Помощь студентам в учебе
Применение мобильной робототехники при тушении пожаров
|
Введение 3
1 Информационно-аналитический обзор основных методов тушения пожара 8
1.1 Классификация и виды пожаров. Способы тушения пожаров 8
1.2 Преимущества и недостатки применения существующих методов
пожаротушения 17
2 Анализ современных мобильных технических средств
автоматизированного пожаротушения 32
2.1 Газовые и аэрозольные средства пожаротушения 32
2.2 Комбинированные средства пожаротушения 42
3 Особенности применения мобильной робототехники при тушении пожаров 58
3.1 Совершенствование технологии пожаротушения с применением
мобильной робототехники 58
3.2 Анализ и оценка эффективности предлагаемых мероприятий при
организации пожаротушения мобильной робототехникой 85
Заключение 99
Список используемых источников 101
1 Информационно-аналитический обзор основных методов тушения пожара 8
1.1 Классификация и виды пожаров. Способы тушения пожаров 8
1.2 Преимущества и недостатки применения существующих методов
пожаротушения 17
2 Анализ современных мобильных технических средств
автоматизированного пожаротушения 32
2.1 Газовые и аэрозольные средства пожаротушения 32
2.2 Комбинированные средства пожаротушения 42
3 Особенности применения мобильной робототехники при тушении пожаров 58
3.1 Совершенствование технологии пожаротушения с применением
мобильной робототехники 58
3.2 Анализ и оценка эффективности предлагаемых мероприятий при
организации пожаротушения мобильной робототехникой 85
Заключение 99
Список используемых источников 101
Роботизация производственно-технологических процессов во всех сферах деятельности человека является ведущей и длительной тенденцией развития современного общества. Большое распространение получили промышленные работы, ставшие главной технологической базой машиностроительной, приборостроительной и электронной отраслей мировой промышленности.
Создание совершенных промышленных роботов осуществляется на основе научно-теоретических исследований, проводимых учеными многих научных коллективов. Однако разработка этих сложнейших робототехнических средств сдерживается отсутствием открытой комплексной научно-теоретической базы для расчетов и конструирования автономных мобильных комплексов с учетом новейших достижений в отраслях навигационных систем, систем технического зрения, систем анализа окружающих обстоятельств и принятия решений без участия оператора.
Необходимость широкого внедрения мобильных роботов обусловлена повышением производительности труда и уменьшением опасности для жизни человека, что обусловлено ростом количества и масштабов техногенных катастроф, неизбежных в условиях индустриализации экономики; увеличением количества природных катаклизмов и экологических бедствий, вызванных глобальным потеплением и индустриализацией; в которых стремительно растет роль робототехнических средств; увеличение масштабов и разновидностей терроризма; ростом объемов изготовления и транспортировки наркотиков, радиоактивных и других опасных веществ.
Существует ряд экстремальных положений, где единственными средствами, способными защитить человека, мобильные работы. Поэтому для многих отраслей промышленности и государственных структур использование МР - это единственный способ исключения или уменьшения риска для жизни и здоровья человека. Острая потребность России в МР обусловлена необходимостью оснащения соответствующих служб.
Несмотря на арсенал современных средств противопожарного мониторинга и противопожарной охраны, из-за отсутствия возможности своевременного оперативного обнаружения и обезвреживания, пожары из незначительных очагов перерастают в экологические катастрофы. Поэтому вопрос противопожарной защиты сегодня остается открытым и нуждается в детальном изучении, а современные информационные технологии, не обеспечивающие в полной мере решения вопроса надежного раннего выявления очагов пожаров, улучшаются.
Как известно, эффективность защиты лесов от пожаров прежде всего зависит от раннего выявления их очагов и своевременного оповещения об опасности соответствующих служб. Поэтому разработка и исследование моделей, методов, информационных технологий раннего выявления очагов лесных пожаров, ориентированных на мобильность и оперативность, является современной актуальной научно-прикладной задачей. Предлагаемая информационная технология, суть которой заключается в привлечении дополнительных неспециальных технических ресурсов, владельцами которых являются простые пользователи, в состав информационных технологий раннего выявления очагов лесных пожаров, призвана устранить противоречие между высоким уровнем.
Целью работы является исследование применения мобильной робототехники при тушении пожаров.
Достижение цели работы предполагает решение следующих задач:
- изучить классификацию и виды пожаров. Рассмотреть способы тушения пожаров;
- определить преимущества и недостатки применения существующих методов пожаротушения,
- рассмотреть газовые и аэрозольные средства пожаротушения,
- рассмотреть комбинированные средства пожаротушения,
- определить пути совершенствования технологии пожаротушения с применением мобильной робототехники,
- осуществить анализ и оценку эффективности предлагаемых мероприятий при организации пожаротушения мобильной робототехникой.
