Вісник Вінницького політехнічного інституту

ВИЯВЛЕННЯ ПОДІБНОСТІ МІЖ ТЕКСТАМИ ДОПИСІВ ВІРТУАЛЬНИХ СПІЛЬНОТ ДЛЯ ФОРМУВАННЯ ДОКУМЕНТАЦІЇ ПРОГРАМНОГО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ

2024-04-01T16:10:22+03:00

Галузь інформаційних технологій складається з двох суттєво різних частин: виробництво інформаційної техніки (машин, обладнання, програм тощо) і виробництво безпосередньо інформації, яка повинна бути задокументованою. На сьогодні попит на розробку програмного забезпечення є рекордно високим і навіть перевищує пропозицію на ринку. Важливою рисою програмного забезпечення є наявність належної супровідної документації, яка є потрібною як для розробників, так і для кінцевих споживачів. Інформаційними джерелами для формування документації програмного забезпечення можуть бути віртуальні спільноти, які є найвідвідуванішими ресурсами серед користувачів мережі Інтернет. Переваги використання віртуальних спільнот перелічені у роботі. Однією з характеристик документації є наявність унікального інформаційного наповнення, для виконання якого, після завантаження дописів з відібраних експертом віртуальних спільнот до сховища даних, необхідно перевірити їхній вміст. В результаті чого розроблено підхід до виявлення подібності, який відображає косинусоїдну подібність між всіма наявними дописами. Проведене дослідження показало, що більшість дописів містять унікальний контент, але деякі можуть мати подібні тексти. Перевагою застосування підходу до виявлення подібності є те, що після його виконання серед усіх попарно порівнювальних дописів можна визначити позиції пар дописів, значення мір яких зацікавлять дослідника та дозволять провести аналіз за різними методами. Досліджено випадки подібності тестів дописів та описано дії щодо їхнього вирішення, одним з яких є об’єднання подібних дописів та збереження всіх коментарів. Рекомендовано для дописів, що отримали високе значення міри подібності завдяки описаному підходу, надалі застосувати метод N-грам, який дозволить виявити ті частини текстів, що є різними для подальшого прийняття рішень.

ОЦІНЮВАННЯ СКЛАДНОСТІ ДЕКОДУВАННЯ ЗГОРТКОВИХ ТУРБО-КОДІВ ТА БЛОКОВИХ КОДІВ ТУРБО-ДОБУТКІВ

2024-04-01T16:24:34+03:00

У період стрімкого розвитку сучасних цифрових технологій, враховуючи збільшення дальності зв’язку та обсяги інформації, забезпечення надійного передавання даних є невід’ємною вимогою до комунікаційних систем різного функціонального призначення (космічні комунікації, цифрове телебачення, програмовані радіосистеми, оптичні комунікації, цифрові сховища даних тощо). У цьому контексті виділяються турбо-коди, які є потужним класом завадостійких кодів з унікальною структурою кодека, здатним ефективно працювати на високих швидкостях та майже повністю використовувати ємність каналів зв’язку. Але ефективне використання турбо-кодів пов’язане зі значними обчислювальними витратами на етапі декодування, який створює значне навантаження на систему, особливо у онлайн-режимі роботи та у випадку обмежень з боку обчислювальної платформи. Розуміння впливу параметрів турбо-кодів на обчислювальну складність їхнього декодування дозволяє забезпечити баланс між надійністю коригування помилок та ефективністю використання обчислювальних ресурсів за різних комунікаційних сценаріїв. Саме тому, у статті детально проаналізовано обчислювальну складність процесу декодування цих кодів. Основними алгоритмами декодування вибрано ітеративні обмінні ймовірнісні алгоритми Берру–Глав’є–Цітімаджіми, Вітербі–Хагенауера та розширеного спискового декодування Піндайя–Чейза.

У роботі отримано узагальнені аналітичні вирази складності декодування залежно від низки параметрів згорткового та блокового компонентних кодів у випадку реалізації турбо-кодів у змішаному режимі з використанням цифрового сигнального процесора, результати дослідження подано у графічному вигляді. Стаття має практичне значення для інженерів та проєктувальників систем передавання цифрових даних, оскільки допомагає ефективніше аналізувати та синтезувати турбо-коди залежно від поставлених вимог.

АВТОМАТИЗАЦІЯ ПІДБОРУ НАУКОВИХ РЕЦЕНЗЕНТІВ: ОГЛЯД ЗАДАЧ І МЕТОДІВ

2024-04-01T16:46:15+03:00

Останнім часом все гостріше постає проблема якісного та своєчасного наукового рецензування. Наукові рецензенти здійснюють експертизу рукописів статей, доповідей конференцій, монографій, дисертацій, запитів на гранти тощо. Наукових рецензентів призначають переважно вручну в умовах дефіциту часу. За великих обсягів рецензування досягти високої якості експертизи вкрай важко. На сьогодні збільшилася кількість досліджень щодо автоматизації підбору рецензентів. При цьому формальна звірка спеціальностей рецензентів та заявок або посимвольне порівняння ключових слів не завжди дозволяють сформувати якісні призначення. В цій роботі здійснено огляд стану сучасних досліджень щодо методів автоматичного призначення наукових рецензентів. Виділяють 3 етапи процесу підбору рецензентів: 1) формування бази рецензентів та структурування інформації про рецензентів та заявки; 2) визначення коефіцієнта схожості між заявкою та рецензентом; 3) розподіл заявок за рецензентами для максимізації агрегованої схожості та комплексного покриття тематики за усіма призначеннями. Розглянуто основні варіанти задачі підбору як одного рецензента, так і колективу рецензентів. Проаналізовано методи для оцінювання відповідності рецензента заявці на основі статистичного аналізу тексту, тематичного моделювання та глибокого навчання. Проаналізовано можливі критерії оптимальності в задачі розподілу рецензентів по заявках, а також обмеження щодо рівня відповідності рецензентів заявці, рівня комплексноcті покриття тематики, справедливих умов експертизи, завантаженості рецензентів та інші. Задача оптимального призначення рецензентів є NP-повною, тому для її розв’язання використовують різноманітні евристичні та мета-евристичні алгоритми. В статті також окреслено перспективи подальших досліджень у сфері автоматичного призначення рецензентів.

