так 1 на борту шшого л1тального апарата.
Розвиток безтлотно1 техшки характеризуеться великою р1зномаштнктю лгтальних апаратав, як за зовшшшми характеристиками, так 1 за способами зас-тосування. Безтлотш ттальн апарати, як1 також називають "безшлотниками" 1 " дронами", широко застосовують як у вшськових, так 1 в мирних щлях [2].
Спектр застосувань БПЛА безперервно розширюеться 1 можна очжува-ти, що ця тенденщя збережеться 1 в майбутньому. Для прикладу, можна видали-ти таю сфери застосування БПЛА:
• контроль за станом люових масивiв, сiльськогосподарських посiвiв, стеження за яюстю та своeчаснiстю вжиття рiзних заходiв на цих територiях;
• мониторинг небезпечних для людини об'екив (зона вiдчуження навколо ЧАЕС, пожежi лiсових масивiв, шкiдливих виробництв, складiв збро'1 тощо);
• iнформацiйне забезпечення операцiй ДСНС у зонi еколопчних i техногенних катастроф (наприклад, зона ЧАЕС, пожежi на шкiдливих виробництвах тощо);
• дистанцшне зондування земт, цифрове 2Б i 3Б картографування;
• монiторинг магiстральних трубопроводiв з метою запобтання несанкцюнова-ному вщбору продуктiв, а також витокiв, розривiв тощо;
• пошуковi та рятувальт роботи;
• ретрансляц1я сигналiв;
• хiмiчне та бiологiчне оброблення лшшних i площинних об'eктiв у сшьському господарствi та метеорозвiдка.
БПЛА здатш вести повиряну розввдку 1 спостереження, передавати фото 1 вщеошформацда в режим1 реального часу, бути нолями 1 м1шенями, д1яти в екстремальних умовах, зокрема в областях, яш зазнали рад1ацшного, х1м1чного або бюлопчного зараження, у районах катастроф або штенсивно1 вогнево!' про-тидп. Служби люових господарств США 1 Канади використовують безшлотш лггальн апарати для визначення розм1р1в люових пожеж, виявлення надзви-чайно!' люопожежно!' ситуацл, швидкосп та напрям1в ц розповсюдження. Основними передумовами надзвичайно!' люопожежно!' ситуацп е:
• малостжна зима, тривалi бездощовi перiоди (15-20 дiб) з високою (вище се-редньо' багаторiчноí) середньодобовою температурою повiтря i малою вщнос-ною вологiстю на початку пожежонебезпечного сезону, коли стутнь пожежно'1 небезпеки в лга за умовами погоди характеризуеться IV, V класами пожежно'1 небезпеки;
• стутнь пожежно'1 небезпеки, яка характеризуеться IV, V класами, атмосферна посуха в будь-який час пожежонебезпечного сезону;
• наявтсть у люовому фондi безконтрольних антропогенних джерел вогню i (або) частi грозовi розряди за високого ступеня пожежно'1 небезпеки в лга.
У раз1 виникнення люово!' пожеж1 контролюються таю параметри:
• координати зони пожежi та адмшстративно-господарська приналежнiсть тери-торп;
• площа горiння, вид та iнтенсивнiсть пожежц
• довжина вие! крайки пожежi та ц фронту (головно! частини);
• породний склад, вiк та тип палаючого лiсу;
• напрямок i швидюсть поширення фронту пожежi;
• висота конвективно! колонки над пожежею;
• довжина димового шлейфу.
Основними критерiями для введения надзвичайно! лiсопожежноí ситу-
ацií е:
• наявнiсть великих люових пожеж (бiльше 5 га охоплено! пожежею лiсового фонду);
• кшьюсть виникаючих в один день i (або) одночасно дiючих лiсових пожеж, що перевищуе середнiй багаторiчний рiвень;
• наявнiсть лiсових пожеж, що вийшли з-пiд контролю.
Важливе значення мають спостереження i контроль за шсля пожежною обстановкою. Спостереження i контроль ведуть на всiй пройдешй вогнем площi [4]. Контрольованими параметрами для кожно! лiсовоí пожежi е:
• загальна площа лшвщовано! люово! пожежi;
• лiсовi площi з деревостатв, знищеними внаслiдок пожежi;
• лiсовi площi з деревостанiв, частково знищеними внаслщок пожежi;
• люова площа, пройдена низовою, верховою та торф'яною пожежею;
• пройдена пожежею нелюова площа;
• обсяг знищеного та пошкодженого лiсу.
Результати. Вичизняш конструкторськi бюро розробили двомоторний апарат дистанщйного керування М-7 "Небесний патруль", багатощльовий апа-рат "Стрепет-С", А-4К "Альбатрос" та апарат А-5 "Орлан" [3].
