Библиотека диссертаций Украины Полная информационная поддержка
по диссертациям Украины
  Подробная информация Каталог диссертаций Авторам Отзывы
Служба поддержки




Я ищу:
Головна / Фізико-математичні науки / Математичне моделювання та обчислювальні методи


52. Коба Костянтин Миколайович. Моделі і методи розв'язання задач маршрутизації при ліквідації наслідків техногенних аварій: дис... канд. техн. наук: 01.05.02 / Харківський національний ун-т радіоелектроніки. - Х., 2005.



Анотація до роботи:

Коба К.М. Моделі і методи розв’язання задач маршрутизації при ліквідації наслідків техногенних аварій. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 01.05.02 – математичне моделювання та обчислювальні методи – Харківський національний університет радіоелектроніки, Харків, 2005.

Розглянуті прикладні задачі оцінки обстановки і оптимізації планів евакуації і проведення аварійних робіт з урахуванням вимог, затверджених законами України і державними нормами у зв’язку з техногенними аваріями. Побудована математична модель основної задачі оцінки обстановки і маршрутизації (ООМ). Для задач оцінки обстановки розроблені ефективні (за витратами пам’яті і трудомісткістю) чисельна модель і методи розв’язання задачі оцінки обстановки за даними аварійного моніторингу від нерегулярної мережі датчиків змінної структури. Для задач маршрутизації сформульовані основні обмеження і критерії, засновані на мінімаксних і середніх показниках часу і дози, вказані їх типові комбінації, включаючи лексикографічні критерії. Розроблені методи розв’язання базових задач оптимізації маршрутів для аварійних бригад і евакуації населення, засновані на їх зведенні до задач пошуку оптимальних маршрутів і транспортних задач різного типу. Отримані лінійні оцінки витрат пам’яті, а оцінки трудомісткості не перевищують кубічної залежності від числа бригад і пунктів евакуації, що підтверджує обчислювальну ефективність запропонованих моделей і методів оптимізації.

Запропоновані в роботі моделі, методи і алгоритми розв’язання задачі ООМ реалізовані у вигляді відкритої геоінформаційної системи ГІС «ЕВАКУАЦІЯ», для інтерактивної роботи в реальному масштабі часу, що дає змогу значно розширити функції АСКРО Хмельницької АЕС на випадок комунальних аварій.

1. На основі аналізу нормативних вимог, існуючих моделей і методів розв’язання задач оцінки дії техногенних аварій і прийняття рішень щодо ліквідації їх наслідків показана актуальність проблеми розробки ефективних моделей і методів розв’язання задачі оцінки обстановки і маршрутизації (ООМ) для випадку комунальних аварій, а також їх програмно-апаратної реалізації.

2. Побудована концептуальна модель задачі ООМ і показано, що для її розв’язання необхідне створення нових комп'ютерних моделей, а також методів апроксимації, оцінювання і оптимізації, що задовольняє заданим вимогам щодо точності і обчислювальної ефективності. На цій основі запропоновані базові елементи математичної моделі цієї задачі, включаючи основні критерії і обмеження. Показано, що розв’язання задачі ООМ зводиться до розв’язання двох підзадач – оцінки обстановки і маршрутизації.

3. Для поставленої задачі оцінки обстановки розроблена і обґрунтована ефективність застосування базової регулярної сіткової моделі для лінійної і нелінійної інтерполяції поля замість використання при аварійному моніторингу нерегулярної мережі датчиків змінного складу і розташування. Отримані оцінки кроку сітки, що забезпечує лінійну інтерполяцію поля з точністю, адекватною можливостям мережі датчиків.

4. На основі використання прийнятих в ГІС полігональної моделі доріг і сегментного подання області для задачі маршрутизації розроблені методи оцінювання доз при пересуванні по дорогах. Отримані квадратурні формули, засновані на використанні коефіцієнтів, подібних до коефіцієнтів Котеса, і значень поля в необхідні моменти часу, що дозволяє оцінювати дози для нестаціонарного поля з лінійною трудомісткістю і витратами пам’яті. Для актуального класу задач розрахунку дії доз при переміщенні по дорожній сіті при експоненціальній зміні поля отримана формула, що зводить дану задачу до стаціонарного аналога з лінійною трудомісткістю і витратами пам’яті.

5. Для виявлення тенденцій і прогнозування дії АС в зоні аварійного моніторингу в нестаціонарних умовах побудована система динамічних моделей поля у вузлах сітки, що враховують особливості розвитку радіаційної або хімічної обстановки, яка з необхідною точністю забезпечує розв’язання цих задач в реальному масштабі часу. Обґрунтовано вибір поліноміальних і експоненціальних моделей трендів і запропоновані методи оцінки їх параметрів, лінійні за трудомісткістю і витратами пам’яті.

6. Для задач маршрутизації сформульовані основні обмеження і критерії, засновані на мінімаксних і середніх показниках часу і дози, вказані їх типові комбінації. На цій основі сформульовані базові задачі пошуку оптимальних маршрутів, а також планів евакуації і проведення аварійних робіт при типових поєднаннях обмежень і критеріїв за дозою, часом і транспортним ресурсом, які утворюють ієрархічну систему моделей і методів розв’язання основних класів задач маршрутизації.

