Работая с нашим сайтом, вы даете свое согласие на использование файлов cookie. Это необходимо для нормального функционирования сайта, показа целевой рекламы и анализа трафика. Статистика использования сайта отправляется в «Яндекс» и «Google»

Понятно

Научный журнал Моделирование, оптимизация и информационные технологииThe scientific journal Modeling, Optimization and Information Technology

cетевое издание
issn 2310-6018

отправить
статью

метаданные статей за последние 2 года

Прогнозирование и оценка выработки энергии на солнечных станциях: состояние проблемы и тенденции развития

2024. T.12. № 1. id 1499

Ажмухамедов И.М. Лоба И.С. Мачуева Д.А.

DOI: 10.26102/2310-6018/2024.44.1.008

Рассматриваются актуальные вопросы, связанные с проблемой расчетов и прогнозирования при выработке солнечной электроэнергии как возобновляемого источника энергии. Для обнаружения проблем выявлены исходные данные для моделирования и их источники. Источники исходных данных для моделирования систематизированы, и для каждого приведен пример. Анализ состояния мирового энергетического рынка и положение государственной политики в области энергетики в России показал, что необходимо уделять внимание вопросам солнечной энергии и решать проблемы прогнозирования выработки электроэнергии. Это связано не только с доступностью ресурсов, но и экологичностью. Рассмотрена классификация существующих моделей и методов прогнозирования выработки энергии солнечной электростанции (СЭС). Существующие методики позволяют производить расчеты по прогнозированию мощности выработки электроэнергии, но приводят средние показатели за год. Требуются новые технологические и инновационные методы для решения существующей проблемы. Представлены ключевые факторы и аспекты внедрения и эксплуатации солнечной электростанции. Главной сложностью в прогнозировании является учет множества нелинейных характеристик. Предложена попытка решить данную проблему. Сделан обзор состояния проблемы и тенденций развития солнечной энергетики, среди которых определены основные проблемы и намечены пути решения.

Ключевые слова: солнечная энергия, возобновляемые источники энергии, аспекты и эксплуатация внедрения солнечной электростанции, прогнозирование выработки солнечной энергии, методы прогнозирования

Оптимальное управление организационно-технической системой с учетом интенсивности приложения управляющих воздействий

2024. T.12. № 1. id 1497

Ахмедьянова Г.Ф.

DOI: 10.26102/2310-6018/2024.44.1.019

Предиктивное управление при всех его погрешностях и сложностях все же является действенным средством обеспечить организационно-техническую систему временем для повышения ее готовности к изменениям ситуационной обстановки. Для постановки и решения задачи оптимального управления этим процессом использовано уравнение Фоккера-Планка-Колмогорова, являющегося первым приближением в вероятностном описании случайных процессов. Для постановки задачи оптимального управления модифицирован критерий Летова, применен координатно-параметрический подход, а также учтен очевидный факт возрастания управленческих расходов при уменьшении времени на повышение готовности организационно-технической системы в виде квадрата скорости изменения плотности вероятности. К итоговому лагранжиану применены уравнения Эйлера-Остроградского-Пуассона. Полученные нелинейные уравнения решены с помощью метода малого параметра. Исследование полученного решения доказывает, что даже при оптимальном управлении величина управляющих воздействий возрастает пропорционально целевому значению и длительности управления (увеличению горизонта планирования). Возрастание происходит по кубу экспоненты, то есть очень медленно вначале управления и очень резко в конце, и аналогичный характер возрастания демонстрирует зависимость управляющих воздействий от востребованности результата управления, но выражается эта зависимость через гиперболические функции.

Ключевые слова: оптимальное управление, уравнение Фоккера-Планка-Колмогорова, вероятностные критерии качества, интенсивность приложения управляющих воздействий, метод малого параметра

Система комплексного хранения данных геологических лабораторных испытаний

2024. T.12. № 1. id 1495

Тишин Н.Р. Озмидов О.Р. Пролетарский А.В.

DOI: 10.26102/2310-6018/2024.44.1.007

В статье рассматривается разработка нового подхода к хранению и организации результатов лабораторных опытов с учетом специфики их последующей обработки. Для решения поставленной задачи лабораторные опыты рассматриваются как структурированные данные с неструктурированными частями. При разработке системы была проанализирована специфика хранения и обработки данных лабораторных испытаний, после чего сформулированы основные требования к системе. Были определены основные модели данных, а также сущности базы. Для хранения структурированных данных выбрана стандартная реляционная модель данных, а хранение неструктурированной информации (такой как результаты опыта или параметры опыта) реализовано через поле BJSON. Для решения задачи обеспечения защищенного доступа, а также создания API для системы был выбран асинхронный фреймворк FastAPI. Также рассмотрена реализация хранения дополнительных файлов опыта, которые находятся в объектном хранилище и связываются с опытом в реляционной модели через дополнительную сущность. Представленный подход отличается своей гибкостью к структуре хранимых лабораторных опытов, учитывает специфику геологических лабораторных испытаний, а также предоставляет возможности для комплексного метаанализа больших объемов данных. Система была протестирована и внедрена в технологический процесс геотехнической лаборатории АО МОСТДОРГЕОТРЕСТ.

Ключевые слова: хранение данных геологических лабораторных испытаний, неструктурированные данные, система хранения результатов опытов, геоинформационная система, база данных, геологическая среда, информационный ресурс, инженерная геология

Акустико-эмиссионная диагностика латентных дефектов в многослойных печатных платах радиоэлектронных устройств

2024. T.12. № 1. id 1493

Черноверская В.В. Нгуен К.Д. Лыу Н.Т. Тхе Х.В. Увайсов С.У.

DOI: 10.26102/2310-6018/2024.44.1.004

В статье приведены результаты применения метода акустической эмиссии (АЭ) и алгоритмов машинного обучения в задаче диагностики дефектов расслоения структуры многослойной печатной платы (МПП). Для решения поставленной задачи применяется комбинация физического и вычислительного экспериментов. Для проведения натурных испытаний в исследовании используется вибростенд для формирования нагрузки на испытуемый объект и получения сигналов акустической эмиссии. Вычислительный эксперимент проводится с помощью математического моделирования в специализированной среде ABAQUS. Для получения наилучшего решения задачи в ходе эксперимента решается оптимизационная задача по определению частоты гармонического сигнала, формируемого вибростендом, для получения максимального отклика исследуемой МПП и однозначной идентификации дефекта расслоения. В численных экспериментах были промоделированы воздействия и реакции (сигналы АЭ) МПП при различных частотах входных вибросигналов, лежащих в диапазоне от 100 до 2000 Гц. Натурные эксперименты проводились в лаборатории контроля и испытаний радиоэлектронных средств кафедры КПРЭС РТУ МИРЭА. Результаты исследования показали, что наиболее эффективной для обнаружения дефекта расслоения является частота вибрационного воздействия, равная 1500 Гц (дефект почти прямоугольной формы размером 30×37 мм). В дальнейшем это было подтверждено корреляционным анализом, позволившим выявить максимальные различия между сигналами акустической эмиссии годного образца МПП и образца с внесенным дефектом расслоения для входного вибровоздействия заданной частоты. Вторая часть исследования посвящена обработке результатов физического и вычислительного экспериментов, установлению степени адекватности полученных математических моделей реальным образцам МПП и процессам, протекающим в них, а также применению алгоритмов машинного обучения для более достоверной диагностики дефектов МПП. В представленном исследовании в качестве алгоритмов машинного обучения применялись методы случайного леса и опорных векторов (SVM). По результатам их выполнения была оценена точность работы двух алгоритмов.

