Авторитетность издания
ВАК - К1
RSCI, ядро РИНЦ
Добавить в закладки
Следующий номер на сайте
№2
Ожидается:
16 Июня 2024
Статьи журнала №3 2019
11. Разработка графической оболочки для параллельных расчетов на базе платформы OpenFOAM [№3 за 2019 год]Автор: Читалов Д.И. (cdi9@yandex.ru) - Южно-Уральский научный центр (младший научный сотрудник);
Аннотация: Графические интерфейсы являются важнейшим элементом человеко-компьютерного взаимодействия. Они обеспечивают формирование входных данных для программ и визуализацию результатов. Коммерческое ПО преимущественно поставляется со встроенными графическими средствами взаимодействия. При этом некоторые открытые программные решения, в частности, платформа OpenFOAM, лишены встроенных средств взаимодействия. Данная проблема сохраняет свою актуальность, поскольку существующие графические интерфейсы имеют недостатки. В настоящей работе представлен поэтапный процесс разработки графической оболочки для реализации взаимодействия пользователя с платформой OpenFOAM – постановки численных экспериментов применительно к задачам механики сплошных сред в режиме параллельного выполнения. Для достижения поставленной цели определен список задач и необходимых инструментов: язык программирования Python 3.5, фреймворк описания элементов интерфейса PyQt5, интегрированная среда разработки PyCharm. Приведены диаграммы, демонстрирующие взаимосвязь модулей программы, и механизм работы программы. Сформулированы результаты разработки и тестирования приложения на примере проекта одной из стандартных задач механики сплошных сред, входящих в дистрибутив платформы OpenFOAM. Сформулирована научная новизна исследования, в частности, сериализация параметров численного эксперимента с помощью модуля Pickle языка Python и таблиц БД в формате SQLite, возможность создания различных версий файлов с параметрами задач механики сплошных сред, возможность запуска консольных команд с помощью bash-скриптов. Определены практическая ценность работы и дальнейшие перспективы.
Abstract: Graphical interfaces are an essential element of human-computer interaction. They form input data for programs and visualize results. Commercial software mainly comes with built-in graphical interaction tools. At the same time, some open software solutions (the OpenFOAM platform in particular) do not have built-in interaction tools. This problem remains relevant since the existing graphical interfaces have disadvantages.
This paper presents a step-by-step process of developing a graphical shell for implementing user in-teraction with the OpenFOAM platform, i.e for setting up numerical experiments applied to problems of continuum mechanics in the parallel execution mode. To achieve this goal, there is a defined list of tasks and necessary tools: Python 3.5 programming language, PyQt5 interface element description framework, PyCharm integrated development environment.
The paper gives diagrams showing the interconnection of program modules and a program operation mechanism. The results of the application development and testing are formed by the example of a pro-ject of one of the standard tasks of continuum mechanics, which are a part of the OpenFOAM platform distribution kit. The authors provide scientific novelty of the research, in particular: serialization of numerical experiment parameters using the Python Pickle module and database tables in the SQLite format; the ability to create different versions of files with continuum mechanics task parameters; the ability to run console commands using bash scripts. They also identify the practical value of the work and future prospects.
Ключевые слова: bash-скриптинг, механика сплошных сред, параллельные вычисления, openfoam, открытое по, графический интерфейс пользователя, язык программирования python, библиотека pyqt, субд sqlite, численное моделированиеKeywords: bash-scripting, continuum mechanics, parallel computing, openfoam, open source software, graphical user interface, python programming language, pyqt5 library, sqlite dbms, numerical simulation
Просмотров: 5174
12. Анализ влияния цветовых пространств на результаты обработки цветных изображений алгоритмами эквализации [№3 за 2019 год]
Авторы: Балдин М.И. (midzhyager@gmail.com ) - Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики (аспирант);
Аннотация: Цветные изображения зачастую не обладают необходимым уровнем визуального качества. Одним из распространенных способов улучшения контраста цветного изображения является метод выравнивания гистограммы. Обработка цветных изображений с нарушением контраста, как правило, производится в цветовом пространстве YCbCr. Однако данное цветовое пространство не является универсальным для улучшения любых типов искажения, а использование неподходящего цветового пространства может существенно снизить качество цветопередачи. В данной работе проводится сравнительный анализ влияния цветовых пространств на результат обработки алгоритмов эквализации. Представлено описание структуры изображений. Рассмотрены различные цветовые пространства, такие как RGB, YCbCr, HSV и Lab, их преимущества, недостатки и области применения. Также подробно описан процесс прямого и обратного преобразований цветовых схем. Предложена классификация искаженных изображений с нарушением контраста на основе их гистограмм. Для выравнивания контраста яркостная компонента изображения обрабатывается шестью различными алгоритмами эквализации. Для анализа цветопередачи обработка изображений производится в каждом из рассмотренных цветовых пространств. При исследовании исходных и обработанных изображений в разных цветовых пространствах была выявлена зависимость представления цвета от типов искажения и цветовых схем. Оценка результатов обработки искаженных изображений при помощи количественных метрик оказалась неэффективной из-за наличия высокой доли шумов на изображении и отсутствия оригинального неискаженного снимка. Поэтому для оценки качества изображений используется визуальная оценка его человеком. Также описываются особенности проведения исследования. На основе полученных результатов для улучшения цветопередачи для каждого типа искаженных цветных изображений подбирается соответствующая цветовая схема. Для обработки высококонтрастных изображений лучше всего подойдет цветовое пространство HSV, для низкоконтрастных - цветовая схема Lab, для ярких – система YCbCr, для темных изображений – пространство HSV.
