Денисов И.В. Интеллектуальные волоконно-оптические информационно-измерительные системы для прогнозирования и мониторинга чрезвычайных ситуаций на потенциально опасных объектах морской индустрии

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук: 05.26.06 - Безопасность в чрезвычайных ситуациях (в морской индустрии). — Калининградский государственный технический университет. — Калининград, 2016. — 253 с.Научный консультант: д.т.н., профессор Кипер А.В.Введение
Построение интеллектуальной волоконно-оптической информационно-измерительной системы для мониторинга потенциально опасных объектов морской индустрии
Способы формирования волоконно-оптических измерительных сетей, обеспечивающих мониторинг деформационных и температурных полей потенциально опасных объектов морской индустрии
Способы ввода оптического излучения в волоконно-оптические измерительные сети для контроля деформационных и температурных полей
Способы предобработки, сбора и передачи массивов аналоговой информации об исследуемой функции распределения параметров физических полей контролируемых объектов морской индустрии
Способы моделирования и контроля многомерных параметров физических полей потенциально опасных объектов морской индустрии
Вычислительные алгоритмы волоконно-оптических информационно-измерительных систем для восстановления томографической информации от распределенных измерительных сетей, уложенных на потенциально опасных объектах морской индустрии
Алгебраические методы решения волоконно-оптической томографической задачи для реконструкции полей потенциально опасных объектов
Выбор систем искусственного интеллекта для многопараметрического адаптивного мониторинга физических полей потенциально опасных объектов
Обоснование выбора искусственных нейронных сетей для оптических и оптоэлектронных реализаций вычислительных алгоритмов волоконно-оптических информационно-измерительных систем мониторинга потенциально опасных объектов
Методы нейросетевой обработки аналоговой информации при решении волоконно-оптической томографической задачи
Обоснование выбора алгебраических и нейросетевых методов в волоконно-оптических информационно-измерительных системах прогнозирования и мониторинга чрезвычайных ситуаций на потенциально опасных объектах морской индустрии
Комбинированные методы решения волоконно-оптической томографической задачи для прогнозирования и мониторинга чрезвычайных ситуаций на потенциально опасных объектах морской индустрии
Организация оптоэлектронных нейроподобных вычислительных сетей для волоконно-оптических информационно-измерительных систем прогнозирования и мониторинга ЧС на потенциально-опасных объектах
Общие требования к организации подсистем обработки массивов аналоговой информации от волоконно-оптических измерительных сетей, распределенных по поверхности потенциально опасных объектов
Организация голографических подсистем обработки аналоговой информации от распределенных волоконно-оптических измерительных сетей, уложенных на потенциально опасных объектах морской индустрии
Организация на основе базовых оптических элементов подсистем обработки аналоговой информации от распределенных волоконно-оптических измерительных сетей, уложенных на потенциально опасных объектах морской индустрии
Организация на основе электрооптических жидкокристаллических элементов подсистемы обработки аналоговой информации от распределенных волоконно-оптических измерительных сетей, уложенных на потенциально опасных объектах морской индустрии
Организация на основе фото преобразовательных матриц связей подсистемы обработки аналоговой информации от распределенных волоконно-оптических измерительных сетей, уложенных на потенциально опасных объектах морской индустрии
Способы детектирования физических полей при пронозировании и мониторинге ЧС на потенциально опасных объектах
Детектирование физических воздействий потенциально опасных объектов посредством распределенных волоконно-оптических измерительных сетей на основе линий с волоконно-оптическими фильтрами фазовой демодуляции света
Детектирование деформационных полей потенциально опасных объектов морской индустрии распределенными волоконно-оптическими измерительными сетями повышенной размерности
Детектирование температурных полей потенциально опасных объектов морской индустрии волоконно-оптическими измерительными сетями на основе линий с микроизгибными
Способы технических решений, прогнозирования и мониторинга потенциально опасных объектов морской индустрии интеллектуальными волоконно-оптическими информационно-измерительными системами
