Виявлення особливостей середньої бікогерентності частот в спектрах небезпечних параметрів газового середовища при виникненні загорянь

Автор(и)

  • Борис Борисович Поспєлов Науково-методичний центр навчальних закладів сфери цивільного захисту, Україна https://orcid.org/0000-0002-0957-3839
  • Володимир Анатолійович Андронов Національний університет цивільного захисту України, Україна https://orcid.org/0000-0001-7486-482X
  • Євгеній Олексійович Рибка Національний університет цивільного захисту України, Україна https://orcid.org/0000-0002-5396-5151
  • Лариса Сергіївна Чубко Національний авіаційний університет, Україна https://orcid.org/0000-0003-4647-3156
  • Юлія Сергіївна Безугла Національний університет цивільного захисту України, Україна https://orcid.org/0000-0003-4022-2807
  • Світлана Вікторівна Гордійчук Житомирський медичний інститут, Україна https://orcid.org/0000-0003-4609-7613
  • Тетяна Олексіївна Луценко Національний університет цивільного захисту України, Україна https://orcid.org/0000-0001-7373-4548
  • Наталія Миколаївна Сурядна Мелітопольський інститут екології та соціальних технологій Університету «Україна», Україна https://orcid.org/0000-0002-0681-4465
  • Світлана Вікторівна Гришко Мелітопольський державний педагогічний університет ім. Б. Хмельницького, Україна https://orcid.org/0000-0002-5054-3893
  • Тетяна Олександрівна Кущова Миколаївський національний аграрний університет, Україна https://orcid.org/0000-0001-5285-9122

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.272949

Ключові слова:

середня бікогерентність, комплексний біспектр, зміна небезпечних параметрів, газове середовище, загоряння матеріалу

Анотація

Об'єктом дослідження є зміна небезпечних параметрів газового середовища при загоряннях матеріалів у приміщеннях. Предметом є особливості середньої бікогерентності частот спектрів зміни небезпечних параметрів газового середовища при загоряннях матеріалів. Важливість таких досліджень заснована на тому, що досліджувані особливості можуть бути використані для раннього виявлення загорянь. Величину середньої бікогерентності пропонується визначати для кожної частоти з урахуванням середнього значення косинуса аргументу комплексного биспектра для заданого частотного інтервалу. Встановлено, що усереднені за частотою в діапазоні 0 – 2 Гц значення середньої бікогерентності спектра змін температури газової середовища на інтервалі відсутності загоряння матеріалів лежать у межах від –0,052 до –0,35. При цьому усереднені за частотою значення середньої бікогерентності на інтервалі загоряння матеріалів лежать у межах –0,128 до +0,155. Усереднене в частотному діапазоні 0 – 2 Гц значення середньої бікогерентності спектру змін густини диму на інтервалі відсутності загоряння матеріалів лежить у межах від –0,018 до +0,568. За наявності загорянь ця величина знаходиться в інтервалі від –0,244 до +0,23. При цьому усереднене в діапазоні від 0 до 2 Гц значення середньої бікогерентності спектру змін концентрації чадного газу газового середовища для тестових матеріалів лежить в межах від +0,016 до +0,109. У разі загоряння матеріалів, усереднені значення лежать у межах від +0,0007 до +0,053, за винятком займання деревини (+0,117). В цілому виявлені особливості середньої бікогерентності частотних складових спектрів зміни небезпечних параметрів газового середовища свідчать про можливість їх використання для ідентифікації загорянь та попередження пожеж

Біографії авторів

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

Доктор технічних наук, професор

Володимир Анатолійович Андронов, Національний університет цивільного захисту України

Доктор технічних наук, професор

Науково-дослідний центр

Євгеній Олексійович Рибка, Національний університет цивільного захисту України

Доктор технічних наук, професор

Науково-дослідний центр

Лариса Сергіївна Чубко, Національний авіаційний університет

Кандидат фізико-математичних наук, доцент

Кафедра біотехнології

Юлія Сергіївна Безугла, Національний університет цивільного захисту України

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра наглядово-профілактичної діяльності

Світлана Вікторівна Гордійчук, Житомирський медичний інститут

Доктор педагогічних наук

Кафедра природничих та соціально-гуманітарних дисциплін

Тетяна Олексіївна Луценко, Національний університет цивільного захисту України

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра наглядово-профілактичної діяльності

Наталія Миколаївна Сурядна, Мелітопольський інститут екології та соціальних технологій Університету «Україна»

Кандидат біологічних наук, доцент

Кафедра екології та інформаційних технологій

Світлана Вікторівна Гришко, Мелітопольський державний педагогічний університет ім. Б. Хмельницького

Кандидат географічних наук

Кафедра географії та туризму

Тетяна Олександрівна Кущова, Миколаївський національний аграрний університет

Кандидат технічних наук

Науково-дослідний центр

Посилання

  1. Vambol, S., Vambol, V., Sychikova, Y., Deyneko, N. (2017). Analysis of the ways to provide ecological safety for the products of nanotechnologies throughout their life cycle. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (10 (85)), 27–36. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.85847
  2. 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
  3. Popov, O., Іatsyshyn, A., Kovach, V., Artemchuk, V., Taraduda, D., Sobyna, V. et al. (2018). Conceptual Approaches for Development of Informational and Analytical Expert System for Assessing the NPP impact on the Environment. Nuclear and Radiation Safety, 3 (79), 56–65. doi: https://doi.org/10.32918/nrs.2018.3(79).09
  4. 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
  5. 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
  6. Popov, O., Iatsyshyn, A., Kovach, V., Artemchuk, V., Taraduda, D., Sobyna, V. et al. (2019). Physical Features of Pollutants Spread in the Air During the Emergency at NPPs. Nuclear and Radiation Safety, 4 (84), 88–98. doi: https://doi.org/10.32918/nrs.2019.4(84).11
  7. Vambol, V., Vambol, S., Kondratenko, O., Koloskov, V., Suchikova, Y. (2018). Substantiation of expedience of application of high-temperature utilization of used tires for liquefied methane production. Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering, 87 (2), 77–84. doi: https://doi.org/10.5604/01.3001.0012.2830
  8. 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
  9. Otrosh, Y., Rybka, Y., Danilin, O., Zhuravskyi, M. (2019). Assessment of the technical state and the possibility of its control for the further safe operation of building structures of mining facilities. E3S Web of Conferences, 123, 01012. doi: https://doi.org/10.1051/e3sconf/201912301012
  10. Ragimov, S., Sobyna, V., Vambol, S., Vambol, V., Feshchenko, A., Zakora, A. et al. (2018). Physical modelling of changes in the energy impact on a worker taking into account high-temperature radiation. Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering, 1 (91), 27–33. doi: https://doi.org/10.5604/01.3001.0012.9654
  11. 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
  12. 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
  13. Vambol, S., Vambol, V., Kondratenko, O., Suchikova, Y., Hurenko, O. (2017). Assessment of improvement of ecological safety of power plants by arranging the system of pollutant neutralization. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3 (10 (87)), 63–73. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.102314
  14. Rybalova, O., Artemiev, S., Sarapina, M., Tsymbal, B., Bakharevа, A., Shestopalov, O., Filenko, O. (2018). Development of methods for estimating the environmental risk of degradation of the surface water state. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (10 (92)), 4–17. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.127829
  15. World Fire Statistics (2022). No. 27. CTIF, 65. Available at: https://www.ctif.org/sites/default/files/2022-08/CTIF_Report27_ESG.pdf
