CC BY
13
3. Березский О.Н. Топологические методы и алгоритмы преобразования контуров и областей плоских изображений / О.Н. Березский // Проблемы управления и информатики. - 2010. -№ 5. - С. 123-131.
4. Березький О.М. Методи та алгоритми перетворення контурш зображень в афшному простер / О.М. Березький // Вюник Нащонального ушверситету "Львшська иолггехнжа". - Сер.: Комп'ютерш науки та шформацшш технологи. - Львш : Вид-во НУ "Львшська полггехшка". -2009. - № 638. - С. 185-189.
5. Косневски Ч. Начальный курс алгебраической топологии / Ч. Косневски. - М. : Изд-во "Мир", 1983. - 304 с.
6. Березький О.М. Алгоритм проходження контуром об'екта з використанням зворотного ходу / О.М. Березький, Ю.М. Батько // Штучний штелект. - 2009. - № 3. - С. 116-122.
Березский О.Н. Преобразование цитологических изображений с заданной погрешностью
Проведен анализ цитологических изображений, которые входят в состав биомедицинских изображений. Выделены характерные признаки цитологических изображений. Показано, что для анализа биомедицинских изображений используют системы автоматизированной микроскопии. Разработан обобщенный алгоритм преобразования изображений. Он базируется на предложенных алгоритмах преобразования контуров и областей изображений.
Разработанные алгоритмы программно реализованы в среде Borland Delphi 7.0. Проведены компьютерные эксперименты для определения погрешности преобразования изображений на примере цитологических изображений раковых клеток молочной железы.
Ключевые слова: раковые клетки, преобразования, биомедицинские изображения, цитологические изображения, погрешность, контур, область.
Berezsky O.N. Cytological image transformation with a predefined error
This article analyzes the cytological images that are part of the biomedical image. Characteristic cytologic features of image are explored. For the analysis of biomedical image the automated microscopy systems are used. The integrated algorithm for transformation image is developed. It is based on the proposed algorithms for image regions and contours transformation.
The developed algorithms are implemented with Borland Delphi 7.0 IDE. Computer experiments for image transformation error estimation are conducted on the basis of cytological image of breast cancer cells.
Keywords: cancer cells, transformation, biomedical image, cytological image, error, contour, region.
УДК[004.451]:621.7.01 Ст. викл. О.О. Смотр; проф. Ю.1. Грицюк,
д-р техн. наук; Н.Я. Коваль - Львiвський ДУ БЖД
СТРАТЕГ1ЧНА МЕТА ТА ТАКТИЧН1 ЗАВДАННЯ ПОЖЕЖНО-РЯТУВАЛЬНИХ П1ДРОЗД1Л1В ПРИ Л1КВ1ДАЦН Л1СОВО1 ПОЖЕЖ1
Проаналiзовано основш стратеги пожежогасшня та визначено тактичш завдання, як виршуються пожежно-рятувальними шдроздшами (ПРП) при лжвщаци люово! по-жеж^ Встановлено, що основна мета оптимально! стратеги лжвщаци люово! пожежi полягае у якнайшвидшш й локалiзаци та реалiзацil активних дш ПРП при подальшому гасшш суцшьних i поодиноких джерел вогню з найменшими сумарними матерiальними i еколопчними збитками за умови обмежених можливостей залучених до цього сил i за-собiв пожежогасiння.
Ключовi слова: люова пожежа, прогнозування контура крайки поширення вогню, стратегiя шквщаци люово! пожежi, тактика пожежогасiння, математичне моделювання.
Вступ. Лiсовi пожежi е потужним природним i антропогенним чинни-ком, що ктотно змiнюе процес функцiонування та подальший стан лшв, для вiдновлення яких потрiбно декiлька десятк1в рокiв плвдно1 працi [3]. Пожежi на-носять значш збитки екологií, економiцi, а часто виявляються пiд загрозою i людськi життя [28]. Причинами виникнення лiсовоí пожежi можуть бути при-роднi явища - грозовi розряди i блискавки, але найчастiше винш самi люди, по-чинаючи вщ не погашених багать пiсля ввдпочинку i завершуючи сшьськогос-подарським випалюванням стернi [10].
У практицi пожежогаання неминучi ситуаци, коли необидно прогнозу-вати динамiку контура лiсовоí пожежi та 11 наслiдки [2, 6, 9, 11, 14-18, 23, 24, 30, 32]. Найбшьше значения тут мають результати прогнозування динамiки крайки вогню для низових пожеж, оскшьки вони становлять бiльше 80 % всх лiсових пожеж, а верховi здебiльшого розвиваються тiльки пiсля них. Потреба такого прогнозування полягае в тому, що при розробленш оптимально!' стратеги уп-равлiння процесом л^вдаци лiсовоí пожежi слiд передбачити i врахувати не-безпечнi тенденци 11 подальшого розвитку, а також потенцшш загрози населе-ним пунктам i охоронним об'ектам [2, 24, 30, 33, 34].
Достовiрнi прогнози поширення лково1 пожежi та и насладив на певнш територи за рiзних погодних умов [14-18] потрiбнi для вибору оптимальних шлянв доставки сил i засоб1в пожежогасiния до джерела ц виникнення. Ефек-тивне управлiния стратегiчними i тактичними дiями пожежно-рятувальних шд-роздш1в (ПРП) при гасшш лiсових пожеж на великих територiях [1, 4, 5] дае змогу скоротити тривалкть 11 локалiзацií, забезпечити швидку лiквiдацiю i, як наслвдок, зменшити розмiри матерiальних збиткiв, втрати лiсових масивiв i вит-рати на 1х гасiния [19, 20].
