Оптимізація розміщення елементів акустичної системи орієнтування спорядження рятувальника

Лєвтєров Олександр Антонович

Національний університет цивільного захисту України

http://orcid.org/0000-0001-5926-7146

Стативка Євгеній Степанович

Національний університет цивільного захисту України

http://orcid.org/0000-0003-1536-2031

DOI: https://doi.org/10.52363/2524-0226-2023-38-20

Ключові слова: акустичний пристрій, сенсор, акустичний опір, конфігурація, візуальний контроль, інтерференція

Анотація

Визначено оптимальне розміщення елементів акустичної системи орієнтування та спосіб ефективного екрануванняна спорядженні рятувальника для підвищення ефективності аварійно-рятувальних операцій в умовах обмеженої видимості та низької проникності світла. Проаналізовано вплив геометрії та конфігурації акустичних датчиків на їх взаємодію та визначення оптимальної мінімальної відстані між ними для поліпшення точності та ефективності системи орієнтування. Запропоновано їх ефективне екранування на шоломі рятувальника. Встановлено, що при достатньо малій відстані розміщення акустичних датчиків акустична якість та потужність акустичного сигналу зменшується, через явище інтерференції. Розроблено та реалізовано алгоритм компенсації взаємного впливу акустичних датчиків, розміщених в горизонтальній площині на захисному шоломі рятувальника. Розраховано та експериментально підтверджено мінімально допустиму відстань між акустичними датчиками, що дорівнює 0,04 м. Визначено оптимальний кутовий діапазон з використанням п'яти акустичних датчиків для точного просторового визначення перешкод у середовищі перед рятувальником на відстані до 2 метрів в умовах незадовільного візуального контролю. Розроблено алгоритм, що уникає взаємний вплив акустичного випромінювання акустичних датчиків один на одного, а також враховує відстань між датчиками згідно їх розташування на шоломі рятувальника. Створено алгоритм компенсації відстані між акустичними датчиками на шоломі рятувальника, враховуючи їх розташування в горизонтальній площині. Шляхом розрахунково-теоретичних досліджень розроблено підґрунтя для практичного створення акустичного приладу, з реалізованималгоритмом, що автоматично корегуєвеличину відстані, що виміряна датчиками попереду та датчиками позаду шолома рятувальника для одержання точних значень відстані до перешкодита забезпечити ефективну навігацію в умовах надзвичайних ситуацій.

Посилання

1. Звіт про основні результати діяльності Державної служби України з надзвичайних ситуацій у 2022 році. https://dsns.gov .ua/upload/1/6/4/9/3/5/0/publicni i- zvit-2022-ostannia-versiia-1.pdf.
2. Наказ МВС від 26.04.2018 №340 «Про затвердження Статуту дій у надзвичайних ситуаціях органів управління та підрозділів Оперативно-рятувальної служби цивільного захисту та Статуту дій органів управління та підрозділів Оперативно-рятувальної служби цивільного захисту під час гасіння пожеж». https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/z0801-18#Text
3. Ратушний Р. Т., Лоїк В. Б., Синельніков О. Д., Ковальчук В. М. Навчальний посібник. Організація аварійно-рятувальних робіт. Видавництво ЛДУ БЖД. Львів. 2020. 394 с. https://books.ldubgd.edu.ua/index.php/ed/catalog/download/9 0/56/260-2?inline=1
4. Лєвтєров О. А., Стативка Є. С. Визначення параметрів акустичного приладу екіпірування рятувальників. Problems of Emergency Situations. 2022. № 2. С. 280–295. doi.org/10.52363/2524-0226-2022-36-21
5. Бас О. М., Лагно Д. В., Ножко І. О., Пелипенко М. Р. Використання ультразвуку для орієнтування у задимленому середовищі. Надзвичайні ситуації: попередження та ліквідація. 2021. №1. С. 15–26. org/10.31731/2524-2636.2021.5.1.-15-26
6. Каска пожежна. Технічні вимоги. Затверджено протоколом від 23.06.2023 № 12. https://dsns.gov.ua/upload/1/8/2/3/0/8/1/kaska-pozezna-texnicni-vimogi-zatverdzeno-protokolom-vid-23062023-12docx.pdf
7. Hiremath N., Kumar V., Motahari N., Shukla D. An Overview of Acoustic Impedance Measurement Techniques and Future Prospects. 2021. P. 17–38. doi.org/10.3390/metrology1010002
8. Kirtskhalia V. The dependence of the speed of sound in the Earth’s atmosphere on its density and the correction of Mach’s number. Ilia Vekua Sukhumi Institute of Physics and Technology. Conf. Series: Materials Science and Engineering. 2021. P. 1– doi:10.1088/1757-899X/1024/1/012037
9. Kenji Tei, Ryo Shimizu, Yoshiaki Fukazawa; Shinichi Honiden. Model-Driven-Development-Based Stepwise Software Development Process for Wireless Sensor Networks. IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics: Systems 45. P.675–687. doi: 10.1109/TSMC.2014.2360506
10. Teregulova E. A. Features of the Passage of Acoustic Waves at Right Angle through a System of Layers of Multifractional Gas Suspensions. Lobachevskii Journal of Mathematics. 2021. P. 2222– doi: 10.1134/S1995080221090262
11. Choon M. P., Sang H. Lee. Propagation of acoustic waves in a metamaterial with a refractive index of near zero. Applied Physics Letters. 2013. P. 46– doi.org/10.1063/1.4811742
12. Pozdieiev S., Nuianzin O., Sidnei S., Shchipets S. Computational study of bearing walls fire resistance tests efficiency using different combustion furnaces configurations. MATEC Web of Conferences. 2017. Vol. 116. № 02027. doi:10.1051/matecconf/201711602027
13. Wilk-Jakubowski J. Analysis of Flame Suppression Capabilities Using Low-Frequency Acoustic Waves and Frequency Sweeping Techniques. Department of Information Systems. Kielce University of Technology. 2021. P. 5–8. doi.org/10.3390/sym13071299