МОДЕЛЮВАННЯ ПЕРЕДТУМАННИХ ОБЧИСЛЕНЬ ДЛЯ ТАКТИЛЬНОГО ІНТЕРНЕТУ

2024-04-01T17:25:42+03:00

В сучасному світі інформаційних технологій та в умовах зростаючого навантаження на комп’ютерні мережі актуальним завданням є їхня оптимізація та поліпшення продуктивності, шляхом ефективного керування ресурсами та зниженням затримки. Побудова архітектури інформаційних технологій здатна зменшити затримку шляхом переміщення хмарних структур на кордон мереж радіодоступу. Передтуманні обчислення, які передбачають обробку даних на межі комп’ютерної мережі, зменшують затримку та підвищують швидкість відповіді, а використання пропускної здатності на периферії допомагає зменшити навантаження на смугу пропускання. Передтуманні обчислення є важливою стратегією для поліпшення комп’ютерних мереж в середовищі Тактильного Інтернету. Метою роботи є моделювання передтуманних обчислень ієрархічної мережі граничних хмар, спрямованих для визначення затримки під час передачі трафіку, оптимізації продуктивності та управління ресурсами. Об’єктом дослідження є модель ієрархічної мережі граничних хмар, включно з граничними та передтуманними кластерами, туманними та хмарними обчисленнями. Предметом дослідження є модель передачі трафіку в ієрархічній хмарній мережі, для забезпечення оптимального управління ресурсами та передачі трафіку, враховуючи вимоги до затримки. У роботі змодельовано ієрархічну мережу граничних хмар, розроблено модель передачі трафіку та проведено аналіз затримки кластерів першого та другого рівнів ієрархічної хмарної мережі. Ієрархічна мережа граничних хмар розроблена для оптимізації передачі даних і управління ресурсами. Граничні кластери мають обмежені обчислювальні можливості, тому з’єднуються з потужнішими передтуманними кластерами. До того ж, туманні обчислення забезпечують узгоджену взаємодію передтуманних кластерів в рамках всієї комп’ютерної мережі. Модель передачі трафіку дає змогу досягти необхідної затримки, ефективності, гарантує безпеку та високу доступність, що надає їй актуальності та користі для середовища Тактильного Інтернету. Переваги змодельованої комп’ютерної мережі полягають у скороченні затримки від джерела даних до користувачів і зниженні ризику перевантаження мережі. При цьому забезпечується гнучкість у побудові мережі та підвищується її доступність, що задовольняє вимоги Тактильного Інтернету.

МЕТОДОЛОГІЯ БЕЗПЕКИ НЕЙРОМЕРЕЖЕВИХ ІНФОРМАЦІЙНИХ ТЕХНОЛОГІЙ ВИЯВЛЕННЯ DEEPFAKE-МОДИФІКАЦІЙ БІОМЕТРИЧНОГО ЗОБРАЖЕННЯ

2024-04-01T17:36:42+03:00

Одним з функціональних векторів Стратегії кібербезпеки України є розроблення і впровадження систем захисту різних інформаційних платформ інфраструктури суспільства, зокрема створення безпечних технологій виявлення deepfake-модифікацій біометричного зображення на основі нейронних мереж у кіберпросторі. В роботі досліджено засади безпеки нейромережевих інформаційних технологій (ІТ) у просторі, проблеми deepfake-модифікацій за використання базового підходу до безпечного виявлення deepfake-модифікацій біометричного зображення та методології безпеки багаторівневої нейромережевої ІТ «ресурси – системи – процеси – мережі – управління» згідно з концепцією «об’єкт – загроза – захист». Базовий підхід об’єднує інформаційну нейромережеву технологію та інформаційну технологію підтримки прийняття рішень, структурованими за модульною архітектурою нейромережевої системи виявлення deepfake-модифікацій в просторі «попереднє оброблення даних опрацювання ознак — навчання класифікатора». Ядром методології безпеки ІТ є цілісність функціонування нейромережевої системи виявлення deepfake-модифікацій біометричного зображення обличчя людини і системи аналізу даних, що реалізують інформаційний процес «розділення відеофайлу на кадри — детекція, опрацювання ознак — оцінювання точності класифікатора зображень». Методологія безпеки багаторівневої нейромережевої ІТ ґрунтується на системному та синергетичному підходах, що уможливлюють побудову комплексної системи безпеки ІТ з урахуванням властивості емерджентності за умови впливу ймовірних цілеспрямованих загроз і застосування новітніх технологій протидії на апаратному і програмному рівнях. Запропонована комплексна система безпеки інформаційного процесу виявлення deepfake-модифікацій біометричного зображення охоплює апаратно-програмні засоби відповідно до сегментів: автоматизованої оцінки точності класифікатора; виявлення deepfake-модифікацій в режимі реального часу; послідовного оброблення зображень; оцінювання точності класифікації з використанням хмарних обчислень.