Отож, основна мета ще! роботи полягае у встановленш оптимальноí стратеги пожежогасшня та визначеннi тактичних завдання пожежно-рятувальних пiдроздiлiв при л1кшдаци лково1 пожежi. Для реалiзацií мети роботи необ-хiдно вирiшити таю основш завдання: з'ясувати основнi стратеги л^щаци ль сово1 пожежi, вибрати серед них найоитимальшш; проаналiзувати тактичш завдання ПРП при лгкидаци лково1 пожежi, виявити основнi особливостi 1х ре-алiзацií; розробити математичну модель процесу л^щаци лково1 пожежi, яка б враховувала вибранi стратеги та прийняп тактики л^вщацц лково1 пожеж!
1. Стратеги лшвщаци лковоТ пожежi
Успiшиа реалiзацiя стратеги лгкидаци лково1 пожежi складаеться з якк-ного виконання поточних ди окремими ПРП [7, 29, 31, 34]: отримання повщом-лення про виникнення пожежц вчасний вшзд i безперешкодне слщування ПРП до джерела пожежi; результативна розввдка i вдале тактичне розгортання сил i засоб1в; локалiзацiя крайки вогню; лшвдащя процесу горiния; догашування за-лишкiв джерел вогню усередиш областi пожежi; органiзацiя охорони периметра пожежц згортання ПРП i повернення 1х на мiсце дислокаци. Часто для лгквща-ци лiсових пожеж залучають також сили i засоби лкових i сшьськогосподарсь-ких шдприемств, техиiчнi засоби дорожнiх i рiзних буд1вельних органiзацiй, мiсцевого населення i т.д. [25, 26, 35].
Основна мета оптимально!' стратеги дквздаци лiсовоí пожежi [34] поля-гае у якнайшвидшш ii локалiзацií (ST) та ре^зацц активних дiй ПРП при по-дальшому гасiннi суцшьних i поодиноких джерел вогню (STr) з найменшими сумарними матерiальними (ХЗм) i екологiчними (ХЗ6) збитками за умови обме-жених можливостей залучених до цього сил i засобiв пожежогасiння. У цьому випадку потрiбно мiнiмiзувати такi функцп мети
Т = STл +SТг ® min; (j)
C = S3м + S3e ® min
при таких обмеженнях
m n
2 ПРЩ £ ПРПн ® 2 зпгк £ ЗПГн, (2)
j=1 k=1
де: ПРПн - наявна кшьккть ПРП; ПРЩ - запланована кiлькiсть ПРП, якi бу-дуть виконувати j-те тактичне завдання; ЗПГН - наявна кiлькiсть засобш поже-жогасiння; ЗПЩ - запланована кшьккть засобш пожежогасiння, якi будуть за-лученi для виконання роботу k-го типу.
Досягнення мети стратеги пожежогасшня забезпечуеться насамперед силами пожежно!' охорони (ввдшенням, караулом), оперативними засобами пожежогасшня (шдишдуальними i груповими), до яких належать: пожежнi авто-мобiлi (основнi та спецiальнi), пожежне устаткування та оснащения, пiдручнi засоби i вогнегаснi речовини [7, 20]. Оргашзащя процесу локалiзацií крайки вогню вимагае використання й iнших допомiжних технiчних засобш: бульдозе-р1в, фут'ометш, фрезерних смугопрокладачш, плугiв, запалювальних апаратш, шпурових зарядiв i т.д. [34].
Немаловажне значення в процесi лшшдацп лiсовоí пожежi мае продук-тивнкть роботи ПРП, особливо в початковш стадп ii розвитку [31, 35]. Проте, о^м професiйиоl пiдготовки особового складу, 1хнього фiзичного стану i осна-щення, продуктивнiсть роботи пожежного багато в чому залежить вщ природ-них i погодних умов - характеру лково! рослинностi, рельефу мкцевосп, стану погоди, сила виру й iншi змiннi чинники.
Врахування рельефу мiсцевостi та метеорологiчних умов у зош люово! пожежi [14-17], поеднання велико! кiлькостi ПРП та рiзних 1х тактичних характеристик, що залучаються до процесу ii гасшня, i засобш, якi визначаються ор-ганiзацiйно-технiчними параметрами антропогенних дай на пожежу (порядку введення ПРП, задавания напряму 1х руху, вибору способш i прийомш пожежо-гасiния i т.д.), призводять до л^щацп лiсовоi пожежi у термiни, набагато шзш-шi вiд встановлених, з рiзними значеннями вигор1ло! плошд, тривалосп ii лшвь дацп та понесеного збитку ввд не1. Цi та багато шших не зовсш сприятливих чинникiв роблять досягнення мети стратеги лшвщацл лiсовоi пожежi неоднозначною [35]. Понад це, за умов дефщиту сил i засобiв пожежогасшня, а також низько! квалiфiкацii чи ввдсутносп досвiду керiвного персоналу ПРП, дц яких часто призводять до нерацюнально1 оргашзацп процесу л^щацл лково1 поже-жi, здебшьшого досягнення мети стратеги пожежогасшня може виявитися зовам неможливою [5].