Объект исследования: процессы мониторинга состояния пожарной безопасности.
Предмет исследования: модели, методы и технологии раннего выявления очагов пожаров.
Методы исследования: для решения задач распознавания очагов пожаров использованы следующие методы: метод анализа для уменьшения размерности снимков и уменьшения шума, метод нечеткой кластеризации для определения точек кластера пожара, методы параллельных расчетов для повышения эффективности и скорости расчетов. Для реализации алгоритмов преобразования изображений и исследования эффективности обработки изображений использован высокоуровневый язык программирования.
Практическое значение полученных результатов. Разработанная информационная технология определения очагов пожаров позволяет: повысить эффективность информационных систем противопожарного мониторинга путем использования привлеченных беспилотных летательных аппаратов, обработки и вывода информации в on-line режиме, что позволит решить информационно-технологическую задачу обеспечения оперативности получения информации о наличии очагов пожаров.
Структура и размер работы. Работа состоит из введения, 3 глав, заключения, списка использованных источников. Общий объем работы составляет 121 страница. Работа содержит 10 таблиц и 13 рисунков. Библиографический список насчитывает 173 наименования.
Создание совершенных промышленных роботов осуществляется на основе научно-теоретических исследований, проводимых учеными многих научных коллективов. Однако разработка этих сложнейших робототехнических средств сдерживается отсутствием открытой комплексной научно-теоретической базы для расчетов и конструирования автономных мобильных комплексов с учетом новейших достижений в отраслях навигационных систем, систем технического зрения, систем анализа окружающих обстоятельств и принятия решений без участия оператора.
Необходимость широкого внедрения мобильных роботов обусловлена повышением производительности труда и уменьшением опасности для жизни человека, что обусловлено ростом количества и масштабов техногенных катастроф, неизбежных в условиях индустриализации экономики; увеличением количества природных катаклизмов и экологических бедствий, вызванных глобальным потеплением и индустриализацией; в которых стремительно растет роль робототехнических средств; увеличение масштабов и разновидностей терроризма; ростом объемов изготовления и транспортировки наркотиков, радиоактивных и других опасных веществ.
Существует ряд экстремальных положений, где единственными средствами, способными защитить человека, мобильные работы. Поэтому для многих отраслей промышленности и государственных структур использование МР - это единственный способ исключения или уменьшения риска для жизни и здоровья человека. Острая потребность России в МР обусловлена необходимостью оснащения соответствующих служб.
Несмотря на арсенал современных средств противопожарного мониторинга и противопожарной охраны, из-за отсутствия возможности своевременного оперативного обнаружения и обезвреживания, пожары из незначительных очагов перерастают в экологические катастрофы. Поэтому вопрос противопожарной защиты сегодня остается открытым и нуждается в детальном изучении, а современные информационные технологии, не обеспечивающие в полной мере решения вопроса надежного раннего выявления очагов пожаров, улучшаются.
Как известно, эффективность защиты лесов от пожаров прежде всего зависит от раннего выявления их очагов и своевременного оповещения об опасности соответствующих служб. Поэтому разработка и исследование моделей, методов, информационных технологий раннего выявления очагов лесных пожаров, ориентированных на мобильность и оперативность, является современной актуальной научно-прикладной задачей. Предлагаемая информационная технология, суть которой заключается в привлечении дополнительных неспециальных технических ресурсов, владельцами которых являются простые пользователи, в состав информационных технологий раннего выявления очагов лесных пожаров, призвана устранить противоречие между высоким уровнем.
Целью работы является исследование применения мобильной робототехники при тушении пожаров.
Достижение цели работы предполагает решение следующих задач:
- изучить классификацию и виды пожаров. Рассмотреть способы тушения пожаров;
- определить преимущества и недостатки применения существующих методов пожаротушения,
- рассмотреть газовые и аэрозольные средства пожаротушения,
- рассмотреть комбинированные средства пожаротушения,
- определить пути совершенствования технологии пожаротушения с применением мобильной робототехники,
- осуществить анализ и оценку эффективности предлагаемых мероприятий при организации пожаротушения мобильной робототехникой.
Объект исследования: процессы мониторинга состояния пожарной безопасности.
Предмет исследования: модели, методы и технологии раннего выявления очагов пожаров.