ТРАНСФОРМАЦІЯ ЦІЛЬОВОГО КЛАСУ ДЛЯ ЗАДАЧІ СЕГМЕНТАЦІЇ З ВИКОРИСТАННЯМ U-GAN

2024-04-01T17:54:46+03:00

Наведено огляд сучасних генеративних змагальних моделей (ГЗМ) для аугментації даних з фокусом на дослідження створення зображень та відповідних до них сегментаційних масок. Це особливо корисно у випадках, коли даних недостатньо, вони важкодоступні, мають конфіденційний характер, або розмітка вимагає значних ресурсів. Робота спрямована на підвищення ефективності процесу аугментації міноритарного класу за рахунок перетворення зображення з іншого класу та створення сегментаційної маски. Запропоновано новий підхід до одночасної генерації зображення та сегментаційної маски з використанням генеративної змагальної мережі, де генератором виступає U-Net. Цей генератор приймає на вхід зображення одного класу та шум, який подається як додатковий канал зображення. Генератор намагається створити зображення іншого класу, мінімізуючи зміни в початковому зображенні та додаючи ознаки іншого, разом з сегментаційною маскою, нового класу. Дискримінатор же визначає, чи є пара картинка–маска реальною чи згенерованою. У моделі для збереження оригінального вигляду вхідного зображення з мінімальними змінами використовується алгоритм, який застосовує тільки ті зміни згенерованого зображення, що вказані створеною сегментаційною маскою. Це дозволяє отримати зображення з ознаками нового класу з мінімальними змінами. Апробацію запропонованого підходу виконано на наборі даних панорамних знімків зубів, на основі якого створено набір зображень окремих зубів, частина з яких з пломбами, а частина — без них. Експериментальний набір даних включав 128 зубів без пломб і 128 з пломбами. Для створення ГЗМ взято всі зображення з пломбами та без пломб і навчено генератор перетворювати зображення без пломб в аналогічні з пломбами. Для перевірки ефективності аугментації проведено два експерименти по 50 симуляцій з різним випадковим станом для тренування сегментаційної моделі U-Net на основі ResNet-34. Перший експеримент використовував тільки реальні дані для тренування, а другий включав 64 додаткові зображення та відповідні маски, створені генератором на основі наявних зображень нульового класу. Середні значення коефіцієнта Жаккара серед всіх симуляцій для першого та другого експериментів відповідно склали 94,2 та 96,1. Це свідчить про те, що дані, згенеровані за допомогою запропонованої аугментації, дійсно сприяють підвищенню якості сегментаційної моделі та цей підхід можна комбінувати разом з іншими типами аугментацій.

МЕТОД ІДЕНТИФІКАЦІЇ ЛОКАЛЬНИХ АНОМАЛІЙ ЗНАЧЕНЬ ПОКАЗНИКІВ СТАНУ ДОВКІЛЛЯ З ВИКОРИСТАННЯМ ДЕКОМПОЗИЦІЇ НА ПІВХВИЛІ

2024-04-01T18:05:54+03:00

В епоху масової цифровізації всіх існуючих частин діяльності людства, кількість даних невпинно зростає і важливо мати навички з ними працювати для розв’язання різного роду задач. Однією з найпоширеніших структур збереження цих даних є часові ряди — послідовності точок, зазвичай, за певний хронологічний період. До цієї категорії відносяться фінансові показники, дані екологічного моніторингу, медичні показники тощо. Широкий перелік сфер застосування робить задачу аналізу часових рядів актуальною і важливою. Якість зробленого прогнозу часового ряду багато в чому залежить від якості проведеного аналізу, який може включати обробку та стандартизацію самих даних, виділення вагомих показників, пошук взаємозв’язків тощо. Серед цих кроків особливо вагоме місце посідає пошук аномалій. Аномалії — це точки набору даних, які певним чином відрізняються від інших значень або певних шаблонів поведінки. Наявність подібних записів сильно впливає на можливість моделей машинного навчання зробити точний прогноз, тому необхідно мати можливість ідентифікувати ці аномалії.

Розроблено новий метод ідентифікації локальних аномалій значень показників стану довкілля з використанням декомпозиції на півхвилі. Основна ідея методу полягає у декомпозиції часового ряду на півхвилі, використовуючи точки тенденції, де падіння змінюється на зростання, чи навпаки, та у розбитті ряду на фрагменти. Кожен окремий фрагмент аналізується окремо і на ньому виконується пошук аномалій комбінування багатьох методів. Точність роботи цих методів перевіряється за рахунок експертного методу. Описано основні кроки запропонованого методу, наведено приклад його роботи на реальних даних моніторингу якості атмосферного повітря, отриманих з однієї зі станцій мережі громадського моніторингу EcoCity у межах міжнародної програми «Чисте повітря для України».

На базі платформи Kaggle, розроблено на протестовано запропонований метод. Результат пошуку аномалій застосовано для побудови моделі Facebook Prophet та порівняно точність апроксимації з результатами роботи моделі Prophet з параметрами за замовчуванням. Випробування показали зменшення помилки апроксимації часового ряду на 11 % за метрикою RMSE та на 8 % за метрикою MAE. Це дозволило підтвердити ефективність розроблено методу.