7. Розроблені методи розв’язання базових задач оптимізації маршрутів для аварійних бригад, засновані на їх зведенні до задач пошуку оптимальних маршрутів і транспортних задач різного типу, а також методи розв’язання базових задач оптимізації планів евакуації населення, засновані також на їх зведенні до задач пошуку оптимальних маршрутів, апріорної і апостеріорної оптимізації транспортного ресурсу. Для запропонованих методів розв’язання базових задач отримані лінійні оцінки витрат пам’яті, а оцінки трудомісткості не перевищують кубічної залежності від числа бригад і пунктів евакуації, що підтверджує їх обчислювальну ефективність.

8. Запропоновано загальний підхід до розв’язання задачі ООМ для неоднорідного і нестаціонарного поля, коли вона стає NP-повною. З урахуванням низької точності даних моніторингу, а також неможливості довгострокового прогнозування поля внаслідок можливості викидів і дії метеорологічних чинників, він заснований на ітеративному розв’язанні задачі ООМ за допомогою запропонованої динамічної моделі поля і методів розв’язання базових задач оцінки обстановки і оптимізації планів евакуації і проведення аварійних робіт.

9. Запропоновані моделі і методи розв’язання задачі ООМ в реальному масштабі часу реалізовані у вигляді інтерактивної геоінформаційної системи ГІС «ЕВАКУАЦІЯ», яка розширює функції АСКРО Хмельницької АЕС на випадок комунальних аварій. Обчислювальний експеримент з ГІС «ЕВАКУАЦІЯ», заснований на використанні фактичних даних і існуючих моделей забруднення, показав, що ця система забезпечує розв’язання розрахункових і оптимізаційних задач з необхідною точністю і оперативністю, спрощує введення, контроль і сприйняття даних, що актуально при розробці й адаптації планів втручання, на стаціонарних і мобільних об’єктах за умов гострого дефіциту часу.

10. Запропоновані в роботі спеціалізовані пристрої можуть бути застосовані в цілях підвищення ефективності функціонування автономних систем управління переміщенням аварійних бригад і пересувних лабораторій.

Публікації автора:

  1. Коба К.Н., Путятин В.П. Концептуальная постановка задачи маршрутизации при техногенной катастрофе // Системи обробки iнформацiї. Зб. наук. пр., Вип. 5 (15) - Харкiв: НАНУ, Харк. військовий університет. – 2001. – С. 129–133.

  2. Коба К.Н. Модели и методы решения задач оценки распределения агрессивной среды при техногенных авариях // Автоматизированные системы управления и приборы автоматики. – 2003. – Вып. 123. – С. 72 – 80.

  3. Коба К.Н., Путятин В.П. Модели и методы решения задач маршрутизации в зоне техногенной аварии // Радиоэлектроника и информатика. – 2003. – № 4. – С. 117–124.

  4. Патент. Україна. Пристрiй для оптимiзацiї маршруту при техногеннiй катастрофi /В.П. Путятiн, К.М. Коба (Україна). № 47961 А. Опубл. 15.07. 2002. Бюл. № 7. – 3 с.

  5. Патент. Україна. Пристрій для моделювання маршруту за обмеженнями зараження /В.П. Путятін, К.М. Коба (Україна). № 47963 А. Опубл. 15.07.2002. Бюл. № 7. – 3 с.

  6. Патент. Україна. Пристрій для моделювання маршруту через регіон катастрофи /В.П. Путятін, К.М. Коба (Україна). № 47962 А. Опубл. 15.07. 2002. Бюл. № 7. – 3 с.

  7. Коба К.Н., Путятин В.П. Программно-аппаратная реализация математических моделей маршрутизации при техногенных катастрофах // Сб. научн. трудов по материалам 8-й Междунар. конф. «Теория и техника передачи, приема и обработки информации» (ИИСТ - 2002). – Харьков: Харьк. нац. ун-т радиоэлектроники. – 2002. – С. 248–250.

  8. Коба К.Н. Модель и метод решения задачи маршрутизации в зоне экологического происшествия // Сб. научн. трудов по материалам 6-го Междунар. молодежного форума «Радиоэлектроника и молодежь в ХХ1 веке». – Часть 2. – Харьков: Харьк. нац. ун-т радиоэлектроники. – 2002. – С. 279–280.

  9. Коба К.Н. Оптимизация маршрутов при техногенных катастрофах // Материалы 7-го Междунар. молодежного форума «Радиоэлектроника и молодежь в ХХI веке».- Харьков: Харьк. нац. ун-т радиоэлектроники. – 2003. – С. 521.

  10. Коба К.Н., Путятин В.П. Принятие решений о маршрутизации при техногенных авариях // Тезисы докладов Междунар. научн. конф. «Теория и техника передачи, приема и обработки информации». – Харьков-Туапсе: Харьк. нац. ун-т радиоэлектроники. – 2003. – С. 459–460.

  11. Коба К.Н. Модели и методы решения задач маршрутизации при техногенной аварии коммунального масштаба // Проблемы информатики и моделирования. Матер. III междунар. научн.-техн. конф. (г. Харьков, 27 - 29 ноября 2003 г.). – Харьков: НТУ "ХПИ". – 2003. –С. 6.