Библиографическое описание:

Герасимов Е. М., Штырова И. А. Разработка программного обеспечения устройства территориального мониторинга АЭС // Молодой ученый. — 2015. — №22.5. — С. 28-29.

 

В настоящее время в соответствии с «Концепцией долгосрочного социально-экономического развития Российской Федерации на период до 2020 года» [1] к числу актуальных направлений развития страны относится обеспечение радиационной безопасности населения и окружающей среды. В связи с этим возникает необходимость постоянного совершенствования систем территориального мониторинга радиационной обстановки как в районе, прилегающем к АЭС, так и при транспортировке отработавшего ядерного топлива.

В данный момент существует два основных вида систем мониторинга: стационарный (АСКРО) и мобильный (передвижные радиометрические лаборатории).

Автоматизированная система контроля радиационной обстановки (АКСКРО) предоставляет информационную поддержку действий органов исполнительной власти РФ по обеспечению радиационной безопасности населения и окружающей среды и составляет основу радиационного мониторинга и аварийного реагирования на чрезвычайные ситуации с радиационным фактором. Данная система предназначена для непрерывного автоматизированного контроля радиационной обстановки на территории региона или субъекта РФ, сбора, обработки и визуализации оперативных данных о радиационной обстановке, осуществления информационного обмена с другими подсистемами и кризисными центрами и может быть интегрирована в единую автоматизированную систему мониторинга.

Передвижные радиометрические лаборатории (ПРЛ), которые действуют в составе АСКРО, используются для уточнения данных, получаемых от стационарных постов радиационного контроля, а также для проведения радиационной разведки вне зоны действия стационарных постов контроля. Применение ПРЛ значительно повышает эффективность АСКРО и оперативность принятия решений субъектами аварийного реагирования.

С целью повышения эффективности проведения мониторинга радиационного фона и увеличения скорости реагирования в случае возникновения нештатных ситуаций разрабатывается автономный беспилотный программно-аппаратный комплекс, способный выводить оператору информацию как о радиационной, так и о территориальной обстановке вокруг какого-либо объекта.

Само устройство территориального мониторинга АЭС представляет собой беспилотный летательный аппарат (дрон), имеющий как импеллеры для осуществления вертикального взлёта и посадки, так и небольшой реактивный двигатель, позволяющий дрону находиться в воздухе длительное время. Специальное полётное программное обеспечение позволяет роботу преодолевать как воздушные препятствия, так и наземные, а также бороться с порывами ветра и стабилизироваться в полёте. Благодаря стреловидной форме корпуса и складывающимся крыльям дрон способен перейти в режим состыковки с мобильной базой для осуществления операций зарядки, мониторинга, а также в режим наземной разведки.

На борту аппарата размещаются следующие виды камер: ночного видения (с инфракрасными прожекторами), высокого разрешения (FullHD), тепловизионная. Дополнительно разрабатывается оптическое устройство визуализации воздушных потоков. В качестве дополнительных опций можно подключить измерительные и дозиметрические средства, а также разместить устройство для обработки и передачи получаемой информации.

Программный комплекс состоит из нескольких модулей:

          модуль обработки видеоизображения с камер ночного видения и высокого разрешения для выявления контуров объектов с применением фильтра Габора, позволяющего при по пиксельном сканировании выбранной области выделить границы объекта;

          модуль обработки видеоизображения с тепловизионной камеры, основанный на термографическом анализе изображения;

          модуль детектирования наличия на видеоизображении человека;

          модуль определения пульса и частоты дыхания человека;

          модуль обработки информации, получаемой с датчиков устройства (GPS, ГЛОНАСС, датчик температуры, давления, высоты, влажности, освещённости и других).

Для разработки программного обеспечения устройства территориального мониторинга АЭС используются следующие среды программирования: Arduino, OpenCV, Processing, а так же сред моделирования MatLabи Simulink.

В MatLab осуществляется моделирование импульсной передаточной характеристики фильтра Габора, которая является свёрткой преобразований Фурье гармонической функции и гауссиана и представляется в следующем виде:

,

где λ — длина волны множителя-косинуса, θ –величина, определяющая ориентацию нормали параллельных полос функции Габора в градусах, ψ — сдвиг фаз в градусах,

γ — коэффициент сжатия, характеризующий эллиптичность функции Габора,

а величины , определяются следующими равенствами:

,

Благодаря выше перечисленным системам, устройство территориального мониторинга способно выполнять широкий спектр задач: наблюдение за радиационной обстановкой вокруг стационарного или передвижного объекта, охрана территории (поиск людей и выявление наличия разрешения у человека на пребывание на охраняемой зоне), разведка местности и картографические исследования.

Для управления устройством территориального мониторинга привлекается один оператор, владеющий элементарными навыками работы с компьютером и программным обеспечением и выполняющий задачи контроля за состоянием бортовых систем и анализа информации и сообщений, передаваемых с устройства. В случае выхода из строя элементов управления дрон совершит автоматическую посадку по возможности вблизи от точки взлёта.

Предстартовая проверка работоспособности всех систем проводится в автоматическом режиме.

Таким образом, комплексное использование всех возможностей беспилотного устройства территориального мониторинга позволяет сократить число людей, отвечающих за достоверность получаемой информации, т. е. сократить антропогенные (человеческие) факторы и увеличить скорость обработки информации, следовательно, и скорость реагирования в случае возникновения непредвиденных ситуаций.

 

Литература:

 

  1.                Концепция долгосрочного социально-экономического развития Российской Федерации на период до 2020 года. — М., 2009.
  2.                Штырова, И. А. Интеллектуальный анализ данных / И. А. Штырова, Т. К. Алиев //Инновационные технологии в профессиональном непрерывном образовании: сб. науч. тр. / Изд-во «Спутник+». — М., 2011. — С. 78–82.
  3.                Виштак Н. М. Средства разработки мобильных приложений дополненной реальности / Н. М. Виштак, В. А. Дорожкин// Инновации в науке. — 2015. — № 46. — С. 15–19.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle