Современные
информационные технологии/1. Компьютерная инженерия
д.т.н., професор Лукашенко В.М.,
к.т.н. Уткіна Т.Ю., аспірант Чичужко М.В., магістр Лукашенко В.А.,
магістрант Дяченко М.А., магістрант Шевченко Т.Л.
Черкаський державний технологічний університет,
Україна
БАГАТОКРИТЕРІАЛЬНИЙ МЕТОД ЯКІСНОЇ ОЦІНКИ СУЧАСНИХ СПЕЦІАЛІЗОВАНИХ
ПРИСТРОЇВ ВИЯВЛЕННЯ ПЕРЕШКОД НА ОСНОВІ ТЕОРІЇ НЕПОВНОЇ ПОДІБНОСТІ
Постійний розвиток
інформаційних технологій потребує значної модернізації сучасних спеціалізованих
пристроїв виявлення фізичних перешкод для покращення їх технічних параметрів та
розширення сфери їх застосування. В наш час подібні пристрої використовуються в
таких сферах, як: автомобільна промисловість, охоронні системи, медицина,
автоматизоване управління, тощо. Проте вартість спеціалізованих пристроїв
виявлення фізичних перешкод не завжди відповідає технічним параметрам. Особливо
гостро стоїть питання універсальності використання цих пристроїв, оскільки сфера
застосування кожного з них вузько направлена, а характеристики таких пристроїв часто
майже не відрізняються.
Питанням дослідження і
розробки пристроїв для виявлення перешкод присвячені роботи [1-7] вітчизняних
та зарубіжних вчених Міньхай Кіма, Сантонія В.І.,
Іванченка І.О., Будіянської Л.М., Введенського Б.С. та інших.
Проте, недостатньо висвітлені питання покращення техніко-економічних параметрів
спеціалізованих пристроїв виявлення фізичних перешкод різних за областю
використання та розширення їх функціональних можливостей.
Метою
роботи
є розробка багатокритеріального методу якісної оцінки сучасних спеціалізованих
пристроїв виявлення перешкод на основі теорії неповної подібності та
розмірностей.
Для досягнення поставленої
мети необхідно вирішити наступні задачі:
- створити перелік
основних техніко-економічних параметрів сучасних спеціалізованих пристроїв
виявлення фізичних перешкод;
- визначити узагальнений
математичний опис, що пов’язує вибрані технічні параметри сучасних спеціалізованих
пристроїв виявлення перешкод;
- запропонувати
багатокритеріальний метод якісної оцінки сучасних спеціалізованих пристроїв
виявлення перешкод на основі теорії неповної подібності і розмірностей;
- розрахувати умовні
критерії подібності;
- побудувати знакову
модель залежності технічних параметрів сучасних спеціалізованих пристроїв виявлення
фізичних перешкод в безрозмірних координатах.
Рішення
проблемної задачі. Для пристроїв виявлення перешкод в процесі руху є
певні вимоги: технічні параметри пристрою, габаритні розміри, вартість, тощо.
Якщо порівнювати пристрої для виявлення перешкод за такими вимогами, як
вартість і габаритні розміри, то слід враховувати на якій довжині хвилі працює
пристрій. Адже пристрої, що використовують в своїй конструкції інфрачервоні
випромінювачі дешевші в виробництві та, як правило, мають менші габаритні розміри,
ніж пристрої, що використовують ультразвукові випромінювачі.
Існує досить багато сфер
використання даного типу спеціалізованих пристроїв, де головною потребою є
точність роботи. Задля досягнення точності роботи спеціалізованого пристрою
виявлення перешкод в процесі руху варто розглядати дві основні вимоги:
потужність споживання електроенергії та відстань, в межах якої пристрій виявляє
фізичну перешкоду. Найоптимальнішим є відношення низького енергоспоживання та
більшої відстані визначення перешкоди. Проте далеко не всі пристрої
задовольняють таким вимогам. Наприклад, автомобільні паркувальні системи
споживають більшу потужність в режимі тривоги, ніж системи для орієнтування
людей з вадами зору чи пасивні датчики руху охоронних систем.
В табл. 1 наведені фірми
виробники, моделі спеціалізованих пристроїв виявлення фізичних перешкод та їх
основні технічні параметри: напруга енергоспоживання, струм споживання в
залежності від режиму роботи (режим очікування чи режим тривоги) та
відстань, в межах якої прилад виявляє перешкоду.
