Віртуальне проектування інтелектуалізованих роботів для розвідки і нейтралізації небезпечних екологічних подій

Далі в розділі конкретизуєтся зміст ІТ на кожному етапі.

Зокрема, этап С1 передбачає введення (по команді СЦ регіону) у бортову ІАС даного ІРР фрагмента геоінформаційної системи (що містить задану у векторному виді карту рельєфу гірського регіону в літній період) ЗОІ, що регламентує програму дій уздовж траєкторії обльоту засніженого гірського району, базову траєкторію обльоту засніженого регіону, множину контрольних точок (МКТ) зйомки і множину елементів ландшафту (МЕЛ), упорядковане за ступенем важливості, вводиться критерій оптимізації спрощенної програми польоту на випадок ускладнених метеоумов (вітер, сніг, дощ, туман). На старті даний ІРР забезпечується бортовим енергоресурсом (Е Джоулей) і одержує ЗОІ , наприклад, у вигляді Сценарію1 і Сценарію2:

Сценарій1 - наблизитися в район початку обстеження, визначити клас метеоумов (з погляду перешкод проходженню базової траєкторії обльоту БТ); оцінити ступінь інтенсивності перешкод через метеоумови; у випадку нульової інтенсивності перешкод (ідеальні метеоумови) реалізувати БТ і виконати зйомку з кожної точки МКТ відповідних елементів з МЕЛ і повернутися на Базу. У процесі польоту контролювати залишковий енергоресурс бортових систем і при досягненні вичерпання його до третини повертатися негайно на Базу в режимі адаптивного керування зворотним маршрутом.

Сценарій2 - у випадку наявності названих перешкод, що належать до класу_K (визначати в реальному часі клас інтенсивності перешкод), перейти на режим адаптивного управління при відпрацюванні траєкторії польоту, виконуючи зйомку підмножини контрольних елементів ландшафту, що відповідають даному класу_К інтенсивності перешкод, повернутися на Базу. У процесі польоту контролювати залишковий енергоресурс бортових систем і при досягненні вичерпання його до третини повертатися негайно на Базу в режимі адаптивного керування зворотним маршрутом.

Розглянуто задачу прогнозу повені для підрахованого снігозапасу. Дані про снігозапас в зоні впливу на обране штучне спорудження (ШС), отримані за допомогою ІРР, необхідні для кількісної оцінки величини ризику повені, що впливає на зону розглянутого ШС (у даному випадку це селища, міста й ін. елементи техносфери, що можуть постраждати від повені, зв'язаного з таненням снігозапасу чи інтенсивними дощовими потоками) у зоні водозабору, що діє на названі елементи техносфери. Джерелом зливових потоків може бути снігозапас, що тане (при наявності належних метеоумов), чи опади у вигляді дощу.

У дисератції отримано інформаційну модель і алгоритмічне забезпечення розрахунку рівня очікуваного паводку ріки у випадку швидкого танення сігозапасу чи сильних опадах, які містять наступні інформаційні й організаційні компоненти:

1) урахування поточного розподілу снігу на контрольованій ділянці рельєфу;

2) прогнозний розрахунок шляхів міграції поверхневих потоків талих вод;

3) збереження даних про метеоумови попередні днів;

4) визначення очікуваної кількості талих вод на прогнозний період часу;

5) оптимальний вибір періодів виконання стереозйомки з авіаносіїв, кількість вимірів рельєфу з різних ракурсів, з метою забезпечення максимальної точності отриманих даних вимірів по серії стереознимків засніженої місцевості.

Далі розглядається математичне й алгоритмічне забезпечення розрахунку величини паводка ріки.

Наведено алгоритм розрахунку значення паводку ріки по відомих течіях, у яку

стікає з гірського рельєфу вода, та при відомому прирості маси води за інтервал часу, що надходить у ріку.