ІНТЕЛЕКТУАЛЬНА ТЕХНОЛОГІЯ ПОБУДОВИ ПЛАНУ БУДІВЕЛЬ ЗА АЕРОФОТОЗЙОМКОЮ ЇХНІХ ДАХІВ

2024-04-01T18:16:11+03:00

Розроблено інтелектуальну технологію побудови плану будівель за даними дистанційного зондування Землі. Такими даними можуть бути дані аерофотозйомки або ж супутникові знімки високої якості.

Проведено детальний огляд типів дахів шляхом аналізу найпоширеніших класифікацій та визначено найпоширеніші з них, на прикладі яких, може здійснюватись удосконалення інтелектуальної технології побудови плану будівель за даними аерофотозйомки. Охарактеризовано сучасні та традиційні методи аналізу зображень, які можуть використовуватися для розв'язання цієї задачі. Вибрано найсучасніші методи, які можуть бути ефективними для такого класу задач.

Розроблено узагальнений алгоритм для класів односхилих, двосхилих, плоских та вальмових дахів.

Запропоновано удосконалення інтелектуальної технології побудови плану будівель за даними аерофотозйомки їхніх дахів, шляхом інтеграції моделі для детекції DETR (“DEtection TRansformer”) разом з сегментацією на основі ViTs (Vision Transformers) для комплексного вирішення проблем пошуку та ідентифікації дахів у першому наближенні для подальшого поліпшення побудови планів будівель. Запропоновано комбінований підхід, який використовує сильні сторони обох моделей, використовуючи модель DETR для локалізації груп дахів у великомасштабних зображеннях, після чого, використовуючи ViTs, точно сегментувати подібні види дахів.

Здійснено порівняння точності моделей для сегментації зображень та для детекції обʼєктів на зображеннях. Охарактеризовано результати апробації удосконаленої технології побудови плану будівель за даними аерофотозйомки їхніх дахів: алгоритму, підходів та програмного забезпечення на тестових даних аерофотозйомки публічного датасету, які довели їхню ефективність. Запропоновано можливі удосконалення запропонованої технології за рахунок використання псевдомасок.

Результати роботи можуть бути поширені й на інші види дахів будівель, за умови належної адаптації відповідно до специфіки конкретних види дахів.

ІНТЕЛЕКТУАЛЬНА ТЕХНОЛОГІЯ ВИЯВЛЕННЯ ТЕКСТОВИХ ДІПФЕЙКІВ З ВИКОРИСТАННЯМ ВЕЛИКИХ МОВНИХ МОДЕЛЕЙ

2024-04-02T09:33:17+03:00

Стрімкий розвиток великих мовних моделей в останні роки породжує важливу проблему — зростання обсягу синтезованих текстів в інформаційному середовищі, що викликає загрозу поширення дезінформації. Відповідно удосконалення технологій виявлення таких текстів стає актуальним завданням.

В статті запропоновано інтелектуальну технологію автоматичної ідентифікації текстів, згенерованих за допомогою штучного інтелекту, зокрема великими мовними моделями. Дослідження базується на аналізі розв’язків конкурсу «LLM — Detect AI Generated Text» на платформі Kaggle. Для цього побудовано датасет, що містить приклади текстів двох класів: ті, що написані людиною, та ті, що згенеровані великими мовними моделями. Датасет зібрано з даних, що знаходяться в публічному доступі. Також проведено розвідувальний аналіз даних та продемонстровано основні особливості підготовленого датасету.

Проаналізовано популярні методи розв’язання задачі ідентифікації згенерованих великими мовними моделями текстів в межах конкурсу на платформі Kaggle. Формалізовано загальну структуру рішення та обґрунтовано основні фактори впливу на точність ідентифікації текстів, згенерованих штучним інтелектом. Розроблено алгоритм для підвищення точності рішення завдяки операціям перед- та післяоброблення, покращення тренувального датасету, оптимізації вибору моделей та методу їхнього ансамблювання тощо. Проведено експерименти, які продемонстрували ефективність запропонованої інтелектуальної технології.

Це дослідження робить внесок у розвиток технологій боротьби з дезінформацією та підкреслює важливість пошуку нових методів виявлення штучно створених текстів у сучасному інформаційному середовищі.

ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ ФРАКТАЛЬНОЇ РОЗМІРНОСТІ ХІГУЧІ В ЗАДАЧІ БІОМЕТРИЧНОЇ ВЕРИФІКАЦІЇ КОРИСТУВАЧА

2024-04-02T09:47:52+03:00

Пропонуючи підвищену безпеку порівняно з традиційними методами автентифікації, системи біометричної перевірки є ключовими для ідентифікації осіб на основі їхніх фізіологічних або поведінкових характеристик. Незважаючи на свої переваги, точність і надійність біометричної перевірки мають свої виклики, що вимагає інноваційних підходів для знаходження та представлення ознак. У статті запропоновано інтеграцію фрактальної розмірності Хігучі (ФРХ) як додаткової ознаки в поєднанні з автокодувальниками для поліпшення процесів генерування ознак у задачах біометричної верифікації. Очікується, що використання ФРХ, відомої здатністю розпізнавати складність і самоподібність сигналу, поліпшить дискримінаційну силу отриманих ознак, тим самим підвищуючи загальну якість та ефективність верифікації.

Дослідження зосереджено на біометричній верифікації за допомогою сигналів давачів, метою якого є вивчення та аналіз впливу додавання додаткових ознак, таких як ФРХ, на результати біометричної верифікації та метрики якості побудованої системи.