Abstract: Color images do not often have a necessary level of visual quality. The histogram equalization method is one of the common ways to improve the contrast of a color image. Usually, color image processing with contrast irregularity is made in the YCbCr color space. However, this color space is not universal to improve any type of distortion. The use of inappropriate color space might significantly reduce the quality of color reproduction.
The paper presents a comparative analysis of color space influence on a processing result of histo-gram equalization algorithms. There is a description of an image structure. The authors consider vari-ous color spaces such as RGB, YCbCr, HSV and Lab; their advantages, disadvantages and application areas. There also is a detailed description of the process of direct and inverse transformation of color schemes. The paper proposes a classification of distorted images with contrast irregularity based on their histograms.
In order to equalize the contrast, six different histogram equalization algorithms process an image brightness component. For color reproduction analysis, image processing is performed in each of the colored spaces. Examination of original and processed images in different color spaces has shown the color representation dependence on distortion types and color schemes. Estimation of the results of distorted image processing using quantitative metrics proved to be ineffective due to the high share of noise in an image and the absence of an original undistorted image. Therefore, a visual evaluation of a person is used to assess image quality. The paper also describes the research peculiarities.
Based on obtained the results, to improve color reproduction, a corresponding color scheme is se-lected for each type of distorted color image. The HSV color space is best for processing high-contrast images, the Lab color space is for low-contrast images, the YCbCr system is for bright images, and the HSV space is for dark images.
Ключевые слова: эквализация, цветовое пространство, гистограмма, контраст, изображениеKeywords: equalization, color space, histogram, contrast, image
Просмотров: 4637
13. Разработка алгоритмов функционирования математической модели дирижабельного радиолокационного комплекса обнаружения малозаметных воздушных целей [№3 за 2019 год]
Автор: Суша С.В. (sushasv2008@yandex.ru) - Управление Минобороны России (начальник отдела);
Аннотация: В статье дано описание комплексной математической модели дирижабельного радиолокационного комплекса для обнаружения малозаметных воздушных целей. Исследование проводилось с целью обоснования технического облика, особенностей применения, оценки эффективности функционирования и боевых (информационных) возможностей данного комплекса. Разработка включает в себя ряд имитационных моделей (модель фоноцелевой обстановки, модель Земли, модель бортовых систем, включающая модель радиолокационной станции, модель бортовой системы управления и модель функционирования навигационной системы, модель наземного пункта управления, включающая модель отображения информации об обнаруженных и сопровождаемых целях, модель управления бортом), а также функционально законченные блоки (системы обработки и анализа результатов). При моделировании все входящие в комплексную математическую модель имитационные модели строятся по единому принципу, динамика функционирования моделируемого комплекса имитируется путем последовательного изменения их состояний через некоторые интервалы времени. В работе приведена блок-схема общего алгоритма функционирования комплексной математической модели в режиме имитационного моделирования. Процесс моделирования осуществляется путем пошагового изменения модельного времени на величину шага. Представлены алгоритмы функционирования основных блоков и их взаимосвязь в составе общего алгоритма функционирования комплексной математической модели дирижабельного радиолокационного комплекса в режиме имитационного моделирования. Алгоритмы функционирования модели фоноцелевой обстановки включают в себя и воздушно-космическую целевую, и радиоэлектронную обстановку. Пространственное положение и ориентация целей относительно точки стояния дирижабельного радиолокационного комплекса и излучения всех бортовых радиоэлектронных средств цели определяются параметрами целей, а также направлением их прихода и интенсивностью излучения. Алгоритмы функционирования модели навигационной системы содержат исходные данные положения носителя – векторы ошибок определения его местоположения. Значения данных этих векторов определяются характеристиками навигационной системы. Модель радиолокационной станции строится на основе вычисления параметра обнаружения по уравнению радиолокации и расчета процесса распространения сигналов. Данная модель включает алгоритмы первичной и вторичной обработки радиолокационной информации. Реализация представленных алгоритмов в комплексной математической модели позволяет с достаточной степенью достоверности описать процессы функционирования дирижабельного радиолокационного комплекса при обнаружении, сопровождении, распознавании малозаметных воздушных целей, что обеспечит проведение оценки эффективности вариантов построения комплекса и его информационных возможностей.