Таким чином, у п'ятому розділі:

проведено апробацію розроблених принципів віртуального проектування ІРР для

задач обстеження снігозапасу на критичність з метою наступного обчислення паводку ріки. Вперше розроблено інформаційну модель і програмно-алгоритмічне забезпечення обчислення снігозапасу на ділянці гірського рельєфу за оперативною інформацією зі стереопар аэрознімків земної поверхні для наступного прогнозу повені у випадку швидкого танення снігозапасу;

уперше запропоновано й розроблено інформаційну модель, алгоритмічне й програмне забезпечення розрахунку величини ризику високоенергетичного природного лиха типу повені в передгірній місцевості з оцінкою очікуваного збитку. Технологія може бути рекомендована для регіонів, що потерпають від повенів у весняний період через танення снігу в горах;

уперше запропоновано й обґрунтовано метод прогнозування руху поверхневих забруднень у формі розливів нафтопродуктів або інших токсичних речовин у морській акваторії з урахуванням змінного поля течій, дані якого обновлюються оперативно за допомогою ІАС підтримки рішень контролю навколишнього середовища й захисту від екологічних катастроф з використанням результатів одержаних зображень з космічних апаратів і спеціалізованих безпілотних літальних ІРР, що несуть багатоканальну апарату дистанційного зондування земної поверхні. Створено програму 3D імітаційного моделювання результатів.

ВИСНОВКИ

1. За результатами аналізу існуючої літератури виявлено актуальність розробки принципів структурування проблеми створення системи УПРАВЛІННЯ_ЕП у цілому, включаючи концепцію створення всієї системи підтримки ІАС_tir та технопарку інтелектуалізованих роботів (ТІР), а також реалізацію цієї концепції і безпосередньо технопарку роботів для конкретних предметних галузей. Особлива увага приділена створенню елементів теорії необхідних інформаційних технологій (ІТ) усієї проблеми.

2. Уперше розроблено елементи теорії компонентів ІТ для цілей створення ТІР, включаючи розробку універсальних принципів структурування як класів ЕП/НС, оптимального синтезу типів інтелектуалізованих роботів (ІРР) як за середовищами функціонування, так і за рівнем штучного інтелекту.

3. Уперше розроблено засоби і методи оптимального проектування компонентів інформаційно-аналітичної системи підтримки роботи технопарку інтелектуалізованих роботів (ІАС_tіr) з урахуванням темпорально-вартісного критерію авторської леми та використанням авторських елементів інструментарію для вибору оптимальних модулів при конструюванні ІРР.

4. Сформовано основи компонент нових інформаційних технологій (інформаційне, математичне, алгоритмічне та програмне забезпечення), на основі покращених алгоритмів, що підвищують рівень ШІ, орієнтованих на розширення функціональних можливостей наявних типів мобільних ІРР для включення їх у розроблюваний ТІР для задач дорозвідки і нейтралізації ЕП/НС.

5. Створено базові компоненти інформаційних технологій (математичні моделі, алгоритми та програмні модулі) для імітаційного моделювання функціонування варіантів спроектованих ІРР в зовнішньому агресивному середовищі, що відрізняються можливістю оптимально сформувати комплект компонентів ІРР. Базові компоненти ІТ впроваджено на підприемствах та у навчальний процес.

6. Апробовано розроблені принципи віртуального проектування ІРР на прикладах таких задач, як обстеження затонулого об'єкта мобільним ІРР за умов придонних течій, обстеження ІРР радіаційного приміщення ядерного циклу для виявлення найбільш радіаційних накопичень, обстеження ІРР снігозапасу на критичність для розрахунку паводку, що загрожує затопленням при таненні снігу, що демонструє доцільність використання розроблюваної ІТ для скорочення життевого циклу ЕП/НС та зменьшення збитків відповідно.

ОСНОВНІ ПОЛОЖЕННЯ ДИСЕРТАЦІЇ ОПУБЛІКАВАНІ В ТАКИХ ПРАЦЯХ

1. Писаренко Г.С., Лобанов В.Б., Писаренко В.Г., Писаренко Ю.В. Дистанционный спутниковый мониторинг и расчет трехмерных ветровых течений в морских акваториях в связи с задачей прогнозирования переноса загрязнений / Математические модели ключевых технологий ХХI века // Тр. науч.-практич. конф. с международным участием “Физико-технические проблемы ключевых технологий ХХI века”, 22-24 декабря 1999. - Киев: Из-во “Аримойя”. - 2000. - С. 15-18.