Ключевые слова: акустическая эмиссия, многослойная печатная плата, скрытые дефекты, расслоение структуры, моделирование, физический эксперимент, алгоритм машинного обучения, метод опорных векторов, метод случайного леса, неразрушающий контроль

Функциональное наполнение и структура комплекса программ для моделирования температуры горячекатанной полосы с интервальными параметрами

2023. T.11. № 4. id 1490

Дабас М.Р. Сараев П.В.

DOI: 10.26102/2310-6018/2023.43.4.032

В статье рассматривается структура и функциональное наполнение комплекса программ для моделирования температурного режима в полосе и рабочих валках при горячей прокатке стали. Для моделирования температуры разработано программное обеспечение с вещественными входными параметрами и интервальными входными параметрами. В данной статье рассматривается программное обеспечение с интервальными входными параметрами, его наполнение и конструкция. В статье приведена структура программного обеспечения для моделирования температуры в интервальных значениях, приведены уравнения теплопроводности для решения задач моделирования температур в очаге деформации, на межклетевом промежутке и промежуточном рольганге с интервальными входными параметрами. Рассмотрена схема алгоритма моделирования температуры с учетом конфигураций систем охлаждения на стане горячей прокатки, отдельно приведен алгоритм нахождения коэффициентов трения с учетом интервальных входных параметров. Описаны основные функции реализованной библиотеки классической интервальной арифметики с указанием математического описания. Приведено описание интерфейса для программного обеспечения моделирования температуры полосы с интервальными входными параметрами и некоторых функций. Представлены группы входных параметров программного обеспечения с описанием возможных значений и их единиц измерений.

Ключевые слова: уравнение теплопроводности, структура программного обеспечения, интервальная арифметика, горячая прокатка, энергосиловые расчеты

Методы отбора признаков в задаче определения авторства в контексте кибербезопасности

2024. T.12. № 1. id 1489

Романов А.С.

DOI: 10.26102/2310-6018/2024.44.1.001

В работе рассмотрены методы определения авторства естественных и искусственно-сгенерированных текстов, важных в контексте кибербезопасности и защиты интеллектуальной собственности с целью предотвращения дезинформации и мошенничества. Использование методов определения автора текста обосновано выводами об эффективности рассмотренных в прошлых исследованиях fastText и метода опорных векторов (SVM). Алгоритм отбора признаков выбран на основе сравнения пяти различных методов – генетического алгоритма, прямого и обратного последовательных методов, регуляризационного отбора и метода Шепли. Рассмотренные алгоритмы отбора включают эвристические методы, элементы теории игр и итерационные алгоритмы. Наиболее эффективным методом признан алгоритм, основанный на регуляризации, в то время как методы, основанные на полном переборе, признаны неэффективными для любого множества авторов. Точность отбора на основе регуляризации и SVM в среднем составила 77 %, что превосходит другие методы от 3 до 10 % при идентичном количестве признаков. При тех же задачах средняя точность fastText – 84 %. Было проведено исследование, направленное на устойчивость разработанного подхода к генеративным образцам. SVM оказался более устойчив к запутыванию модели. Максимальная потеря точности для fastText составила 16 %, а для SVM – 12 %.

Ключевые слова: отбор признаков, определение автора, машинное обучение, нейронные сети, анализ текста, информационная безопасность

Метод поддержки принятия решений при многокритериальном выборе рецензентов с использованием интегральной оценки и методов обработки естественного языка в научном журнале

2023. T.11. № 4. id 1487

Латыпова В.А.

DOI: 10.26102/2310-6018/2023.43.4.035

При определении рецензентов для рукописей, поступающих в научных журнал, возникает задача многокритериального выбора. Это связано с тем, что необходимо не только подобрать рецензентов, публикации которых наиболее близки к рукописям по специфике исследования, но и учесть при этом другие не менее значимые характеристики рецензентов. В существующих работах предлагается использовать различные критерии, затрагивающие в основном экспертность и авторитетность рецензентов. Однако такому критерию, как качество работы в роли рецензента, не уделяется должного внимания. Стаж рецензирования, качество оценки рукописей и активность рецензента могут значительно влиять на результат рецензирования и его сроки. В статье предложен метод поддержки принятия решений при многокритериальном выборе рецензентов с использованием интегральной оценки, учитывающий качество работы в роли рецензента и методов обработки естественного языка в научном журнале, который позволит решить описанную проблему. Апробация метода на данных по рецензентам научного журнала «Информационные технологии» показала работоспособность первого. Учет такого критерия, как качество работы в роли рецензента, помимо общепринятых характеристик оказывает существенное влияние на выбор рецензентов для рукописей.

Ключевые слова: поддержка принятия решений, многокритериальный выбор, научный журнал, рецензент, интегральная оценка, обработка естественного языка

Использование искусственных нейронных сетей для выполнения сегментации рентгенограмм тазобедренного сустава при лечении остеоартрита

2024. T.12. № 1. id 1486

Акутин А.С. Горякин М.В. Зубавленко Р.А. Печенкин В.В. Солопекин Д.А.