2. Тактичш завдання пожежно-рятувальних шдроздЫв при
..мквиацп лковоТ пожеж1
Для успiшноí реалiзацií вибрано! стратегií пожежогасiння необхiдно своечасно зосередити сили i засоби на концептуальних дiлянках лДсово! пожежД, вибрати вирДшальнД напрями реалДзаци тактичних завдань, виконати активнi наступальнi ди ПРП з врахуванням рiзних тактик пожежогасшня [12, 13, 22, 27, 34]. При цьому керiвник гасiння лДсово! пожежi для досягнення стратегДчно! мети часто проводить перегрупування вДдповДдних сил i засобiв залежно вДд оперативно! обстановки, формуючи тимчасово ланки, бригади чи групи [13] i виз-начае набiр засобiв для кожно! з них вДдповщно до поставлених перед ними тактичних завдань [22]. Загалом за чисельнДстю та оснащениям таи формування не завжди збiгаються з ввддаленням або караулом, тому кожен з ПРП характеризуемся своши тактичними можливостями. Цд можливостi виражаються таким iнтегральним показником як продуктивнкть процесу локалiзацn/гасiния лДсово! пожежi, тобто, це не що iнше, як обсяг загашено! дДлянки лДсу за одиницю часу.
При гасiннi лДсово! пожежi ефективнiсть працi пожежного також зале-жить вДд його психолопчного стану [27]. Напруженiсть виконуваних робДт, за-димленiсть територп, висока температура й ДншД чинники сприяють зниженню позитивних емоцiй, а отже, Д працездатностi особового складу. Зниження пра-цездатностi наступае через 3,0-3,5 год, а при великих навантаженнях - через 2,0-2,5 год виконуваних робДт щодо лДквДдаци пожежД. ЗмДна режиму роботи, короткочасний вДдпочинок, шдшна утомлених Д упевнеш ди керДвника гасДння лДсово! пожежД вДдновлюють психологДчний стан Д працездатнДсть особового складу. Тому керДвник повинен дДяти упевнено, ставити реальнД завдання та пе-редбачати результат виконання прийнятих рДшень.
Загалом локалДзацДя лДсово! пожежД здДйснюеться на вДдсташ, не менше 50 м вДд 11 крайки вогню, яку надалД називатимемо зоною безпечно! локалДзаци [33, 34]. Через вДдсутнкть безпосередньо! взаемоди сил Д засобДв пожежогасшня з вогнем, локалДзацДя е дещо безпечнДшим методом лДквДдаци лДсово! пожежД, нДж гасДння крайки вогню, але призводить до збшьшення и илошд [21]. Трудо-витрати на проведення локалДзаци низько- Д середньо-штенсивного процесу го-рДння лДсового матерДалу, як правило, набагато бДльшД за трудовитрати, пов'яза-ш з гасДнням крайки вогню. Тому проведення локалДзаци виправдане тДльки в разД високо! штенсивностД тепловидДлення пожежД на крайцД вогню та (або) значно! задимленостД територп, що утрудняе або зовсДм унеможливлюе безпосе-редне гасшня крайки вогню, а також при обмежених можливостях залучених до цього сил Д засобДв пожежогасДння. Вочевидь, оргашзащя процесу локалДзаци крайки вогню можлива тДльки за наявностД достатнього обсягу техшчних засо-бДв локалДзаци [20].
Безпосередне гасДння крайки вогню приводить до значно меншо! площД лДсово! пожежД, але можливе тДльки за умови низько! задимленостД та за наяв-ностД достатнього обсягу засобДв пожежогасшня. При цьому продуктивнкть роботи ПРП мае забезпечувати процес гасДння крайки вогню зД швидкктю дещо бДльшою, нДж швидккть ц поширення, яка безпосередньо залежить вДд Днтен-сивностД процесу горДння, тобто тепловидДлення [4, 12].
Як при локатзаци, так i при гасшш крайки вогню ПРП мають максимально використовувати наявш в зош пожежi природнi та штучнi протипожеж-ш бар'ери: водоймища, кам'янистi та перезволожеш дiлянки територи, лiсовi дороги, мiнералiзованi смуги i т.д. При виконанш тактичних завдань рух ПРП потрiбно здiйснювати вiд початку опорних рубежш [19].
Тактичнi ПРП, яш здайснюють гасiння крайки вогню лково! пожежi, ру-хаються уздовж динамiчноí ii межi (i3 зовшшнього ii боку) безпосередньо поб-лизу не!, або на ввдсташ, не бшьшш дальностi вильоту струменя води i3 пожеж-них стволш. Водночас, тактичш ПРП, якi здайснюють локалiзацiю крайки вогню, пiд час створення штучного протипожежного бар'еру, в основному руха-ються уздовж динамiчноi ii межi на п'ятдесятиметровiй вщсташ вiд не!. Призу-пинивши рух крайки вогню, тактичш ПРП приступають до подальшого догашу-вання джерел вогню всередиш згарища [28].
3. Математична модель процесу лшвщаци лковоТ пожеж1
Перемiщаючись уздовж динамiчноi крайки вогню зi швидкiстю (продуктивною), яка визначаеться тактичними можливостями ПРП, можна прокласти маршрут, протяжнiсть якого визначае часовi витрати сил i засобш на локалiза-цiю/гасiння лково! пожежi, а також витрати вогнегасно! речовини i пального при використанш основно! автомобшьно! технiки i допомiжних технiчних засо-б1в, в т.ч. запалювальних апаратiв, шпурових зарядав i т.д. [4, 8, 33, 34].
