Розробка методу оперативного виявлення загорянь на основі поточної вибіркової дисперсії небезпечних параметрів газового середовища

Автор(и)

  • Ігор Вікторович Толок Національний університет цивільного захисту України, Україна https://orcid.org/0000-0001-6309-9608
  • Борис Борисович Поспєлов https://orcid.org/0000-0002-0957-3839
  • Євгеній Олексійович Рибка Національний університет цивільного захисту України, Україна https://orcid.org/0000-0002-5396-5151
  • Андрій Васильович Яцишин Центр інформаційно-аналітичного та технічного забезпечення моніторингу об’єктів атомної енергетики Національної академії наук України, Україна https://orcid.org/0000-0001-5508-7017
  • Ігор Євгенович Морозов Національна академія Національної Гвардії України, Україна https://orcid.org/0000-0002-9643-481X
  • Олексій Миколайович Крайнюков Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна, Україна https://orcid.org/0000-0002-5264-3118
  • Юлія Сергіївна Безугла Національний університет цивільного захисту України, Україна https://orcid.org/0000-0003-4022-2807
  • Лариса Анатоліївна Прохорова Мелітопольський державний педагогічний університет імені Богдана Хмельницького, Україна https://orcid.org/0000-0001-7693-1897
  • Тетяна Олексіївна Луценко Національний університет цивільного захисту України, Україна https://orcid.org/0000-0001-7373-4548
  • Дмитро Анатолійович Морквін Національна академія Національної гвардії України, Україна https://orcid.org/0000-0002-3651-6805

DOI:

https://doi.org/10.15587/2706-5448.2025.339602

Ключові слова:

виявлення загорянь, вибіркова дисперсія, небезпечний параметр, газове середовище, загоряння матеріалу

Анотація

Об'єктом дослідження є поточна вибіркова дисперсія довільних небезпечних параметрів газового середовища при загорянні матеріалів. Виконано теоретичне обґрунтування методу оперативного виявлення загорянь на основі значущих відхилень поточної різниці вибіркових дисперсій вимірюваного довільного небезпечного параметру газового середовища. В цьому випадку значимість поточної різниці вибіркових дисперсій дозволятиме виявляти появу загоряння у реальному часі спостереження довільного небезпечного параметра газового середовища. Метод дозволяє задавати рівень значущості для поточного відхилення та забезпечувати при цьому максимальну потужність виявлення загорянь. Проведено лабораторні експерименти з перевірки запропонованого методу. При цьому різниці вибіркових дисперсій небезпечних параметрів газового середовища відповідають генеральним сукупностям достовірної відсутності та появи загоряння. Результати перевірки показали, що при заданому рівні значущості метод дозволяє виявляти поточні загоряння матеріалів на основі значущих відхилень вибіркових дисперсій розглянутих параметрів газового середовища. Встановлено, що найбільш чутливими з точки зору виявлення загорянь є концентрація СО та температура газового середовища. Максимальна швидкість зростання концентрації СО при загорянні спирту, паперу, деревини та текстилю становить 0,7 ррm2/c, 0,3 ррm2/c, 6,4 ррm2/c, 0,0025 ррm2/c, відповідно. При загорянні спирту та паперу швидкість зростання температурі становить близько 1°С/с, а при загоряннях деревини та текстилю – відповідно 0,25°С/с. Практична важливість досліджень полягає у використанні значущих відхилень вибіркових дисперсій небезпечних параметрів газового середовища для виявлення загорянь матеріалів у реальному часі.