DOI: 10.26102/2310-6018/2024.44.1.011

Процедура рентгенологического анализа в настоящее время позволяет выявить остеоартрит (ОА) на ранних стадиях заболевания. Наличие или отсутствие заболевания выявляется только на той стадии, когда оно уже проявилось и проведена рентгенологическая диагностика. Использование автоматизированных процедур анализа рентгенологических снимков, наличие архивов такой информации с длительной историей позволяют улучшить результаты прогнозирования осложнений у пациентов. В статье описывается опыт разработки приложения компьютерного анализа рентгенограмм, которое на основе методов глубокого обучения позволяет выявлять риски развития остеоартрита тазобедренного сустава. В качестве обучающей выборки используется архив профильного медицинского института. С целью увеличения размера обучающего набора рентгенограмм используется метод аугментации данных, который повышает вариативность исходных данных, в ряде случаев повышает эффективность распознавания. В работе используется конволюционная сеть (U-сеть), предназначенная для сегментации изображений, которая обучается на рентгенограммах конкретного медицинского учреждения. В рамках проекта по сегментации и анализу геометрических характеристик рентгеновских снимков тазобедренных суставов было разработано программное обеспечение, позволяющее автоматизировать распознавание размера суставной щели, что позволяет уточнить диагноз пациента, прогноз развития патологии.

Ключевые слова: конволюционная нейронная сеть, сегментации изображений, машинное обучение, остеоартрит, тазобедренный сустав

Размещение бортового оборудования в пространстве фюзеляжа беспилотного летательного аппарата с применением генетического алгоритма

2024. T.12. № 1. id 1484

Гайнутдинов Р.Р. Чермошенцев С.Ф.

DOI: 10.26102/2310-6018/2024.44.1.021

Современный этап развития беспилотных авиационных комплексов характеризуется широким внедрением автоматизированных и интеллектуальных электронных систем. Одним из наиболее сложных и ответственных этапов разработки беспилотных летательных аппаратов является определение оптимальных мест размещения бортового оборудования в пространстве фюзеляжа. Для решения этой задачи в работе предложен подход для определения оптимальных мест инсталляции бортового оборудования в пространстве фюзеляжа беспилотного летательного аппарата. Подход основан на применении генетического алгоритма. Сформулирована содержательная и математическая постановка задачи по определению оптимальных мест инсталляции бортового оборудования в пространстве фюзеляжа беспилотного летательного аппарата. Разработаны критерии и ограничения. В качестве критериев оптимизации в первую очередь рассматриваются критерии электромагнитной совместимости, которые характеризуются минимизацией чувствительности бортового оборудования над уровнем напряженности электромагнитного поля в местах инсталляции бортового оборудования, а также ограничение на превышение порогового уровня восприимчивости бортового оборудования над электромагнитной обстановкой, сложившейся в результате электромагнитных воздействий или взаимодействий. Дополнительно рассматриваются критерии по минимизации общей взвешенной длины кабельных соединений, и ограничивается максимальная грузоподъемность отсеков фюзеляжа беспилотного летательного аппарата. Разработан план инсталляции бортового оборудования в пространстве фюзеляжа с использованием разработанной программы, реализующей генетический алгоритм.

Ключевые слова: размещение, оптимизация, бортовое оборудование, генетический алгоритм, беспилотный летательный аппарат

Приближенная оценка условий прекращения эпидемии компьютерного вируса в связных сетях, ассоциированных со случайными графами

2023. T.11. № 4. id 1483

Никифорова А.Ю.

DOI: 10.26102/2310-6018/2023.43.4.034

Математическое моделирование эпидемий компьютерных вирусов является важнейшим направлением теоретических исследований в области информационной безопасности. В настоящей работе исследуется марковская модель распространения компьютерных вирусов, основанная на модели Рида-Фроста. Основная цель статьи – анализ применимости модифицированной модели Рида-Фроста к классу сетей, ассоциированных со случайными графами Эрдёша-Реньи. В частности, проверялось влияние отношения вероятности лечения к вероятности заражения на прекращение распространения компьютерного вируса. Результаты, полученные с помощью данной модели, сравнивались с результатами имитационного моделирования при различных значениях параметров эпидемии и характеристик сети. В проведенных расчетах и экспериментах изменялись следующие параметры: вероятность заражения, вероятность лечения, а также связность сети. Для расчетов применялась система символьных вычислений Wolfram Mathematica. Для проведения вычислительного эксперимента была использована программа на языке С++, написанная ранее автором и его научным руководителем. Проведенные исследования показали, что при определенных параметрах условие прекращения эпидемии подтверждается как теоретическими расчетами, так и результатами экспериментов. Однако эпидемия прекращается раньше, чем достигается расчетное пороговое значение. В дальнейших исследованиях автор планирует дать более точную теоретическую оценку условий прекращения эпидемии.

Ключевые слова: компьютерный вирус, вероятность заражения, вероятность излечения, случайный граф, модель Рида-Фроста, восприимчивый узел

Быстрый поиск аномалий в числовых рядах при помощи модифицированного метода Хампеля

2023. T.11. № 4. id 1482

Гильмуллин М.Ф. Гильмуллин Т.М.

DOI: 10.26102/2310-6018/2023.43.4.030

В статье рассмотрены и формально введены понятия аномалии числового ряда и функции-фильтра аномалий. Актуальность работы обусловлена отсутствием разработки единого подхода к пониманию понятия аномалии. В то же время они играют ключевую роль в решении многих проблем практики. В работе применяется метод измерения устойчивости выбранного способа статистической оценки на выбросы с использованием точек разрыва и скользящих окон. В основе метода фильтрации числового ряда на выбросы лежит комбинация медианы и среднего абсолютного отклонения. Применительно к решению широкого круга задач в ИТ-автоматизации предложена модификация метода Хампеля для определения выбросов в выборке. На языке Python разработаны функции фильтрации числового ряда на аномалии и определения индекса первого аномального элемента в ряду. В качестве примера на платформе Jupyter Notebook разработан сценарий для решения задачи быстрого поиска аномалий в биржевых ценах модифицированным методом Хампеля. Для получения выборки с выбросами используется авторская библиотека для генерации тестовых биржевых данных. Результаты эксперимента подтверждают, что предложенные алгоритмы позволяет четко фильтровать аномалии при различных значениях настраиваемых параметров. Отмечены достоинства и недостатки такого метода. Фильтр Хампеля легко поддается оптимизации и распараллеливанию. Материалы статьи представляют практическую ценность для решения задачи автоматизации выделения аномалий в числовых рядах.

Ключевые слова: числовые ряды, аномалии, выбросы, фильтрация, хампель

Математическая модель оценки вероятности пересечения улицы пешеходами в некотором случайном месте

2023. T.11. № 4. id 1481

Арутюнян М.А.