Введемо таю позначення:
• Mиф - кiлькiсть пожежних формувань (зокрема, ПРП), якi плануеться залучити для лiквiдацií лiсовоí пожежц
• Vл = {Vл = {vj = f(j hf, gf), j = 1, Nл}, i = 1,Mпф} - швидкiсть перемщення i-го ПРП при локалiзацií крайки вогню на j-ш дiлянцi лку, м/год;
• Vs = V? = {vj = f(r/, hf, gj), j = 1, Nг}, i = 1,Mпф} - швидкiсть перемщення i-го ПРП при гасiннi крайки вогню на j-ш дiлянцi люу, м/год;
• Vм = Vм = {vM = f(rf, hf), j = 1, Nм}, i = 1,Mпф} - швидюсть перемiщення i-го ПРП через j-ту дiлянку люу, яка не горить (маршовий рух), м/год;
• Nдл - кшьюсть дiлянок лiсу, на яю подiлено контур областi лiквiдацií лково!' по-жежi;
• Rм = {rM = f (g,p,...), j = 1,Ng"} - характернi особливостi j-6i дiлянки лiсу, через яку рухаеться фронт вогню (g - властивоси грунту, p - рельеф мкцевоси, тощо);
• ¡fпг = {j = f(q,p,...),j = 1,Ng"} - iнтенсивнiсть процесу горiння (тепловидшення) на j-iй дiлянцi лiсу, через яку рухаеться фронт вогню (q - тип рослинного покриву, p - рельеф мюцевосп, тощо);
• Hр = {hf = f (p,...), j = 1,Nдл} - напряму руху ПРП наj-iй дшянщ лiсу (p - рельеф мкцевоси, тощо).
Загалом кожен ПРП може функщонувати в двох режимах - робочому та маршовому [34]. Робочий рух, тобто продуктивний режим роботи, передбачае виконання тактичного завдання, внаслвдок чого i-ий ПРП перемiщаеться з так званою швидкктю процесу локалiзащí vfj або гасiння vj крайки вогню через j-
ту дшянку лку. Маршовий рух i-го ПРП здшснюеться з максимально можли-вою швидкicтю у-- перемiщення у таких випадках [11]: а) при pyci до джерела люово! пожежi та вщ згарища пicля й локамзаци; б) при pyci мiж дшянками ni-су, не охоплених вогнем, уздовж зовшшнього боку крайки вогню; в) при pyci мiж розривами крайки вогню уздовж контура обласп пожежi (рис. 1).
Рис. 1. Схема лiквiдацii л^овоХ пожежи 1) область пожежi; 2) крайка вогню; 3) зона безпечног локал1заци; 4) розрив крайки вогню; 5) локал1зацшна смуга; 6) не уражеш дтянки л^овою пожежею
Маршова швидюсть (ум) перемщення i-го ПРП неоднорщним рельефом мюцевосл як i швидюсть процесу локамзацй/гасшня (v-j- або vf) крайки вогню залежать вщ характерних особливостей --о! дiлянки лicy (f), через яку ру-хаеться фронт вогню, напряму руху ПРП (hj) та штенсивносп процесу горшня (тепловидiлення) (gj), тобто е диференщальними характеристиками.
Осюльки поширення люово! пожежi вiдбyваетьcя здебшьшого за умов малопpохiдно! та не прохщно! мicцевоcтi, за наявноcтi piзноманiтно! люово! pоcлинноcтi, а також за вщсутносп прямо! видимоcтi мiж ПРП i обмеженого огляду крайки вогню, то процес лшвщаци люово! пожежi може вважатися за-вершеним тшьки при повному охопленш контура обласп пожежi маршрутами пеpемiщення ПРП [11, 17].
Часто процес л^щаци люово! пожежi ускладнюеться наявнicтю широких дшянок мicцевоcтi, непpохiдних для сил i заcобiв пожежогаciння, - во-доймищ, заболочено! мicцевоcтi, дiлянок люу з пiдвищеною щiльнicтю деревос-тою та ш., якi потpiбно штерпретувати як забоpоненi облаcтi для перемщення
ПРП. Також аналопчними областями для усiх видш перемiщення (маршового руху чи при гасшш крайки вогню) е динамiчний контур областi пожежi, а при лок^зацп крайки вогню - ще й динамiчна зона безпеки. Конфкурацп заборо-нених областей перемiщення е шдивщуальними для кожного ПРП, тобто зале-жать вiд тактичних завдань, якi вони мають виконати, та засоб1в пожежогасш-ня, якими вони оснащеш [34].
Наявнiсть рiзноманiтного рельефу мкцевосп, а також з мiркувань безпеки особового складу ПРП роблять неможливим !х рух у певних напрямах, на оснащеннi яких знаходиться основна автомобiльна технiка та допомiжнi техшч-нi засоби. Врахування цих i багатьох iнших чиннитв призводить до диференщ-ацii напрямiв руху ПРП залежно вiд мкця !х розташування та тактико-техшч-них характеристик засобш пожежогасiння, наявних у iх розпорядженнi [20, 34].
