ivdon3@bk.ru
В работе описан состав беспроводной сенсорной сети сельскохозяйственного назначения, включая сенсорный узел, узел-актуатор и узел-координатор. На основе стандарта IEEE 802.15.4 предложена гибридная архитектура сети с синхронизацией узлов через механизм тайм-слотов. Предложена модель БСС, включающая формирующие функции узлов, что позволяет отказаться от матрицы энергетических характеристик и описать элементы сети в упрощенном виде.
Ключевые слова: беспроводная сенсорная сеть, сенсорный узел, узел-координатор, структура сети, архитектура беспроводного узла, параметры беспроводной сети, модель сети
2.3.3 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами
В работе предложен гибридный метод маршрутизации пакетов в беспроводной сенсорной сети на основе генетического алгоритма, позволяющий построить таблицу маршрутизации с учетом ограничений на предельное количество передач через каждый узел сети и, как следствие, повысить ее энергетическую эффективность. Представлены результаты экспериментальных исследований на БСС со случайной конфигурацией узлов в пространстве и показано, снижение загруженности узлов-ретрансляторов пакетов данных на 30-40% при увеличении суммарной длины маршрутов на 10%.
Ключевые слова: беспроводная сенсорная сеть, сенсорный узел, узел-координатор, структура сети, маршрутизация пакетов, энергетическая эффективность беспроводной сети, модель сети
2.3.3 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами
В данной статье проведено компьютерное моделирование движения пассажиров на эскалаторах с учетом разных (четырех) сценариев организации движения пассажиров, интенсивностью пассажиропотока, а также анализирует влияние социальной дистанции на скорость подъема. Построены зависимости изменения времени затрачиваемого пассажирами на преодоление пути от центра платформы до момента подъема на соответствующий эскалатор. Результаты исследования позволяют выявить различия в эффективности и комфорте перемещения пассажиров в зависимости от выбранной схемы и нагрузки. Эти выводы могут быть полезны для оптимизации работы системы общественного транспорта и метрополитена, обеспечивая более безопасное и комфортное перемещение пассажиров в различных условиях.
Ключевые слова: анализ людских потоков, обеспечение безопасности в метрополитене, организация людских потоков, компьютерное моделирование, оптимизация пассажиропотока
1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.9.4 - Управление процессами перевозок
В данной статье рассматривается взаимосвязь всех этапов жизненного цикла зданий на основе информационно-аналитической системы ИАС ЖКХ. Произведен расчет полной стоимости жизненного цикла школы, рассчитанной на 1000 мест. С помощью программы ИАС ЖКХ были произведены расчеты затрат на ремонтные работы по трем моделям: без учета каких-либо ремонтных работ, с учетом ремонта основных конструктивных элементов и с учетом ремонта всех элементов, основываясь на нормативных сроках эксплуатации. Анализ стоимости жизненного цикла объектов недвижимости может проводиться как для новых, так и для существующих зданий любого типа (жилых и общественных). Оценка суммарных затрат полного жизненного цикла объекта может быть применена как застройщиком, так и собственником здания для дальнейшего совершенствования системы управления объектом недвижимости.
Ключевые слова: жизненный цикл объекта строительства, информационное моделирование, объекты социального назначения, стоимость ремонтных работ, восстановительная стоимость
В рамках работы исследовалось влияние типа вертикальных соединений на уровень термомеханических напряжений и температурной деформации в трёхмерной микросборке. Рассматривались три варианта модели микросборки с наиболее распространёнными типами вертикальных соединений: шариками припоя в отверстиях корпуса, металлизированными отверстиями в корпусе и торцевыми коммутационными дорожками. Для каждой из трёх моделей дополнительно исследовалось влияние на термомеханическую нагрузку параметров герметизирующего компаунда.
Ключевые слова: микросборка, корпусирование, электронная компонентная база, трёхмерная интеграция, вертикальная коммутация, термомеханическое напряжение, термомеханическая деформация, температурный коэффициент линейного расширения, термомеханическое моделирование
1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
Рассмотрены точки концентрации напряжений в сечениях конструкционных элементов. К ним, в частности, относятся вершины трещин, которые могут появиться как в процессе эксплуатации, так и в результате нарушения технологии их производства. Получены значения коэффициентов интенсивности напряжений в окрестности трещин в рассматриваемых сечениях с угловыми точками контура. Кроме того, проведено исследование показателей в асимптотическом решении задачи теории упругости для тел из изотропных материалов в окрестности угловой точки сечения стержневого элемента конструкции, где стороны (или одна из них) поддерживаются тонким покрытием. На другой стороне угловой области предполагаются различные условия ее подкрепления, в том числе наличие тонкого упругого покрытия. Математически решение задачи приводится к решению трансцендентного характеристического уравнения, то есть к задаче нахождения корней уравнения, которое строится из условия существования ненулевого решения системы линейных однородных уравнений. Были определены характеристики компонент напряжений для различных комбинаций граничных условий, физических и геометрических параметров. Сделаны качественные выводы. В частности, установлены комбинации значений этих параметров, при которых поведение напряжений в угловой точке сечения становится сингулярным.
