Advanced Engineering Research (Rostov-on-Don) @vestnik-donstu
Статьи журнала - Advanced Engineering Research (Rostov-on-Don)
Все статьи: 1596
Модель глубокой сверточной нейронной сети в задаче сегментации трещин на изображениях асфальта
Статья научная
Введение. Своевременное устранение дефектов (трещин, сколов и пр.) на участках повышенной нагрузки дорожного полотна позволяет снизить риск возникновения аварийных ситуаций. В настоящее время для контроля состояния дорожного покрытия применяются различные методы фото- и видеонаблюдения. Оценка и анализ полученных данных в ручном режиме могут занять недопустимо много времени. Таким образом, необходимо совершенствовать процедуры осмотра и оценки состояния объектов контроля с помощью технического зрения.Материалы и методы. Авторами предложена модель глубокой сверточной нейронной сети для идентификации дефектов на изображениях дорожного покрытия. Модель реализована как оптимизированный вариант наиболее популярных на данный момент полностью сверточных нейронных сетей (FCNN). Показано построение обучающей выборки и двухэтапный процесс обучения сети с учетом специфики решаемой задачи. Для программной реализации предложенной архитектуры использовались фреймворки Keras и TensorFlow.Результаты исследования...
Бесплатно
Статья научная
Уточнена математическая модель, описывающая процессы переноса и ассимиляции вредных веществ в помещениях участков обкатки в отношении выбросов твердых частиц: сажи и бенз(а)пирена. Модель позволяет прогнозировать качество воздуха в рабочей зоне таких помещений, определять опасные канцерогенные зоны в поле концентраций токсичных газов.
Бесплатно
Модель машинного обучения для обнаружения COVID-19 на ранней стадии по аномалиям в ритме сердца
Статья научная
Введение. Электронные устройства, способные собирать данные по телеметрии индивидуума, открыли перспективы доклинического выявления признаков COVID-19. Известные решения предполагают анализ информации, которую сложно получить в моменте. Речь идет, например, о состоянии крови или ПЦР-тесте. Это существенно ограничивает возможности интеграции алгоритмов с наручными гаджетами. При этом сердечно-сосудистая система как объект наблюдения достаточно информативна, съем данных хорошо проработан. В статье описана задача детекции ковидных аномалий в ритмограммах. Цель работы - создание математической модели на базе алгоритмов машинного обучения для автоматизации процесса выявления ковидных аномалий в ритме сердца. Показана возможность интеграции полученных результатов с фитнесс-браслетами и умными часами.Материалы и методы. В работе задействовали открытый стек технологий: Python, Scikit-learn, Lightgbm. При оценке качества моделей для бинарной классификации использовалась метрика F1. Изучены 229 ритмограмм сердца (кардиоинтервалографий) пациентов с COVID-19. Наличие или отсутствие признаков аномалии определялось с учетом времени ритмограммы и интервалов между сердцебиениями. Графически показаны отклонения, которые могут свидетельствовать о заражении. По итогам разведочного анализа собран перечень признаков, указывающих на аномалию.Результаты исследования. В результате проделанной работы получена математическая модель, которая детектирует специфичные для COVID-19 аномалии сердечного ритма с точностью 83 %. Выявлены и ранжированы основные признаки, определяющие прогностическую способность модели. Это текущее значение интервала между ударами сердца, производные в последующей и предыдущей точках измерения продолжительности сердцебиения, первая производная в текущей точке и отклонение от медианы текущего значения длительности RR-интервала. Первый показатель в этом перечне признан наиболее значимым, последний - наименее. Для целей машинного обучения оценивался потенциал пяти алгоритмов: IsolationForest, LGBMClassifier, RandomForestClassifier, ExtraTreesClassifier, SGDOneClassSVM. Визуализированы нормальные и аномальные результаты наблюдений в изолирующих деревьях. Установлен параметр, который соответствует вероятности регулярного наблюдения за пределами нормы, и выбрано его значение - 0,11. С учетом данного показателя построен график для модели SGDOneClassSVM. По набору данных с применением техники перекрестной проверки рассчитана метрика качества. Речь идет о ритмограмме с временны́м рядом наблюдений, снятых за один непрерывный интервал времени у одного человека. Описан пошаговый процесс получения усредненных значений метрики для каждой модели. При сравнении самый высокий показатель зафиксирован у модели LGBMClassifier, наименьшие - у SGDOneClassSVM и IsolationForest.Обсуждение и заключения. Полученная математическая модель занимает мало места в памяти мобильного устройства, то есть не предъявляет значимых требований к вычислительным ресурсам. Решение обладает приемлемым качеством детекции для доклинического скрининга связанных с COVID-19 сердечно-сосудистых нарушений. Алгоритм обнаруживает аномалии в 83 % случаев. Для записи ритмограммы достаточно 4 минут. Предлагаемый сценарий использования интегрированного решения лаконичен и легко реализуем. Широкое использование разработки может способствовать выявлению COVID-19 на ранней стадии.