Введемо таю позначення:
• Ьл = {] ] = 1, N"} - протяжшсть /-о! д^нки лiсу, на якiй потрiбно ПРП здшсню-вати локалiзацiю крайки вогню, м;
• Ьг = {¡], ] = 1, Nг} - протяжнiсть /-о! дiлянки лку, на якiй потрiбно ПРП здшснюва-ти гасiння крайки вогню, м;
• Iм = {Iм, ] = 1, Nм} - протяжшсть /-о! д^нки лiсу, яка не горить, через яку мають перейти ПРП для виконання тактичних завдань, м;
• Пб = {¡б, ] = 1, Nб} - протяжнiсть /-ого протипожежного бар'еру, вздовж якого мають перейти ПРП для виконання тактичних завдань, м;
• II = {¡у, ] = 1, Nр} - протяжшсть /-ого розриву крайки вогню, вздовж якого мають перейти ПРП для виконання тактичних завдань, м.
З врахуванням наведених позначень вважатимемо, що /-ий ПРП, вiдпо-ввдно до його тактичного завдання та можливостей засобiв пожежогасiння, мае перемщатися ]-им маршрутом (¡у або 11), здайснюючи локалiзацiю або гасiння крайки вогню, або рухаючись ]-ою дiлянкою лiсу (1м), яка не горить.
Тактичш дii ПРП при л^ввдацц лiсовоi пожежi передбачають п повне оточення локалiзацiйними штучними чи природними протипожежними бар'ера-ми, або здшснити гасiння усiеi крайки вогню з урахуванням наявних розривiв, або реалiзувати комбшацда цих двох способiв [14-16]. Протяжнiсть бар'ерш i розривiв можна об'еднати i надалi позначити як ¡бр. Штучнi локалiзацiйнi бар'ери, якi часто доводиться створювати ПРП, з причини !х мало!' ширини за вiдношенням до довжини, можна вважати лшшними. Маршрути перемщення ПРП при гасiннi крайки вогню також е деякими кривими. Прокладання мар-шрутiв перемiщення ПРП вздовж цих кривих здiйснюеться диференцiйовано, позаяк продуктивнкть роботи кожного ПРП е рiзною.
На рис. 1 щ далянки областi лiквiдацii лiсовоi пожежi схематично зобра-жено кривими, вiдповiдна сумарна довжина яких становить: И"; ЪП; ЪЬМ; Ибр. Внаслiдок цього загальна протяжнiсть Ьп контура областi л^щацп лко-во! пожежi визначатиметься як сума уах перерахованих кривих, а саме:
и' и' и' и6р
ьп = хг+хьг + хг + хь6р = £ /; + £ /; + £ ; + £ ;. (3)
;=\ ;=1 ;=1 ;=1
Ввдповщно, дiлянки лiсу протяжнiстю /м, якi не горять, г-ий ПРП прохо-дять iз швидкктю Vм(), крайки вогню при !х локалiзацii протяжнiстю /] - зi швидкiстю г|(), крайки вогню при iх гасiннi протяжнiстю Ц - iз швидкiстю у!;() , а бар'ери та розриви протяжнктю /б - зi швидкiстю ^().
З врахуванням введених вище позначень, отримаемо такi функцiональнi залежносп для визначення тривалостi певних процеав лiквiдацii лiсовоi поже-жi вiдповiдними ПРП:
• тривалiсть процесу локалiзацií крайки вогню г-им ПРП, год
1 И' / л -1
Т" = и* = У--, г = \,Мпф к (4)
• тривалiсть процесу гасшня крайки вогню г-им ПРП, год
Nг
/ г
* 1
Тг = У = У-;-, г = \,М"Ф ^; (5)
I т=\ V;; ;; \ к'
• тривалiсть перемщення г-ого ПРП дiлянками лiсу, якi не горять, год
N
/ м
Ты = Ь* = у-;-, г = \,М"ф I; (6)
1 7=\ 7 1 ' '
• тривалють перемiщення г-ого ПРП вздовж протипожежних бар'eрiв i мiж розрива-ми крайки вогню, год
N6 / бР
Т б = = У 7-, г = \, М \. (7)
1" 77, ЬР) \
Розрахунок кшькосп ПРП при лiквiдацii лково! пожежi залежить вiд допустимо!' тривалосп 1хньо! роботи, тобто ефективного фонду робочого часу. Як було зазначено вище, окрiм професiйноi шдготовки особового складу, !хнього фiзичного стану i оснащения, !хня тривалiсть роботи багато в чому залежить вщ характеру лiсовоi рослинностi (гм), рельефу мiсцевостi (Ьр), стану погодних умов (™п(т)) i сили вiтру (дв(т)), ят е функцiями вiд часу й шших змiнних чин-никш, тобто е диференщальними характеристиками:
ф пф = {фпф = у (г м, ЬР, ^П(Х), дВ(Х),...), г = \, М пф} . (8)
Отож, з урахуванням введених вище позначень, отримаемо таку функщ-ональну залежнiсть для визначення кшькосп ПРП, якi братимуть участь у лшвь дацii лiсовоi пожежi:
К"ф = | к"ф = г г фф г , г = \,М"ФЛ; (9)
Розрахунок обсягу матерiальних витрат при прокладаннi штучних бар'ерiв i при перемiщеннi рiзних ПРП тими чи iншими маршрутами приводить
бр
до встановлення опосередкованого (1З0) збитку вiд лково!' пожежi за умови знаходження !х точно!' довжини:
13о = / (1Ьл; 1Пг; IIм; 1Пбр). (10)
Площа обласп лiсовоi пожежi (Ю™) та варткть знищених i пошкодже-них насаджень (1Влн) на нiй визначають прямий збиток (1ЗП) вiд не!', сумарний обсяг якого залежить вiд конфкураци контура площi пожежi, межею яко!' якраз i е маршрути перемщення ПРП, тобто
13п = / (1Плп; 1Влн). (11)
Тодi сукупний збиток ввд лiсовоi пожежi (З1) визначатиметься сумою прямого та опосередкованого збитюв, а саме
З1=1Зп + 1Зо, (12)
i залежатиме вiд точного встановлення видiв виконуваних робiт тим чи iншим пожежним формуванням, а також протяжнктю маршрутiв перемiщення ПРП при виконанш ними тактичних завдань, пов'язаних з процесами локалiзацii та гасшня лiсовоi пожежi.
