Анотація до роботи:

Покровський Р.Л. Раннє виявлення осередків ландшафтних пожеж

та прогноз динаміки їх розповсюдження. - Рукопис.

Дисертацiя на здобуття наукового степеня кандидата технiчних наук за спецiальнiстю 21. 06. 02 - пожежна безпека. Академiя пожежної безпеки України МВС України, Харкiв, 2002.

Дисертацiю присвячено питанням використання авiацiйних скануючих теплолокаторiв для iнструментального всепогодного виявлення та документування осередкiв лiсових пожеж, i тих, що прихованi пологом лiсу та торфяних, монiторингу лiсiв з метою отримання iнформацiї про просторовий розподiл вологостi горючого матерiалу i створення на основi отриманої оперативної iнформацiї методик визначення пожежної небезпеки в лiсах та прогнозування розповсюдження пожежi по терiторiї i топографiчних характеристик осередку з урахуванням впливу рельєфу мiсцевостi та вiтру.

Розв’язана важлива народно-господарча задача створення всепогодних засобів раннього виявлення ланджафтних пожеж, що дозволяє істотно скоротити час розвідки осередків за рахунок обробки і побудови прогнозу його розповсюдження в реальному масштабі часу. При цьому:

1. Проведений аналіз показав, що лісові пожежі є найбільш характерними представниками ландшафтних пожеж. Тому розробку загальної концепції боротьби з ландшафтними пожежами найбільш доцільно створювати на основі вивчення характеристик лісових.

2. Виділені найбільш важливі характеристики лісової пожежі, що визначають її пожежонебезпеку та вибір тактики її гасіння. Визначені основні природні фактори, що впливають на ймовірність виникнення і динаміку розвитку лісової пожежі.

3. Визначено коло приоритетних задач систем розвідки осередку пожежі та показана можливість їх вирішення за допомогою дистанційних теплових систем. Поставлена задача розробки методів та системи, які в комплексі вирішували б задачі виявлення та побудови прогнозу розповсюдження осередку пожежі з урахуванням реальних даних.

4. Побудована модифікована модель випромінювання середовища, що складається з кількох шарів, на основі якої визначені потрібні параметри системи розвідки осередків пожеж.

5. Аналіз інформативності протипожежних систем моніторингу лісу показав, що вибір їхніх оптимальних параметрів є багатокритеріальною задачею і при проектуванні конкретної системи саме її інформативність повинна бути домінуючим фактором.

6. Показано, що можливість виявлення осередку пожежі по тепловому полю визначається як параметрами датчика (чутливістю, просторовою розподільчою здатністю), так і параметрами осередку (тепловим контрастом та розмірами) та геометрією вимірювань (дальністю до об’єкта, кутом спостереження), а також наявністю на трасі розповсюдження заважаючих утворень.

7. Вперше доведено, що існує оптимальний кутовий розмір сектора сканування (кут b_опт = 45), який забезпечує максимальну інформативність системи. Цей висновок є загальним для всіх систем, які отримують інформацію методами сканування в наближенні геометричної оптики.

8. Вперше показано, що в НВЧ діапазоні тепловий контраст осередку лісової пожежі на тлі лісу, що не був зачеплений вогнем, визначається відносним внеском в випромінювання осередку його палаючої крайки та спаленої частини, який істотно залежить від геометричних розмірів осередку та умов спостереження.

9. Модифіковано модель розповсюдження пожежі за умов урахування додаткових параметрів (швидкість вітру, рельєф місцевості). Показана індиферентність моделі до причин, що викликають нахил стінки полум’я до поверхні паливного матеріалу, що дозволяє застосовувати отримані вирази як до прогнозування розповсюдження пожежі по місцевості зі складним рельєфом, так і для урахування впливу вітру.

10. Вперше розроблено метод побудови прогнозу ймовірного положення крайки вигоряння лісового масиву на будь-який наперед заданий проміжок часу з урахуванням вітрового впливу та рельєфу місцевості на основі одиничних контурів горіння і математичного апарату годографа вектор-функції щільного розміщення геометричних об’єктів.

11. Вперше створена методика побудови одиничних контурів горіння для випадків:

впливу сталого по силі та напрямку вітру;

для нестабільного вітру;

для довільного рельєфу місцевості.

12. Запропоновано метод побудови прогнозу розповсюдження пожежі на місцевості, який дозволяє враховувати просторову неоднорідність характеристик паливного матеріалу та наявність перепон для розповсюдження полум’я.