DOI: 10.26102/2310-6018/2023.43.4.036

В настоящей статье представлен один из полученных автором научных результатов в ходе проводимого диссертационного исследования. Раскрыта проблема формирования удобной и безопасной пешеходной инфраструктуры, что является одним из актуальных вопросов развития современного города. Проведен анализ российского и зарубежного опыта организации пешеходной инфраструктуры. Выявлено, что в российском опыте организации эффективной и безопасной пешеходной инфраструктуры часто наблюдаются проблемы, встречающиеся в кварталах с любыми типами застройки, в том числе такие как отсутствие или нерационально расположенные технические средства организации дорожного движения. Разработана математическая модель, которая дает возможность оценивать вероятность пересечения улицы пешеходами в том или ином месте на всей протяженности. Определены параметры предлагаемой модели. Предложено также применить результаты исследований поведения людей в ситуациях, в которых работают сходные или те же психоэмоциональные мотиваторы, побуждающие к пересечению улицы в том или ином месте, а также использовать зависимости, которые очевидно коррелируют с необходимыми для проведения данного исследования статистическими зависимостями. Полученные результаты предложено использовать в последующих работах при разработке имитационной модели управления дорожным движением, позволяющей производить оценку загруженности улично-дорожной сети и последующую оптимизацию транспортных и пешеходных потоков с целью обеспечения требуемой безопасности дорожного движения.

Ключевые слова: модель, параметры, транспортные и пешеходные потоки, вероятность, улично-дорожная сеть, дорожно-транспортное происшествие, безопасность дорожного движения

Разработка концепции и инструментария моделирования процессов тестирования веб-приложений методом фаззинга с помощью динамических байесовских сетей

2023. T.11. № 4. id 1479

Азарнова Т.В. Полухин П.В.

DOI: 10.26102/2310-6018/2023.43.4.031

Обеспечение устойчивости функционирования веб-приложений относительно различных угроз безопасности играет важнейшую роль в развитии современных технологий информационного обеспечения промышленных предприятий, финансовых структур и организаций сферы услуг. Это объясняет высокую актуальность разработки новых научно обоснованных эффективных вычислительных методов, алгоритмов и проблемно-ориентированных программ для тестирования веб-приложений со сложной функциональной структурой внутреннего и внешнего взаимодействия, реализующих возможности потоковой обработки данных, формируемых по результатам каждого из шагов тестирования, и применение полученных результатов в процессе управления тестированием веб-приложений. В статье описана концепция моделирования процессов тестирования, исследования полученных моделей и разработки алгоритмов анализа и прогнозирования, базирующаяся на формализованном аппарате динамических байесовских сетей. Предложенные в работе байесовские модели, построенные на основе статистического обучения, позволяют определить временные связи для каждого из параметров, определяемых в процессе выполнения процедуры тестирования, и предоставляют возможность прогнозировать результаты тестирования путем выполнения процедуры имитационного моделирования методами вероятностного вывода.

Ключевые слова: уязвимости веб-приложений, байесовская сеть, задачи вероятностного вывода, процесс тестирования, метод Монте Карло с применение цепей Маркова, алгоритм многочастичного фильтра

Использование логических методов для анализа решений нейронной сети

2023. T.11. № 4. id 1477

Лютикова Л.А.

DOI: 10.26102/2310-6018/2023.43.4.037

В данной работе предлагается метод интерпретации решений нейронных сетей, основанный на использовании булевого интегро-дифференциального исчисления. Этот метод позволяет исследовать логику принятия решений нейронными сетями и определить наиболее важные признаки, влияющие на их решения. Метод может быть применен для задач классификации, особенно в случаях, когда каждый признак может быть представлен как k-значная переменная. В работе рассматриваются локальная и глобальная интерпретации решений. На первом этапе происходит связывание каждого входного вектора с соответствующим выходом нейронной сети. Затем путем решения булевого уравнения находятся логические функции, которые адекватно отражают входные данные и соответствующие им выходы. На втором этапе глобальной интерпретации строятся функции, объединяющие ранее найденные логические функции. Этот выбор функций основывается на их способности наиболее точно отражать решения нейронной сети и исследуемой области. Полученная функция обладает интерпретируемостью, модифицируемостью и способностью представлять полное множество решений, соответствующих заданному запросу. Она также выделяет наиболее значимые признаки для каждого решения. В работе рассматривается практическая реализация метода на примере нейронной сети, обученной на основе структуры и входных данных, состоящих из ответов на анкетные вопросы, с выходным узлом, предсказывающим диагноз. Параллельно с разработкой нейронной сети строится интерпретационная модель, которая позволяет выявить наиболее важные признаки для каждого диагноза на основе решений нейронной сети. Кроме того, в случаях с пограничными решениями, когда нейронная сеть предоставляет только одно возможное решение, интерпретационная модель способна найти все возможные решения с заранее заданной точностью, что помогает избежать ошибок в принятии решений.

Ключевые слова: нейронные сети, интерпретатор, связи, булево дифференцирование, входные данные, анализ, скрытые закономерности

Интеллектуальная система поддержки принятия решений при оценке рисков нарушения информационной безопасности АСУ ТП промышленных объектов

2023. T.11. № 4. id 1476

Кириллова А.Д. Вульфин А.М. Васильев В.И. Гузаиров М.Б.

DOI: 10.26102/2310-6018/2023.43.4.029

Актуальность статьи обусловлена необходимостью обеспечения информационной безопасности (ИБ) автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП) промышленных объектов. Потеря управления над промышленными объектами может привести к нежелательным последствиям в отдельном субъекте государства или отразиться на экономических показателях страны в целом, а также снизить безопасность жизнедеятельности населения. В связи с этим данная статья направлена на совершенствование процедуры количественной оценки рисков нарушения ИБ как необходимой составляющей комплексного подхода к обеспечению ИБ, позволяющей оценить реализуемость сценариев нарушения ИБ и выявить их возможные последствия для построения эффективной системы защиты. Разработана архитектура исследовательского прототипа интеллектуальной системы поддержки принятия решений и программная реализация инструментальных средств автоматизации моделирования сценариев атак и оценки рисков нарушения ИБ АСУ ТП промышленных объектов, применение которых позволяет повысить достоверность и оперативность оценки рисков нарушения ИБ и, следовательно, эффективность выбора контрмер на всех этапах жизненного цикла промышленного объекта и его комплексной системы защиты. Материалы статьи представляют практическую ценность для специалистов по ИБ на всех этапах жизненного цикла распределенных информационно-управляющих систем промышленных объектов.

Ключевые слова: оценка рисков нарушения информационной безопасности, интеллектуальная система поддержки принятия решений, когнитивное моделирование, сценарное моделирование, графовые модели

Систематизация и управление доступом к данным в многофункциональной цифровизированной системе

2023. T.11. № 4. id 1474

Гусев П.Ю.