Наповнення функцюнальних залежностей вiдповiдними математичними виразами вимагае побудови вiдповiдних алгоритма пожежогасiння та вибору адекватних методш !х реалiзацii. Наявнiсть цих залежностей е необхщною умо-вою побудови розглянуто!' вище математично!' моделi лiквiдацii лiсовоi пожеж^ вибору оптимально! стратегii' та тактики ц лiквiдацii', а також встановлення оптимально! кiлькостi сил i засоб1в пожежогасiння, що свiдчитиме про ефектив-нiсть реалiзацii' вибрано! мети оптимально! стратеги пожежогасшня (1).
Висновки:
1. З'ясовано, що достовiрнi прогнози поширення лiсовоi' пожежi на пев-нiй територii' за рiзних погодних умов потрiбнi для вибору оптимальних шлях1в доставки сил i засоб1в пожежогасiння, що дае змогу скоротити тривалкть 11 ло-калiзацii', забезпечити швидку лiквiдацiю i, як наслвдок, зменшити розмiри ма-терiальних збиткiв, втрати лiсових масивiв i витрати на 1х гасiння.
2. Встановлено, що основна мета оптимально! стратеги лжвщаци лково!' пожежi полягае у якнайшвидшш !! локалiзацi!' та реалiзацii' активних дiй ПРП при подальшому гасiннi суцiльних i поодиноких джерел вогню з найменшими сумарними матерiальними i екологiчними збитками за умови обмежених мож-ливостей залучених до цього сил i засобiв пожежогасiння.
3. Виявлено, що усшшна реалiзацiя вибрано!' стратегi!' лжвдаци лiсово!' пожежi базуеться на своечасному зосередженнi сил i засоб1в пожежогаання на концептуальних дiлянках крайки вогню, виборi вирiшального напрямку реалi-заци тактичних завдань, виконаннi активних наступальних дiй ПРП з врахуван-ням рiзних тактик пожежогасiння. При цьому часто доводиться перегруповува-ти вщповщш сили i засоби пожежогасiння залежно вiд оперативно!' обстановки, формувати тимчасовi ланки, бригади чи групи i визначати набiр засоб1в для кожно!' з них вiдповiдно до поставлених перед ними тактичних завдань.
4. Розроблено математичну модель процесу лiквiдацii лково!' пожежi, яка враховуе вибранi стратеги та прийняп тактики 11 л^вдацц, а також наявнк-ть рiзноманiтноi лiсовоi рослииностi, iснувания малопрохiдноi та не прохщно!' мiсцевостi, а також ввдсутнкть прямо!' видимостi мiж ПРП i обмежений огляд крайки вогню через задимленiсть. Усе це призводить до того, що процес л^вь дацii' лiсовоi' пожежi може вважатися завершеним тiльки при повному охоплен-нi контура областi лiсовоi' пожежi маршрутами перемiщения ПРП.
Лiтература
\. Абдурагимов И.М. Проблема тушения крупных лесных пожаров (и крупномасштабных пожаров твердых горючих материалов в зданиях) / И.М. Абдурагимов // Пожарное дело. [Электронный ресурс]. - Доступный с http://www.pozhdelo.ru/index.php? орйоп=сош_сойей &view=ar-
2. Абрамов Ю.А. Вероятностная модель распространения и тушения лесного пожара / Ю.А. Абрамов, А.Е. Басманов, А.А. Тарасенко // Проблемы пожарной безопасности. - Харьков : Изд-во "Фолио". - 2003. - Вып. \3. - С. 3-\\.
3. Арцыбашев Е.С. Лесные пожары и борьба с ними / Е.С. Арцыбашев // Сборник научных трудов. - М. : Изд-во "Лесн. пром-сть", \974. - \\9 с.
4. Болiбрух Б.В. Рекомендаци щодо гасшня люових та торф'яних пожеж / Б.В. Болiбрух, Р.В. Пархоменко. - К. : Вид-во ЛДУ бЖд, 2007. - 53 с.
5. Валендик Э.Н. Борьба с крупными лесными пожарами / Э.Н. Валендик. - Новосибирск : Изд-во "Наука", СО АН СССР, \990. - \93 с.
6. Васильев С.В. Компьютерные системы прогнозирования контуров выгорания при лесных пожарах / С.В. Васильев, Л.Н. Куценко // Пожарная безопасность : VI науч.-практ. конф. -Харьков : Изд-во АПБУ, 2003. - С. 69-7\.