Методы исследования: для решения задач распознавания очагов пожаров использованы следующие методы: метод анализа для уменьшения размерности снимков и уменьшения шума, метод нечеткой кластеризации для определения точек кластера пожара, методы параллельных расчетов для повышения эффективности и скорости расчетов. Для реализации алгоритмов преобразования изображений и исследования эффективности обработки изображений использован высокоуровневый язык программирования.
Практическое значение полученных результатов. Разработанная информационная технология определения очагов пожаров позволяет: повысить эффективность информационных систем противопожарного мониторинга путем использования привлеченных беспилотных летательных аппаратов, обработки и вывода информации в on-line режиме, что позволит решить информационно-технологическую задачу обеспечения оперативности получения информации о наличии очагов пожаров.
Структура и размер работы. Работа состоит из введения, 3 глав, заключения, списка использованных источников. Общий объем работы составляет 121 страница. Работа содержит 10 таблиц и 13 рисунков. Библиографический список насчитывает 173 наименования.
В работе решена актуальная на сегодняшний день научно-техническая задача - разработка информационной технологии раннего выявления очагов зажигания пожаров на основе расширения зон информационно¬технологических возможностей неспециализированных беспилотных летательных аппаратов. При этом получены следующие основные результаты:
1. В результате обзора информационно-технологического обеспечения и аппарата моделей, используемых при функционировании беспилотных летательных аппаратов, было установлено, что существует широкий спектр алгоритмов, которые интегрированы в информационные системы и используются для решения многих задач навигации, однако ни одна из 1С не решает задач мониторинг объектов, в том числе и очагов лесных пожаров, в фоновом режиме. Также установлено, что нет общепринятой методологии применения математических методов и их автоматической адаптации к техническим характеристикам устройств управления.
2. Разработана информационная технология оповещения спасательных служб привлеченными неспециализированными беспилотными летательными аппаратами при обнаружения очага лесного пожара, основанного на расширении их информационных и технологических возможностей, что позволит дополнительно информировать МЧС, а, следовательно, улучшить эффективность пожарной безопасности. На основе проведенного анализа технических характеристик беспилотных летательных аппаратов и устройств управления выделен минимальный набор требований, необходимых для их интеграции в разработанную информационную технологию.
3. Разработан метод обработки видеопотоков для автоматизированного поиска очагов лесных пожаров в фоновом режиме с использованием параллельных вычислений, рассчитан на использование устройств управления с четырехъядерными процессорами, что обеспечивает распределение и оптимизацию использования ресурсов беспилотного летательного аппарата и устройства управления.
Проведены эксперименты, позволяющие установить оптимальные настройки параметров и сравнить эффективность функционирования разработанной информационной системы по сравнению с человеком - оператором, что подтвердило эффективность предлагаемой информационной технологии. В частности, время распознавания оператором пожара на проработанных снимках сократилось в 5 раз по сравнению с оригинальными. Качество и полнота принятия решения оператором повысилось с 70% до 90%, что подтвердило эффективность предлагаемой информационной технологии.
1. В результате обзора информационно-технологического обеспечения и аппарата моделей, используемых при функционировании беспилотных летательных аппаратов, было установлено, что существует широкий спектр алгоритмов, которые интегрированы в информационные системы и используются для решения многих задач навигации, однако ни одна из 1С не решает задач мониторинг объектов, в том числе и очагов лесных пожаров, в фоновом режиме. Также установлено, что нет общепринятой методологии применения математических методов и их автоматической адаптации к техническим характеристикам устройств управления.
2. Разработана информационная технология оповещения спасательных служб привлеченными неспециализированными беспилотными летательными аппаратами при обнаружения очага лесного пожара, основанного на расширении их информационных и технологических возможностей, что позволит дополнительно информировать МЧС, а, следовательно, улучшить эффективность пожарной безопасности. На основе проведенного анализа технических характеристик беспилотных летательных аппаратов и устройств управления выделен минимальный набор требований, необходимых для их интеграции в разработанную информационную технологию.
3. Разработан метод обработки видеопотоков для автоматизированного поиска очагов лесных пожаров в фоновом режиме с использованием параллельных вычислений, рассчитан на использование устройств управления с четырехъядерными процессорами, что обеспечивает распределение и оптимизацию использования ресурсов беспилотного летательного аппарата и устройства управления.
Проведены эксперименты, позволяющие установить оптимальные настройки параметров и сравнить эффективность функционирования разработанной информационной системы по сравнению с человеком - оператором, что подтвердило эффективность предлагаемой информационной технологии. В частности, время распознавания оператором пожара на проработанных снимках сократилось в 5 раз по сравнению с оригинальными. Качество и полнота принятия решения оператором повысилось с 70% до 90%, что подтвердило эффективность предлагаемой информационной технологии.