DOI: 10.26102/2310-6018/2023.43.4.025

Статья посвящена формированию принципов построения системы доступа к данным многофункциональной цифровизированной системы (МЦС). Описаны особенности формирования и хранения данных в МЦС. Показана значимость единого информационного пространства МЦС и описана особенность формирования единого информационного пространства. С учетом особенностей функционирования МЦС определены основные задачи, решение которых формирует модель доступа к данным в системе. Обозначена зависимость актуальности данных от закрепления ответственных за данные. Поставлена задача обеспечения информационной безопасности единого информационного пространства. Показано, что задача закрепления ответственности за данные в МЦС связана с задачей дезагрегации ресурсов по видам деятельности, привлекаемым через функциональные направления. Показана зависимость показателей эффективности МЦС от видов деятельности, функциональных направлений и видов ресурсов. В работе рассмотрены мандатная, дискреционная и ролевая модели доступа к данным. Определены недостатки моделей доступа применительно к особенностям МЦС. Предложена архитектура регулирования доступа к данным средствами программных модулей и сервисов. Формирование мониторинговой среды предложено проводить на основе построения наборов данных, определяемых через показатели эффективности МЦС.

Ключевые слова: многофункциональная цифровая среда, управление, данные, права доступа, единое информационное пространство

Современное состояние и тенденции в области исследований и разработок неонатальных инкубаторов

2023. T.11. № 4. id 1473

Фролов С.В. Коробов А.А. Савинова К.С. Потлов А.Ю.

DOI: 10.26102/2310-6018/2023.43.4.016

Описана история создания и развития конструкций неонатальных инкубаторов. Рассмотрена обобщенная конструкция современного неонатального инкубатора и схемы циркуляции воздушных потоков, включая движение потоков в инкубаторах с двойными стенками. Дана классификация неонатальных инкубаторов. Приведен 51 производитель современных неонатальных инкубаторов из 17 стран с указанием адресов веб-страниц, на которых размещена информация о выпускаемых медицинских изделиях. Проведен анализ работ, связанных с модельными исследованиями тепломассообменных процессов в неонатальных инкубаторах с учетом терморегуляции ребенка, его 3D-модели, циркуляции воздушной среды, конвективного, лучистого и кондуктивного теплообмена. Показано, что для численного моделирования используются современные пакеты для вычислительной гидро-, аэро- и термодинамики. Численные модельные исследования сочетаются с физическим моделированием. Движение воздушных потоков анализируется с помощью видеокамер. Показано применение для задач исследования инкубаторов неонатальных фантомов, которые имеют анатомическое сходство с новорожденным ребенком и изготавливаются на основе аддитивных технологий. Имитация процесса терморегуляции производится за счет электрических нагревателей, датчиков температуры и систем управления на базе микроконтроллеров. Приведен обзор методов мониторинга параметров организма ребенка, помещенного в неонатальный инкубатор. Показано преимущество методов бесконтактного мониторинга с использованием видеокамер и термометрии. Рассмотрены современные системы управления неонатальными инкубаторами. Показано, что основным алгоритмом управления является ПИД-закон регулирования. Также представлены исследования по применению нечеткого управления и различных видов адаптивного управления. Установлено, что конструкции неонатальных инкубаторов требуют совершенствования системы защиты от шума, электромагнитного излучения, инфекций, контроля воздушной среды на наличие вредных примесей. Показаны возможные направления работ по повышению эффективности поддержания подходящих для новорожденных условий окружающей среды в неонатальных инкубаторах.

Ключевые слова: неонатальный инкубатор, неонатальный фантом, математическая модель, тепломассообмен, система мониторинга параметров организма, управление микроклиматом, экологическая неонатология

Обзор нейросетевых моделей для решения задач прогнозирования аварийных ситуаций и обеспечения безопасности функционирования нефтегазовых скважин

2024. T.12. № 1. id 1472

Сулавко А.Е. Васильев В.И. Клиновенко С.А. Ложников П.С. Сувырин Г.А. Гузаиров М.Б.

DOI: 10.26102/2310-6018/2024.44.1.017

Проведено аналитическое исследование проблемы предупреждения аварийных ситуаций и предиктивной диагностики оборудования при добыче углеводородов на нефтегазовых месторождениях, а также способов решения данной проблемы путем использования искусственного интеллекта, основанного на глубоких нейронных сетях. Одним из ключевых факторов, сдерживающих развитие систем предиктивной диагностики оборудования, является недостаток данных, описывающих предаварийные ситуации, которые необходимы для качественного обучения нейросетевых моделей. Приводится обзор публикаций и исследований последних лет по тематике анализа телеметрических данных и распознавания аварийных ситуаций. Рассматриваются нейросетевые модели, которые могут быть использованы для прогнозирования выхода из строя насосно-компрессорного оборудования и других агрегатов. Изучены случаи применения нейросетевых моделей, специально обученных для решения данной задачи, а также нейросетевые модели, используемые в иных задачах, но анализирующие схожие структуры данных. Поднимается вопрос переноса обучения, чтобы адаптировать нейросетевые модели, изначально разработанные и обученные для других областей, к использованию в рассматриваемой области, в целях уменьшения объема выборки при обучении промышленного искусственного интеллекта. Проведено сравнение достигнутых результатов, обозначены преимущества и недостатки существующих технических решений.

Ключевые слова: искусственные нейронные сети, предиктивная диагностика, машинное обучение, временные ряды, телеметрия, техническое обслуживание, наборы данных

Распознавание дизартричной речи по фонемам с использованием скрытых марковских моделей

2024. T.12. № 1. id 1471

Бредихин Б.А. Антор М. Хлебников Н.А. Мельников А.В. Бачурин М.В.

DOI: 10.26102/2310-6018/2024.44.1.002

Актуальность работы обусловлена сложностями устного взаимодействия людей с нарушениями речи с нормотипичными собеседниками, а также низким качеством распознавания аномальной речи стандартными системами распознавания речи и невозможностью создания системы, способной обработать любые нарушения речи. В связи с этим данная статья направлена на разработку метода автоматического распознавания дизартричной речи с применением предобученной нейронной сети для распознавания фонем и скрытых марковских моделей для преобразования фонем в текст и последующей коррекции результатов распознавания с помощью поиска в пространстве допустимых слов ближайшего по расстоянию Левенштейна слова и динамического алгоритма разбиения выхода модели на отдельные слова. Основное преимущество использования скрытых марковских моделей по сравнению с нейронными сетями заключается в малом размере обучающего набора данных, собираемого индивидуально для каждого пользователя, а также в простоте дообучения модели в случае прогрессирующих нарушений речи. Описывается набор данных для обучения модели, и даются рекомендации по сбору и разметке данных для обучения модели. Эффективность предложенного метода проверяется на индивидуальном наборе данных, записанных человеком с дизартрией; качество распознавания сравнивается с нейросетевыми моделями, обученными на используемом наборе данных. Материалы статьи представляют практическую ценность для создания средства дополненной коммуникации для людей с нарушениями речи.