Общие принципы мониторинга потенциально опасных объектов морской индустрии на основе интеллектуальной волоконно-оптической системы
Голографический нейроподобный способ контроля деформаций поверхностей потенциально опасных объектов морской индустрии
Фотоматричный способ интеллектуального мониторинга деформаций поверхностей потенциально опасных объектов морской индустрии
Рефлектометрические способы интеллектуального мониторинга деформаций поверхностей потенциально опасных объектов морской индустрии
Способ интеллектуального мониторинга температурных полей поверхностей потенциально опасных объектов морской индустрии
Способы технических решений адаптивного мониторинга сложных поверхностей потенциально опасных объектов морской индустрии с помощью интеллектуальных вычислительных комплексов
Заключение
Список использованной литературы
ПриложениеЦелью исследования является разработка совокупности актуальных новых научно обоснованных технических и технологических решений организации интеллектуальных волоконно-оптических информационно-измерительных систем прогнозирования и мониторинга чрезвычайных ситуаций, существенно снижающих риски их возникновения на потенциально опасных объектах морской индустрии.При достижении этой цели решались следующие основные задачи:
исследование физико-технических процессов, обеспечивающих разработку и практическую реализацию волоконно-оптических измерительных сетей специальной конструкции для пространственной укладки на потенциально опасных объектах морской индустрии;
разработка критериев выбора и способов организации подсистем ввода оптического излучения в волоконно-оптические измерительные сети, сбора и интеллектуальной оптоэлектронной обработки массивов аналоговой информации, поступающих с волоконно-оптических измерительных сетей, для контроля пространных деформационных и температурных полей потенциально опасных объектов морской индустрии;
разработка интеллектуальных вычислительных алгоритмов решения волоконно-оптической томографической задачи и способов их технической реализации в информационно-измерительных системах для соответствующих объектов морской индустрии;
исследование и моделирование пространных деформационных и температурных физических полей для применения результатов к мониторингу ЧС на потенциально опасных объектах морской индустрии.Научная и практическая значимость результатов исследования состоит в разработке новой области теории информационно-измерительных систем и их приложении для прогнозирования и мониторинга ЧС. Совокупность результатов позволила научно обосновать архитектуру, принципы и способы формирования нового класса интеллектуальных волоконно-оптических информационно-измерительных систем на основе измерительных сетей и устройств для обеспечения мониторинга состояния потенциально опасных объектов морской индустрии и прогнозирования риска возникновения на них ЧС в зависимости от характера физических полей и особенностей контролируемого объекта. Кроме того, научно обоснованы принципы формирования оптоэлектронных нейронных сетей для мониторинга состояния деформационных и температурных полей контролируемых объектов на базовых оптических, голографических, жидкокристаллических и фотопреобразовательных элементах, а также методы регулирования их весовых коэффициентов при обучении и тестировании; принципы и способы организации интеллектуальных волоконно-оптических информационно-измерительных систем прогнозирования и мониторинга ЧС на основе вычислительных комплексов в виде комбинаций интеллектуальных алгоритмов решения волоконно-оптической томографической задачи реконструкции физических полей. Научно обоснованы способы организации интеллектуальных волоконно-оптических информационно-измерительных систем на основе сетей повышенной размерности для мониторинга деформационных воздействий и прогнозирования ЧС; способы организации и технические решения интеллектуальных волоконно-оптических информационно-измерительных систем с требуемой чувствительностью на основе сетей с микроизгибными амплитудными датчиками и подсистем моделирования температурного поля для прогнозирования и мониторинга ЧС на потенциально опасных объектах при различных температурных воздействиях.
Внедрение указанных результатов в морскую индустрию позволит эффективно контролировать состояние потенциально опасных объектов в реальном времени, оперативно принимать управленческие решения по предотвращению возникновения чрезвычайных ситуаций и восстановлению условий их устойчивого функционирования.