2. Писаренко В.Г., Семенова В.И., Писаренко Ю.В. Моделирование функций центра по управлению финансово-производственной деятельностью региона на базе обобщения экономической модели “затраты-выпуск” / Математические модели ключевых технологий ХХI века // Тр. науч.-практич. конф. с международным участием “Физико-технические проблемы ключевых технологий ХХI века”, 22-24 декабря 1999. - Киев: Из-во “Аримойя”. - 2000. - С. 65-66.

3. Писаренко В.Г., Писаренко Ю.В., Потапенко А.Ф. Синтез геоинформационной системы моделирования и прогнозирования метеобедствий // Зб. наук. пр. „Комп'ютерні засоби, мережі та системи”. - К.: Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України. - 2002. - № 1. - С. 79-86.

4. Писаренко В.Г., Писаренко Ю.В. Некоторые задачи проектирования геоинформационных систем прогнозирования метеобедствий (монография). - Киев: Из-во “Аримойя”. - 2002. - 134 с.

5. Писаренко В.Г., Грищенко С.Г., Писаренко Ю.В. та інші. Методики формування техніко-економічних характеристик (ТЕХ) запропонованих ресурсозберігаючих технологій для оцінки їх порівняльної ефективності. - Зареєстровано Міністерством транспорту України за № 1690 від 18.04.2003 р. - К.: Відомче видавництво Укрзалізниці. - 2003. - 38 с.

6. Писаренко В.Г., Грищенко С.Г., Писаренко Ю.В. та інші. Методики багатокритеріальної оцінки порівняльної ефективності запропонованих ресурсозберігаючих технологій, охарактеризованих своїми ТЕХ. Зареєстровано Міністерством транспорту України за № 1690/2 від 18.04.2003 р. - К.: Відомче видавництво Укрзалізниці. - 2003. - 45 с.

7. Писаренко В.Г., Семенова В.И., Писаренко Ю.В. и др. Теоретико-игровые методы и нечеткая логика в задачах интеллектуального экономического управления финансово-хозяйственной деятельностью корпорации // Сб. науч. тр. “Интеллектуальные и многопроцессорные системы - 2003”. Мат. Междунар. науч. конф. (22-27 сентября 2003, п. Дивноморское, Геленджик, Россия).- Таганрог: Из-во ТРТУ. - 2003. - 1. - С. 80-84.

8. Писаренко Ю.В., Лабжинский В.А. Многокритериальная оптимизация архитектуры спутникового орбитального комплекса определения координат потребителей // Сб. науч. тр. Междунар. науч. конф. студентов и молодых ученых “Полет 2003”. - Киев: Национальный авиационный университет. - 2003. - Вып. № 3 - C. 197-201.

9. Писаренко Ю.В., Варава И.А., Семенова В.И. Технологии проектирования проблемно-ориентированного интеллектуального робота с системой идентификациии текущего состояния среды и адаптивным управлением // Зб. наук. пр. „Комп'ютерні засоби, мережі та системи”. - К.: Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України. - 2004. - № 3. - С. 117-123.

10. Писаренко В.Г., Варава И.А., Писаренко Ю.В. и др. Робототехнические системы с интеллектуальными сенсорами и многопроцессорными имитаторами динамического состояния объекта управления // Искусственный интеллект. - 2004. - № 3. - С. 752-758.

11. Писаренко В.Г., Боюн В.П., Мержвинский А.А., Писаренко Ю.В. и др. Актуальные задачи технологий распознавания образов при мультиспектральном дистанционном зондировании в экологии и экстремальных ситуациях. Мат. I Междунар. конф. “СВЧ и оптические информационные технологии-2004”. - Киев: Из-во “Политехника”. - 2004. - С. 9-13.

12. Писаренко Ю.В. Инструментальные средства проектирования многофункциональных самоорганизующихся роботов // Искусственный интеллект. - 2005. - № 1. - С. 250-258.