Abstract: The paper describes a complex mathematical model of an airship anti-stealth radar system. The pur-pose of the study was to justify the technical appearance, application features, to assess the effective-ness of the operation and combat (information) capabilities of the complex. The development result in-cludes a number of simulation models (a target environment model, an Earth model, an on-board sys-tems model including a radar station model, an on-board control system model and a navigation system functioning model, a ground control center model including a model for displaying information about detected and tracked targets, a model board control), as well as functionally complete blocks (systems for processing and analyzing results).
When modeling, all simulation models in the complex mathematical model are constructed accord-ing to a single principle. The functioning dynamics of the simulated complex is simulated by succes-sive changing of their states at some time intervals.
The paper provides a block diagram of a general algorithm of a complex mathematical model in a simulation mode. The modeling process assumes stepwise changing of the model time by a step size. There are algorithms for the main units and their relationship as part of a general algorithm for the op-eration of a complex mathematical model of an airship radar system in a simulation mode.
The operation algorithms of the target environment model include both the aerospace target and ra-dio-electronic environments. The spatial position and orientation of targets with respect to a stationary point of the airship radar system and the radiation of all on-board electronic target means is determined by targets parameters, as well as the direction of their arrival and radiation intensity.
The operation algorithms of the navigation system model include source data of a carrier position – its location error vectors. The data values of these vectors are determined by the navigation system characteristics.
A radar station model is based on calculating the detection parameter using the radar equation and calculating a signal propagation process. This model includes algorithms for primary and secondary processing of radar information.
The implementation of the presented algorithms in a complex mathematical model allows reasona-ble describing of operation processes of an airship radar system when detecting, tracking, and recog-nizing subtle air targets. It will provide an assessment of the effectiveness of the options for building the complex and its information capabilities.
Ключевые слова: комплексная математическая модель, радиолокационная станция, дирижабельный радиолокационный комплекс, имитационное моделирование, алгоритмKeywords: complex mathematical model, radar station, airship radar system, simulation, algorithm
Просмотров: 8285
14. Концепция автоматизации научных исследований живучести системы добычи газа в условиях обводнения скважин [№3 за 2019 год]
Авторы: Соловьев Н.А. (povtas@mail.osu.ru) - Оренбургский государственный университет (профессор, зав. кафедрой), доктор технических наук; Валеев А.Ф. (vafw@yandex.ru ) - Оренбургский государственный университет (доцент), кандидат технических наук;
Аннотация: Разработка газоконденсатных месторождений на этапе падающей добычи характеризуется по-явлением различных неблагоприятных воздействий, не регламентированных проектными условиями нормальной эксплуатаци. Одним из основных неблагоприятных воздействий является обводнение скважин, ухудшающее проницаемость призабойной зоны, что приводит к резкому снижению эксплуатационных показателей. При этом объема остаточных дренируемых запасов газа может быть достаточно для поддержания промышленного уровня добычи. Для исследования системы добычи продукции в этих условиях предлагается использовать свойство живучести. Понятие живучести известно в технике, однако до сих пор не создана развитая теория, которая со-держала бы, как теория надежности, общетехнические результаты, позволяющие исследовать это свойство, оценивать его количественно и разрабатывать практические рекомендации по обеспечению живучести сложных систем. В статье представлена концепция научных исследований живучести систем добычи газа, основой которой является система предсказательного моделирования технологических процессов добычи продукции газоконденсатных месторождений, учитывающая новые технологии извлечения пластовой жидкости и период их внедрения. Введено понятие живучести системы добычи газа, определены признаки этого свойства. Существующее прикладное ПО для гидродинамического моделирования не позволяет исследовать живучесть системы добычи газа, поэтому актуальной становится задача разработки информационного и программного обеспечения для научных исследований живучести системы добычи газа в условиях обводнения газовых скважин. Предложена концептуальная модель автоматизации научных исследований живучести системы добычи газа в условиях обводнения скважин, являющаяся развитием интегрированной геолого-технологической модели газоконденсатного месторождения. Программно реализована прогностическая модель добычи продукции из обводненной скважины на основе технологии извлечения пластовой жидкости с использованием электроцентробежного насоса.
