Розробка засобу автоматизації проектування шлейфів пожежної сигналізації з оптимізованим складом

Антошкін Олексій Анатолійович

Національний університет цивільного захисту України

http://orcid.org/0000-0003-2481-2030

Нешпор Олег Віталійович

Інститут державного управління та наукових досліджень з цивільного захисту

http://orcid.org/0000-0002-0670-5445

DOI: https://doi.org/10.52363/2524-0226-2023-37-15

Ключові слова: математичне моделювання, оптимізація, покриття, розміщення пожежних сповіщувачів, трасування шлейфів

Анотація

Розв’язано оптимізаційну задачу побудови засобів автоматизації проектування шлей-фів пожежної сигналізації, оптимізованих за кількістю сповіщувачів і довжиною проводів для приміщень довільної форми з урахуванням нормативно-технологічних обмежень. Роз-роблено та впроваджено комплекс програм для розв’язання задачі оптимізації. Розроблено математичну модель задачі, узагальнену стратегію для розв’язання задачі засобів матема-тичного моделювання зв’язків між колами, які моделюють зони контролю пожежних спові-щувачів, що утворюють кругове покриття області, як функції, які не потребують введення допоміжних змінних. Більш ранні роботи за аналогічною тематикою не давали можливості в автоматичному режимі отримати оптимальні за складом шлейфи пожежної сигналізації з урахуванням вимог нормативного та фізичного характеру. Проведені в роботі обчислюва-льні експерименти переконливо підтвердили конструктивність розроблених засобів мате-матичного моделювання зв’язків геометричних об’єктів у задачах кругового покриття та продемонстрували адекватність побудованої математичної моделі задачі покриття колами однакового радіуса області складної форми та її реалізацій, ефективність запропонованих стратегій, методи побудови вихідних точок, алгоритми генерації простору рішень і методи пошуку локального екстремуму. Слід зазначити, що більшість результатів, отриманих під час обчислювальних експериментів, отримано вперше. Практична цінність запропоновано-го підходу для задач кругового охоплення довільних областей, яка полягає в генерації про-стору розв’язків задачі для прийнятної вихідної точки з подальшою локальною оптимізаці-єю, наочно демонструється під час розв’язування тестових задач. Розроблений програмний комплекс може бути використаний при проектування систем пожежної сигналізації інжене-рами-проектувальниками та під час експертизи проектів.

Посилання

1. Bennell J., Scheithauer G., Stoyan Yu. Optimal clustering of a pair of irregular objects. Journal of Global Optimization. 2015. 61(3). P. 497–524. doi: 10.1007/s10898-014-0192-0
2. Birgin E. G., Bustamante L. H., Callisaya H. F. Packing circles within ellipses. International transactions in operational research. 2013. Vol. 20(3). P. 365–389. doi: 10.1111/itor.12006
3. Комяк В. М., Соболь О. М., Собина В. О., Лісняк А. А. Оптимізація покриття заданих областей геометричними об’єктами зі змінними метричними характеристиками: Монографія. Харків: НУЦЗУ, 2013. 124 с. URL: http://repositsc.nuczu.edu.ua/handle/123456789/5244
4. Yakovlev S., Kartashov O., Podzeha D. Mathematical Models and Nonlinear Optimization in Continuous Maximum Coverage Location Problem. MDPI Computation. 2022. Vol. 10(7). P. 119–134. doi: 10.3390/computation10070119
5. Saipullaa A., Westphalb C., Liua B., Wang J. Barrier coverage with line-based deployed mobile sensors. Ad Hoc Networks. 2013. Vol. 11(4). P. 1381–1391. doi: 10.1016/j.adhoc.2010.10.002
6. Stoyan, Y., Pankratov, A., Romanova, T. Quasi-phi-functions and optimal packing of ellipses. Journal of Global Optimization. 2016. 65(2). Р. 283–307. doi: 10.1007/s10898-015-0331-2
7. Komyak V., Pankratov A., Patsuk V., Prikhodko A. The problem of covering the fields by the circles in the task of optimization of observation points for ground video monitoring systems of forest fires. ECONTECHMOD: An International Quarterly Journal on Economics of Technology and Modelling Processes. 2016. Vol. 5. № 2. P. 133–138. URL: http://repositsc.nuczu.edu.ua/handle/123456789/691
8. Yakovlev S., Kartashov O., Mumrienko A. Formalization and solution of the maximum area coverage problem using library. Radioelectronic and computer systems. 2022. Vol. 3. P. 104–120. doi: 10.32620/reks.2022.2.03
9. Adesina E. A., Odumosu J. O., Morenikeji O. O., Umoru E., Ayokanmbi A. O., Ogunbode E. B. Optimization of Fire Stations Services in Minna Metropolis using Maximum Covering Location Model (MCLM). Journal of Applied Sciences & Environmental Sustainability. 2017. Vol. 3(7). P. 172–187. URL: https://www.jases.org/current-issue/vol-3-issue-7-2017/optimization-of-fire-stations-services-in-minna-metropolis-using-maximum-covering-location-model-mclm/
10. Yueshi W., Cardei M. Distributed algorithms for barrier coverage via sensor rotation in wireless sensor networks. Journal of Combinatorial Optimization. 2018. Vol. 36. P. 230–251. doi: 10.1007/s10878-016-0055-3