ivdon3@bk.ru
Численные методы расчета оболочек дают возможность получить широкий спектр решений при изменении различных параметров. Объектом данного исследования является математическая модель тонких, изотропных, упругих оболочек вращения постооянной толщины. Задача решается с позиции моментной теории. Для определения напряженно-деформированного состояния оболочки разрешающая система получена при преобразовании основных систем уравнений оболочек вращения моментной теории и разделения переменных. Все компоненты НДС и нагрузки раскладываются в ряды Фурье по окружной координате. Для верификации численного решения с помощью системы компьютерной математики (СКМ-Maple 17) была составлена программа на языке программирования Python. Приведены примеры численного расчета кольцевых сферических оболочек на действие кольцевых нагрузок. Представлены варианты действия одной и двух кольцевых нагрузок на оболочки с разными условиями опирания по контурам и разными углами полураствора. В табличной форме приведена разница между результатами расчета двумя методами для функций изгибающих моментов и функций перемещений. Наибольшее значение разницы составляет 0.0015%.
Ключевые слова: оболочка вращения, сферическая, изотропная, упругая, численный метод, система компьютерной математики, язык программирования Python
1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.1.1 - Строительные конструкции, здания и сооружения
Автоматическая классификация сигналов электрокардиограмм позволит оказать своевременную медицинскую помощь пациентам при оказании первой медицинской помощи. Нейросетевые модели классификации сигналов электрокардиограмм, включающие в себя этап предварительной обработки сигналов, позволяют повысить точность отнесения электрокардиограмм к той или иной категории аритмий. В работе представлен вычислительный метод предварительной обработки сигналов электрокардиограмм, включающий в себя шумоподавление с использованием дискретного вейвлет-преобразования и выделение морфологических признаков методами частотного анализа. Результаты моделирования классификации 12-канальных сигналов электрокардиограмм с использованием этапа их предварительной обработки показали увеличение точности классификации на 23,2% по сравнению с классификацией без предварительной обработки сигнала.
Ключевые слова: классификация сигналов электрокардиограммы, нейронная сеть с долгосрочной короткой памятью, метаданные, предварительная обработка сигналов вейвлет-преобразование, спектральный анализ, PhysioNet Computing in Cardiology Challenge 2021
1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 3.1.20 - Кардиология
В статье показана важность роли подразделений клинической инженерии для обеспечения качественного комплексного контроля состояния медицинского оборудования на всех этапах его жизненного цикла. Основным ресурсом таких подразделений является ресурс рабочего времени клинических инженеров. С целью рационализации использования этого ресурса нами были проанализированы данные о бюджете времени на техническое обслуживание 2459 единиц медицинского оборудования в медицинских учреждениях г. Волгограда. Результаты анализа позволили выделить в общем массиве данных 3 подгруппы медицинского оборудования, имеющих статистически достоверные различия во временных характеристиках их обслуживания и требующих различного подхода к управлению временем обслуживающих их клинических инженеров. По результатам применения ABC-XYZ-анализа были даны рекомендации по рационализации использования рабочего времени клинических инженеров для работы с выделенными в настоящем исследовании подгруппами медицинского оборудования в практических условиях.
Ключевые слова: клиническая инженерия, клинический инженер, бюджет времени, обслуживание медицинского оборудования
2.3.4 - Управление в организационных системах , 3.3.8 - Клиническая лабораторная диагностика
В данной статье представлены результаты численного моделирования напряженно-деформированного состояния основания под штампами со ступенчатой формой подошвы опирания. Численное моделирование осуществлялось с применением комплекса Plaxis 2D. Результаты моделирования штампов с разными углами схода ступеней при равной площади поверхности контакта с грунтом показали зависимость напряжений и перемещений от данного параметра.
Ключевые слова: эффективный фундамент, фундамент мелкого заложения, столбчатый фундамент, штамп с выпуклой поверхностью опирания, ступенчатая подошва, механика грунтов, осадка фундаментов
1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.1.1 - Строительные конструкции, здания и сооружения
В статье рассматривается моделирование нелинейной электропроводности биологической клетки с помощью метода эквивалентных схем замещения. В работе предлагается нелинейная модель электропроводности биологической клетки, основанная на использовании нелинейных активных и пассивных элементов. Рассматриваются основные механизмы, определяющие нелинейный характер электрических характеристик клетки, включая явления поляризации клеточной мембраны. Для верификации модели проводится сравнение расчетных и экспериментальных данных по электрическим параметрам биологических клеток. Показано, что использование нелинейной эквивалентной схемы позволяет более точно воспроизводить реальное поведение клеток в широком диапазоне приложенных напряжений. Представленная методика моделирования может быть применена для исследования электрических свойств различных типов биологических клеток, а также для разработки новых электронных устройств, взаимодействующих с живыми системами. В статье рассматривается сложная нелинейная зависимость электропроводности биологической клетки от напряжения, которая вызвана взаимодействием двух ионных каналов с разными характеристиками и резонансными эффектами, создаваемыми последовательным контуром. Метод эквивалентных схем замещения позволил создать единую модель, объединяющую компоненты, отвечающие за ионную проводимость, емкостные свойства мембраны и резонансные явления, связанные с наличием электропор.
