Разработка метода выявления теплопотерь на теплосетях города Архангельска на основе цифровых данных

Размещено на http://www.allbest.ru/

Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова

Разработка метода выявления теплопотерь на теплосетях города архангельска на основе цифровых даннях

Мельников Д.С. студент, высшая школа информационных технологий и автоматизированных систем

г. Архангельск, Россия

Аннотация

Статья посвящена изучению проблемы способов определения и визуализации мест утечки тепла в системе теплоснабжения города Архангельска, негативно влияющих на феномен городского острова тепла.

Ключевые слова: городской остров тепла, теплосети, утечки тепла, визуализация, машинное обучение, нейросети.

Abstract

Melnikov D.S.

Northern (Arctic) Federal University named after M.V. Lomonosov

(Arkhangelsk, Russia)

DEVELOPMENT OF A METHOD FOR DETECTING HEAT LOSS IN THE HEATING NETWORKS OF THE CITY OF ARKHANGELSK BASED ON DIGITAL DATA

The article is devoted to the study of the problem of methods for determining and visualizing the places of heat leakage in the heat supply system of the city of Arkhangelsk, which negatively affect the phenomenon of the "urban heat island".

Keywords: urban heat island, heating networks, heat leaks, visualization, machine learning, neural networks.

Существует феномен «городского острова тепла»: когда температура в городе больше, чем за его пределом. Крайне важно, чтобы данный феномен не выходил за средние значения. Усилению этого феномена могут поспособствовать, разные факторы, например промышленность в городской черте или утечки в сети теплоснабжения. Разрабатываемый метод должен помогать определять теплопотери в системе теплоснабжения. Это крайне важно, потому что тепло, которое выделяется в местах слабой теплоизоляции усиляет феномен «городского острова тепла», который станет причиной теплового удара десятка людей. Кроме того, выявленные точки утечки тепла, позволят компаниям отремонтировать их и повысить эффективность работы системы теплоснабжения.

Тема анализа феномена городского острова тепла рассмотрена в работе Молоко Анны Сергеевны «Применение данных спутниковой съемки для обнаружения и оценки островов тепла на урбанизированных территориях» [1]. В работе даётся исчерпывающая оценка феномена городского острова тепла, описывается ситуация на территориях, где проводились исследования, а также формализуется методика обработки спутниковых данных для получения карт динамики городских островов тепла. Однако данная работа никак не затрагивает тему машинного обучения. Кроме того, стоит отметить, что в работе анализируется урбанизированные территории, а не их отдельные части, оказывающие большее влияние на исследуемый феномен. Такая же ситуация в работе Исакова Сергея Владимировича и Шкляева Владимира Александровича «Определение суммарного влияния антропогенноизменных поверхностей на возникновение эффекта «Городского острова тепла» с использованием геоинформационных систем» [2]. Авторы также исследуют и визуализируют общие территории, вместо частных случаев.

Тема оценки спутниковых снимков при помощи машинного обучения представлена в диссертации кандидата наук Нгуен Тхань Доан «Разработка методики определения изменений береговой линии поверхностных водных объектов по материалам разновременных космических съёмок» [3]. В работе автор предлагает решение задачи разработки методики определения поверхностных береговой линии водных объектов по материалам разновременной космической съёмки с использованием модели сверочной нейронной сети. Кроме того, автор выделят огромную роль в создании набора данных для обучения нейросетей. Но данная работа отдаёт предпочтение разновременным снимкам, что при переносе на тему с утечками в теплосетях, не позволит своевременно устранить проблему.

Утечки на теплосетях города Архангельска приводят к усилению феномена городского острова тепла. Это крайне плохо сказывается на инфраструктуре города, а также на людях. Чаще всего негативный эффект исследуемого феномена возникает летом. Именно в таком сочетании люди могут получить тепловой удар.

Проблема исследования состоит в поиске путей и способов определения и визуализации мест утечки тепла в системе теплоснабжения города Архангельска, негативно влияющих на феномен городского острова тепла. утечка тепло городской

Целью работы является разработка метода позволяющего определять и визуализировать места утечки тепла на теплосетях города Архангельска, использующего цифровые данные. Для достижения этой цели необходимо выполнить следующие задачи:

Исследовать влияния теплопотерь на исследуемый феномен;

Определить проблемы;

Определить спецификации приложения;

Исследовать способы интерпретации цифровых данных;

Исследовать способы анализа многоспектральных снимков;

Исследовать методы машинного обучения;

Выбрать средства реализации;

Разработать приложение;

Создать руководство пользователя.

В качестве методов исследования использованы следующе методы: анализ и синтез, индуктивно-дедуктивный метод, библиографический метод, системный анализ, метод сравнения, эксперимент, моделирование, опрос, дизайн-мышление.

Вышеописанные подходы определения и визуализации утечек тепла обеспечивают создание надежного и современного метода.

Практическая значимость работы обусловлена созданием информационной системы, основной на методах определения и визуализации утечек тепла на теплосетях города Архангельска. Использование данной системы может снизить показатели феномена острова городского тепла.

Таким образом можно сказать, что существующие проблемы определения мест утечек тепла требуют современных решений в связи с растущей теплосетью. Если не обеспечить достаточно эффективный метод визуализации, это может привести к усилению феномена городского тепла и негативным последствиям для населения.

Список литературы

1. Молоко А. С., Применение данных спутниковой съемки для обнаружения и оценки островов тепла на урбанизированных территориях [Электронный ресурс].

2. Голубев М. Н., Разработка и анализ алгоритмов детектирования и классификации объектов на основе методов машинного обучения [Электронный ресурс]

3. Исаков С. В., Шкляев В. А., Определение суммарного влияния антропогенноизменных поверхностей на возникновение эффекта «Городского острова тепла» с использованием геоинформационных систем [Электронный ресурс]

Размещено на Allbest.ru