Ключевые слова: скрытые марковские модели, дизартрия, автоматическое распознавание речи, распознавание фонем, коррекция фонем

Математическая модель процесса принятия решения группой управления при конфликтном взаимодействии требований по оперативности и обоснованности решения

2023. T.11. № 4. id 1470

Малышев В.А. Митрофанов Д.В. Сиделев М.Н.

DOI: 10.26102/2310-6018/2023.43.4.019

В статье представлена математическая модель процесса принятия решения группой управления при конфликтном взаимодействии требований по оперативности и обоснованности решения. Представленная математическая модель отражает физические и практические особенности процесса принятия решения группой управления и учитывает основные воздействующие на него факторы. Для моделирования процесса принятия решения определены: этапы принятия решения; показатель, характеризующий уровень подготовки должностных лиц группы; показатель, характеризующий качество информационного обеспечения; показатель, характеризующий новизну задачи; показатель, характеризующий масштабность действий, показатель, характеризующий автоматизацию процесса. В модели введен коэффициент эффективности принятия решения, позволяющий связать два основных показателя оптимального решения: обоснованность (через среднее время разработки и анализа нескольких вариантов решения) и оперативность (через отношение суммарного среднего времени принятия решения и выделенного времени) с дальнейшей возможностью учета влияния качества принятого решения на последующий процесс планирования. Введен коэффициент устаревания принятого решения, позволяющий оценить актуальность принятого решения через некоторый промежуток времени. С использованием математической модели получены аналитические выражения, которые дают возможность оценить эффективность принятия решения с учетом средних времен этапов принятия решения и коэффициента качества работы группы управления.

Ключевые слова: группа управления, процесс принятия решения, обоснованность принятия решения, оперативность принятия решения, коэффициент качества работы группы боевого управления, вероятность принятия обоснованного и оперативного решения, коэффициент эффективности принятия решения

Использование метода лазерно-индуцированной спектроскопии для проведения анализа электролитов в сыворотке крови

2023. T.11. № 4. id 1469

Магомедсаидова С.З. Магомедова С.В.

DOI: 10.26102/2310-6018/2023.43.4.027

Анализ электролитов в сыворотке крови позволяет посредством показателей кальция, натрия и калия выявить патологическое состояние организма человека. Обозначенные показатели представляется возможным количественно измерить посредством спектроскопии (LIBS) для получения впоследствии более точных данных в числовых значениях. Цель исследования – формирование возможности более точного прогнозирования вероятных заболеваний посредством показателей натрия, кальция и калия в крови. Процесс исследования осуществлялся путем использования имеющихся биоматериалов, представленных лабораторией ИНВИТРО г. Махачкалы Республики Дагестан, которые впоследствии использовались в целях анализа электролитов в сыворотке крови на фильтровальной бумаге и предметных стеклах. В целях прогнозирования рассматриваемых концентрация калия, натрия и кальция посредством LIBS был применен метод частичной регрессии наименьших квадратов. Для образцов сыворотки более высокая точность прогнозирования с превосходной линейностью была достигнута как на предметных стеклах, так и на фильтровальной бумаге. Для сыворотки крови на предметных стеклах точность прогнозирования K, Na, Ca составила 1,45 %, 0,61 % и 3,80 %. Более того, для сыворотки крови на фильтровальной бумаге при существующих погрешностях составили 7,47 %, 1,56 % и 0,52 %. Результаты проведенного исследования показали, что портативные инструменты LIBS являются оптимальным инструментом для уточненных показателей калия, натрия и кальция в клинической практике в режиме реального времени.

Ключевые слова: сыворотка крови, клиническая практика, аналитический метод, реальное время

Разработка гибридной атмосферно-подводной оптической системы связи

2024. T.12. № 1. id 1468

Али М. Саклаков В.М.

DOI: 10.26102/2310-6018/2024.44.1.032

Подводные оптические беспроводные коммуникации являются перспективными беспроводными носителями данных для обеспечения подводной деятельности, ориентированной на использование беспроводных систем 5G и выше (5GB). Основными проблемами для развертывания подводных приложений являются физико-химические свойства и сильная турбулентность в канале трансляции. В связи с этим в настоящей работе проводится анализ сквозной производительности гибридной системы атмосферного канала связи (FSO) и подводной беспроводной связи в видимом свете (UVLC) при модуляции интенсивности или прямого обнаружения (IM/DD) в методе с учетом схемы амплитудно-импульсной модуляции (PAM). В ходе данного исследования для решения проблем, связанных с условиями канала с умеренной и сильной турбулентностью используется модель замираний с распределением Гамма-Гамма (GG), а линии связи проектируются путем объединения моделирования плоских волн в соответствующие звенья. Предлагаемые методы работы обеспечивают более высокую достижимую скорость передачи данных с минимальной задержкой отклика, а также улучшает сетевую связь в сценариях мониторинга в реальном времени по сравнению с традиционными технологиями подводной беспроводной связи. Результаты моделирования позволяют достоверно оценить такие показатели производительности системы, как среднее значение частоты битовых ошибок (ABER) и вероятность сбоя (Pout) при наличии ошибок наведения. Наконец, в данной работе используется подход Монте-Карло для наилучшей подгонки кривых и подтверждается численное выражение результатами моделирования.

Ключевые слова: сети 5G и 5GB, кооперативная связь, оптическая связь, подводная связь, подводные сенсорные сети (USNs), световая связь VLC

Снижение избыточности данных лазерного сканирования для построения цифровых моделей рельефа

2023. T.11. № 4. id 1467

Зайцева Е.В. Кочнева А.А. Катунцов Е.В.

DOI: 10.26102/2310-6018/2023.43.4.033

К основным нюансам воздушного лазерного сканирования (ВЛС) следует отнести большой уровень плотности точек лазерных отражений (ТЛО), который присутствует в рамках определенной единицы площади. Это приводит к тому, что возникает потребность в обработке большого количества информации во время выстраивания цифровых моделей рельефа (ЦМР). Такая обработка требует больших затрат вычислительных ресурсов. По этой причине главной задачей, которая решается при выстраивании ЦМР, становится создание описания особенностей местности, требуемой для проведения геодезических работ точности. При этом нужно соблюдать минимальное число ТЛО, относящихся к характерным рельефным формам в рассматриваемой локации для минимизации использования вычислительных мощностей. Имеющиеся сейчас алгоритмы распределения информации для ЦМР, выстроенных на стандартных координатных сетках, не дают возможности успешно разрежать массивы информации при сбережении должного уровня детализации определенных локаций. Новое программное обеспечение (ПО), которое используется в геодезии и позволяет создавать разрежение массивов сведений во время выстраивания ЦМР, базируется на закрытом коде. В работе предложен алгоритм нахождения неизвестных промежуточных данных, полученных с лазерным сканированием рельефа местности, позволяющий эффективно осуществлять прореживание точек лазерного отражения, являющихся незначительными при описании рельефа местности. Создана автоматическая методика выстраивания ЦМР. Сформирован алгоритм поиска неизвестных промежуточных массивов ТЛО. Разрежение доступно и для участков под наклоном. При этом сохраняется детализация в качестве линий структуры и особых точек.