Отже, інтеграція ознак фрактальної розмірності Хігучі (ФРХ) у поєднанні з моделями на основі автокодувальників для завдань біометричної перевірки демонструє очікувано ефективний підхід до підвищення точності біометричних систем. Це дослідження підтверджує гіпотезу про те, що додаткова інформація про патерни у сигналі, які описують ознаки ФРХ, суттєво допомагає моделям ефективно розрізняти біометричні шаблони. Однак обчислювальні витрати, пов’язані з обчисленнями ФРХ, можуть становити проблему, особливо для застосунків, які потребують швидких обчислень. Майбутня робота повинна бути зосереджена на подальшому дослідженні імплементації фрактальної розмірності в системи біометричної верифікації. Це дослідження закладає основу для розширеного використання фрактальних розмірностей у біометричній верифікації, пропонуючи напрямок для майбутніх досліджень щодо підвищення точності та ефективності біометричних систем за допомогою сучасних методів обробляння сигналів.

СИНТЕЗ НАБЛИЖЕНИХ ДО РЕАЛІЙ ВОЄННОГО СЬОГОДЕННЯ МАТЕМАТИЧНИХ МОДЕЛЕЙ ПРОЦЕСУ ВІДНОВЛЕННЯ ТА РОЗВИТКУ ДЖЕРЕЛ ВІДНОВЛЮВАЛЬНОЇ ЕНЕРГЕТИКИ УКРАЇНИ

2024-04-01T14:44:16+03:00

Продовжено аналіз розділу «Енергетична безпека» з «Проекту Плану відновлення України», запропонованого у 2022 році Національною радою з відновлення України, з яким можна ознайомитись за електронними координатами: https://www.kmu.gov.ua/storage/app/sites/1/recoveryrada/ua/restoration-and-development-of-infrastructure.pdf в частині відновлення та розвитку відновлювальних джерел електроенергетики (ВДЕ). Встановлено, що табличні моделі процесів відновлення та розвитку ВДЕ України класів ГЕС, ГАЕС та СЕС, запропоновані в «Проекті Плану відновлення України» в розділі «Енергетична безпека», що трансформовані нами в детерміновані математичні моделі за допомогою комп’ютерної програми, лише стосовно процесів у ВДЕ класів ВЕС та БіоЕС можуть бути використані для прогнозування, а стосовно ВДЕ класів ГЕС, ГАЕС та СЕС не відповідають реаліям воєнного сьогодення та перших післявоєнних років. Запропоновано доповнити детерміновані моделі ВДЕ класів ГЕС, ГАЕС та СЕС стохастичними складовими з використанням методики генерації імпульсів стаціонарного білого шуму з параметрами, обчисленими за оцінками ступеня руйнації об’єктів ВДЕ України класів ГЕС, ГАЕС та СЕС. Обґрунтовано, що адекватними моделями процесу відновлення та розвитку об’єктів ВДЕ України класів ГЕС, ГАЕС та СЕС є авторегресійні моделі 2-го порядку, для визначення вагових коефіцієнтів в яких застосовується методика Юла–Уокера з її реалізацією у вигляді комп’ютерної програми, розробленої авторами цієї статті, але розміщеної в авторській роботі, вказаній в списку використаної літератури до цієї статті під номером 6. Доведено, що математичні моделі процесів обмеження генерації електроенергії об’єктами СЕС, ВЕС та БіоЕС, графічно задані в «Проекті Плану відновлення України» в розділі «Енергетична безпека» в умовах воєнного сьогодення та перших післявоєнних років не мають під собою об’єктивного підґрунтя.

РОЗРОБКА РЕКОМЕНДАЦІЙ ЩОДО ВПРОВАДЖЕННЯ КОНТАКТНОЇ СИСТЕМИ ОХОЛОДЖЕННЯ ШАХТНИХ ТУРБОКОМПРЕСОРІВ

2024-04-01T14:57:26+03:00

Систему охолодження стисненого повітря використовують не тільки для осушення, але і для зменшення витрати енергії. Найважливішою особливістю ізотермічного процесу є те, що робота, яка витрачається на стиснення газу менше ніж в інших процесах стиснення. Ця особливість визначає економічну доцільність охолодження стисненого газу в компресорах і прагнення наблизитися до ізотермічного процесу. Це означає те, що більшу частину тепла потрібно відводити під час стиснення в робочому колесі. Тому зрозуміло, що в відцентровому компресорі майже неможливо досягти ізотермічного стиснення. Тим менше буде витрата енергії, чим більше дійсний процес буде наближатися до ізотермічного, тобто коли температура газу буде менше підвищуватися в процесі стиснення. Завдяки охолодженню газу в процесі стиснення можна значно зменшити витрату енергії. Охолодження повітря (проміжне та кінцеве у компресорних установках) в основному здійснюється апаратами кожухотрубного типу. Такі апарати мають низку недоліків, найважливішими з яких є: недостатнє охолодження стисненого повітря, утворення відкладень на робочих поверхнях апаратів та підвищений вміст в стисненому повітрі парів вологи та олії. Вказані недоліки погано впливають на якість стисненого повітря і підвищують небезпеку використання пневматичної енергії (можливість гідравлічних ударів, вибухів та пожеж і внутрішнього обмерзання в пневматичних мережах). Перевагами контактних теплообмінників над поверхневими є: відсутність відкладень, зниження корозійно-ерозійного зносу та металоємності, підвищення надійності та температури нагрівання теплоносіїв тощо. Це все зумовлює широке застосування цих апаратів у промисловості та перспективність використання їх в об’єктах нової техніки. Як результат досліджень розроблено конструкцію контактного змішувача — труба Вентурі з регульованою горловиною. Розроблено методику розрахунку конструктивних та експлуатаційних параметрів апаратів контактної системи охолодження шахтних турбокомпресорів. Розроблено рекомендації щодо вибору обладнання для контактної системи охолодження шахтних турбокомпресорів.