Ключевые слова: коэффициент интенсивности напряжений, изотропные упругие тела, конструкционный элемент, угловая точка сечения, трещина, тонкое упругое покрытие, граничные условия, характеристическое уравнение, концентрация напряжений
1.1.8 - Механика деформируемого твердого тела , 2.1.9 - Строительная механика
В ходе проектирования устройства для измерения мгновенной скорости движения плазмы в электродинамическом ускорителе разработана структурная схема реализации разработанного метода. Представлено математическое описание вычисления мгновенной скорости движения плазмы в электродинамическом ускорителе. Обоснован выбор реализуемого метода измерения мгновенной скорости движения плазмы в электродинамическом ускорителе с использованием дифференциально-суммарно-логометрической координатной функции и аппроксимацией сигнала датчиков положения обратно-экспоненциальной функцией. Выполнено моделирование вычислительного блока устройства в среде Micro-Cap.
Ключевые слова: измерительное устройство, электродинамический ускоритель, скорость движения плазмы, дифференциальные датчики
05.11.08 - Радиоизмерительные приборы , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
Статья посвящена моделированию работы пьезоэлектрического генератора (ПЭГ) в виде круглой биморфной пластины с двумя пьезоактивными слоями и инерционной массой. Рассматриваемый ПЭГ может служить элементом устройства накопления энергии, в качестве источника электрической энергии, получаемой из вибраций элементов конструкций и машин. Рассматриваются изгибные осесимметричные колебания составного упругого и электроупругого тело в линейной постановке, с учетом диссипации механической и электрической энергии. Задача решается с помощью метода конечных элементов (МКЭ), в ACELAN. Постановка задачи моделирует закрепление ПЭГ в подвижной конструкции. Проведен модальный анализ устройства, найдены первые частоты резонанса, антирезонанса и коэффициента электромеханической связи. Далее решается задача вынужденных гармонических колебаний на первой частоте антирезонанса и определяется выходной электрический потенциал. Построены зависимости выходных характеристик ПЭГ от его геометрических параметров.
Ключевые слова: пьезоэлектрический генератор, накопление энергии, электрических потенциал, метод конечных элементов
05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
В статье исследуется проблематика строительства и проектирования зданий и сооружений в тропических районах Вьетнама, сформулированы принципы их строительства. Показано, что принципы комфортности коррелируются с соответствующими композиционными приемами и реализуются методами системного урбоэкологического подхода в архитектурном формообразовании среды, с использованием методов светотехнических расчетов, учитывающих параметры светового климата и методом моделирования условий инсоляции на макетах застройки.
Ключевые слова: строительство, проектирование, тропические районы, солнечная радиация, инсоляция, солнцезащитные устройства, световой климат, конструкции, архитектура, дизайн
05.23.21 - Архитектура зданий и сооружений. Творческие концепции архитектурной деятельности
Рассмотрена возможность выявления основных дефектов, возникающих при усилении железобетонных конструкций системами внешнего армирования на основе углеродных волокон. Проведено сравнение эффективности активного и пассивного методов термографии, а также рассмотрена возможность использования пассивного метода при отрицательных температурах окружающей среды. В лабораторных условиях были изготовлены железобетонные образцы с дефектами в виде пузырей воздуха и клея и проведено сравнение отображения этих дефектов на термограммах.
Ключевые слова: композиционные материалы, усиление, системы внешнего армирования, инфракрасная термография, дефект, оценка качества работ, оценка технического состояния, пролетные строения, опоры мостов
Операция нахождения остатка от деления – это арифметическая операция, играющая большую роль в теории чисел. Важнейшую роль эта операция имеет при проектировании устройств, использующих, модулярную арифметику. Модулярная арифметика обладает высоким параллелизмом и часто используется с данными большой размерности, для ускорения вычислений. При работе с модулярной арифметикой, зачастую используются данные больших размерностей (порядка 128-512 бит). Для нахождения их модулярного представления требуется эффективный способ найти остаток от деления многоразрядных чисел на соответствующий набор модулярных базисов. В статье исследуются варианты построения устройств нахождения остатка от деления, для больших размерностей входных данных, в которых делитель p - является константой и известен на этапе проектирования устройства. Исследуются варианты реализации таких устройств, определяются их оптимальные параметры и проводится сравнение задержки и площади по сравнению с Verilog операцией «%» как при синтезе в СБИС, так и в ПЛИС.