7. Говаленков С.В. Анализ применения сил и средств при тушении лесных пожаров / С.В. Говаленков, А.Н. Дыгало, Л.А. Тимофеева // Проблемы пожарной безопасности. - Харьков : Изд-во "Фолио". - 2000. - Спец. выпуск. - С. 6\-64.
8. Гришин А.М. Математические модели лесных пожаров и новые способы борьбы с ними / А.М. Гришин. - Новосибирск : Изд-во "Наука" (СО РАН), \992. - 408 с.
9. Доррер Г.А. Динамика лесных пожаров / Г.А. Доррер. - Новосибирск : Изд-во СО РАН, 2008. - 404 с.
\0. Ефименко В. М. Лесная пирология: практическое пособие / В.М. Ефименко. - Гомель : УО ГГУ им. Ф. Скорины, 2009. - 92 с.
\ \. Калиновский А.Я. Влияние формы и размеров очага загорания на контур ландшафтного пожара / А.Я. Калиновский, А.П. Созник // Проблемы пожарной безопасности. - 2004. - Спец. вып. - С. 25-34.
\2. Кимстач Н.Ф. Пожарная тактика / Н.Ф. Кимстач, П.П. Девлишев, Н.М. Евтюшкин. - М. : Стройиздат, \984. - 590 с.
\3. Клюс П.П. Пожежна тактика : шдручник / П.П. Клюс, В.Г. Палюх, А.С. Пустовой, Ю.М. Сенчихш, В.В. Сировой. - Харкв : Вид-во "Основа", \998. - 592 с.
\4. Комяк В.А. Геометрическое моделирование в прогнозах динамики развития лесного пожара / В.А. Комяк, Н.Я. Откидач, С. А. Шило // Проблемы пожарной безопасности. - Харьков : Изд-во ХИПБ. - \999. - Вып. 5. - С. \24-\27.
\5. Комяк В.А. Геометрическое моделирование в прогнозах динамики развития лесного пожара для неоднородного слоя / В.А. Комяк, Р.Л. Покровский // Проблемы пожарной безопасности. - Харьков : АО "Фолио". - 200\. - Вып. \0. - С. 77-80.
\6. Комяк В.А. Геометрическое моделирование динамики лесного пожара при нестабильных параметрах ветра / В.А. Комяк, Р.Л. Покровский // Сучасш проблеми геометричного моде-лювання : зб. праць Мiжнар. наук.-практ. конф. - Харкв : Вид-во ХДАТ та ОХ. - 200\. - С. \38-\40.
\7. Комяк В.А. Моделирование динамики развития лесного пожара с учетом ветрового воздействия / В.А. Комяк, А.Г. Коссе, Н.Я. Откидач, С.А. Шило // Проблемы пожарной безопасности. - Харьков : Изд-во ХИПБ. - \999. - Вып. 5. - С. \\5-\23.
\8. Корнеев Д.Г. Математическое моделирование развития лесного пожара / Д.Г. Корнеев // Электронное моделирование. - \999. - Вип. 2\, № 3. - С. 84-94.
19. Кривошлыков С.Ф. Оценка необходимого количества сил и средств пожаротушения для оперативной локализации ландшафтного пожара // Проблеми пожежно! безпеки. - 2008. -Вып. 24. - С. 98-104.
20. Кузик А.Д. Ефектившсть використання люових пожежних автомобшв / А.Д. Кузик,
B.В. Попович // Пожежна безпека : зб. наук. праць. - Льв]в : Вид-во ЛДУ БЖД, УкрНД1ПБ МНС Укра!ни. - 2010. - № 16. - С. 18-24.
21. Курбатский Н.П. Причина изменения интенсивности лесных пожаров в течение суток / Н.П. Курбатский // Лесное хозяйство. - 1960. - № 4. - C. 31-33.
22. Курбатский Н.П. Техника и тактика тушения лесных пожаров / Н.П. Курбатский. - М. : Изд-во "Гослесбумиздат", 1962. - 154 с.
23. Куценко Л.М. Геометричне моделювання контуру вигоряння люово! дшянки / Л.М. Ку-ценко, О.М. Овальнъов // Прикладна геометр1я та шженерна графжа. - К. : Вид-во КДТУБА. -1997. - Вип. 61. - С. 27-30.
24. Куценко Л.Н. Прогнозирование контура выгорания растителъного материала по результатам сканирована местности / Л.Н. Куценко, Н.Н. Кулешов // Пожежна безпека. - Черка-си : Вид-во Ч1ПБ МВС Украши. - 1999. - С. 11-15.
25. Офщшна сторшка National Interagency Fire Center (США). [Електронний ресурс]. - Дос-тупний з http://www.nifc.gov
26. Офщшна сторшка МНС Укрщ'ни. [Електронний ресурс]. - Доступний з http://www. mns.gov. ua/ content
27. Повзик Я.С. Пожарная тактика / Я.С Повзик. - М. : ЗАО Спецтехника. 1999. - 416 с.
28. Правила пожежно! безпеки в люах Украши // Наказ Держл1сгоспу Украши № 278 вщ 27.12.2004 р.
29. Рихтер И.Э. Лесная пирология с основами радиоэкологии : учебн. пособие / И.Э. Рихтер. - Мн. : Изд-во БГТУ, 1996. - 290 с.
