Розробка стратегії використання біспектру небезпечних параметрів газового середовища для визначення інформативної ознаки виявлення займання матеріалів

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/2706-5448.2025.335092

Ключові слова:

інформативна ознака, виявлення займань, біспектр, небезпечні параметри газового середовища, приміщення

Анотація

Об’єктом дослідження є інформативна ознака виявлення займання матеріалів у приміщеннях на основі оцінки біспектру небезпечного параметра газового середовища. Проблема полягає в розробці стратегії використання біспектру для визначення інформативної ознаки виявлення займання матеріалів на основі спостереження довільного небезпечного параметру газового середовища в приміщенні. Запропоновано нову інформативну ознаку визначення міри середнього ступеня «порядку» для кожної частоти в спектрі динаміки довільного небезпечного параметру газового середовища на фіксованому інтервалі спостереження. Виконано експериментальну перевірку запропонованої інформативної ознаки шляхом дослідження спектрів середнього ступеня «порядку» динаміки основних небезпечних параметрів газового середовища при займанні матеріалів у лабораторній камері. Встановлено, що при займаннях матеріалів значення середнього ступеня «порядку» динаміки температури та концентрації чадного газу для усіх досліджуваних частот спектру суттєво знижуються та не перевищують значення 0,1. Це свідчить про втрату середнього ступеня «порядку» для усіх досліджуваних частот спектру динаміки температури та концентрації чадного газу. Разом з тим значення середнього ступеня «порядку» динаміки питомої оптичної щільності диму щодо досліджуваних частот суттєво не змінюється. Отримані результати є корисними з теоретичної точки зору використанням біспектру для інформативної ознаки займання та міри середнього ступеня «порядку» для довільного небезпечного параметру газового середовища. Практичне значення полягає в можливості подальшого вдосконалення існуючих систем протипожежного захисту об’єктів з метою запобігання виникненню пожеж.

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

Кафедра пожежної профілактики у населених пунктах

Юрій Юрійович Козар, Луганський державний університет

Доктор юридичних наук, професор

Кафедра біології, гістології, патоморфології та судової медицини

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

Доктор географічних наук, професор

Кафедра екологічної безпеки та екологічної освіти

Юрій Васильович Яцентюк, Вінницький державний педагогічний університет імені Михайла Коцюбинського

Доктор географічних наук, професор

Кафедра географії

Юрій Вікторович Ольшевський, Національний університет оборони України імені Івана Черняховського

Кандидат технічних наук, старший науковий співробітник

Науково-методичний центр організації науково-технічної діяльності

Олена Іванівна Петрова, Миколаївський національний аграрний університет

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра переробки продукції тваринництва та харчових технологій