Abstract: Development of gas condensate fields during falling production is characterized by various adverse ef-fects that are not regulated by the design conditions of normal operation. One of the main adverse ef-fects is the well flooding, which worsens the permeability of a bottom-hole zone leading to a sharp de-crease in performance. At the same time, the amount of residual drained gas reserves may be sufficient to maintain industrial production levels. The authors propose to use the survivability property to study a production system under these conditions. The concept of survivability is known in technology, how-ever there is still no a developed theory that would contain (as a theory of reliability) general technical results that allow investigating this property, evaluating it quantitatively and developing practical rec-ommendations to ensure complex system survivability.
The paper presents the concept of scientific studies on gas production system survivability. It is based on the system of predictive modeling of gas condensate field production technological process-es, which takes into account new technologies of reservoir fluid extraction and their implementation period. The concept of gas production system survivability is introduced and the signs of this property are defined.
The existing application software for hydrodynamic modeling does not allow investigating the sur-vivability of a gas production system. Therefore, the task of developing information and software for research on the survivability of the gas production system under the conditions of gas well waterflood-ing becomes urgent. The paper proposes a conceptual model of scientific studies automation of the wa-tering gas well survivability. It is the development of an integrated geological and technological model of a gas condensate field. There is software implementation of the predictive model of product recov-ery from a flooded well based on the technology of field fluid extraction using a centrifugal pump.
Ключевые слова: газоконденсатное месторождение, обводнение скважин, живучесть, технологии борьбы с обводнением, прогностическое моделированиеKeywords: gas condensate field, gas well water flooding, survivability, water control technologies, prognostic modeling
Просмотров: 4108
15. Информационная поддержка принятия решений при возникновении аварийной ситуации на объектах газопровода на основе продукционных правил [№3 за 2019 год]
Авторы: Христодуло О.И. (o-hristodulo@mail.ru ) - Уфимский государственный авиационный технический университет (профессор), доктор технических наук; Самойлов А.С. (office@ugatu.su) - Компания «Газпром газораспределение Уфа» (начальник группы геоинформационных систем);
Аннотация: Обеспечение газом промышленных предприятий осуществляется специализированными организациями с помощью совокупности комплексов иерархически и территориально распределенных объектов, которые взаимосвязаны между собой на региональном уровне, но в то же время являются частью системы обеспечения газом федерального уровня. Процесс обеспечения газом промышленных предприятий связан с обработкой информации об объектах, специфика которой заключается в важной роли пространственной составляющей. В статье проведен анализ проблемы обеспечения газом промышленных предприятий. Рассмотрены особенности информации и пространственных объектов, использующихся в процессе обеспечения газом. Обоснована необходимость использования геоинформационной системы для под-держания в актуальном состоянии, обработки, анализа, контроля целостности и непротиворечивости информации о пространственных объектах газораспределительной организации. Приведены пространственная информация об объектах обеспечения газом промышленных предприятий (газораспределительные станции, газопроводы высокого и среднего давления, запорная арматура, пункты редуцирования газа, места возможных возникновений аварий и прочее), основные характеристики этих объектов. Кроме того, описаны продукционные правила, составленные на основе формализованных знаний экспертов и описывающие действия диспетчера при возникновении аварийной ситуации на газопроводе. Представлена схема использования базы знаний на основе продукционных правил для информационной поддержки принятия решений при возникновении аварийной ситуации. Информационная поддержка принятия решений по локализации аварийной ситуации на объектах обеспечения газом промышленных предприятий основывается на использовании пространственной информации об объектах непосредственно из распределенной базы пространственных данных. Анализ данных с помощью формализованных экспертных знаний позволяет моделировать аварийную ситуацию, рассчитывать объем запаса газа в трубопроводе и формировать необходимые отчеты.
Abstract: Specialized organizations provide gas to industrial enterprises using a set of complexes of hierarchical-ly and geographically distributed objects that are interconnected at the regional level, but at the same time they are part of the gas providing system at the federal level.
The process of providing gas to industrial enterprises is associated with the processing of infor-mation about objects with a special feature consisting in the important role of a spatial component.
The paper analyzes the problem of gas providing to industrial enterprises and considers the features of information and spatial objects used in the process of gas provision. It also demonstrates the need in using the geographic information system to keep up to date, process, analyze, monitor the integrity and consistency of information about spatial objects of a gas distribution organization.
There is a description of the spatial information on gas supply facilities of industrial enterprises (gas distribution stations, high and medium pressure gas pipelines, stop valves, gas reduction points, places of possible accidents, etc.) and the main characteristics of these objects. Moreover, the paper presents production rules based on the formal knowledge of experts and describing the actions of a dispatcher in the case of an emergency on a gas pipeline.