30. Ромш А.В. Передбачення кромки вигоряння рослинного матер1алу з урахуванням фактору в1тру // Проблемы пожарной безопасности. - Харьков : Изд-во "Фолио". - 2000. - Вып. 7. -
C. 177-179.
31. Свириденко В.С. Люова трологш / В.С. Свириденко, О.Г. Баб1ч, А.Й. Швиденко. - К. : Агропромвидав Укра1ни, 1999. - 172 с.
32. Созник А.П. Геометрическая модель движения кромки низового лесного пожара / А.П. Созник // Проблемы пожарной безопасности. - Харьков : Изд-во АПБУ. - 2002. - Вып. 11. - C. 188-191.
33. Созник А.П. Флуктуации ветра и скорость распространения низового лесного пожара /
A.П. Созник, А.Я. Калиновский // Моделювання люових пожеж : тези доп. наук.-практ. конф. -Харюв : Вид-во АПБУ, 2003. - С. 6-9.
34. Тарасенко А.А. Развитие научных основ ликвидации наземных ландшафтных пожаров : дисс. ... д-ра техн. наук: спец. 21.06.02 "Пожежна безпека" / Александр Андреевич Тарасенко; НУ гражданской защиты Украины. - Харьков, 2010. - 473 с.
35. Теребнев В.В. Противопожарная защита и тушение пожаров (леса, торфа, лесосклады) /
B.В. Теребнев, Н С. Артемьев, В.А. Грачев, О.Ю. Сабинин. - М., 2006. - Кн. 6. - 294 с.
Смотр О.А., Грыцюк Ю.И., Коваль Н.Я. Стратегическая цель и тактические задачи пожарно-спасательных подразделений при ликвидации лесного пожара
Проанализированы основные стратегии пожаротушения и определены тактические задачи, решаемые пожарно-спасательными подразделениями (ПРП) при ликвидации лесного пожара. Установлено, что основная цель оптимальной стратегии ликвидации лесного пожара заключается в скорейшей ее локализации и реализации активных действий ПРП при дальнейшем тушении сплошных и отдельных источников огня с наименьшими суммарными материальными и экологическим ущербом при ограниченных возможностей задействованных в этом сил и средств пожаротушения.
Ключевые слова: лесной пожар, прогнозирования контура кромки распространения огня, стратегия ликвидации лесного пожара, тактика пожаротушения, математическое моделирование.
Smotr O.A., Grytsyuk Yu.I., Koval N.Ya. Strategic goals and tactical objectives of fire and rescue units in liquidation forest fire
Analyzes the main strategies identified fire and tactical problems to be solved by fire and rescue units (FRU) for the elimination of a forest fire. It is established that the main purpose of the optimal strategies for the elimination of forest fire is early to diagnose and implement proactive FRU in further suppression of solid and separate sources of fire with the smallest sum of material and environmental damage with the limited opportunities involved in this effort and fire fighting equipment.
Keywords: forest fires, forecasting contour edges of fire spread, strategy for the elimination of a forest fire, fire fighting tactics, mathematic modelling.
УДК539.3 Ст. викл. Н.О. Гембара - Укратська академiя друкарства
РОЗПОД1Л ТЕМПЕРАТУРИ В КОРПУС АВТОКЛАВА 13 ВНУТР1ШН1М
Запропоновано розрахункову модель для визначення розподшу температури в оболонках з багатошаровими односторонними покриттями, за якою задача теплопроводной! для системи оболонка-покриття зводиться до визначення температурного поля в оболонщ з узагальненими умовами теплообмшу iз зовншшми середовищами на й по-верхнях. На основi представлено! моделi отримано розв'язок нестацюнарно! задачi теплопроводной! для напшобмежено! цилшдрично! оболонки з одностороншм багатоша-ровим покриттям. Встановлено вплив двошарового покриття на температурне поле в цилшдричному корпус промислового автоклава. Показано, що нехтування покриттям веде до ютотно завищено! оцшки температури.
У хiмiчних i нафтохiмiчних виробництвах (амiаку, метанолу, синтетич-них жирних спиртав, шд час перероблення нафтопродуктiв та шше) широко зас-тосовують посудини високого тиску. Велика корозшна активнiсть внутршньо-го середовища зумовлюе використання захисних покриттiв. У товстостiнних елементах посудин тиску за шдвищених температур внутртнього середовища виникають значнi температурнi перепади. Це зумовлюе появу високих темпера-турних напружень, якi не можна не враховувати при ощнщ напруженого стану таких деталей [\].
Розглянемо корпус промислового автоклава у формi цилшдрично!' оболонки товщиною 2^ в ортогональнiй системi координат а0,р0,у0. На поверхню /0 = Ь0 оболонки нанесено багатошарове покриття з рiзними товщинами 2Ь\,2Ь2,...,2ЬИ i теплофiзичними характеристиками. Кожний шар покриття вва-жаемо тонкою оболонкою.
Задача теплопроввдносп для оболонки i шарiв покриття зводиться до розв'язання системи диференцiальних р1внянь:
a, = l/c, - коефщент температуропровiдностi, с, - теплоeмнiсть, 1 - коефь цieнти теплопровiдностi оболонки i шар1в покриття, t - час, i = 0,1,2, .. ., n.
ДВОШАРОВИМ ЗАХИСНИМ ПОКРИТТЯМ
(1)
