Розробка методу оперативного виявлення небезпечної забрудненості атмосфери міст за допомогою мір рекурентності
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.155027Ключові слова:
концентрація забруднення повітря, стан атмосфери міста, міра рекурентності, рекурентна діаграмаАнотація
Розроблено метод оперативного виявлення небезпечної забрудненості атмосфери міст, який ґрунтується на динамічних мірах рекурентності (повторюваності) станів вектора концентрацій забруднень. Новий науковий результат полягає в використанні нетрадиційної модифікації відомих мір рекурентності, що базується на динамічному віконному усередненні поточної рекурентності станів концентрації атмосферних забруднень. Один тип вікна має наростаючу в реальному часі вимірювань ширину. Інший тип використовує рухоме в часі вимірювань вікно фіксованої ширини. Модифіковані міри враховують комплексний характер явних і прихованих дестабілізуючих факторів, що впливають на поточну концентрацію забруднень в пункті контролю. При цьому наголошується, що не має потреби враховувати традиційні метеорологічні чи інші умови при виявленні небезпечних забруднення атмосфери. Розроблений метод дозволяє оперативно виявляти не тільки явні, але і приховані небезпечні забруднення повітряного басейну міст і підвищувати тим самим результативність і своєчасність заходів щодо зниження шкідливого впливу забруднень атмосфери на населення і навколишнє середовище. При експериментальній перевірці методу в якості небезпечного забруднювача розглядався двоокис азоту. Експериментально встановлено, що динаміка концентрації двоокису азоту в атмосфері типової міської конфігурації має фрактальну структуру, що залежить від місць контролю забруднення. При цьому для структур характерно наявність елементів періодичної і екстремальної топологій з різкими змінами динаміки. Встановлено, щомодифіковані міри характеризують особливості конкретних структур і дозволяє виявляти не тільки явні, але й приховані небезпеки забруднення атмосфери. В даному експерименті динаміка модифікованих мір змінюється від нуля до 0,78 од. Показано, що максимальні значення мір належать інтервалу спостереження, який визначається 12–36 відліками. Встановлено, що в розглянутих пунктах контролю поточні концентрації двоокису азоту перевищували граничні концентрації в 2,75–4,5 разів, а допустимі максимально разові концентрації – в 1,3–2,1 рази. Визначено, що різкі зміни в динаміці модифікованих мір можуть служити індикатором не тільки явної, а й прихованої небезпечної забрудненості атмосфери містПосилання
- Kondratenko, O. M., Vambol, S. O., Strokov, O. P., Avramenko, A. M. (2015). Mathematical model of the efficiency of diesel particulate matter filter. Scientific Bulletin of National Mining University, 6, 55–61.
- Vasiliev, M. I., Movchan, I. O., Koval, O. M. (2014). Diminishing of ecological risk via optimization of fire-extinguishing system projects in timber-yards. Scientific Bulletin of National Mining University, 5, 106–113.
- Dubinin, D., Korytchenko, K., Lisnyak, A., Hrytsyna, I., Trigub, V. (2017). Numerical simulation of the creation of a fire fighting barrier using an explosion of a combustible charge. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (10 (90)), 11–16. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.114504
- Semko, A., Rusanova, O., Kazak, O., Beskrovnaya, M., Vinogradov, S., Gricina, I. (2015). The use of pulsed high-speed liquid jet for putting out gas blow-out. The International Journal of Multiphysics, 9 (1), 9–20. doi: https://doi.org/10.1260/1750-9548.9.1.9
- Vasyukov, A., Loboichenko, V., Bushtec, S. (2016). Identification of bottled natural waters by using direct conductometry. Ecology, Environment and Conservation, 22 (3), 1171–1176.
- Aceves-Fernandez., M. A., Ramos-Arreguín, J. M., Pedraza-Ortega, J. C., Sotomayor-Olmedo., A., Tovar-Arriaga, S. (2012). Finding Trends of Airborne Harmful Pollutants by Using Recurrence Quantification Analysis. American Journal of Environmental Engineering, 1 (1), 10–14. doi: https://doi.org/10.5923/j.ajee.20110101.02
- Webber, C. L., Ioana, C., Marwan, N. (Eds.) (2016). Recurrence Plots and Their Quantifications: Expanding Horizons. Springer Proceedings in Physics. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-319-29922-8
- Pospelov, B., Andronov, V., Rybka, E., Popov, V., Romin, A. (2018). Experimental study of the fluctuations of gas medium parameters as early signs of fire. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (10 (91)), 50–55. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.122419
- Pospelov, B., Andronov, V., Rybka, E., Popov, V., Semkiv, O. (2018). Development of the method of frequencytemporal representation of fluctuations of gaseous medium parameters at fire. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (10 (92)), 44–49. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.125926
- Fedotov, V. H., Kol'cov, N. I. (2015). Modeli haoticheskoy dinamiki. Chast' 8. Entropiynye invarianty. Vestnik Kazanskogo tekhnologicheskogo universiteta, 18 (2), 330–335.
- Marwan, N. (2011). How to avoid potential pitfalls in recurrence plot based data analysis. International Journal of Bifurcation and Chaos, 21 (4), 1003–1017. doi: https://doi.org/10.1142/s0218127411029008
- Pospelov, B., Andronov, V., Rybka, E., Meleshchenko, R., Borodych, P. (2018). Studying the recurrent diagrams of carbon monoxide concentration at early ignitions in premises. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3 (9 (93)), 34–40. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.133127
- Abaimov, S. G., Turcotte, D. L., Shcherbakov, R., Rundle, J. B., Yakovlev, G., Goltz, C., Newman, W. I. (2008). Earthquakes: Recurrence and Interoccurrence Times. Earthquakes: Simulations, Sources and Tsunamis, 777–795. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-7643-8757-0_20
- Pospelov, B., Andronov, V., Rybka, E., Meleshchenko, R., Gornostal, S. (2018). Analysis of correlation dimensionality of the state of a gas medium at early ignition of materials. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (10 (95)), 25–30. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.142995
- Marwan, N., Kurths, J., Saparin, P. (2007). Generalised recurrence plot analysis for spatial data. Physics Letters A, 360 (4-5), 545–551. doi: https://doi.org/10.1016/j.physleta.2006.08.058
- Chen, C.-B., Yang, H., Kumara, S. (2018). Recurrence network modeling and analysis of spatial data. Chaos: An Interdisciplinary Journal of Nonlinear Science, 28 (8), 085714. doi: https://doi.org/10.1063/1.5024917
- Marwan, N., Webber, C. L., Macau, E. E. N., Viana, R. L. (2018). Introduction to focus issue: Recurrence quantification analysis for understanding complex systems. Chaos: An Interdisciplinary Journal of Nonlinear Science, 28 (8), 085601. doi: https://doi.org/10.1063/1.5050929
##submission.downloads##
Опубліковано
2019-01-23
Як цитувати
Pospelov, B., Rybka, E., Meleshchenko, R., Borodych, P., & Gornostal, S. (2019). Розробка методу оперативного виявлення небезпечної забрудненості атмосфери міст за допомогою мір рекурентності. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1(10 (97), 29–35. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.155027
Номер
Розділ
Екологія
Ліцензія
Авторське право (c) 2019 Boris Pospelov, Evgenіy Rybka, Ruslan Meleshchenko, Pavlo Borodych, Stella Gornostal
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.