There is a scheme of using a knowledge base based on production rules for information decision support in the case of an emergency. Information support for making decisions on the localization of an emergency at gas supply facilities of industrial enterprises is based on using spatial information about objects directly from a distributed spatial database. Data analysis using formalized expert knowledge allows simulating an emergency, calculating the amount of gas in the pipeline and generating necessary reports.
Ключевые слова: продукционные правила, пространственная информация, объекты газопровода, аварийная ситуация, информационная поддержкаKeywords: condition-action rules, spatial information, gas pipeline facilities, error situation, data support
Просмотров: 4965
16. Модель двойной пористости для изучения разработки трещиновато-пористых коллекторов на базе концепции суперэлементов [№3 за 2019 год]
Авторы: Афанаскин И.В. (ivan@afanaskin.ru) - Федеральный научный центр Научно-исследовательский институт системных исследований РАН (ФНЦ НИИСИ РАН) (зав. группой), кандидат технических наук; Вольпин С.Г. (sergvolpin@gmail.com) - Федеральный научный центр Научно-исследовательский институт системных исследований РАН (зав. отделом), кандидат технических наук; Родителев А.В. (avrod_94@mail.ru) - Федеральный научный центр Научно-исследовательский институт системных исследований РАН (ФНЦ НИИСИ РАН) (ведущий программист); Колеватов А.А. (akolevatov@niisi.ras.ru) - Федеральный научный центр Научно-исследовательский институт системных исследований Российской академии наук (зам. зав. отделом), кандидат технических наук;
Аннотация: Основной технологией разработки нефтяных месторождений в России является заводнение (закачка в нефтяной пласт воды для вытеснения нефти и поддержания пластового давления). При этом большая часть нефтяных месторождений нашей страны находится на 3-й или 4-й стадии раз-работки, что означает высокую обводненность добываемой жидкости (90 % и более). Основная задача специалистов по разработке нефтяных месторождений – уменьшить добычу воды и (по возможности) увеличить добычу нефти. В этих условиях много внимания уделяется контролю и регулированию разработки нефтяных месторождений. Для выполнения этих работ специалистам необходим инструмент, позволяющий быстро строить модели значительных по размерам месторождений и оперативно рассчитывать большое количество сценариев для проверки гипотез о геологическом строении, адаптации модели и решения задач оптимизации разработки. Наиболее актуально это для трещиновато-пористых коллекторов, поскольку они характеризуются высокой неоднородностью фильтрационно-емкостных свойств. Это провоцирует опережающее обводнение добывающих скважин, что препятствует достижению проектных показателей разработки месторождений. Предлагается методика численного математического моделирования разработки нефтяных месторождений в карбонатных трещиновато-поровых коллекторах на базе концепции суперэлементов. Фильтрация двухфазная, применена концепция двойной пористости. Численная схема полностью явная. Система уравнений сохранения аппроксимирована по пространству на суперэлементной сетке. Это позволяет существенно увеличить скорость вычислений и упростить построение моделей (так как размер ячеек сопоставим с расстоянием между скважинами). Для корректных расчетов необходима адаптация на историю разработки. Предлагаемая методика тестируется на модели реального месторождения, результаты расчетов сравниваются с расчетами на коммерческом симуляторе Rubis Kappa Engineering. Получены хорошее совпадение на этапе обучения модели и удовлетворительное совпадение результатов прогнозных расчетов.
Abstract: The main oil field development strategy in Russia is waterflooding (water injection into an oil reservoir for oil displacement and pressure maintenance). Nowadays, most Russian oil fields are at the 3rd and 4th development stages, which means high water cut of produced liquid (90% and more). Main objec-tive of reservoir engineers is water production reduction (if possible) and oil production increase. These conditions require significant control and oil reservoir development regulation.
To implement such activities, specialists need a solution for fast simulation of significant reservoirs and for fast evaluation of multiple development scenarios for testing hypothesis for geological struc-ture, history matching and production optimization. This approach is relevant for fractured porous res-ervoirs that have significant heterogeneity of filtration-conductivity properties. This fact causes early watercut growth in producing wells and leads to limitation of field production project targets.
The paper proposes a methodology of numerical simulation of fractured porous oil reservoirs de-velopment based on the superelement conception. The model simulates two-phase filtration in a dual-porosity reservoir. A numerical scheme is fully explicit. The set of conservation equations is approxi-mated on a super-elements grid. This fact increases calculation speed and simplifies model generation (as cell dimension is consistent with well spacing). Calculation accuracy check requires production history matching.
The proposed calculation methodology is tested on a real field example and checked by simulation in Rubis Kappa Engineering. Good matching results have been achieved at model training stages and forecast simulation.