Біографії авторів

Ігор Вікторович Толок, Національний університет цивільного захисту України

Кандидат педагогічних наук, доцент, ректор

Борис Борисович Поспєлов

Доктор технічних наук, професор, незалежний дослідник

Євгеній Олексійович Рибка, Національний університет цивільного захисту України

Доктор технічних наук, професор

Науково-дослідний центр

Андрій Васильович Яцишин, Центр інформаційно-аналітичного та технічного забезпечення моніторингу об’єктів атомної енергетики Національної академії наук України

Доктор технічних наук, старший науковий співробітник

Ігор Євгенович Морозов, Національна академія Національної Гвардії України

Кандидат військових наук, старший дослідник

Науково-організаційний відділ

Олексій Миколайович Крайнюков, Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна

Доктор географічних наук, професор

Кафедра екологічної безпеки та екологічної освіти

Юлія Сергіївна Безугла, Національний університет цивільного захисту України

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра наглядово-профілактичної діяльності

Лариса Анатоліївна Прохорова, Мелітопольський державний педагогічний університет імені Богдана Хмельницького

Кандидат геологічних наук, доцент

Кафедра географії та туризму

Тетяна Олексіївна Луценко, Національний університет цивільного захисту України

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра наглядово-профілактичної діяльності

Дмитро Анатолійович Морквін, Національна академія Національної гвардії України

Науково-дослідна лабораторія

Посилання

  1. World Fire Statistics (2022). Center for Fire Statistics of CTIF, 27, 65.
  2. Çetin, A. E., Merci, B., Günay, O., Töreyin, B. U., Verstockt, S. (2016). Camera-Based Techniques. Methods and Techniques for Fire Detection. Academic Press, 3–46. https://doi.org/10.1016/b978-0-12-802399-0.00002-8
  3. Sadkovyi, V., Andronov, V., Semkiv, O., Kovalov, A., Rybka, E., Otrosh, Y. et al. (2021). Fire resistance of reinforced concrete and steel structures. Kharkiv: РС ТЕСHNOLOGY СЕNTЕR, 180. https://doi.org/10.15587/978-617-7319-43-5
  4. Bogue, R. (2013). Sensors for fire detection. Sensor Review, 33 (2), 99–103. https://doi.org/10.1108/02602281311299635
  5. Khan, F., Xu, Z., Sun, J., Khan, F. M., Ahmed, A., Zhao, Y. (2022). Recent Advances in Sensors for Fire Detection. Sensors, 22 (9), 3310. https://doi.org/10.3390/s22093310
  6. Truong, C. T., Nguyen, T. H., Vu, V. Q., Do, V. H., Nguyen, D. T. (2023). Enhancing Fire Detection Technology: A UV-Based System Utilizing Fourier Spectrum Analysis for Reliable and Accurate Fire Detection. Applied Sciences, 13 (13), 7845. https://doi.org/10.3390/app13137845
  7. El-afifi, M. I., Team, S., M. Elkelany, M. (2024). Development of Fire Detection Technologies. Nile Journal of Communication and Computer Science, 7 (1), 58–66. https://doi.org/10.21608/njccs.2024.263103.1027
  8. Li, X., Hua, Y., Xia, N. (2013). Fire Detecting Technology based on Dynamic Textures. Procedia Engineering, 52, 186–195. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2013.02.125
  9. Vasconcelos, R. N., Franca Rocha, W. J. S., Costa, D. P., Duverger, S. G., Santana, M. M. M. de, Cambui, E. C. B. et al. (2024). Fire Detection with Deep Learning: A Comprehensive Review. Land, 13 (10), 1696. https://doi.org/10.3390/land13101696
  10. Jee, S.-W., Lee, C.-H., Kim, S.-K., Lee, J.-J., Kim, P.-Y. (2012). Development of a Traceable Fire Alarm System Based on the Conventional Fire Alarm System. Fire Technology, 50 (3), 805–822. https://doi.org/10.1007/s10694-012-0299-0
  11. Nolan, D. P. (2014). Handbook of fire and explosion protection engineering principles: for oil, gas, chemical and related facilities. William Andrew. https://doi.org/10.1016/c2009-0-64221-5
  12. 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. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.265781
  13. Li, J., Yan, B., Zhang, M., Zhang, J., Jin, B., Wang, Y., Wang, D. (2019). Long-Range Raman Distributed Fiber Temperature Sensor With Early Warning Model for Fire Detection and Prevention. IEEE Sensors Journal, 19 (10), 3711–3717. https://doi.org/10.1109/jsen.2019.2895735