  16. Kovalov, A., Otrosh, Y., Rybka, E., Kovalevska, T., Togobytska, V., Rolin, I. (2020). Treatment of Determination Method for Strength Characteristics of Reinforcing Steel by Using Thread Cutting Method after Temperature Influence. Materials Science Forum, 1006, 179–184. doi: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/msf.1006.179
  17. Pospelov, B., Andronov, V., Rybka, E., Samoilov, M., Krainiukov, O. 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
  18. 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
  19. 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
  20. 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
  21. 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
  22. Wu, Y., Harada, T. (2004). Study on the Burning Behaviour of Plantation Wood. Scientia Silvae Sinicae, 40, 131–136.
  23. Ji, J., Yang, L., Fan, W. (2003). Experimental Study on Effects of Burning Behaviours of Materials Caused by External Heat Radiation. JCST, 9, 139.
  24. Peng, X., Liu, S., Lu, G. (2005). Experimental Analysis on Heat Release Rate of Materials. Journal of Chongqing University, 28, 122.
  25. 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
  26. 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
  27. 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
  28. Pospelov, B., Rybka, E., Krainiukov, O., Yashchenko, O., Bezuhla, Y., Bielai, S. et al. (2021). Short-term forecast of fire in the premises based on modification of the Brown’s zero-order model. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (10 (112)), 52–58. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.238555
  29. 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
  30. Pospelov, B., Andronov, V., Rybka, E., Krainiukov, O., Karpets, K., Pirohov, O. et al. (2019). Development of the correlation method for operative detection of recurrent states. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (4 (102)), 39–46. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.187252
  31. Sadkovyi, V., Pospelov, B., Andronov, V., Rybka, E., Krainiukov, O., Rud, A. et al. (2020). Construction of a method for detecting arbitrary hazard pollutants in the atmospheric air based on the structural function of the current pollutant concentrations. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (10 (108)), 14–22. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.218714
  32. Pospelov, B., Rybka, E., Meleshchenko, R., Krainiukov, O., Harbuz, S., Bezuhla, Y. et al. (2020). Use of uncertainty function for identification of hazardous states of atmospheric pollution vector. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (10 (104)), 6–12. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.200140
  33. Floyd, J., Forney, G., Hostikka, S., Korhonen, T., McDermott, R., McGrattan, K. (2013). Fire Dynamics Simulator (Version 6) User’s Guide. Vol. 1. National Institute of Standard and Technology.
  34. 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. Available at: http://nbuv.gov.ua/UJRN/Ppb_2015_38_24
  35. 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
  36. 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 System: Test Series 4 Results. NRL/MR/6180–02–8602. Naval Research Laboratory. Available at: https://apps.dtic.mil/sti/pdfs/ADA399480.pdf
  37. Pospelov, B., Andronov, V., Rybka, E., Bezuhla, Y., Liashevska, O., Butenko, T. et al. (2022). Empirical cumulative distribution function of the characteristic sign of the gas environment during fire. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (10 (118)), 60–66. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.263194
  38. Pospelov, B., Rybka, E., Savchenko, A., Dashkovska, O., Harbuz, S., Naden, E. et al. (2022). Peculiarities of amplitude spectra of the third order for the early detection of indoor fires. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (10 (119)), 49–56. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.265781