13. Писаренко В.Г., Прокопчук В.И., Писаренко Ю.В. и др. Математическая модель оптимального планирования и адаптивной реализации финансово-хозяйственной деятельности Укрзализници как N - отраслевой корпорации // Залізничний транспорт України. - К.: - 2005. - № 3/1. - С. 84-87.

14. Писаренко В.Г., Писаренко Ю.В. Вопросы виртуального проектирования систем, ориентированных на создание интеллектуализированных роботов для мониторинга экстремальных состояний техносферы. Ч. 1 // УСиМ. - Киев. - 2005. - № 4. - С. 8-18.

15. Писаренко Ю.В. Вопросы виртуального проектирования информационно-аналитических систем для мониторинга и нейтрализации экстремальных состояний транспортной техносферы // Комп'ютерні системи і мережі. - К.: Інститут кібернетики ім. В.М.Глушкова НАН України. - 2005. - № 4. - С. 57- 63.

16. Писаренко В.Г., Писаренко Ю.В. Прикладное программное обеспечение геоинформационных систем регионов с высоким риском наводнений // Екологія і ресурси. - 2004. - № 9. - С. 44-52.

АНОТАЦІЯ

Писаренко Ю.В. Віртуальне проектування інтелектуалізованих роботів для розвідки і нейтралізації небезпечних екологічних подій. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.06 - автоматизовані системи управління та прогресивні інформаційні технології. - Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України, Київ, 2006.

Дисертаційна робота присвячена розробці наукових основ компонент інформаційних технологій (математичне, алгоритмічне та програмне забезпечення) віртуального проектування інтелектуалізованих роботів для до розвідки та нейтралізації небезпечних екологічних подій. У роботі запропоновано створити технопарк інтелектуалізованих роботів, для чого розроблено універсальні принципи структурування класів небезпечних екологічних подій та інтелектуалізованих роботів (ІРР) по середовищах функціонування і за рівнем штучного інтелекту. На основі цього розроблено засоби і методи оптимального проектування компонентів інформаційно-аналітичної системи підтримки роботи технопарку інтелектуалізованих роботів (ІАС_tіr) з урахуванням темпорально-вартісного критерію авторської леми та використанням авторських елементів інструментарію для вибору оптимальних модулів при конструюванні ІРР. Для розширення функціональних можливостей наявних типів мобільних ІРР сформовано основи нової ІТ (інформаційне, математичне, алгоритмічне та програмне забезпечення). З метою проведення імітаційного моделювання функціонування варіантів спроектованих ІРР в зовнішньому агресивному середовищі створено базові компоненти ІТ (математичні моделі, алгоритми та програмні модулі). Розроблені принципи віртуального проектування ІРР апробовано на прикладах таких задач, як обстеження затонулого об'єкта мобільним ІРР за умов придонних течій, обстеження ІРР радіаційного приміщення ядерного циклу для виявлення найбільш радіаційних накопичень, обстеження ІРР снігозапасу на критичність для розрахунку паводку, що загрожує затопленням при таненні снігу.

Ключові слова: інформаційні технології, імітаційне моделювання, інформаційне, математичне, алгоритмічне, організаційне, програмне забезпечення, БД, БЗ, інформаційно-аналітичні системи, інтелектуалізовані роботи, розвідка небезпечних екологічних подій і компоненти їх нейтралізації.

АННОТАЦИЯ

Писаренко Ю.В. Виртуальное проектирование интеллектуализированных роботов для разведки и нейтрализации опасных экологических происшествий. - Рукопись.

Дисертация на соискание учёной степени кандидата технических наук по специальности 05.13.06 - автоматизированные системы управления и прогрессивные информационные технологии. - Институт кибернетики им. В.М. Глушкова НАН Украины, Киев, 2006.