ДОСЛІДЖЕННЯ ТЕХНІКО-ЕКОНОМІЧНИХ ПОКАЗНИКІВ СИЛОВИХ ТРАНСФОРМАТОРІВ З УРАХУВАННЯМ УМОВ ЕКСПЛУАТАЦІЇ

2024-04-01T15:26:34+03:00

Висвітлено дослідження, спрямовані на пошук оптимальної потужності силових трансформаторів шляхом аналізу техніко-економічних показників, які відображають витрати на трансформацію електричної енергії. Під час досліджень використовувалися характеристики, які відповідають наявним параметричним інтервалам силових трансформаторів електричної мережі 110 кВ. Рішення щодо необхідності пошуку оптимальної потужності силових трансформаторів приймається шляхом оцінювання співвідношень складових в техніко-економічній моделі витрат на трансформацію електричної енергії, зміна яких обумовлена відхиленням експлуатаційних характеристик силового трансформатора від економічно доцільних значень. Під час визначення економічно доцільної потужності за базові приймаються показники вдосконаленої техніко-економічної моделі застосованих в електричній мережі 110 кВ силових трансформаторів. За таких умов економічно доцільні значення є співвідношеннями в техніко-економічній моделі витрат на трансформацію електричної енергії, визначені за допомогою критеріального методу і відображені критеріями подібності цільової функції. Для пошуку економічно доцільної потужності силового трансформатора техніко-економічна модель вдосконалюється і формується в спрощеній формі. Критерії подібності, знайдені із застосуванням сформованої техніко-економічної моделі, відображають співвідношення складових витрат за критерієм мінімуму дисконтованих витрат. В процесі пошуку оптимальної потужності трансформаторів запропоновано вирази для розрахунку економічно доцільної потужності і відповідної величини витрат на трансформацію електричної енергії. За цими виразами отримано та наведено залежність економічно доцільної потужності від завантаженості силового трансформатора в умовних одиницях. Отримана залежність дає змогу визначити оптимальну величину потужності з урахуванням зміни показника завантаженості силового трансформатора, що й показано на прикладі.

ВАЛІДАЦІЯ ЧИСЕЛЬНОГО МОДЕЛЮВАННЯ ГАЗОДИНАМІКИ ТА ТЕПЛОВОГО СТАНУ КОТЕЛЬНОГО АГРЕГАТУ

2024-04-01T15:47:22+03:00

Робота виконувалась засобами CFD-моделювання з метою валідації методик чисельного моделювання теплопередачі від струменів розжареного газу воді, що рухалась в товстостінній трубі. Такі задачі є актуальними, оскільки для забезпечення безперебійної та ефективної роботи котельних агрегатів важливо коректно визначати локальні теплові потоки саме від факелу полум’я на екранні труби. Наукова новизна роботи полягає в визначенні коректної методики побудови комп’ютерних моделей спалювання і транспортування газів, які в майбутньому значно розширять діапазон факторів, які можна залучати до прогнозування поведінки енергетичного обладнання.

Моделювання спалювання метано-повітряної суміші виконувалось в середовищі програмного комплексу ANSYS Student за допомогою моделі Species Transport. Скінченно-елементна сітка — гідридна. Визначено, що результати моделювання теплопередачі від струменів розжареного газу до рухомої води через стінку, що їх розділяє, товстостінної труби в SolidWorks Simulation та ANSYS-Fluent і ANSYS-CFX повністю збігаються. У разі заміни моделі течії на модель спалювання показано, що запалювання суміші відбудеться в розрахунковому об’ємі, а не відразу після зрізу стабілізатора полум’я. Також визначено відмінності в температурних полях розрахункового об’єму, що розраховувались засобами Fluent і CFX. Це пов’язано з тим, що в ході розробки моделі не вдалося з об’єктивних причин ідентично налаштувати модель Species Transport, яка використовується в Fluent, та RIF-бібліотеку кінетики горіння CFX. До того ж, визначено, що у випадку моделювання транспорту і спалювання газів, температурне поле стінки труби не має різко виражених перегрітих зон як у разі омивання струменем розжареного газу. Це опосередковано свідчить про те, що термічні навантаження на стінку труби будуть менші і ризик перепалювання труби зменшується.

MЕТОД КОНТРОЛЮ ПЛИННОГО СЕРЕДОВИЩА ТА СПОСІБ ОЦІНЮВАННЯ СКЛАДОВОЇ НЕВИЗНАЧЕНОСТІ РЕЗУЛЬТАТІВ ВИМІРЮВАННЯ ВИТРАТОМІРА КОРІОЛІСА