Бесплатно
Статья научная
Организация защищенного документооборота является предметом данного исследования. Его цель - повышение надежности передачи данных. Задача работы - построение надежной модели организации защищенного документооборота с аутентификацией. Для решения указанной задачи применяется метод распределенной передачи данных, который позволяет за счет использования нескольких каналов значительно уменьшить вероятность несанкционированного доступа к информации и возможности ее модификации. В качестве результата работы представлена модель организации защищенного документооборота на основе двухканального алгоритма шифрования MV 2 и базовых шифров AES и RC4. Предусмотрена замена базовых шифров и учтена потребность использования ассоциированных данных, которые должны оставаться открытыми, но быть аутентифицированными вместе с основной зашифрованной информацией. Построенная модель решает поставленную задачу, а программная реализация, разработанная на языке С++ с использованием библиотеки NTL, может быть применена на практике. Область применения полученных результатов - защита коммерческого документооборота.
Бесплатно
Модель распространения вредных веществ и избытков явной теплоты в производственных помещениях
Статья научная
Предложена нестационарная трехмерная математическая модель, описывающая процессы конвективно-диффузионного тепломассопереноса вредных веществ и избытков теплоты в производственном помещении с активной вентиляцией. Модель учитывает как стационарные, так и передвижные источники загрязнения и позволяет прогнозировать качество воздуха рабочей зоны в помещениях сложной конфигурации.
Бесплатно
Модель связи вертикальных деформаций с возникновением циркуляционных сил в системах «колесо - рельс»
Статья научная
Представлена модель учета деформаций в узлах трения типа «колесо-опора». Модель позволяет оценить влияние динамики системы управления на степень деформации контактирующих поверхностей и наоборот. Предложено описание возникновения волновых деформаций рельс в железнодорожном транспорте как следствие действия циркуляционных сил.
Бесплатно
Статья научная
Представлена модель учёта деформаций в узлах трения типа колесо — опора. Модель позволяет оценить влияние динамики тангенциальных деформаций в контакте колеса и рельса на динамику тяговых усилий, прилагаемых к центру масс колеса. Полученный математический аппарат описывает динамику системы в узле трения до момента срыва сцепления.
Бесплатно
Модель системного взаимодействия субъектов экологического страхования
Статья научная
Рассматриваются программы экологического страхования, выделенные в отдельный блок взаимодействия субъектов страхования в системе общего страхования. Развитие национальной системы экологического страхования требует построения модели его управления, основанной на особенностях эксплуатации отдельных видов природных ресурсов и контроле опасных производств.
Бесплатно
Модель стратифицированной смазки упругодеформированного радиального подшипника
Статья научная
На основе уравнений Навье-Стокса для случая «тонкого слоя», уравнения неразрывности, уравнений Ламе и уравнения Дарси, с учетом граничных условий на поверхности шипа и подшипника, на границе раздела слоев, приводится метод формирования точного автомодельного решения задачи гидродинамического расчета упругодеформированного радиального подшипника, работающего на двухслойной смазке и обладающего демпфирующими свойствами. В результате решения задачи найдено поле скоростей и давлений в смазочных слоях и получены аналитические выражения для основных рабочих характеристик упругодеформируемого радиального подшипника. Проведен численный анализ полученных аналитических выражений для безразмерной несущей способности упругодеформируемого радиального подшипника с пористым слоем на поверхности шипа. Приведена оценка влияния значений параметров, обуславливающих подшипнику повышенную несущую способность.