Ключевые слова: математическое моделирование, метод эквивалентных схем, программное обеспечение, биологическая клетка, вычислительное исследование, электропроводность
1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 1.5.22 - Клеточная биология
Работа направлена на разработку и апробацию алгоритма выбора места расположения нового склада хранения груза с учетом стохастических потоков поставок груза на склад и потребителям со cклада. При выборе места размещения склада учитываются издержки, которые сопровождают деятельность логистической компании, связанные с организацией складского хозяйства в выбранном месте, с содержанием склада, хранением груза, доставкой груза от поставщиков до склада и от склада до потребителей. В работе предложен алгоритм решения задачи выбора места расположения склада хранения груза с учетом прогноза динамики поставок груза на склад и потребителям со cклада. Описан математический инструментарий, позволяющий оценить динамику затрат на организацию и функционирование склада в условиях нестационарных потоков поступления и оттока груза со склада на основе применения метода статистического моделирования. Проведена апробация. Предложенный инструментарий обладает новизной в разрезе учета нестационарных потоков поступления и оттока груза на склад и реальных маршрутов движения транспорта при выборе места расположения склада.
Ключевые слова: место расположения склада, динамика складских затрат, статистическое моделирование, математическая модель, логистика
2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации , 2.9.9 - Логистические транспортные системы
В статье рассмотрены вопросы проектирования и конструирования мобильного многофункционального лабораторного стенда промышленной автоматизации на основе программируемого логического контроллера отечественного производства СПК110, приведены функциональная схема и схема соединений лабораторного стенда, предоставлен полный перечень использованных для создания стенда электротехнических компонентов. Произведенная экономическая оценка изготовления лабораторного стенда даёт основание сделать вывод об экономической целесообразности производства подобных стендов силами сотрудников кафедр направления промышленной автоматизации. В статье также показан опыт внедрения данного лабораторного стенда в учебный процесс подготовки бакалавров по направлению 15.03.04 “Автоматизация технологических процессов и производств”. Лабораторный стенд на базе СПК110 является многофункциональным, мобильным стендом, предназначенным для реализации многоуровневых задач промышленной автоматизации, который также может использоваться в качестве наглядного пособия при проведении профориентационных и выставочных мероприятий во внеаудиторных помещениях. Проект по созданию лабораторного стенда может быть масштабирован в других высших учебных заведениях нашей страны без временных затрат на подготовительную и исследовательскую части.
Ключевые слова: программируемый логический контроллер, лабораторный стенд, промышленная автоматизация, автоматизация технологических процессов и производств
2.3.3 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами
в статье рассматривается проблема, связанная с автоматизацией процессов измерений и контроля, а также с сокращением времени, затрачиваемого на контрольные операции. Выявлены и детально описаны новые требования, которые необходимо учитывать при разработке современных систем измерительных средств с помощью модульных измерителей микросхем типа «эталон-калибратор». Проанализирована универсальная структурная схема таких средств, применимая для измерений. Определены ключевые задачи автоматизации. Проведен сравнительный анализ использования автоматических измерительных систем с эталонным методом калибровки вольтметров. Проанализирована значимость системного подхода при создании производственного процесса с использованием автоматизированных средств измерений. Показано, что это способствует повышению эффективности и надежности контроля.
Ключевые слова: измерительная система, поверка, калибровка, средство измерения, автоматизация, вольтметр, методика поверки, эталон, эффективность
2.3.3 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами , 2.3.4 - Управление в организационных системах
В статье рассматривается авторская методика проектирования и разработки инструмента генерации тестовых данных под названием «QA Data Source», которые в последующем могут быть использованы при проведении тестирования программного обеспечения. В работе описываются основные требования, функциональность приложения, модель данных, а также примеры использования. При описании приложения использовались методы системного анализа и моделирования информационных процессов. В результате применения предложенной модели реализации информационных процессов можно многократно сократить время и ресурсы на генерацию тестовых данных и последующего тестирования продукта.