БПЛА "Небесний патруль М-7" - крилатий двомоторний лiтальний апарат з високо розташованим крилом (рис. 1). Домiнуючою технологiею виготов-лення е технологiя композитних матерiалiв. Апарат призначений для картогра-фц, аерофотозйомки та вiдеоспостереження в реальному чаа. Максимальна ви-сота польоту - до 3 км, час польоту - до 5 год.
Рис. 1. Безтлотний лтальний апарат "Небесний патруль М-7"
Для мошторингу рiзних об'екпв, розвiдки i спостереження, рятувальних i спецiальних операцiй, патрулювання, супроводу рухливих об'ектш з передачею даних у режим реального часу на наземний пункт управлiння в Украíнi розроб-лено багатощльовий безшлотний лiтальний апарат Стрепет-С (рис. 2). Вш оснащений системою, що дае змогу знаходиться в повiтрi i виконувати поставлене
завдання за встановленою програмою практично без учасп людини. У просторi вiн орiентуеться за GPS-сигналами рiзних операторiв. БПЛА може виконувати польоти вночi та у складних метеоумовах, на ньому встановлено тепловiзор.
Рис. 2. Безптотний лгтальний апарат "Стрепет-С"
Для ведення повпряно! розвiдки та вiдеоспостереження розроблено безптотний лгтальний апарат А-4К "Альбатрос" (рис. 3) з парашутною системою посадки. Лгтальний апарат побудовано за класичною аеродинамiчною схемою зi штовхаючим гвинтом, у ньому встановлено закрилки на крилах, для оптишзаци злiтних якостей безптотника. Злiт здшснюеться з будь-якого р1вного майданчи-ка, довжиною не менше 75 м за допомогою колюного шасi. У мюцевосп, де ко-лiсний старт ускладнений, можливе використання катапультного старту.
Рис. 3. Безптотний лгтальний апарат "А-4КАльбатрос"
Для проведення повпряно'1 роз-вщки великих водних просторiв спроек-товано тактичний розвiдувальний безт-лотний лiтальний апарат А-5 "Орлан" (рис. 4). Вш адаптований для умов висо-когiр'я, здатний знаходитись у повiтрi до 6 год, радiус дií становить до 40 км за ваги апарату 28 кг.
Цей анатз вiтчизняних БПЛА показав, що в УкраiLнi створено необхщ-ну виробничу й технолопчну базу, що мае багатий досвщ розробок, випробу-вань та виготовлення безпiлотникiв,
Рис. 4. Безптотний лгтальний апарат А-5 "Орлан"
якi за техтчними характеристиками не тiльки не поступаються cboïm свiтовим аналогам, але в багатьох випадках навiть перевершують ïx.
Висновки. На пiдставi проведеного аналiзу тенденцiй використання БПЛА та напрямш ïx подальшого розвитку можемо стверджувати, що використання безшлотних лiтальниx апаратш е дуже перспективним. ïx впровадження стршко розвиваеться i 1м належить гiдне мiсце у процесах, пов'язаних з мошто-рингом надзвичайних ситуацiй.
Зокрема, вiдзначимо таю переваги БПЛА:
• можливють проводити зшмання з низько'1 висоти для отримання чикого зобра-ження мюцевоси;
• можливiсть знiмати пiд кутом до горизонту (перспективне зтмання), що не-можливо здiйснити у разi космiчного знiмання i доволi складно реалiзувати в умовах традицiйного аерозтмання;
• створення панорамних знiмкiв (супутникове i традицшне аерознiмання не да-ють тако'1 змоги);
• можливють детального зшмання невеликих об'екив (площинних i лiнiйних те-риторiй промислових забудов, лiнiй електропередач, транспортно'1 шфраструк-тури, територiй затоплень, гiрських видобувань i вiдвалiв тощо), а також кар-тографування та складання кадастрових платв мiських i сiльських населених пункив;
• можливiсть мобiльного й оперативного зтмання територн, зокрема, в зонах надзвичайних подш у режимi реального часу вiдслiдковувати ситуацiю: весь цикл, вщ вт'зду на об'ект знiмання до отримання результатiв, може займати кшька год;
• можливють оминути складну пiдготовчу та оргатзацшну процедуру польотiв. Отже, провiвши узагальнений аналiз застосування БПЛА для щлей
аерознiмання, можна впевнено наголосити, що апарат дае змогу забезпечити виртення широкого кола завдань з мошторингу мiсцевостi i важкодоступних для людини районiв в iнтересаx сусшльства.
Лггература
1. Гурник А.В. Застосування штелектуально!' сенсорно'1 техшки для мониторингу та пошу-ково-рятувальних роб1т / А.В. Гурник, С.В. Валуйський // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. - 2013. - Вып. 46. - 236 с.