  14. Çetin, A. E., Dimitropoulos, K., Gouverneur, B., Grammalidis, N., Günay, O., Habiboǧlu, Y. H. et al. (2013). Video fire detection – Review. Digital Signal Processing, 23 (6), 1827–1843. https://doi.org/10.1016/j.dsp.2013.07.003
  15. Pospelov, B., Andronov, V., Rybka, E., Chubko, L., Bezuhla, Y., Gordiichuk, S. et al. (2023). Revealing the peculiarities of average bicoherence of frequencies in the spectra of dangerous parameters of the gas environment during fire. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (10 (121)), 46–54. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.272949
  16. Dubinin, D., Cherkashyn, O., Maksymov, A., Beliuchenko, D., Hovalenkov, S., Shevchenko, S., Avetisyan, V. (2020). Investigation of the effect of carbon monoxide on people in case of fire in a building. Sigurnost, 62 (4), 347–357. https://doi.org/10.31306/s.62.4.2
  17. Fisher, A. (2013). Characterization of MQ-Series Gas Sensor Behavior. Honors Capstones. 279.
  18. 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. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.263194
  19. Sadkovyi, V., Pospelov, B., Rybka, E., Kreminskyi, B., Yashchenko, O., Bezuhla, Y. et al. (2022). Development of a method for assessing the reliability of fire detection in premises. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3 (10 (117)), 56–62. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.259493
  20. Gupta, S. C., Kapoor, V. K. (2020). Fundamentals of mathematical statistics. Sultan Chand & Sons.
  21. Devore, J. L., Berk, K. N., Carlton, M. A. (2012). Modern mathematical statistics with applications. New York: Springer, 975. https://doi.org/10.1007/978-3-030-55156-8
  22. 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. https://doi.org/10.1051/e3sconf/201912301012
  23. Zabulonov, Y. L., Popov, O. O., Skurativskyi, S. I., Stokolos, M. O., Puhach, O. V., Molitor, N. (2023). Mathematical tools of solving the problem of restoring the surface distribution of radiation pollution based on remote measurement data. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 1254 (1), 012099. https://doi.org/10.1088/1755-1315/1254/1/012099
  24. Hogg, R. V., McKean, J. W., Craig, A. T. (2013). Introduction to mathematical statistics. Pearson Education India. Available at: https://minerva.it.manchester.ac.uk/~saralees/statbook2.pdf
  25. Stanley, D. J., Spence, J. R. (2024). The Comedy of Measurement Errors: Standard Error of Measurement and Standard Error of Estimation. Advances in Methods and Practices in Psychological Science, 7 (4). https://doi.org/10.1177/25152459241285885
  26. Pospelov, B., Rybka, E., Samoilov, M., Morozov, I., Bezuhla, Y., Butenko, T. et al. (2022). Defining the features of amplitude and phase spectra of dangerous factors of gas medium during the ignition of materials in the premises. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (10 (116)), 57–65. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.254500
Development of a method for rapid ignition detection based on current selective dispersion of hazardous parameters of the gas environment

##submission.downloads##

Опубліковано

2025-10-30

Як цитувати

Толок, І. В., Поспєлов, Б. Б., Рибка, Є. О., Яцишин, А. В., Морозов, І. Є., Крайнюков, О. М., Безугла, Ю. С., Прохорова, Л. А., Луценко, Т. О., & Морквін, Д. А. (2025). Розробка методу оперативного виявлення загорянь на основі поточної вибіркової дисперсії небезпечних параметрів газового середовища. Technology Audit and Production Reserves, 5(3(85), 6–11. https://doi.org/10.15587/2706-5448.2025.339602

Номер

Том 5 № 3(85) (2025): Хімічна інженерія

Розділ

Екологія та технології захисту навколишнього середовища

Ліцензія

Авторське право (c) 2025 Igor Tolok, Boris Pospelov, Evgenіy Rybka, Andrii Iatsyshyn, Ihor Morozov, Olekcii Krainiukov, Yuliia Bezuhla, Larysa Prokhorova, Tatiana Lutsenko, Dmytrо Morkvin

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.