2024-04-01T11:39:55+03:00

Метою роботи є підвищення точності вимірювання масової витрати та густини рідини завдяки контролю параметрів потоку плинного середовища та оцінювання складової невизначеності результатів вимірювання, зумовленою плинністю параметрів вимірюваного потоку рідини, характеристики якої відмінні від характеристик води. Для цього проведено аналіз сучасних досліджень. За результатами аналізу будови витратоміра Коріоліса та рівняння перетворення засобу вимірювальної техніки проаналізовано фактори, зміна яких під час вимірювань впливає на точність вимірювання витратоміром масової витрати та густини рідини. За результатами аналізу виявлено основні параметри потоку, які знижують точність вимірювання витратоміра Коріоліса та спричиняють додаткову невизначеність вимірювання. Описано бюджет складових невизначеності вимірювання і розраховані додаткові складові невизначеності результатів вимірювання та включено до бюджету складові невизначеності, які враховують фактори зміни швидкості потоку та характеру течії потоку рідини, маса та густина якого вимірюються витратоміром Коріоліса. Досліджено такі параметри: зміна швидкості потоку, зміна тиску у трубопроводі перед і за витратоміром та зміна температури. Розроблено метод контролю параметрів плинного середовища. Запропоновано критерії контролю плинного середовища в залежності від індексу пульсації. Описано спосіб оцінювання складової невизначеності результатів вимірювання обумовленою плинністю середовища і зміною швидкості та тиску вимірюваного потоку рідини, характеристики якої відмінні від характеристик води. Запропоновано спосіб змінення параметрів потоку рідини, що дозволить контролювати виконання вимірювань за заданих умов та підвищить точність вимірювання масової витрати рідини, характеристики якої відмінні від характеристик води.

ПЕРЕДАВАЛЬНИЙ ПРИСТРІЙ АЗИМУТАЛЬНОГО КАНАЛУ НАЗЕМНОГО ОБЛАДНАННЯ РАДІОТЕХНІЧНОЇ СИСТЕМИ БЛИЖНЬОЇ НАВІГАЦІЇ ТИПУ TACAN

2024-04-02T10:10:17+03:00

Необхідність розвитку процесів управління Повітряних Сил Збройних Сил України (ПС ЗСУ), обумовлює розробку модернізованих систем ближньої навігації. Однією з актуальних задач на сучасному етапі є авіаційні радіонавігаційні засоби та системи ближньої навігації (СБН), які використовуються для забезпечення польотів авіації Повітряних Сил Збройних Сил України. Метою роботи є, шляхом аналізу існуючих радіотехнічних систем ближньої радіонавігації (РСБН), визначити напрямки щодо структури побудови передавального пристрою азимутального каналу наземного обладнання шляхом аналізу порівняння різних типів наземного обладнання радіонавігаційних систем ближньої навігації. Важливою та ще не вирішеною проблемою є те, що на теперішній час в Україні планується переоснащення декількох базових та оперативних аеродромів системи радіотехнічного забезпечення (РТЗ), які необхідно переобладнати відповідно до вимог НАТО та International Civil Aviation Organization (ICAO). На початковому етапі передбачається закупівля отримання від країн-партнерів декількох наземних маяків СБН типу TACAN. Для переобладнання усіх аеродромів державної авіації доцільно розробити вітчизняну систему СБН відповідно до вимог НАТО та ICAO. Наземне обладнання вітчизняних СБН типу РСБН-4Н за принципами будови азимутального каналу не спроможне забезпечити вимірювання азимуту повітряне судно (ПвС) на борту літаків F-16 при роботі бортового обладнання СБН типу TACAN. У роботі проаналізовано існуючі радіотехнічні системи ближньої радіонавігації, обґрунтовані тактико-технічні вимоги до системи ближньої навігації типу TACAN, розроблено функціональну схему передавального пристрою азимутального каналу наземної апаратури радіонавігаційної системи типу TACAN.

ПОВОДЖЕННЯ З ВІДПРАЦЬОВАНИМИ ФРЕОНАМИ В УКРАЇНІ

2024-04-01T12:25:18+03:00

Фреони, які залишаються у використаному холодильному обладнанні, кондиціонерах тощо, становлять загрозу для довкілля, оскільки відносяться до небезпечних відходів, а також суттєво впливають на процеси глобального потепління. З 1987 р. виробництво та застосування деяких фреонів заборонено. На заміну їм з’явились фторвуглеводневі сполуки, які мають нульовий озоноруйнувальний потенціал. Однак, в Україні все ще багато обладнання використовує старі види фреонів. Зменшення викидів парникових газів, що є наслідком проведених заходів щодо заміни холодоагентів, спостерігатиметься лише в подальші десятиліття, коли нові продукти, що є зараз на ринку, стануть відходами. В основному, тип фреону, який використовується в Україні, залежить від уже наявної у країні старої вживаної техніки (переважає застосований фреон R12) та імпорту сучасної техніки (фреони R134a, R600a). Найбільший обсяг фреону застосовується у кондиціонерах (насамперед, у промислових — до 2,5 кг на одиницю обладнання), тоді як побутові холодильники містять досить невелику кількість фреону. В Україні існує протокол проведення утилізації фреоновмісного обладнання. Вилучення фреону може відбуватись різними способами, найпростіший з яких — збір пароподібного холодоагенту. Після цього фреон може як перероблятися для повторного використання, так і відправлятися на утилізацію. В Україні офіційно утилізацією техніки з фреоном займається невелика кількість компаній, які мають спеціальну ліцензію та дозвіл на роботу з хімічними відходами від 1 до 4 класу небезпеки (використовується спеціальне обладнання). В Україні у рекуперованому фреоні можуть бути зацікавлені компанії, які займаються: виробництвом косметики, заповненням газових балонів, виробництвом холодильного обладнання, пожежогасінням, випуском хімічної продукції, виробництвом кондиціонерів, хімчисткою (застосовують засоби для чищення на основі фреону), виробництвом аерозолів (фреони використовують для виштовхування речовин) для машинобудування та обслуговування комп’ютерної техніки тощо. До того ж, під час функціонування обладнання, у разі налаштування, дозаправки чи ремонту обладнання відбуваються витоки фреонів. В статті ці втрати оцінені у 9,5 кг/рік.