Бесплатно
Модель упругого скольжения в системе «колесо — поверхность дороги»
Статья научная
Представлена математическая модель взаимодействия колеса и поверхности дороги. Данная модель позволяет производить качественное исследование особенностей качения колеса для случая отсутствия потери сцепления. Экспериментальные исследования, выполненные в работе, произведены с использованием методов численного моделирования. В полученной математической модели предположено, что жёсткость дороги велика и её деформациями можно пренебречь, а поверхность колеса задана совокупностью точек. Результаты исследования показали отсутствие тривиальной зависимости между угловой частотой колеса и линейной скоростью его центра. Было установлено, что линейная скорость движения колеса при фиксированной угловой частоте существенно зависит от величины внешней нагрузки. Результаты работы представляют интерес в задачах машиностроения, в частности — при построении систем точного позиционирования.
Бесплатно
Статья научная
Предлагаемая новая модель беспроводной сети датчиков может быть применена для оптимизации энергопотребления сети. Этому способствует оптимизация структуры связей между узлами, учитывающая ёмкость источника питания узла, объём собираемой и передаваемой узлом информации, а также энергетическую возможность связи между узлами и её количественную оценку. Использование данной модели позволит оптимизировать структуру энергопотребления в беспроводной сети с целью повышения времени её автономной работы. (Речь идёт о времени до первого отказа узла сети из-за исчерпания ресурса источника питания.) Представленная модель приводится в терминах теории графов. Обосновывается актуальность исследования. Описывается подход к решению поставленной задачи, основанный на решении соответствующей задачи линейного программирования. Рассматривается одна из реализаций решения в виде программы для ЭВМ. Описываются результаты компьютерного моделирования. Приводятся выводы, касающиеся применимости таких технологий на практике.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрена взаимосвязь роста эффективности процесса пневмосепарации и показателей функционирования воздушно-решётной зерноочистительной машины. Приведена математическая модель функционирования пневмосепаратора и решётной машины, как замкнутой квазистатической системы. В качестве критериев приняты агропоказатели функционирования машины. При вариации подачи, технологических свойств исходного материала и полноты выделения каждого компонента выявлены рациональные параметры аргументов управляющих факторов, определены численные результаты величины потерь зерна, полноты выделения сорных, зерновых примесей, а также их содержания в очищенном материале. Построенная математическая модель процесса пневмосепарации гетерогенной сыпучей среды позволяет, используя известные методы параметрического и структурного синтеза, проводить многомерный анализ процесса и оценивать рациональные параметры пневмосепараторов для задаваемых условий и ограничений на показатели его функционирования. По результатам моделирования выявлена тенденция изменения показателей функционирования машины и их взаимосвязь с агропоказателями. Полученные при моделировании результаты показали значимое увеличение производительности и технологических показателей функционирования подобных машин от роста эффективности их пневмосепаратора.
Бесплатно
Модельный расчет электронно-энергетической структуры алмаза, BN, BeCN2
Статья научная
Исследована электронно-энергетическая структура ряда подобных соединений: алмаза (C), BN и BeCN2. Установлено, что для BeCN2 вершина валентной полосы формируется p-состояниями N, а дно полосы проводимости - s-состояниями Be и C. Оценена ширина запрещенной полосы Eg в BeCN2. Проведено сравнение парциаль- ных и полной плотностей состояний алмаза и BN с рентгеновскими K-спектрами эмиссии и поглощения и рентгеноэлектронными спектрами, а также сравнение со- ответствующих парциальных плотностей состояний последних с соответствующими плотностями в BeCN2.
Бесплатно
Модернизационные процессы страхования бизнеса в системе финансов региона
Статья научная
Показано, что необходимость оптимизации институциональной структуры региональных рынков при соблюдении принципа абсолютного доминирования унифицированных правил и норм развития национальной страховой системы обуславливается тенденцией специализации отечественных страховщиков и изменением отраслевых пропорций страхового бизнеса.
Бесплатно
Модернизация и технологическое развитие - базовые составляющие промышленно-инновационной политики
Статья научная
Предложены меры по противодействию деиндустриализации, созданию условий разрушающего роста, приводящих к глобальному кризису.
Бесплатно
Статья научная
Обоснованы конструкция и параметры работы пневматических дисковых высевающих аппаратов, позволяющих повысить эффективность возделывания сельскохозяйственных культур.
Бесплатно
Модернизация соединений трубопроводов в машинах и оборудовании нефтегазовых промыслов
Статья научная
Введение. Рассматривается проблема герметичного соединения трубопроводов и рукавов высокого давления (РВД), применяемых в различных областях жизнедеятельности человека. Особенность эксплуатации трубопроводов высокого давления в оборудовании нефтегазового комплекса заключается в следующем. При температуре окружающей среды ниже минус 50 ºC необходимо пропускать тысячи тонн пластовой жидкости, нагретой до 200-250 ºC и содержащей агрессивные среды, абразив и сильно минерализованную воду. Материалы и методы. Рассматриваются различные конструкции металлических уплотнителей, применяемых в соединениях трубопроводов высокого давления. Соединения, широко используемые для трубопроводов, не выдерживают давления выше 20-60 Мпа. При этом в трубопроводах нефтепромышленного оборудования давление может превышать 100 МПа. Особенностью использования рассматриваемых соединений является снижение их прочности с увеличением диаметра. Указанные недостатки ограничивают использование перечисленных схем уплотнения. Ремонт таких соединений в полевых условиях, например, при эксплуатации нефтегазового оборудования, практически невозможен. В данном случае требуется применение быстроразъемных соединений (БРС), для разборки которых достаточно наличия ключей. Результаты исследования. Для решения указанных проблем создана и запатентована принципиально новая схема уплотнения соединения трубопроводов и РВД. Основным элементом запатентованного устройства является ступенчатая втулка, позволяющая надежно герметизировать соединение трубопроводов и РВД. Ступенчатая втулка (уплотнитель) должна быть изготовлена из высоколегированной стали по аналогии с прокладкой во фланцевых соединениях и может быть закалена, что позволит увеличить прочность рассматриваемых соединений и эксплуатировать их в условиях низких температур. Обсуждение и заключение. Сравнительный анализ конструкций уплотнительных элементов показывает преимущества предлагаемого уплотнителя. Для его практического применения необходимо выполнить оптимизацию формы и размеров ступенчатой втулки с целью обеспечения герметичности при заданных давлениях, а также определить необходимую силу затяжки резьбы для обеспечения надежной работы узла.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрены результаты модификации алгоритма структурно-параметрического синтеза квазиоптимального закона управления, основанного на методике оценки качества коррекции по вектору косвенных частотных показателей качества корректируемой системы. Добавление в вектор величины наклона ЛАЧХ в окне коррекции значительно повышает эффективность алгоритма, что подтверждает зависимость между прямыми и косвенными показателями качества линеаризованных систем управления.
Бесплатно
Модифицирование газотермических покрытий воздействием излучения СО 2-лазера
Статья научная
Представлены результаты исследований по установлению зависимости пористости газотермических покрытий от параметров лазерного излучения. На первом этапе решения задачи на основании аналитических зависимостей описано воздействие лазерного излучения на поверхностные слои газотермического покрытия. При этом учитывается его несплошность, вызванная наличием открытых и закрытых пор. Показано, что для уменьшения пористости покрытия под воздействием лазерного излучения необходимо создавать на поверхности покрытия температуру в интервале «температура плавления - температура кипения». Вызванное повышением интенсивности излучения увеличение температуры выше указанного диапазона приводит к испарению поверхностных слоёв покрытия вплоть до его полного удаления в зоне термического воздействия. На втором этапе проводились экспериментальные исследования: предварительно напылённые газотермические покрытия двух типов обрабатывались лазером. Исследовались покрытия на основе металлических (ПН 85-Ю-15) и неметаллических (Al 2O 3) компонентов. Изменения пористости оценивались количественно с помощью разработанной в среде Visual Studio 2008 программы обработки изображений, путём попиксельного сравнения микроструктуры площадей, занимаемых порами и материалом покрытия. Установлено, что воздействие лазерным излучением приводит к снижению средней пористости газотермических покрытий. Пористость покрытия на основе сплава ПН 85-Ю-15 снижается с 17 % в исходном состоянии до 5-8 % после лазерной обработки. Соответствующие показатели для керамического покрытия Al 2O 3 - 24,5 % и 15-18 %.
Бесплатно
Статья научная
Разработана модификация алгоритма Романовского приближённого решения однородной распределительной задачи, обладающая низкими требованиями к ресурсам по сравнению с исходным алгоритмом. Описаны внесённые в оригинальный алгоритм изменения, которые позволяют обеспечить более эффективную процедуру формирования загрузки исполнителей заданиями. Приведены результаты вычислительных экспериментов.
Бесплатно