Наталя Петрівна Шевчук, Миколаївський національний аграрний університет

Доктор філософії

Кафедра переробки продукції тваринництва та харчових технологій

Алла Валентинівна Зюзько, Миколаївський національний аграрний університет

Кандидат технічних наук

Кафедра переробки продукції тваринництва та харчових технологій

Посилання

  1. Pospelov, B., Rybka, E., Polkovnychenko, D., Myskovets, I., Bezuhla, Y., Butenko, T. et al. (2023). Comparison of bicoherence on the ensemble of realizations and a selective evaluation of the bispectrum of the dynamics of dangerous parameters of the gas medium during fire. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (10 (122)), 14–21. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.276779
  2. 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
  3. Nikias, C. L., Raghuveer, M. R. (1987). Bispectrum estimation: A digital signal processing framework. Proceedings of the IEEE, 75 (7), 869–891. https://doi.org/10.1109/proc.1987.13824
  4. Totsky, A. V., Zelensky, A. A., Kravchenko, V. F. (2015). Bispectral Methods of Signal Processing: Applications in Radar, Telecommunications and Digital Image Restoration. Berlin, München, Boston: De Gruyter, 203. https://doi.org/10.1515/9783110368888
  5. Cheng, C., Sun, F., Zhou, X. (2011). One fire detection method using neural networks. Tsinghua Science and Technology, 16 (1), 31–35. https://doi.org/10.1016/s1007-0214(11)70005-0
  6. 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. https://doi.org/10.3390/a7040523
  7. BS EN 54-30:2015. Fire detection and fire alarm systems – Part 30: Multi-sensor fire detectors. Point detectors using a combination of carbon monoxide and heat sensors (2015). Available at: https://standards.iteh.ai/catalog/standards/cen/ed5ec3f0-1e86-488f-93e4-bffd1e60da24/en-54-30-2015?srsltid=AfmBOoqsU4jyvPf8I3oOQMPUUTVC2HxSmzDcpEJc34wrJALkOWr7MTT9
  8. BS EN 54-31:2014. Fire detection and fire alarm systems – Part 31: Multi-sensor fire detectors. Point detectors using a combination of smoke, carbon monoxide and optionally heat sensors (2014). Available at: https://standards.iteh.ai/catalog/standards/cen/40570bab-0b10-4d86-aa64-3cce3be84086/en-54-31-2014-fpra1-2015?srsltid=AfmBOooz9291E5XcWrPoh1QLlaxEt9Wq_F60n-NBofLV7B-SHS6_iepZ
  9. ISO 7240-8:2014. Fire detection and alarm systems. Part 8: Point-type fire detectors using a carbon monoxide sensor in combination with a heat sensor (2014). International Organization for Standardization.
  10. 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. https://doi.org/10.1109/jsen.2005.845207
  11. 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. https://doi.org/10.1016/j.firesaf.2007.01.006
  12. 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. https://doi.org/10.1109/jsen.2008.917124
  13. 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. https://doi.org/10.1109/jsen.2006.881373
  14. 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. https://doi.org/10.1109/jsen.2009.2024703
  15. Wu, Y., Harada, T. (2004). Study on the Burning Behaviour of Plantation Wood. Scientia Silvae Sinicae, 40, 131.
  16. Ji, J., Yang, L., Fan, W. (2003). Experimental Study on Effects of Burning Behaviours of Materials Caused by External Heat Radiation. JCST, 9, 139.
  17. Peng, X., Liu, S., Lu, G. (2005). Experimental Analysis on Heat Release Rate of Materials. Journal of Chongqing University, 28, 122.
  18. 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
  19. Heskestad, G., Newman, J. S. (1992). Fire detection using cross-correlations of sensor signals. Fire Safety Journal, 18 (4), 355–374. https://doi.org/10.1016/0379-7112(92)90024-7
  20. 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.
  21. 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
  22. 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
  23. 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
  24. 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
  25. Popov, O., Kovach, V., Iatsyshyn, A., Lahoiko, A., Ryzhchenko, O., Dement, M. (2023). Features Function of Radiation Monitoring System World’s Countries of Developed Nuclear Energy. Systems, Decision and Control in Energy V. Cham: Springer, 471–497. https://doi.org/10.1007/978-3-031-35088-7_25
  26. Jeong, J. (2004). EEG dynamics in patients with Alzheimer’s disease. Clinical Neurophysiology, 115 (7), 1490–1505. https://doi.org/10.1016/j.clinph.2004.01.001
  27. Saeed, M., Alfatih, S. (2013). Nonlinearity detection in hydraulic machines utilizing bispectral analysis. TJ Mechanical engineering and machinery, 13–21.
  28. 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. https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-775113/v1
  29. 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. https://doi.org/10.3390/a8040929
  30. Cui, L., Xu, H., Ge, J., Cao, M., Xu, Y., Xu, W. et al. (2021). Use of Bispectrum Analysis to Inspect the Non-Linear Dynamic Characteristics of Beam-Type Structures Containing a Breathing Crack. Sensors, 21 (4), 1177. https://doi.org/10.3390/s21041177
  31. Max, J. (1981). Methodes et techniques de traitement du signal et applications aux mesures physiques: Tome I. Principes généraux et méthodes classiques. Troisième édition revue et augmentée. Paris: Masson, 302.
  32. Mohankumar, K. (2015). Implementation of an underwater target classifier using higher order spectral features. [PhD thesis].
  33. Dubinin, D., Cherkashyn, O., Maksymov, A., Beliuchenko, D., Hovalenkov, S., Shevchenko, S. et al. (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
  34. Optical/Heat Multisensor Detector (2019). Discovery, 1, 4.
  35. Hulse, L. M., Galea, E. R., Thompson, O. F., Wales, D. (2020). Perception and recollection of fire hazards in dwelling fires. Safety Science, 122, 104518. https://doi.org/10.1016/j.ssci.2019.104518
Development of a strategy for using the bispectrum of dangerous parameters to determine an informative signs of detection of materials inflammation

##submission.downloads##

Опубліковано

2025-08-29

Як цитувати

Толок, І. В., Поспєлов, Б. Б., Рибка, Є. О., Козар, Ю. Ю., Крайнюков, О. М., Яцентюк, Ю. В., Ольшевський, Ю. В., Петрова, О. І., Шевчук, Н. П., & Зюзько, А. В. (2025). Розробка стратегії використання біспектру небезпечних параметрів газового середовища для визначення інформативної ознаки виявлення займання матеріалів. Technology Audit and Production Reserves, 4(3(84), 39–44. https://doi.org/10.15587/2706-5448.2025.335092

Номер

Том 4 № 3(84) (2025): Хімічна інженерія

Розділ

Екологія та технології захисту навколишнього середовища

Ліцензія

Авторське право (c) 2025 Igor Tolok, Boris Pospelov, Evgenіy Rybka, Yurii Kozar, Olekcii Krainiukov, Yuriy Yatsentyuk, Yurii Olshevskyi, Olena Petrova, Natalia Shevchuk, Alla Ziuzko

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.