Ключевые слова: цифровая модель рельефа, цифровая модель местности, воздушное лазерное сканирование, оценка качества цифровых моделей рельефа, цифровая модель шахты

Адаптивная конфигурация контроллера нечеткой логики динамики полета беспилотного летательного аппарата

2023. T.11. № 4. id 1466

Потудинский А.В.

DOI: 10.26102/2310-6018/2023.43.4.021

В сочетании с быстрорастущим спросом на беспилотные летательные аппараты для наблюдения и разведки необходимы усовершенствованные контроллеры для этих критически важных систем. В статье предлагается конструкция контроллера динамики полета, учитывающая различные неопределенности для беспилотного летательного аппарата средней дальности. В дополнение к нелинейностям динамики полета рассматриваются три основных источника неопределенностей, вызванных неизвестными параметрами контроллера, ошибками моделирования и внешними помехами. Разработан надежный адаптивный контроллер нечеткой логики, отвечающий за нелинейную динамику полета при наличии множества неопределенностей. Нелинейная динамика полета опирается на мягкую ассоциацию локальных линейных моделей. При построении контроллера определяется оптимальная эталонная модель, которая стабилизируется с помощью процедуры линейного квадратичного регулятора. Затем для нелинейной модели разрабатывается контроллер нечеткой логики. С целью устранения неопределенностей коэффициенты усиления контроллера нечеткой логики перенастраиваются и постоянно корректируются для надежной адаптации. Производительность надежного адаптивного контроллера нечеткой логики оценивается с точки зрения стабилизации поперечной и продольной динамики полета и отслеживания переменных состояния эталонной модели в условиях различных неопределенностей.

Ключевые слова: контроллер, нечеткая логика, динамика полета, нелинейность, неопределенность, модель, управление, параметр, беспилотный летательный аппарат

Аутентификация пользователей информационной системы по изображению лица

2023. T.11. № 4. id 1465

Гузаиров М.Б. Исмагилова А.С. Лушников Н.Д.

DOI: 10.26102/2310-6018/2023.43.4.017

Аутентификация относится к классическим средствам управления информационной безопасностью компьютерных систем предприятия, от качества которой зависит безопасность информационной системы. В данной статье описана процедура аутентификации пользователей информационной системы по изображению лица. Разработана архитектура искусственной нейронной сети, сформированы наборы биометрических персональных данных и проведено обучение на основе распознавания пользователей информационной системы по изображению лица. В рамках данного исследования проведена оценка функциональности архитектуры искусственной нейронной сети на международных банках данных (Dataset). При распознавании пользователей информационной системы по изображению лица были извлечены такие дескрипторы, как локальные бинарные шаблоны (LBP) и гистограмма ориентированных градиентов (HOG). Скомпилирована модель обучения нейронной сети на основе категориальной кросс-энтропии, сформирована конфигурация компиляционной модели (размер мини-выборки, количество эпох, функция активации, функция оптимизации). Разработанный программный модуль производит аутентификацию пользователей информационной системы по принципу «свой-чужой». Применение данных дескрипторов изображения позволяет повысить точность распознавания пользователей информационной системы (accuracy) и снизить значение функции потерь (loss). Реализован программный код системы мультимодальной биометрической аутентификации. Для оценки эффективности работы программного модуля приведены показатели ошибок первого и второго рода.

Ключевые слова: аутентификация, биометрия, изображение лица, распознавание личности, информационная система

Правила применения разрушающей способности операторов генетического алгоритма в задаче структурно-параметрического синтеза имитационных моделей бизнес-процессов

2023. T.11. № 4. id 1463

Петросов Д.А. Сурова Н.Ю. Поляков А.В.

DOI: 10.26102/2310-6018/2023.43.4.013

В исследовании предложены правила применения разрушающей способности операторов генетического алгоритма в задаче структурно-параметрического синтеза имитационных моделей бизнес-процессов. Работа направлена на подтверждение выдвинутой гипотезы, согласно которой на процесс работы генетического алгоритма возможно оказывать воздействие путем изменения параметров функционирования его операторов, что позволяет повысить сходимость данной эволюционной процедуры и способствует выходу интеллектуального алгоритма из «узких» мест. Под «узким» местом генетического алгоритма понимаются: затухание алгоритма, нахождение популяции в локальных экстремумах функции приспособленности и т. д. Основываясь на выдвинутой гипотезе, для вмешательства в процесс поиска решений в качестве модели управления предлагается использовать надстройку в виде искусственной нейронной сети. Предполагается выполнить моделирование данного процесса с использованием математического аппарата теории сетей Петри. При реализации такого подхода к решению задачи требуется рассмотреть влияние разрушающей способности операторов на поведение популяции и определить порядок действий, которые требуется выполнить для управления процедурой эволюционного поиска решений в задаче структурно-параметрического синтеза динамических имитационных моделей бизнес-процессов. В работе рассматриваются примеры состояний популяции генетического алгоритма, а также результаты применения предложенных правил внесения корректировок в функционирование операторов. В качестве основных операторов, которые в значительной мере влияют на состояние популяции, рассмотрены оператор селекции, оператор скрещивания, а также оператор мутации; влияние оператора редукции в данном исследовании не учитывалось.

Ключевые слова: генетические алгоритм, операторы генетического алгоритма, искусственная нейронная сеть, структурно-параметрический синтез, имитационные модели, бизнес-процессы

Об оценке стоимости запросов и разработке приложения для обработки ресурсоемких запросов

2023. T.11. № 4. id 1462

Нурматова Е.В.