Диссертационная работа посвящена разработке научных основ компонент информационных технологий (информационное, математическое, алгоритмическое, программное и организационное обеспечение) виртуального проектирования интеллектуализированных роботов для разведки и нейтрализации опасных экологических происшествий. В работе предложено создать технопарк интеллектуализированных роботов, для чего разработаны универсальные принципы структурирования классов опасных экологических событий и интеллектуализированных роботов-разведчиков (ИРР) по средам функционирования и по уровню искусственного интеллекта. На основе этого разработаны средства и методы оптимального проектирования компонентов информационно-аналитической системы поддержки работы технопарка интеллектуализированных роботов (ИАС_tіr) с учетом темпорально-стоимостного критерия авторской леммы и с использованием авторских элементов инструментария для выбора оптимальных модулей при конструировании ИРР. Для расширения функциональных возможностей имеющихся типов мобильных ИРР сформированы основы новых информационных технологий (информационное, математическое, алгоритмическое и программное обеспечение), в основу которых легли функции существующих прототипов. С целью проведения имитационного моделирования функционирования вариантов спроектированных ИРР во внешней агрессивной среде созданы базовые компоненты информационных технологий (математические модели, алгоритмы и программные модули). Разработанные принципы виртуального проектирования ИРР апробированы на примерах таких задач, как обследование затонувшего объекта мобильным ИРР в условиях придонных течений, обследование ИРР радиационного помещения ядерного цикла для выявления наиболее радиационных накоплений, обследование ИРР снегозапаса на критичность для расчета паводка, который угрожает затоплением при таянии снега. Получены алгоритмы адаптивного управления ИРР в вихревой зоне; расчета с помощью дистанционного обследования наиболее радиоактивных участков в помещении; вычисления снегозапаса на участке горного рельефа по оперативной информации со стереопар аэроснимков земной поверхности для прогноза наводнения от быстрого таяния снегозапаса; прогнозирования движения поверхностных загрязнений в акватории с учетом поля течений, данные которого обновляются оперативно с помощью ИАС поддержки контроля окружающей среды с использованием снимков, полученных с беспилотных летательных ИРР, которые несут многоканальную аппарату дистанционного зондирования земной поверхности.

Базовые компоненты разрабатываемой информацыонной технологии внедрены на предприятия и в учебный процесс.

Ключевые слова: информационные технологии, имитационное моделирование, информационное, математическое, алгоритмическое, организационное, программное обеспечение, БД, БЗ, информационно-аналитические системы, интеллектуализированные роботы, разведка опасных экологических событий и компоненты их нейтрализации.

ABSTRACT

Pisarenko J.V. Virtual designing intellectualized robots for investigation and neutralization of dangerous ecological incidents. - Manuscript.

Thisis for Ph.D. degree by speciality 05.13.06 - systems of automatical control and progressive information tecnologies. - V.M. Glushkov Institute of Cybernetica of The National Academy of Sciences of Ukraine, Kiev, 2006.

Dissertational work is devoted to development of scientific bases a information technologies' components (information, mathematical, algorithmic, program and organizational maintenance) virtual designing intellectualized robots for investigation and neutralization of dangerous ecological incidents. In work it is offered to create technopark intellectualized robots for what universal principles of structurization of dangerous ecological events' classes and intellectualized robots-scouts (IRS) on environments of functioning and on a level of an artificial intellect are developed. On the basis of it means and methods of optimum designing of information-analytical system components' for support of technopark intellectualized robots (IAS_tir) in view of time-cost criterion of an author's lemma and with use of author's elements of toolkit for a choice of optimum modules at designing IRS For expansion of functionalities of available types mobile IRS bases of new information technologies (information, mathematical, algorithmic and the software) are generated. With the purpose of carrying out of imitating modelling functioning variants designed IRS in an external excited environment base components of information technologies (mathematical models, algorithms and program modules) are created. The developed principles of virtual designing IRS are approved on examples of such problems, as inspection of the sunk object mobile IRS in conditions of benthonic currents, inspection IRS of a radiating premise of a nuclear cycle for revealing the most radiating accumulation, inspection IRS snow's stock on criticality for calculation of a high water which threatens with flooding at thawing a snow.

Key words: information technologies, imitating modelling, the information, mathematical, algorithmic, organizational software, a databases, knowledge bases, information-analytical systems, intellectualized robots, investigation of dangerous ecological events and components of their neutralization.

Размещено на Allbest.ru