ISSN 0236-235X (P)
ISSN 2311-2735 (E)

Journal influence

Higher Attestation Commission (VAK) - К1 quartile
Russian Science Citation Index (RSCI)

Bookmark

Next issue

2
Publication date:
17 June 2024

The article was published in issue no. № 3, 2004
Abstract:
Аннотация:
Authors: Vetrov A.N. (vetrov_48@mail.ru) - Tver State Technical University, Tver, Russia, Ph.D
Ключевое слово:
Page views: 11613
Print version
Full issue in PDF (1.24Mb)

Font size:       Font:

В работе рассматриваются вопросы формирования архитектуры региональной информационной системы оценки и управления пожарной безопасностью на торфяных массивах. В основе управления пожарной безопасностью природной среды  лежит  ситуационный подход. Данная система предназначена для моделирования возможных состояний природной среды под влиянием внешних воздействий, определения возможных последствий и в выработке решений по их предупреждению. Это определяет принципы ее построения на основе интеграции базы данных с описанием данных геологического характера и текущих наблюдений, системы мониторинга гидрологического режима и метеорологических условий, системы моделирования физических процессов, а также географических информационных систем (ГИС-технологий) для графического представления составных частей объекта и результатов моделирования, выполнения пространственно-зависимых расчетов. В систему моделирования физических процессов входит моделирование изменения влажности поверхностного слоя, процессов  самовозгорания торфа, динамики распространения пожара, скорости, интенсивности и направления задымления.

Для определения возможных пожароопасных ситуаций предлагается методика прогнозирования пространственного изменения параметров физической системы на основе адаптивных моделей с распределенными параметрами. В основе этих моделей лежат дифференциальные уравнения в частных производных с неизвестными параметрами. Например, явления тепломассопереноса во влажном капиллярно-пористом теле при наличии фазовых превращений и градиента общего давления внутри материала описываются [1] системой уравнений:

¶T/¶t = K11Ñ2T + K12Ñ2u + K13Ñ2p;

¶T/¶t = K211Ñ2T + K22Ñ2u + K23Ñ2p;

¶T/¶t = K31Ñ2T + K32Ñ2u + K33Ñ2p,

где T, u, p – локальные значения потенциалов переноса температуры, концентрации влаги и давления в момент времени t; Ñ2 = ¶2/¶x2 + ¶2/¶y2 + ¶2/¶z2 – дифференциальный оператор Лапласа; x, y, z – декартовы координаты; Kij – коэффициенты переноса.

Аналитическое решение уравнений данного типа является достаточно сложным, что затрудняет их практическое применение. Кроме того, коэффициенты модели Kij являются функциями координат и из-за неоднородности среды нахождение численного значения данных коэффициентов является отдельной труднорешаемой задачей.

В силу изложенных причин предлагается использовать для целей прогнозирования влагосодержания торфяной массы динамические модели с распределенными параметрами [2]. Это позволяет перейти от непрерывной задачи к ее дискретному виду и в полной мере использовать для получения функциональной зависимости, описывающей процесс изменения влагосодержания, информацию, накапливаемую в рамках системы мониторинга, где контроль влагосодержания осуществляется во многих точках пространства с помощью датчиков, рассредоточенных на территории месторождения. Поскольку поле концентрации влаги в торфяной массе меняется во времени и текущее состояние системы определяется факторами ее предыдущего состояния, возникает необходимость учитывать предысторию процесса. Использование динамических моделей с распределенными параметрами позволяет осуществить привязку прогнозируемой величины как в пространстве координат, так и в пространстве состояний системы.

Полученные путем моделирования прогнозные данные об изменении физических параметров природного объекта являются основой для распознавания пожароопасных ситуаций.

Подпись:  Процесс принятия решений основывается на анализе исходных ситуаций, которые определяются  результатом  моделирования. Построение исходной ситуации представляет собой последовательность достаточных ситуаций, определяющих конкретный вариант расчета, и доопределение их на основе экспертных знаний. Эффективным инструментом анализа возможных ситуаций являются ГИС. Быстрое развитие технологий ГИС в направлении расширения функциональности, удобства пользовательского интерфейса и эффективности обработки данных обеспечило лидирующие позиции ГИС-технологий в сфере информационных систем экологического мониторинга.

Архитектура информационной системы оценки пожароопасности на базе ГИС-технологий представлена на рисунке.

Система предоставляет пользователям доступ к специализированному web-сайту Internet через стандартный HTML-браузер. Здесь предопределен перенос основной нагрузки на серверную часть СППР. Система позволяет произвести выборку данных и расчет физических характеристик природного объекта, отобразить результаты в отчетах электронных таблиц и на электронной карте. Для удобства работы пользователей системы разработана интуитивно понятная форма интерфейса и реализована возможность обращения к любому хранилищу данных по технологии клиент-сервер.

Список литературы

1. Гамаюнов Н.И., Испирян Р.А., Клингер А.В. Построение и идентификация математических моделей тепло- и массопереноса в капиллярно-пористых телах // ИФЖ. - 1986. - Т.50. - №2.- С299.

2  Ветров А.Н., Прохныч А.Н. Использование распределенной адаптивной математической модели для прогнозирования состояния окружающей среды // Проектирование технических и медико-биологических систем // Сб. науч. тр. - Тверь: ТГТУ, 2000. - С.60-65.


Permanent link:
http://swsys.ru/index.php?page=article&id=585&lang=&lang=en
Print version
Full issue in PDF (1.24Mb)
The article was published in issue no. № 3, 2004

Perhaps, you might be interested in the following articles of similar topics: