Виявлення особливостей амплітудного та фазового спектрів небезпечних факторів газового середовища при загоряннях матеріалів у приміщеннях

Автор(и)

  • Борис Борисович Поспєлов Науково-методичний центр навчальних закладів сфери цивільного захисту, Україна https://orcid.org/0000-0002-0957-3839
  • Євгеній Олексійович Рибка Національний університет цивільного захисту України, Україна https://orcid.org/0000-0002-5396-5151
  • Михайло Олександрович Самойлов Національний університет цивільного захисту України, Україна https://orcid.org/0000-0002-8924-7944
  • Ігор Євгенович Морозов Національна академія Національної Гвардії України, Україна https://orcid.org/0000-0002-9643-481X
  • Юлія Сергіївна Безугла Національний університет цивільного захисту України, Україна https://orcid.org/0000-0003-4022-2807
  • Тетяна Юріївна Бутенко Науково-методичний центр навчальних закладів сфери цивільного захисту, Україна https://orcid.org/0000-0002-0115-7224
  • Юлія Валеріївна Михайловська Національний університет цивільного захисту України, Україна https://orcid.org/0000-0003-1090-5033
  • Олександр Геннадійович Бондаренко Національна академія Національної Гвардії України, Україна https://orcid.org/0000-0003-1755-3333
  • Юлія Анатоліївна Веретеннікова Харківський національний університет будівництва та архітектури, Україна https://orcid.org/0000-0003-0245-704X

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.254500

Ключові слова:

загоряння матеріалів, газове середовище приміщень, амплітудний миттєвий спектр, фазовий миттєвий спектр

Анотація

Виконано теоретичне обґрунтування досліджень спектральних особливостей динаміки основних небезпечних параметрів газового середовища при загораннях матеріалів у лабораторній камері. Дослідження таких спектральних особливостей ґрунтується на обчисленні прямого дискретного перетворення Фур'є для рівних за кількістю дискретних вимірювань на поточних інтервалах спостереження небезпечного досліджуваного параметра газового середовища до і після загоряння матеріалу. При цьому підході дискретне перетворення Фур'є дозволяє визначати миттєвий амплітудний і фазовий спектри для часових інтервалів, що розглядаються. Це дозволяє досліджувати особливості розподілу амплітуд та фаз гармонійних складових у спектрі динаміки небезпечних параметрів газового середовища до та після загоряння матеріалів. В результаті експериментальних досліджень встановлено, що характер амплітудного спектру виявляється малоінформативним та недостатньо чутливим до загорянь. Основний внесок у амплітудний спектр динаміки досліджуваних небезпечних параметрів газового середовища в камері роблять частотні складові діапазону 0–0,2 Гц. Внесок у амплітудний спектр частотних складових понад 0,2 Гц виявляється незначним та зменшується зі збільшенням частоти. Встановлено, що з фазового спектра інформативним є характер випадкового розкиду фаз для частотних складових, які перевищують 0,2 Гц. Виявлено, що характер розкиду фаз для зазначених частотних складових у спектрі залежить від типу матеріалу загоряння. Отримані результати є корисними при розробці нових ефективних технологій виявлення загорянь у приміщеннях об'єктів різної сфери для захисту від пожеж. Пояснюється це тим, що для виявлення загорянь у приміщеннях важливими є високочастотні складові, що характеризуються прирощеннями небезпечних параметрів газового середовища

Біографії авторів

Борис Борисович Поспєлов, Науково-методичний центр навчальних закладів сфери цивільного захисту

Доктор технічних наук, професор

Євгеній Олексійович Рибка, Національний університет цивільного захисту України

Доктор технічних наук, старший дослідник

Науково-дослідний центр

Михайло Олександрович Самойлов, Національний університет цивільного захисту України

Ад’юнкт

Науково-дослідний центр

Ігор Євгенович Морозов, Національна академія Національної Гвардії України

Кандидат військових наук, старший дослідник

Науково-організаційний відділ

Юлія Сергіївна Безугла, Національний університет цивільного захисту України

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра наглядово-профілактичної діяльності

Тетяна Юріївна Бутенко, Науково-методичний центр навчальних закладів сфери цивільного захисту

Кандидат технічних наук, старший науковий співробітник

Відділ організації та координації науково-дослідної діяльності

Юлія Валеріївна Михайловська, Національний університет цивільного захисту України

Доктор філософії

Науково-дослідний центр

Олександр Геннадійович Бондаренко, Національна академія Національної Гвардії України

Доктор наук з державного управління, доцент

Кафедра оперативного мистецтва

Юлія Анатоліївна Веретеннікова, Харківський національний університет будівництва та архітектури

Завідувач навчальної лабораторії

Кафедра будівельних композиційних матеріалів і технологій

Посилання

  1. Vambol, S., Vambol, V., Bogdanov, I., Suchikova, Y., Rashkevich, N. (2017). Research of the influence of decomposition of wastes of polymers with nano inclusions on the atmosphere. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (10 (90)), 57–64. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.118213
  2. Tan, P., Steinbach, M., Kumar, V. (2005). Introduction to Data Mining. Addison Wesley, 864.
  3. Semko, A. N., Beskrovnaya, M. V., Vinogradov, S. A., Hritsina, I. N., Yagudina, N. I. (2014). The usage of high speed impulse liquid jets for putting out gas blowouts. Journal of Theoretical and Applied Mechanics, 52 (3), 655–664.
  4. Andronov, V., Pospelov, B., Rybka, E., Skliarov, S. (2017). Examining the learning fire detectors under real conditions of application. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3 (9 (87)), 53–59. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.101985
  5. Migalenko, K., Nuianzin, V., Zemlianskyi, A., Dominik, A., Pozdieiev, S. (2018). Development of the technique for restricting the propagation of fire in natural peat ecosystems. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (10 (91)), 31–37. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.121727
  6. Vambol, S., Vambol, V., Sobyna, V., Koloskov, V., Poberezhna, L. (2019). Investigation of the energy efficiency of waste utilization technology, with considering the use of low-temperature separation of the resulting gas mixtures. Energetika, 64 (4). doi: https://doi.org/10.6001/energetika.v64i4.3893
  7. Dubinin, D., Korytchenko, K., Lisnyak, A., Hrytsyna, I., Trigub, V. (2018). Improving the installation for fire extinguishing with finely­dispersed water. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (10 (92)), 38–43. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.127865
  8. Kovalov, A., Otrosh, Y., Ostroverkh, O., Hrushovinchuk, O., Savchenko, O. (2018). Fire resistance evaluation of reinforced concrete floors with fire-retardant coating by calculation and experimental method. E3S Web of Conferences, 60, 00003. doi: https://doi.org/10.1051/e3sconf/20186000003
  9. Reproduced with permission from fire loss in the United States during 2019 (2020). National Fire Protection Association.
  10. Otrosh, Y., Semkiv, O., Rybka, E., Kovalov, A. (2019). About need of calculations for the steel framework building in temperature influences conditions. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 708 (1), 012065. doi: https://doi.org/10.1088/1757-899x/708/1/012065
  11. Dadashov, I., Loboichenko, V., Kireev, A. (2018). Analysis of the ecological characteristics of environment friendly fire fighting chemicals used in extinguishing oil products. Pollution Research, 37 (1), 63–77.
  12. Kustov, M. V., Kalugin, V. D., Tutunik, V. V., Tarakhno, E. V. (2019). Physicochemical principles of the technology of modified pyrotechnic compositions to reduce the chemical pollution of the atmosphere. Voprosy Khimii i Khimicheskoi Tekhnologii, 1, 92–99. doi: https://doi.org/10.32434/0321-4095-2019-122-1-92-99
  13. Pospelov, B., Andronov, V., Rybka, E., Krainiukov, O., Maksymenko, N., Meleshchenko, R. et. al. (2020). Mathematical model of determining a risk to the human health along with the detection of hazardous states of urban atmosphere pollution based on measuring the current concentrations of pollutants. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (10 (106)), 37–44. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.210059
  14. Sadkovyi, V., Andronov, V., Semkiv, O., Kovalov, A., Rybka, E., Otrosh, Yu. et. al.; Sadkovyi, V., Rybka, E., Otrosh, Yu. (Eds.) (2021). Fire resistance of reinforced concrete and steel structures. Kharkiv: РС ТЕСHNOLOGY СЕNTЕR, 180. doi: https://doi.org/10.15587/978-617-7319-43-5
  15. Pospelov, B., Andronov, V., Rybka, E., Samoilov, M., Krainiukov, O., Biryukov, I. et. al. (2021). Development of the method of operational forecasting of fire in the premises of objects under real conditions. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (10 (110)), 43–50. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.226692
  16. Andronov, V., Pospelov, B., Rybka, E. (2017). Development of a method to improve the performance speed of maximal fire detectors. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (9 (86)), 32–37. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.96694
  17. Pospelov, B., Andronov, V., Rybka, E., Skliarov, S. (2017). Design of fire detectors capable of self-adjusting by ignition. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (9 (88)), 53–59. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.108448
  18. Pospelov, B., Andronov, V., Rybka, E., Skliarov, S. (2017). Research into dynamics of setting the threshold and a probability of ignition detection by self­adjusting fire detectors. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (9 (89)), 43–48. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.110092
  19. Cheng, C., Sun, F., Zhou, X. (2011). One fire detection method using neural networks. Tsinghua Science and Technology, 16 (1), 31–35. doi: https://doi.org/10.1016/s1007-0214(11)70005-0
  20. Ding, Q., Peng, Z., Liu, T., Tong, Q. (2014). Multi-Sensor Building Fire Alarm System with Information Fusion Technology Based on D-S Evidence Theory. Algorithms, 7 (4), 523–537. doi: https://doi.org/10.3390/a7040523
  21. BS EN 54-30:2015. Fire detection and fire alarm systems. Multi-sensor fire detectors. Point detectors using a combination of carbon monoxide and heat sensors. doi: https://doi.org/10.3403/30266860
  22. BS EN 54-31:2014. Fire detection and fire alarm system. Multi-sensor fire detectors. Point detectors using a combination of smoke, carbon monoxide and optionally heat sensors. doi: https://doi.org/10.3403/30256418u
  23. ISO 7240-8:2014. Fire detection and alarm systems. Point-type fire detectors using a carbon monoxide sensor in combination with a heat sensor. doi: https://doi.org/10.3403/30280584
  24. Aspey, R. A., Brazier, K. J., Spencer, J. W. (2005). Multiwavelength sensing of smoke using a polychromatic LED: Mie extinction characterization using HLS analysis. IEEE Sensors Journal, 5 (5), 1050–1056. doi: https://doi.org/10.1109/jsen.2005.845207
  25. Chen, S.-J., Hovde, D. C., Peterson, K. A., Marshall, A. W. (2007). Fire detection using smoke and gas sensors. Fire Safety Journal, 42 (8), 507–515. doi: https://doi.org/10.1016/j.firesaf.2007.01.006
  26. Shi, M., Bermak, A., Chandrasekaran, S., Amira, A., Brahim-Belhouari, S. (2008). A Committee Machine Gas Identification System Based on Dynamically Reconfigurable FPGA. IEEE Sensors Journal, 8 (4), 403–414. doi: https://doi.org/10.1109/jsen.2008.917124
  27. Skinner, A. J., Lambert, M. F. (2006). Using Smart Sensor Strings for Continuous Monitoring of Temperature Stratification in Large Water Bodies. IEEE Sensors Journal, 6 (6), 1473–1481. doi: https://doi.org/10.1109/jsen.2006.881373