При цьому,
пристрої № 1-5 використовують в своїй конструкції ультразвукові
випромінювачі та мають довжину хвилі 6,8 м, а пристрій № 6
використовує в конструкції хвилю випромінювання інфрачервоного спектру довжиною
9,5∙10-7 м. Саме тому пристрій № 6 найдешевший з
усіх розглянутих: його вартість складає 250 грн., а вартість
пристроїв № 1-5 коливається в межах від 320 до 3070 грн.
Таблиця 1
Перелік основних
техніко-економічних параметрів
сучасних пристроїв
|
№ |
Параметри Пристрій |
|
|
|
|
|
1 |
Пристрій-поводир Munivo |
9-12 |
20 |
58 |
0,2-0,4 |
|
2 |
Пристрій для сліпих людей Міньхай Кіма |
9-12 |
18 |
55 |
0,2-0,4 |
|
3 |
Електронна тростина для сліпих |
9-9,8 |
30 |
60 |
0,2-1,5 |
|
4 |
Паркувальний радар Flashpoint FP-800Z |
11,6-16 |
25 |
300 |
0,5-0,9 |
|
5 |
Парктронік Місса 1606 |
9-15,5 |
25 |
410 |
0,3-0,7 |
|
6 |
Пасивний датчик руху DSC LC-102 PI |
8,2-16 |
16,5 |
22 |
0,1-15 |
Примітка:
–
напруга споживання;
–
струм, що споживається в режимі очікування;
–
струм, що споживається в режимі тривоги;
–
відстань при якій пристрій виявляє перешкоду.
Узагальнений математичний
опис, що пов’язує вибрані технічні параметри сучасних спеціалізованих пристроїв
виявлення перешкод має вигляд:
(1)
З виразу (1) видно,
що відсутня аналітична залежність між цими величинами.
Отже, пропонується
багатокритеріальний метод якісної оцінки сучасних спеціалізованих пристроїв
виявлення фізичних перешкод на основі теорії неповної подібності і
розмірностей, при цьому визначними величинами є приведені в табл. 1-2
технічні параметри.
Враховуючи фізичне моделювання,
формуються умовні критерії подібності за визначальними величинам на основі
евристики та даних табл. 1. Їх значимість підтверджується наступним
фізичним тлумаченням:
- 
– величина, що характеризує показники потужності енергоспоживання;
- 
– величина, що характеризує
дальність визначення фізичної перешкоди.
Критеріальне рівняння має
наступний вигляд:
(2)
Для побудови знакової моделі
залежностей технічних параметрів сучасних спеціалізованих пристроїв виявлення фізичних
перешкод в безрозмірних координатах потрібно провести розрахунки мінімальної та
максимальної потужності енергоспоживання пристроїв в різних режимах роботи.
Основними компонентами даних
систем є випромінювачі – ультразвукові або інфрачервоні, які є основними
споживачами енергії. Проте в режимі тривоги (сповіщення) енергоспоживання
пристрою збільшується, оскільки окрім випромінювача працює система сповіщення
пристрою (світлова, звукова, тощо). Потужність енергоспоживання можна
розрахувати за формулою:
Отже, слід порівняти
мінімальну та максимальну потужність споживання електроенергії розглянутих
пристроїв, як в режимі очікування, так і в режимі тривоги.
Таблиця 2
Результати розрахунку
параметрів енергоспоживання
спеціалізованих пристроїв при різних режимах роботи
|
№ |
Фірма,тип пристрою |
|
|
|
|
|
1 |
Munivo |
9∙20=180 |
12∙20=240 |
9∙58=522 |
12∙58=696 |
|
2 |
Міньхай Кіма |
9∙18=162 |
12∙18=216 |
9∙55=495 |
12∙55=660 |
|
3 |
Електронна
тростина для сліпих |
9∙30=270 |
9,8∙30=294 |
9∙60=540 |
9,8∙60=588 |
|
4 |
Flashpoint
FP-800Z |
11,6∙25=290 |
16∙25=400 |
11,6∙300=3480 |
16∙300=4800 |
|
5 |
Місса 1606 |
9∙25=225 |
15,5∙25=387,5 |
9∙410=3690 |
15,5∙410=6355 |
|
6 |
DSC LC-102 PI |
8,2∙16,5=135,3 |
16∙16,5=264 |
8,2∙22=180,4 |
16∙22=352 |
З табл. 1-2 видно,
що якісно оцінити пристрої виявлення перешкод одночасно за багатьма параметрами
для визначення найкращого з них доволі складно. Для усунення цього недоліку
будується знакова модель, що дозволяє візуально визначити найкращі прилади за
багатьма технічними параметрами.