13. Вперше створені алгоритмічне та програмне забезпечення методу, що дозволяють автоматизувати процес побудови прогнозу розповсюдження лісової пожежі у реальному масштабі часу.

14. Запропонований метод дозволяє розширити можливості систем виявлення та розвідки осередку пожежі (виключає вплив хмарності і димового шлейфу та маскування верхівками дерев осередків низових пожеж), підвищити ефективність служб протипожежної охорони лісу за рахунок скорочення, як правило, вдвічі часу виявлення осередку, прямої візуалізації його зображення та отримання в реальному масштабі часу прогнозу динаміки його розповсюдження.

15. Практична значущість підтверджується впровадженням отриманих результатів у Центрі радіофізичного зондування Землі НАН і НКА України ім. А.І. Калмикова при створенні авіаційного комплексу, який використовується для забезпечення задач служб Міністерства з надзвичайних ситуацій України.

16. Експеріментальна перевірка створеного комплексу та результати впровадження дозволяють зробити висновок про коректність загальної схеми спостереження, реалізуємість параметрів апаратури та адекватність моделей, що покладені в її основу. Отримані параметри здатні забезпечити ймовірність правильного виявлення осередку площиною 10 м², що перевищує 0,9, при ймовірності хибної тривоги – 10^-5. Порівняння результатів побудови прогнозу динаміки розповсюдження з результатами інших авторів показало, що помилки не перевищують похибок апроксимації контура осередку при більше, ніж на порядок, вищій швидкодії.

17. Методики та програми побудови теплових зображень осередків лісових пожеж та прогнозу динаміки їх розповсюдження, що створені, можуть бути використані і в інших предметних областях, наприклад, при дослідженнях динаміки розтікання нафтопродуктів по водній поверхні при аваріях або розповсюдження шкідливих викидів до атмосфери і т.і.

Публікації автора:

1. Алгоритмы размещения плоских геометрических объектов в задачах прогноза распространения лесного пожара. / В.А. Комяк, В.М. Комяк, Р.Л. Покровский и др. // Проблемы пожарной безопасности: Сб. научн. тр.- Харьков: ХИПБ, 1999. - Вып. 6. - С. 76 - 84.

2. Покровский Р.Л., Комяк В.А., Набока В.А. Информативность радиотепловых систем мониторинга ландшафтных пожаров. // Проблемы пожарной безопасности: Сб. науч. тр. - Харьков.: Фолио, 2000. - Спецвыпуск. -С. 3 - 7.

3. Комяк В.А., Покровский Р.Л., Набока В.А. Радиотепловые характеристики очагов лесных пожаров. // Проблемы пожарной безопасности: Сб. научн. тр.- Харьков: АО «Фолио», 2000.- Вып. 8- С. 78 - 82.

4. Комяк В.А., Покровский Р.Л. Геометрическое моделирование в прогнозах динамики развития лесного пожара для неоднородного слоя. // Проблемы пожарной безопасности: Сб. научн. тр.- Харьков: АО “Фолио”, 2001. - Вып. 10. - С. 77 - 80.

5. Говаленков С.В., Комяк В.А., Комяк В.М, Покровский Р.Л. Алгоритм принятия решений руководителем тушения лесных пожаров. // Проблемы пожарной безопасности: Сб. научн. тр.- Харьков: АО “Фолио”, 2002.-Вып. 11. - С. 59-61.

6. Комяк В.А., Покровский Р.Л. Использование информации авиационных систем радиотеплолокации в тактике тушения лесных пожаров. // Труды 6-ой Международной конф. "Теория и техника передачи, приема и обработки информации". - Харьков.: ХТУРЭ, 2000. - С. 417 - 418.

7. Покровський Р.Л., Комяк В.О. Геометричне проектування у задачах прогнозування поширення лiсових пожеж у гiрськiй мiсцевостi. // Зб. наук. праць "Пожежна безпека – 2001". - Львiв: Сполом, 2001. - С. 315 - 317.

8. Покровский Р.Л., Комяк В.А. Геометрическое моделирование динамики лесного пожара при нестабильных параметрах ветра. // Зб. праць мiжн. наук.-практ. конф. "Сучаснi проблеми геометричного моделювання":- Харкiв: ХДАТ та ОХ, 2001. - С. 138 - 140.