Ключевые слова: обеспечение качества, тестирование ПО, тестовые данные, информационные технологии, генерация данных, базы данных, разработка приложений
В статье рассмотрены вопросы модернизации автоматизированной системы налива нефтепродуктов (АСН). Сложность обслуживания автоматизированной системы управления по причине отсутствия актуальной документации и обновленного программного обеспечения, а также периодические отказы и высокая стоимость запасных частей стали основными причинами внедрения модернизации. Разработаны системы автоматического регулирования на основе ПИД-закона: с использованием запорно-регулирующего клапана с позиционным приводом или частотного преобразователя для управления АСН. В программе MATLAB разработаны математические модели, предлагаемых систем. В лабораторных условиях собрана экспериментальная модель насосной станции, проведено имитационное моделирование работы автоматизированной системы управления сливо-наливной станцией. По результатам экспериментальных исследований по прямым характеристикам оценки качества переходного процесса наилучшие результаты демонстрирует график схемы с частотным преобразователем.
Ключевые слова: автоматизированная насосная система, нефтепродукты, математические модели, ПИД-контроллер
2.3.3 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами
Безопасность труда — один из важных аспектов организации труда на производстве. Отечественные машины и агрегаты, эксплуатирующиеся в пищевой промышленности, пока не позволяют исключить воздействие вредных и опасных производственных факторов, сделать труд сотрудников безопасным. В данном контексте важны исследования активных и пассивных методов шумо- и вибро- подавления, их эффективности при обеспечении нормализованных условий труда рабочих на примере конкретного производства. Существующие исследования, как правило, при выборе методов защиты фокусируются на одном критерии. Однако при решении данной задачи целесообразен комплексный подход. Целью данного исследования являлся выбор рационального метода защиты персонала от воздействия шумового фактора и вибрации на основе экономического обоснования эффективных технических решений. Полученные результаты исследования позволяют при проектировании системы безопасности учитывать критерии оценки обоснованности и приемлемости выбора того или иного метода защиты, в том числе с позиций технико-экономического расчета. Приведенное исследование показало целесообразность импортозамещения в отрасли пищевкусовой промышленности, а также корреляцию между вводимыми системами защиты и повышением уровня безопасности. Приведенный алгоритм технико-экономического обоснования обладает свойствами масштабности и обобщенностью. Его можно успешно реализовать при выборе методов защиты от воздействия других вредных производственных факторов, встречающихся в различных отраслях промышленности.
Ключевые слова: акустический фактор, методы защиты, активный и пассивный методы, экономическое обоснование, уровни звукового давления, экспериментальные данные
2.3.3 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами , 2.3.4 - Управление в организационных системах
Несмотря на меры, принятые правительствами стран для защиты данных, наблюдается рост их утечек. В исследовании выдвинуты 2 гипотезы. 1-я - об обратной связи плотности взломанных аккаунтов на 1000 человек и индексов кибербезопасности GCI и NCSI. На 1 этапе эта гипотеза была опровергнута. 2-я гипотеза - о существовании факторов, взаимодействующих с факторами кибербезопасности и влияющих на утечку персональных данных, была подтверждена. Выявленным фактором явился показатель ВВП на душу населения. После элиминации влияния этого фактора корреляционный анализ подтвердил наличие обратной связи между показателем утечки персональных данных в форме показателя плотности и индексами кибербезопасности GCI и NCSI. Корреляционные коэффициенты составили -0,43 и -0,48 соответственно.
Ключевые слова: кибернарушение, кибербезопасность, GCI, NCSI, утечка данных, взлом аккаунтов, персональные данные, конфиденциальная информация, анализ данных, корреляция
2.3.6 - Методы и системы защиты информации, информационная безопасность
Использование небольших беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) для таких городских целей, как автомобили, на малых высотах, со временем стало основным методом распознавания. Для решения таких назревших проблем, как невозможность работы монитора видимого диапазона в ночное время под влиянием освещения, низкая точность однорежимных сетей из-за нечёткости рамки целевых объектов в инфракрасном излучении при эксплуатации дрона, в данной статье предлагается мультимодальный алгоритм определения городских целей на основе объединения изображений и сети глубокого обучения на дроне. Во-первых, был создан набор данных многомодального слияния на основе набора регистрационных данных из видимого - инфракрасного диапазона DUT-VTUAV и алгоритма слияния изображений TIF; во-вторых, была выбрана наиболее подходящая облегченная сеть YOLO v5n путём сравнения точности обнаружения, скорости и количества параметров существующих сетей серии YOLO для БПЛА; наконец, был создан алгоритм определения целей посредством объединения алгоритма слияния изображений и модели определения объектов. Сравнительные эксперименты, проведённые на основе наборов данных об автомобилях, показывают, что алгоритм, предложенный в этой статье, значительно повышает точность работы по сравнению с одномодальным методом, достигая mAP 99,6%, позволяя завершить слияние изображений, полученных, исходя из диапазона визуального наблюдения и инфракрасного излучения, а также улучшает процесс определения за 0,3 секунды, демонстрируя высокую производительность в режиме реального времени.