Ключевые слова: моделирование разработки нефтяных месторождений, двухфазная фильтрация, карбонатный коллектор, трещиновато-пористый коллектор, модель двойной пористости, суперэлементыKeywords: oil field development simulation, two-phase filtration, carbonate reservoir, fractured porous reservoir, dual-porosity model, super-elements
Просмотров: 6600
17. A performance evaluation methodology for energy efficient control system alternatives for MIMO systems [№3 за 2019 год]
Авторы: Муромцев Д.Ю. (mdjur@mail.ru) - Тамбовский государственный технический университет (профессор), доктор технических наук; Грибков А.Н. (GribkovAlexey@yandex.ru) - Тамбовский государственный технический университет (доцент), доктор технических наук; Шамкин В.Н. (shamkin-v@mail.ru) - Тамбовский государственный технический университет (доцент), доктор технических наук; Тюрин И.В. (tyrinilja@yandex.ru) - Тамбовский государственный технический университет (доцент), кандидат технических наук;
Abstract: The paper presents the methodology for selecting the most optimal alternative of an energy-efficient control system for a complex process system. The proposed methodology is may help to solve structur-al synthesis problems. Designing a control system is a set of interrelated operations aimed at achieving a specific outcome. The implementation of such project might involve uncertainties and risks, high costs, many stages and considerable time consumption, the need to have a well-coordinated team of executors, as well as no guarantee that there wiil be the expected outcome. The choice of a project management methodology and a strategy depends on the type of the process system and the project implementation objectives, the nature of uncertainties and risks, the possibility of using information technology and parallel design. Both project risks and design costs depend on the number of alternatives considered during design stages. Therefore, for project management it is necessary to use design process models that take into account the number of alternatives and their effectiveness at each stage of design work. In general, a design process can be described by a functional model in IDEF0 format supplemented by decision-making nodes. The method of evaluating the effectiveness of alternatives is based on the method of dynamic varia-tion, which assumes that each design stage has a formed group of various alternatives that begin to be developed in parallel. After each stage, there is an expert evaluation session with the following deci-sion on the significance of different alternatives in a group. As an example, the paper describes using the dynamic variation method for developing a control system for a six-section precision furnace for heat treatment of thermistor workpieces in the air. From a control point of view, it is a typical MIMO system with complex relations between inlets and zones.
Аннотация: В статье представлена методика выбора наиболее оптимального варианта системы энергосберегающего управления сложным технологическим объектом, которую удобно использовать в зада-чах структурного синтеза.
Проектирование системы управления представляет собой совокупность взаимосвязанных операций, направленных на достижение конкретного результата. Особенностями таких проектов являются наличие неопределенностей и рисков, большие затраты, многоэтапность и значительное время выполнения работ, командный состав исполнителей, невозможность гарантированного получения ожидаемого результата. На выбор методологии и стратегии управления проектом оказывают влияние вид объекта и цели выполнения проекта, характер неопределенностей и рисков, возможность использования информационных технологий и параллельного проектирования.
Как риск проекта, так и затраты на проектирование зависят от числа рассматриваемых альтернативных вариантов на стадиях проектирования. Поэтому для управления проектами необходимо использовать модели процесса проектирования, учитывающие число вариантов и их эффективность на каждом этапе проектных работ. В целом процесс проектирования можно описать функциональной моделью в формате IDEF0, дополненной узлами принятия решений.
Основу методики оценки эффективности альтернативных вариантов составляет метод динами-ческой вариантности, суть которого в том, что на каждом этапе проектирования формируется группа разнообразных вариантов, которые начинают разрабатываться параллельно. После каждого этапа производится экспертиза и принимается решение о значимости отдельных вариантов в составе группы.
В качестве примера в статье рассмотрено применение метода динамической вариантности для разработки системы управления прецизионной шестисекционной печью, используемой для термической обработки заготовок терморезисторов в воздушной среде, которая с точки зрения управления является типичным многомерным объектом, имеющим сложные взаимосвязи между входом, выходом и внутренними участками зон.