DOI: 10.26102/2310-6018/2023.43.4.026

Быстрый рост объема хранимых данных обусловливает необходимость интеграции инструментов мониторинга, анализа и оптимизации запросов к базам данных для своевременного и корректного установления наиболее ресурсоемких из них. Эти обстоятельства определяют актуальность разработки программных инструментов для оценки причин медленных запросов с формированием различных вариантов оптимизации. В данной работе исследованы причины, влияющие на ресурсоемкость запросов выборки данных. Показаны основания для медленных запросов, такие как качество собранной статистики, использования индексов, указаний плану запроса, структуры запроса, корректность настройки параметров инициализации базы данных, а также возможные варианты решения выявленных причин. Исследование представляет интерес с точки зрения объяснения основ физических операций, обеспечиваемых подсистемой выполнения запросов, которая интерпретирует процедурный план исполнения запроса, оптимизируя стоимость. Для решения задачи ускорения медленных запросов на основе корректного процедурного плана предлагается разработка приложения, учитывающего состав анализируемых стоимостных, объемных и временных характеристик запросов для их оптимизации. Описаны результаты тестирования разработанной системы, позволяющей повысить производительность запросов. Оценивалась скорость выполнения запроса по следующим метрикам: операция доступа к данным, стоимость выражения, стоимость операции ввода/вывода, время процессора, затраченное время на обработку всей выборки. Выполнение экспериментов по оценке корректности выявления медленных запросов подтверждает целесообразность применения на практике результатов проведенных исследований и разработанного приложения.

Ключевые слова: реляционные системы, оптимизация запросов, select, эффективность индексов, статистика, оценка стоимости

Факторы окружающей среды и вредных привычек в моделях распространенности онкопатологии в муниципальных образованиях Алтайского края и других регионов

2023. T.11. № 4. id 1460

Степанов В.С. Рыбкина И.Д. Орлова Е.С.

DOI: 10.26102/2310-6018/2023.43.4.022

В статье строится регрессионная зависимость, которая связывает контингенты лиц, страдающих от опухолей и проживающих в муниципальных образованиях Алтайского края, с комплексом факторных объясняющих переменных, многие из которых взяты с лагами. Этот комплекс состоит из покупательной способности средней заработной платы на крупных и средних предприятиях, среднего за год объема потребления алкогольных напитков (на душу возраста 15+), доли пожилого населения и нескольких фиктивных переменных. Последние характеризуют уровень техногенного загрязнения территории муниципалитета вследствие разных причин, а также качество его автомобильных дорог. В результате построена линейная модель регрессии с коэффициентом детерминации около 98 %, а также с ошибками аппроксимации 1,2 % на обучении и около 4 % на экзамене. Ее параметры оценивались методом наименьших квадратов по данным за 2018-2019 гг. После оценки по точности, на основе модели выполнен прогноз численности контингента лиц, страдающих опухолями любой локализации, с горизонтом планирования в 1 год. Такие прогнозы сделаны как для ряда городских округов, так и для муниципальных районов этого края, а также для многих районов Орловской, Курганской и ряда других областей, некоторых республик и краев России. Дополнительно выполняется прогнозирование по формально близкой модели, оцененной по региональным данным за 2017-2018 гг. На основе этих моделей можно принимать научно-обоснованные управленческие решения, направленные на первичную профилактику общей онкологической заболеваемости населения и разработку конкретных мероприятий по борьбе с раком.

Ключевые слова: модель регрессии с переменной структурой, новообразование, техногенное загрязнение территории, загрязнение атмосферного воздуха, курение, потребление алкогольных напитков, муниципальное образование, регион

Спектроскопия в околоинфракрасном диапазоне (fNIRS) как гибридная система: обзор

2024. T.12. № 1. id 1459

Самандари А.М.

DOI: 10.26102/2310-6018/2024.44.1.005

Сенсорные устройства и технологии биомедицинской визуализации, используемые в сценариях клинического применения, необходимы для получения полной картины состояния пациентов, но эти технологии, несмотря на их выдающиеся преимущества, не лишены недостатков. Исходя из принципа взаимодополняемости методов медицинской визуализации, в этом обзоре освещается функциональная технология ближней инфракрасной спектроскопии (fNIRS) и ее использование в качестве гибридной системы. fNIRS технология достигла впечатляющих результатов с точки зрения точности классификации биологических сигналов, но ее использование в качестве гибридной системы с электроэнцефалографией (ЭЭГ) и электромиографией (ЭМГ) позволило достичь более высоких результатов, поскольку она стала дополнительным инструментом для восполнения дефицита другой технологии, и это подчеркивалось в рамках настоящего обзора. Полученные в ходе исследования результаты показали, что превосходство в классификации точности биологических сигналов, обеспечиваемых гибридными системами от fNIRS с ЭЭГ, ЭМГ, обеспечило бы всестороннюю и объективную оценку состояния пациентов от стадии заболевания до выздоровления. В научных исследованиях предыдущих четырех лет (2020–2023 гг.) нет указаний на то, какая из гибридных систем лучше других при использовании в клинической практике, и это побуждает к дальнейшим углубленным исследованиям для проверки комбинации методов, чтобы доказать их успешность и предпочтение.

Ключевые слова: HBCIs, fNIRS, ФМРТ, ЭЭГ, ЭМГ, МЭГ

Конечно-элементное моделирование теплогидравлических процессов методом пористого тела

2024. T.12. № 1. id 1457

Яуров С.В. Данилов А.Д. Гусев К.Ю.

DOI: 10.26102/2310-6018/2024.44.1.006

В работе рассмотрены наиболее известные модели пористого тела, используемые для упрощения выполнения теплогидравлических расчетов методом конечных элементов. Показаны основные подходы и зависимости при использовании модели пористого тела в расчетах. Представлены результаты теплогидравлических расчетов с применением модели пористого тела Дарси. Выполнен расчет теплообменного аппарата со спирально навитыми трубками, выполнен расчет сложной технологической системы, имеющей в своем составе механические фильтры разной конфигурации. Определены расхождения расчетных и реальных параметров оборудования. Применение модели пористого тела в качестве гидравлического аналога оборудования на примере механических фильтров и теплообменника показало приемлемые результаты (отклонения от проектных величин составляет от 0,1% до 10 %). Данные расхождения связаны с точностью / правильностью подбора законов (зависимостей) сопротивления для пористых тел. Применение подхода пористого тела при моделировании режимов работы технологических систем, включающих оборудование со сложной конструкцией, оправдано, в первую очередь, когда от результата расчетного моделирования требуется спрогнозировать режимы работы системы в целом, а возникающие внутри оборудования локальные процессы – нет. Во вторую очередь, когда необходимо сократить время выполнения расчетов при невысоких имеющихся мощностных возможностях компьютеров. Однако предлагаемый подход имеет недостатки, в частности, достаточно сложной является процедура определения степени пористости моделируемого объекта и законов гидравлического сопротивления, подобранных из эмпирических зависимостей.

Ключевые слова: модель пористого тела, сложные технологические системы, теплообменник, метод конечных элементов, гидравлическое сопротивление, механические фильтры