Метою роботи є дослідження процесів використання й поводження з фреонами у складі використаного обладнання та аналізу екологічно безпечних способів рекуперації відпрацьованих фреонів.

ЗАСТОСУВАННЯ МОЛЕКУЛЯРНО-ДИНАМІЧНОГО МОДЕЛЮВАННЯ ДЛЯ ВИЗНАЧЕННЯ ФІЗИКО-ХІМІЧНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ ПОЛІМЕРНИХ ТА КОМПОЗИТНИХ МАТЕРІАЛІВ НА ЇХНІЙ ОСНОВІ

2024-04-02T09:55:45+03:00

Проаналізовано альтернативний експериментальному підхід до розробки нових полімерних матеріалів — комп’ютерне моделювання фізичних систем методами молекулярної динаміки, яке є потужним інструментом для прогнозування фізико-хімічних та фізико-механічних властивостей створюваних полімерів. Проведено огляд програмного забезпечення для дослідження фізико-механічних властивостей полімерів та композитів на їхній основі; силових полів для опису взаємодії атомів/молекул полімерів, наведено різні алгоритми побудови полімерних структур та їхнє врівноваження. Проаналізовано ефективність застосування різних підходів до молекулярно-динамічного моделювання полімерних та нанокомпозитних систем. Встановлено, що методи молекулярної динаміки дають можливість поглибити розуміння поведінки полімерів за різних зовнішніх умов на основі аналізу траєкторії атомістичної/молекулярної моделі з можливістю відстеження та контролю усіх параметрів процесу, фіксування найменших структурних змін. До основних недоліків вказаних методів належить потреба в потужних обчислювальних ресурсах. Проаналізовано результати молекулярно-динамічного моделювання, що включають числові дослідження теплофізичних, механічних, реологічних та трибологічних властивостей. На підставі проведеного огляду, виконано побудову та моделювання двох молекулярних моделей поліетилену, описаних різними силовими полями з використанням вільно відкритого пакету прикладних програм LAMMPS (Large-scale Atomic/Molecular Massively Parallel Simulator) для визначення фізико-механічних властивостей матеріалу. Встановлено, що за умови коректного застосування методів молекулярно-динамічного моделювання можна отримати результати, що відповідають експериментальним даним. Отримані значення фізичних властивостей матеріалів в подальшому можуть бути використані під час континуального моделювання.

ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНА ПЕРЕВІРКА ПРАЦЕЗДАТНОСТИ УДОСКОНАЛЕННОЇ МЕТОДИКИ ВИБОРУ КРОКУ ДИСКРЕТИЗАЦІЇ ІНДИКАТОРНИХ ДІАГРАМ

2024-04-02T10:04:06+03:00

Однією з найважливіших цілей проведення експериментальних досліджень є перевірка теоретичних положень (підтвердження робочої гіпотези). Очевидно, що разом з досконалими засобами вимірювання повинні застосовуватися й раціональні методики проведення випробувань та обробляння отриманих результатів. Відзначено, що під час індицирування двигунів внутрішнього згоряння (ДВЗ) важливо враховувати особливості перебігу швидкозмінних та нестаціонарних процесів у ДВЗ: високі швидкості перебігу процесів, широкий частотний спектр, неідентичність процесів від циклу до циклу. Це обумовлює специфічні вимоги методичного плану і до самих вимірювальних засобів щодо швидкодії, періодичності запису, і до раціональності методик проведення експериментальних досліджень. Показано, що для дослідження ДВЗ необхідно мати як одноциклові індикаторні діаграми, так і осереднену, за кілька сотень циклів, індикаторну діаграму. Показано, що для реєстрації ординат тиску індикаторної діаграми необхідно мати науково обґрунтовану методику їхніх вимірювань. Визначені загальні риси експерименту для отримання індикаторної діаграми, що забезпечують бажану точність та достовірність її отримання. Метою роботи є експериментальна перевірка працездатності вдосконаленої методики вибору кроку дискретизації та вибору кількості реєстрованих ординат індикаторної діаграми ДВЗ за один робочий цикл, залежно від похибки апроксимації та швидкості наростання тиску. Наведено загальну методику визначення частоти дискретизації індикаторних діаграм залежно від необхідної точності її апроксимації та вдосконалений вираз для її визначення. Показано схему визначення частоти дискретизації за кутом повороту колінчастого валу. Розглянуто суть вдосконаленої методики вибору кроку дискретизації індикаторної діаграми шляхом поділу її на зони та вибору різних кроків дискретизації у кожній зоні. Розглянуто застосування цифрового мікропроцесорного комплексу для дослідження робочих процесів конкретного дизельного ДВЗ. Визначено вихідні дані та результати розрахунків кутів дискретизації, необхідні для проведення експерименту. Розглянуто варіанти зміни кроку дискретизації. Доведено справедливість наведених виразів для індикаторної діаграми згладженою політропою. Наведено схему визначення похибки відновлення індикаторної діаграми методом кусково-лінійної апроксимації. Розраховано похибки апроксимації за експериментальними даними, які підтвердили правильність і прийнятність як запропонованого виразу для вибору необхідного кроку дискретизації, так і запропонованої методики отримання індикаторних діаграм у цифрових методах та засобах контролю параметрів ДВЗ.