Keywords: the energy savings, control strategies, optimal control, design stages, functional model, expert assessments, alternatives, dynamic variation, a control system, risk analysisКлючевые слова: энергосбережение, стратегии управления, оптимальное управление, стадии проектирования, функциональная модель, экспертные оценки, альтернативные варианты, динамическая вариантность, система управления, анализ рисков
Просмотров: 5665
18. Реконструкция текстурированной модели городского пространства по топографическому плану и фотоснимкам [№3 за 2019 год]
Авторы: Кудряшов А.П. (kudryashova@dvo.ru) - Институт автоматики и процессов управления ДВО РАН (младший научный сотрудник), кандидат технических наук; Соловьев И.В. (igorek.solovyev@mail.ru) - Институт прикладной математики ДВО РАН (аспирант);
Аннотация: В задачах реконструкции сцен городского пространства в качестве источника данных могут использоваться различные материалы: спутниковые снимки, видеоряд, данные оптических систем и др. В работе предлагается для реконструкции объемной модели городского пространства использовать метод распознавания служебной информации на топографическом плане. Топографические планы являются основными исходными данными на всех этапах архитектурно-планировочного и инженерного проектирования. Они содержат информацию о геометрии оснований зданий и их положении среди других объектов. Для распознавания используется модифицированный волновой алгоритм, позволяющий выделить и распознать на изображении замкнутые контуры, которые затем классифицируются на различные объекты: контуры зданий, надписи, служебные символы и др. Дается обоснование преимуществ рассматриваемого алгоритма для выделения контуров. Предлагается метод нанесения текстур на трехмерные модели зданий. Текстуры получены с фотоснимков реальных зданий. Предлагается использование специальных текстур для определенных типов строений в случаях, когда реальный фотоснимок здания будет отсутствовать. Фото-снимки привязываются к топографическому плану с помощью географических координат. Описан метод привязки реконструированных объектов к рельефу. Представляется информационная система, которая используется как для всего процесса реконструкции, так и для решения отдельных локальных задач. Примеры реконструкции реальных топографических планов масштаба 1:2000 приводятся в качестве доказательства эффективности предложенного подхода.
Abstract: The tasks of reconstructing urban space scenes can use various materials as a data source: satellite im-ages, video series, optical system data, etc.
The paper proposes an approach for reconstructing a three-dimensional model of urban space using the method of recognizing service information on a topographic map. Topographic maps are the basic data at all stages of architectural, planning and engineering design. They contain information on the building footing geometry and their position among other objects. For recognition, the authors use a modified wave algorithm, which allows identifying and recognizing closed contours in an image that are classified into various objects: building contours, labels, service symbols, etc. The paper presents rationale of advantages of the considered algorithm to select contours.
The paper proposes a method of applying textures to three-dimensional models of buildings. The textures are from photographs of real buildings. It is proposed to use special textures for certain types of buildings in a case when there is no real photograph of the building. Photos are attached to a topo-graphic map using geographic coordinates.
The authors also describe a method of binding reconstructed objects to a relief. There is an infor-mation system used both for the entire reconstruction process and to solve individual local tasks. The paper gives the examples of reconstructing real topographic maps of 1:2000 scale.
Ключевые слова: городская обстановка, текстурирование, географические координаты, топографический план, трехмерная реконструкцияKeywords: urban setting, texturing, geographic coordinates, topographic map, three-dimensional reconstruction
Просмотров: 4685
19. О подходе к моделированию линейных объектов как источников чрезвычайных ситуаций техногенного характера [№3 за 2019 год]
Авторы: Рыбаков А.В. (anatoll_rubakov@mail.ru) - Академия гражданской защиты МЧС России (начальник лаборатории информационного обеспечения населения и технологий информационной поддержки (ИОНиТИП) РСЧС), доктор технических наук; Иванов Е.В. (linia-zhizni@yandex.ru) - Академия гражданской защиты МЧС России (адъюнкт); Видрашку И.А. (scilab_o5@amchs.ru) - Академия гражданской защиты МЧС России (оператор лаборатории ИОНиТИП РСЧС); Хатухов Т.Б. (xatyxov@yandex.ru ) - Академия гражданской защиты МЧС России (оператор лаборатории ИОНиТИП РСЧС);
Аннотация: Проблема эффективного и оперативного реагирования на чрезвычайные ситуации, а также оптимального расчета необходимых сил и средств на их ликвидацию в последнее время приобрела особую остроту в связи с недостаточно эффективным уровнем планирования реагирования на чрезвычайные ситуации. В данной статье предлагается возможное решение проблемы прогнозирования зон чрезвычайных ситуаций и динамики их изменения во времени с помощью интерактивной системы моделирования чрезвычайных ситуаций с использованием карт местности. В работе представлен новый подход к разработке серверной и клиентской частей интерактивной системы поддержки принятия решений по предупреждению и ликвидации чрезвычайных ситуаций. На примере газопровода раскрывается механизм обработки линейного объекта и моделирования аварийной ситуации, связанной с нарушением его целостности. Назван перечень исходных данных, необходимых для расчета зон, подвергающихся непосредственной опасности. Результатом расчета является набор данных, на основе которого можно сделать оценку сил и средств, необходимых для устранения последствий чрезвычайной ситуации. Приведено краткое описание реализации системы моделирования различных чрезвычайных ситуаций, позволяющей визуализировать зоны поражения, на картографической основе. Представлен алгоритм работы системы с разделением на этапы работы клиентской стороны системы и серверной стороны в порядке их выполнения. Также дано описание структуры интерактивной системы и используемых инструментов, в качестве примера приведены варианты их применения.