  28. Cheon, J., Lee, J., Lee, I., Chae, Y., Yoo, Y., Han, G. (2009). A Single-Chip CMOS Smoke and Temperature Sensor for an Intelligent Fire Detector. IEEE Sensors Journal, 9 (8), 914–921. doi: https://doi.org/10.1109/jsen.2009.2024703
  29. Wu, Y., Harada, T. (2004). Study on the Burning Behaviour of Plantation Wood. Scientia Silvae Sinicae, 40, 131.
  30. Zhang, D., Xue, W. (2010). Effect of Heat Radiation on Combustion Heat Release Rate of Larch. Journal of West China Forestry Science, 39, 148.
  31. Ji, J., Yang, L., Fan, W. (2003). Experimental Study on Effects of Burning Behaviours of Materials Caused by External Heat Radiation. Journal of Combustion Science and Technology, 9, 139.
  32. Peng, X., Liu, S., Lu, G. (2005). Experimental Analysis on Heat Release Rate of Materials. Journal of Chongqing University, 28, 122.
  33. 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
  34. 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
  35. Pospelov, B., Rybka, E., Meleshchenko, R., Krainiukov, O., Biryukov, I., Butenko, T. et. al. (2021). Short-term fire forecast based on air state gain recurrence and zero-order brown model. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3 (10 (111)), 27–33. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.233606
  36. Pospelov, B., Rybka, E., Togobytska, V., Meleshchenko, R., Danchenko, Y., Butenko, T. et. al. (2019). Construction of the method for semi-adaptive threshold scaling transformation when computing recurrent plots. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (10 (100)), 22–29. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.176579
  37. McGrattan, K., Hostikka, S., McDermott, R., Floyd, J., Weinschenk, C., Overholt, K. (2016). Fire Dynamics Simulator Technical Reference Guide. Vol. 3. National Institute of Standards and Technology.
  38. Floyd, J., Forney, G., Hostikka, S., Korhonen, T., McDermott, R., McGrattan, K. (2013). Fire Dynamics Simulator. User’s Guide. V. 6. National Institute of Standard and Technology.
  39. Polstiankin, R. M., Pospelov, B. B. (2015). Stochastic models of hazardous factors and parameters of a fire in the premises. Problemy pozharnoy bezopasnosti, 38, 130–135.
  40. Heskestad, G., Newman, J. S. (1992). Fire detection using cross-correlations of sensor signals. Fire Safety Journal, 18 (4), 355–374. doi: https://doi.org/10.1016/0379-7112(92)90024-7
  41. Gottuk, D. T., Wright, M. T., Wong, J. T., Pham, H. V., Rose-Pehrsson, S. L., Hart, S. et. al. (2002). Prototype Early Warning Fire Detection Systems: Test Series 4 Results. NRL/MR/6180-02-8602. Naval Research Laboratory.
  42. Pospelov, B., Rybka, E., Meleshchenko, R., Gornostal, S., Shcherbak, S. (2017). Results of experimental research into correlations between hazardous factors of ignition of materials in premises. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (10 (90)), 50–56. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.117789

##submission.downloads##

Опубліковано

2022-04-30

Як цитувати

Поспєлов, Б. Б., Рибка, Є. О., Самойлов, М. О., Морозов, І. Є., Безугла, Ю. С., Бутенко, Т. Ю., Михайловська, Ю. В., Бондаренко, О. Г., & Веретеннікова, Ю. А. (2022). Виявлення особливостей амплітудного та фазового спектрів небезпечних факторів газового середовища при загоряннях матеріалів у приміщеннях. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2(10 (116), 57–65. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.254500

Номер

Том 2 № 10 (116) (2022): Екологія

Розділ

Екологія

Ліцензія

Авторське право (c) 2022 Boris Pospelov, Evgenіy Rybka, Mikhail Samoilov, Ihor Morozov, Yuliia Bezuhla, Tetiana Butenko, Yuliia Mykhailovska, Oleksandr Bondarenko, Julia Veretennikova

Creative Commons License

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.