Ключевые слова: определение объектов, YOL, мультимодальное слияние, слияние данных, алгоритм TIF
1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
В условиях плотной городской застройки отсутствие парковочных мест становится серьезной проблемой, требующей комплексного подхода для решения. Именно строительство новых многоуровневых парковок позволяет увеличить количество парковочных мест в ограниченном пространстве. Фундамент играет критическую роль в строительстве многоуровневых парковок, так как он должен обеспечивать устойчивость и безопасность всего сооружения. При проектировании и строительстве фундамента следует учитывать множество аспектов, которые помогают обеспечить надежность и долговечность многоуровневой парковки, что особенно важно для предотвращения возможных проблем и аварийных ситуаций в будущем. В статье подробно рассматривается технология укладки ростверкового фундамента на сваях при строительстве многоэтажного паркинга, расположенного в г. Москве.
Ключевые слова: многоуровневая парковка, ростверковый фундамент, геодезический контроль, железобетонные балки, котлован
Представлен способ программирования на основе паттерна ESC. Актуальность работы связана с тем, что объектно-ориентированный подход является одним из самых популярных и востребованных способов разработки информационного продукта благодаря огромному регулярно обновляемому выбору различных методов, шаблонов и способов его реализации. Наиболее значимый из них - Entity System Component (ESC). Данный метод реализации ООП позволяет делать программный продукт гибким и расширяемым. Паттерн ESC базируется на методе реактивного программирования и разделяет всю архитектуру кода на три составляющие: сущность, система, компонент. Пакетом инструментов, реализующих паттерн ESC, является пакет ESC DOTS, предназначенный для среды Unity3D. Встроенный пакет Jobs System предоставляет возможность работы с многопоточным программированием в Unity. Этот пакет распределяет созданные во время исполнения потоки на группы определенного типа, которые имеют строго ограниченное время исполнения. Так, задача перебора массива из несколько сотен элементов переходит в поток типа Temp, который выполняется в течение одного кадра в Unity, а перебор миллиона полигонов ландшафта Unity размещается в потоке типа Persistent, имеющем неограниченный лимит на время.
Ключевые слова: объектно-ориентированное программирование, среда Unity, паттерн ESC, многопоточное программирование, реактивное программирование, расширяемая архитектура, менеджер пакета
1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.3 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами
В статье раскрыта актуальнοсть разрабοтки требοваний к спасательным станциям, осуществляющих безопасность людей на вοдных οбъектах Рοссийскοй Федерации (далее РФ) на οснοве анализа ранее прοведенных научных рабοт. Излοжены полученные результаты разрабοтки требοваний, кοтοрые включают: анализ нοрмативнο-правοвых дοкументοв, введение терминοлοгическοй системы пο οбеспечению безοпаснοсти людей на вοде, классификацию спасательных станций, критерии пο οпределению кοличества спасательных станций и спасательных пοстοв, а также требοвания к укοмплектοваннοсти рабοтниками, οбеспечению безοпаснοсти, территοрии, зданиям и сοοружениям, нοрмам снабжения. Сфοрмулирοваны вывοды ο тοм, чтο существующие нοрмативнο-правοвая база, структура, материальнο-техническая οснащённοсть системы οбеспечения безοпаснοсти людей на вοде не в пοлнοй мере сοοтветствуют сοвременным требοваниям и οпределены услοвия для принятия кардинальных решений в οрганизациοннοй, техническοй и нοрмативнο-правοвοй οбластях. В качестве οднοй из мер для решения проблемных вοпрοсοв предлοжена разрабοтка и принятие нациοнальнοгο стандарта «Ο спасательных станциях οбеспечивающих безοпаснοсть людей на вοдных οбъектах», реализация кοтοрοгο пοзвοлит существеннο пοвысить урοвень οбеспечения безοпаснοсти на вοдных οбъектах.
Ключевые слова: безοпаснοсть, спасательная станция, спасательный пοст, аварийно-спасательная служба, вοднο-спасательнοе фοрмирοвание, дежурнοе пοдразделение спасателей на акватοрии, зοна спасания, патрулирοвание акватοрии, пοискοвο-спасательная служба