Abstract: Recently the problem of effective and rapid response to emergency situations, as well as the optimal calculation of the necessary manpower and resources for emergency response has become particularly acute due to the insufficiently effective level of disaster response planning.
This paper provides a possible solution for the problem of forecasting emergency zones and the dy-namics of their changes over time. This solution is introduced as an interactive emergency modeling system using terrain maps.
The paper presents a new approach to the creation of client-server application of an interactive de-cision support system for preventing and eliminating emergencies.
The paper demonstrates the mechanism for processing a linear object and modeling an emergency situation related to the violation of its integrity using a gas pipeline. It also provides a list of the source data necessary for the calculation of areas at risk. The result of the calculation is a set of data that is a base for assessing the forces and means necessary to eliminate emergency consequences.
There is a brief description of the implementation of a system of modeling various emergency situa-tions, which allows visualizing the affected area, on a cartographic basis. The paper presents an algo-rithm of system operation divided into stages of the client side, and server side stages in the order of their execution. It also describes the interactive system structure with a description of the tools and an example of the options for their application.
Ключевые слова: чрезвычайная ситуация, газопровод, интерактивная система, тепловое излучение, зона чрезвычайной ситуацииKeywords: computer modelling, gas pipeline, interactive system, thermal radiation, emergency area
Просмотров: 5021
20. Разработка базы данных и конвертера для извлечения и анализа специализированных данных, получаемых с медицинского аппарата [№3 за 2019 год]
Авторы: Еремеев А.П. (eremeev@appmat.ru) - Национальный исследовательский университет «Московский энергетический институт» (профессор), доктор технических наук; Ивлиев С.А. (siriusfrk@gmail.com) - Национальный исследовательский университет «Московский энергетический институт» (аспирант);
Аннотация: При разработке экспертных систем могут возникнуть затруднения, связанные с используемыми форматами хранения или обмена данными. Возможны ситуации, когда данные хранятся в закрытом формате либо закрытый формат имеют файлы обмена для таких систем. Это затрудняет автоматический анализ данных, поскольку приходится заносить их в экспертную систему вручную. Однако существуют методы, позволяющие преобразовывать данные в удобный для работы формат. В статье рассматривается анализ двоичных файлов базы данных медицинского аппарата для исследования сложных патологий зрения с целью извлечения из нее данных биофизических исследований для последующего анализа. Поскольку в стандартном программном обеспечении отсутствуют возможности обмена информацией с внешними системами в открытых форматах, требуется разработка дополнительных методов и программных средств для определения физической структуры данных для последующего конвертирования в открытый формат. Исходными данными для анализа являются информация о данных, хранящихся в базе данных медицинского аппарата, а также общие принципы физического представления данных в компьютерных системах. После определения структуры файлов с данными выполняется разработка конвертера. Выходные файлы конвертера могут быть использованы в дальнейшем при обучении нейронных сетей. Такой подход позволяет достаточно быстро создавать базу образцов (прецедентов), исключив необходимость ручного переноса данных, и может служить основой для анализа данных в других подобных ситуациях.
Abstract: When developing expert systems, there may be difficulties associated with storage or data exchange formats. There may be situations when the data is stored in a proprietary format, or exchange files for such systems have proprietary format. This makes automated data analyze difficult, since they have to be manually entered into an expert system. However, there are methods that allow converting data into an easy-to-use format.
The paper considers the analysis of database binary files of a medical apparatus for studying com-plex vision impairment in order to extract biophysical studies data for further analysis. Since the standard software does not allow information exchange with external systems in open formats, it is necessary to develop additional methods and software to determine data physical structure for subse-quent conversion to an open format.
The initial data for the analysis is information about what data are stored in a medical device data-base, as well as general principles of physical data representation in computer systems. Converter de-veloping follows determining the structure of data files. Converter output files can be used in further neural network training.
This approach allows quick creating of a database of samples (precedents) eliminating the need for manual data transfer. The proposed approach can further serve as a basis for data analysis in other similar situations.
Ключевые слова: двоичные файлы, нейронные сети, открытые данные, закрытый формат, бд, представление данных, анализ данныхKeywords: binary files, neural network, open data, closed format, database, data presentation, data analysis
Просмотров: 7113
◄ ← Предыдущая | 1 | 2 | 3 | Следующая → ►