Знакова модель, зображена на рис. 1,
побудована в безрозмірних координатах на основі умовних критерій подібності.
Рис. 1 Знакова модель залежностей
технічних параметрів сучасних спеціалізованих пристроїв виявлення фізичних
перешкод в безрозмірних координатах
Аналіз залежностей між чотирма
технічними параметрами сучасних спеціалізованих пристроїв виявлення фізичних
перешкод (рис. 1) показує, що ефективними моделями є електронна
тростина для сліпих та пасивний датчик руху DSC LC-102 PI. Ці моделі
спеціалізованих пристроїв виявлення фізичних перешкод в порівнянні з іншими
пристроями, що досліджувались, мають найнижче енергоспоживання в різних режимах
роботи і найбільшу відстань визначення перешкоди, а пристрої Flashpoint
FP-800Z та Місса 1606 при високому енергоспоживанні показали доволі
коротку відстань виявлення фізичних перешкод.
Висновки:
1. Створений перелік
основних моделей та техніко-економічних параметрів сучасних спеціалізованих пристроїв
виявлення фізичних перешкод. Виявлено, що найбільш вагомими параметрами таких
спеціалізованих пристроїв є низьке енергоспоживання при різних режимах роботи
(режим тривоги, або режим очікування) та відстань виявлення фізичної перешкоди.
2. Визначено узагальнений
математичний опис, що пов’язує вибрані технічні параметри сучасних спеціалізованих
пристроїв виявлення фізичних перешкод.
3. Запропоновано
багатокритеріальний метод якісної оцінки сучасних спеціалізованих пристроїв
виявлення перешкод на основі теорії неповної подібності і розмірностей.
4. Розраховані умовні
критерії подібності.
5. Побудована знакова
модель залежностей між чотирма технічними параметрами сучасних спеціалізованих пристроїв
виявлення перешкод в безрозмірних координатах на основі фізичного моделювання і
умовних критерій подібності, що за рахунок візуалізації основних характеристик
цих пристроїв в безрозмірних координатах дозволяє пришвидшити процес
проектування і вибрати шлях по вдосконаленню та забезпеченню високої якості
пристроїв даного типу.
Перспективою подальших досліджень є дослідження методів апаратурної
реалізації сучасних спеціалізованих
пристроїв виявлення фізичних перешкод.
Література:
1.
Анализ значимых
параметров объекта перемещения на основе теории неполного подобия и
размерностей / Б. А. Шеховцов, В. М. Лукашенко, А. Г. Лукашенко,
М. Г. Лукашенко // Тр. III Междунар. НПК “Умение и
нововьедения”. – София : «Бял ГРАД-БГ» ООД, 2007. – Т. 10. –
С. 35–38.
2.
Классификация
современных микроконтроллеров для лазерных технологических комплексов
/ А. Г. Лукашенко, В. М. Лукашенко,
Р. Е. Юпин, Д. А. Лукашенко, В. А. Лукашенко
// Aktuálni vzmoženosti vědy – 2012 :
materiály VIII Mezinárodní
vědecko-praktická konference : (27.06.2012 –05.07.2012,
Praha). – Praha: “Education and Science”, 2012. – Т. 20. –
C. 45–48.
3.
Иванченко И. А.
Применение дискретизации оптического сигнала для изменения коэффициента
направленного отражения / И. А. Иванченко,
В. И. Сантоний // Збір. матер. Всеукр. наук.-практ. конф. “Сучасні
наукові досягнення – 2008”, 29-30 листопада 2008 р., Миколаїв. –
Т. ІІ. – С. 277–283.
4.
Магауенов Р. Г.
Охранная сигнализация и другие элементы систем физической защиты. Краткий
толковый словарь / Р. Г. Магауенов. – М. : Горячая
линия-Телеком, 2007. – 97 с.
5.
Петровский Н. П.
Периметровые технические средства обнаружения нарушителей: особенности выбора
/ Н. П. Петровский, Г. Н. Пинчук // Системы
безопасности средств связи. – 2000. – № 1. – С. 50–55.
6.
Магауенов Р. Г. Системы охранной сигнализации: основы теории и
принципы построения : учеб. пособ.
/ Р. Г. Магауенов. – М. : Горячая линия-Телеком, 2004. –
367 с.
7.
Панин О. А.
Проблемы оценки эффективности функционирования систем физической защиты
объектов / О. А. Панин // БДИ. – 2007. – № 3. – С. 23−27.