  39. Pospelov, B., Bezuhla, Y., Yashchenko, O., Khalmuradov, B., Petukhova, O., Gornostal, S. et al. (2022). Revealing the features of the third order phase spectrum of the main dangerous parameters of the gas medium. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (10 (120)), 63–70. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.268437
  40. Pasport. Spovishchuvach pozhezhnyi teplovyi tochkovyi. Arton. Available at: https://ua.arton.com.ua/files/passports/%D0%A2%D0%9F%D0%A2-4_UA.pdf
  41. Pasport. Spovishchuvach pozhezhnyi dymovyi tochkovyi optychnyi. Arton. Available at: https://ua.arton.com.ua/files/passports/spd-32_new_pas_ua.pdf
  42. Optical/Heat Multisensor Detector (2019). Discovery. Available at: https://www.nsc-hellas.gr/pdf/APOLLO/discovery/B02704-00%20Discovery%20Multisensor%20Heat-%20Optical.pdf
  43. 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. Available at: https://www.fse-italia.eu/PDF/ManualiFDS/FDS_Validation_Guide.pdf
  44. Saeed, M., Alfatih, S. (2013). Nonlinearity detection in hydraulic machines utilizing bispectral analysis. TJ Mechanical engineering and machinery, 13–21. Available at: http://eprints.utm.my/id/eprint/42178/
  45. Yang, K., Zhang, R., Chen, S., Zhang, F., Yang, J., Zhang, X. (2015). Series Arc Fault Detection Algorithm Based on Autoregressive Bispectrum Analysis. Algorithms, 8 (4), 929–950. doi: https://doi.org/10.3390/a8040929
  46. Yang, B., Wang, M., Zan, T., Gao, X., Gao, P. (2021). Application of Bispectrum Diagonal Slice Feature Analysis in Tool Wear States Monitoring. Research Square. doi: https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-775113/v1
  47. Chua, K. C., Chandran, V., Acharya, U. R., Lim, C. M. (2010). Application of higher order statistics/spectra in biomedical signals – A review. Medical Engineering & Physics, 32 (7), 679–689. doi: https://doi.org/10.1016/j.medengphy.2010.04.009
  48. Chua, K. C., Chandran, V., Acharya, U. R., Lim, C. M. (2008). Cardiac state diagnosis using higher order spectra of heart rate variability. Journal of Medical Engineering & Technology, 32 (2), 145–155. doi: https://doi.org/10.1080/03091900601050862
  49. Cui, L., Xu, H., Ge, J., Cao, M., Xu, Y., Xu, W., Sumarac, D. (2021). Use of Bispectrum Analysis to Inspect the Non-Linear Dynamic Characteristics of Beam-Type Structures Containing a Breathing Crack. Sensors, 21 (4), 1177. doi: https://doi.org/10.3390/s21041177
  50. Martín-Montero, A., Gutiérrez-Tobal, G. C., Kheirandish-Gozal, L., Jiménez-García, J., Álvarez, D., del Campo, F. et al. (2020). Heart rate variability spectrum characteristics in children with sleep apnea. Pediatric Research, 89 (7), 1771–1779. doi: https://doi.org/10.1038/s41390-020-01138-2
  51. Max, J. (1981). Principes generaus et methods classiques. Vol. 1. Paris, 311.
  52. Mohankumar, K. (2015). Implementation of an underwater target classifier using higher order spectral features. Cochin.
  53. Nikias, C. L., Raghuveer, M. R. (1987). Bispectrum estimation: A digital signal processing framework. Proceedings of the IEEE, 75 (7), 869–891. doi: https://doi.org/10.1109/proc.1987.13824
Виявлення особливостей середньої бікогерентності частот в спектрах небезпечних параметрів газового середовища при виникненні загорянь

##submission.downloads##

Опубліковано

2023-02-27

Як цитувати

Поспєлов, Б. Б., Андронов, В. А., Рибка, Є. О., Чубко, Л. С., Безугла, Ю. С., Гордійчук, С. В., Луценко, Т. О., Сурядна, Н. М., Гришко, С. В., & Кущова, Т. О. (2023). Виявлення особливостей середньої бікогерентності частот в спектрах небезпечних параметрів газового середовища при виникненні загорянь. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1(10 (121), 46–54. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.272949

Номер

Том 1 № 10 (121) (2023): Екологія

Розділ

Екологія

Ліцензія

Авторське право (c) 2023 Boris Pospelov, Vladimir Andronov, Evgenіy Rybka, Larysa Chubko, Yuliia Bezuhla, Svitlana Gordiichuk, Tatiana Lutsenko, Nataliia Suriadna, Svitlana Hryshko, Tetyana Kushchova

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.