2. [Електронний ресурс]. - Доступний з http://www.rozrobka.com/blog/robots/
3. [Електронний ресурс]. - Доступний з http://www.ukrinform.ua/ukr/news / ne_spiyma-niy_ne_dron_tae_mnitsi_ukraiinskih_bezpilotnikiv_infografika
4. [Електронний ресурс]. - Доступний з http://ua-referat.com / Причини_шквщацш_та_еко-лопчш__наслщки_шсових_пожеж
5. Глотов В., Церклевич А. Ана^1з i перспективи аерозтмання з безпшотного л^ального апарата // Вiсник Национального ушверситету "Льв1вська полiтехнiка". - Сер.: Сучасш досягнен-ня геодезично'1 науки та виробництва. - Львiв : Вид-во НУ "Льв1вська полiтехнiка". - 2014. -Вип. I (27). - С. 131-136.
6. Харченко О.В. Розввдувальш безпiлотнi авiацiйнi комплекси у единой системi повпряно-го спостереження в Украïнi / О.В. Харченко, С.О. Богославець // Збiрник наукових праць державного науково-дослщного ш-ту авiацiï. - 2013. - Вип. 16. - С. 6-12.
Лавривский М.З., Тур Н.Е. Использование беспилотных летательных аппаратов для мониторинга чрезвычайных ситуаций в лесной местности
Приведена характеристика техногенной нагрузки на естественную среду страны в целом. Проведена оценка новых методов усовершенствования организации ведения по-
исковых и аварийно-спасательных работ, а именно привлечение авиационных поисково-спасательных средств. На основе приведенной характеристики беспилотных летательных аппаратов, которые также называют "беспилотниками" и "дронами", определен спектр их использования. Рассмотрены основные предпосылки возникновения чрезвычайной ситуации (лесного пожара), а также проведена сравнительная характеристика отечественных беспилотных летательных аппаратов.
Ключевые слова: беспилотный летательный аппарат, мониторинг чрезвычайных ситуаций, лесной пожар, воздушная разведка.
Lavrivskiy M.Z., Thur N.E. The Use of Unmanned Aerial Vehicles for Monitoring Emergency in Forest Area
Technogenic impact on the environment of the country in general is described. Some new methods of improving the organization of search and rescue operations are characterised, namely the involvement of aviation search and rescue assets is presented. Based on the characteristics of unmanned aerial vehicles, also called "pilotless vehicles" and "drones", the range of their applications is defined. Basic pre-conditions of origin extraordinary situation are considered, and also comparative description of domestic pilotless aircrafts is conducted.
Keywords: unmanned aerial vehicles, monitoring emergency, wild fire, aerial reconnaissance.
УДК004.942:519.876.5 Астр. Н.Б. Яворський; доц. 1.В. Фармага, канд. техн.
наук; доц. У.Б. Марщца, канд. техн. наук - НУ "Львiвська полiтехнiка "
ПОБУДОВА М1КРОР1ВНЕВИХ МОДЕЛЕЙ СТРУКТУРИ КОМПОЗИЦ1ЙНИХ МАТЕР1АЛ1В У ЗАДАЧАХ IX ОПТИМАЛЬНОГО
ПРОЕКТУВАННЯ
Набули подальшого розвитку основш методи побудови мiкрорiвневих моделей композицшних матерiалiв, шляхом декомпозицп алгоритмiв та !х реалiзацil в програм-ному забезпеченш, з допомогою технологш високопродуктивних паралельних та розпо-дшених обчислень. Основною вщмшшстю е вилучення етапу дискретизацп структури композицшних матерiалiв, завдяки й безпосередньому використанню як сiтки скшчен-них елементiв, що дае змогу спростити обчислення та значно зменшити !х кiлькiсть. Наведено приклади результатiв моделювання на персональних комп'ютерах пересчно! комплектаций
Ключовi слова: композицiйнi матерiали, мiкрорiвневi моделi, дискретизацiя, де-композицiя обчислень.
Вступ. Задача оптимального проектування композицшних матерiалiв (КМ) е складовою часткою актуальноí задачi проектування конструкцiй. Широкий спектр найрiзноманiтнiших структур таких матерiалiв потребуе високого рiвия деталiзацií !х фiзико-математичних моделей, i як наслщок, значноí юль-костi машинних обчислень. Така ситуацiя е небажаною у процесах проектування, що передбачають иерацшш обчислення, i вiдповiдно, збiльшения складнос-тi роботи алгоритмов на порядок. Для вирiшения задачi дощльним е викорис-тання технологш високопродуктивних паралельних i розподшених обчислень. У цш роботi набули подальшого розвитку методи побудови мiкрорiвневих моделей композицшних матерiалiв, шляхом !х декомпозицц та реалiзацií в прог-рамному забезпеченнi, що здшснюе обчислення в гетерогенних обчислюваль-них середовищах, таких як графiчнi карти персональних комп'ютерiв. Основною вiдмiннiстю ввд класичного алгоритму гтерацп процесу оптишзацц харак-