Ключевые слова: модулярная арифметика, система остаточных классов, вычет, остаток от деления, САПР
05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям)
В статье предложена методика для автоматической сегментации спутниковых снимков по нескольким классам, таким как здания, реки, дороги и.т.д. на базе свёрточных нейронных сетей. Программная реализация предложенной методики заняла второе место в конкурсе по сегментации спутниковых снимков на площадке Kaggle в задаче: Dstl Satellite Imagery Feature Detection. В статье изложено как именно следует готовить изображения для тренировки нейронной сети, в подробностях изложены принципы транировки. Предложена структура нейронной сети для сегментации. Сеть построена на базе UNET с дополнительными BatchNormalization и Dropout слоями, на базе двойных свёрточных блоков. Описана процедура кроссвалидации для оценки точности полученных моделей. Приведены описания алгоритмов для постпроцессинга и методика уточнения сегментации за счёт применения ансамбля из нескольких моделей. Предложена специализированная модель для нахождения на снимке объектов малого размера, таких как «автомобили» и «мотоциклы». Так же приведён обзор других методов, которые использовались для решения этой задачи, но не были включены в финальное решение. В экспериментальных результатах показано, что эффективность нейронных сетей в этой задаче крайне высока и можно автоматически подготовить разметку местности, похожую на разметку, сделанную вручную. И тем самым сэкономить средства, так как на ручную разметку на сегодняшний день тратятся существенные финансовые средства.
Ключевые слова: свёрточные нейронные сети, спутниковые снимки, сегментация изображений, машинное обучение, кроссвалидация, коэффициент Жаккара, сеть UNET, распознание изображений, компьютерное зрение, результаты соревнований
05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям) , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
В настоящее время особенную актуальность обретают вопросы разработки энергоэффективных аппаратных блоков для устройств цифровой обработки сигналов (ЦОС). Это связано с бурным расцветом носимой электроники (wearable electronics), интернета вещей (Internet of Things, IoT), сетевых и телекоммуникационных систем. Ключевым узлом многих устройств ЦОС является фильтры с конечной импульсной характеристикой (КИХ). Поэтому неудивительно, что в настоящее время большое число научных работ посвящено построению энергоэффективных КИХ фильтров. В статье предложен оригинальный подход к решению поставленной задачи. В качестве методологического базиса была выбрана модулярная арифметика, уже зарекомендовавшая себя как эффективный математический аппарат для построения быстродействующих устройств ЦОС. Другим решением было использование транспонированной формы КИХ фильтра и методов построения редуцированных блоков мультиконстантных умножителей. В экспериментальной части продемонстрирована эффективность методов редукции блоков мультиконстантного умножения с точки зрения энергопотребления фильтров. Также в статье сформулированы рекомендации по использованию предложенных методов для конкретных реализаций КИХ фильтров.
Ключевые слова: модулярный КИХ-фильтр, мультиконстантный умножитель, транспонированная форма, энергопотребление, выделенная мощность
05.13.05 - Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления
В работе исследуется эффективность устройства накопления на основе пьезоэлектрического генератора (ПЭГ) в виде биморфа, представляющего собой круглую пластину с инерционной массой, в качестве активного материала используется релаксор PMN-0,33PT. Пластина закреплена по контуру в корпусе устройства, которое совершает вертикальные гармонические колебания с заданной амплитудой и частотой. Исследования проводятся на основе конечно-элементного моделирования и численного расчета в пакете ANSYS. Примечательной особенностью релаксоров является существенная зависимость их свойств от температуры, поэтому в работе исследуются зависимости от рабочей температуры и величины активной нагрузки резонансных частот, выходных напряжений и электрических мощностей устройства при колебаниях на этих частотах. На основании проведенных расчетов установлены величины активных сопротивлений внешней электрической цепи для различных диапазонов температур, при которых устройство наиболее эффективно.
Ключевые слова: накопление энергии, релаксор-сегнетоэлектрик, ПЭГ
Рассматриваются способы идентификации альфа-ритмов головного мозга. Процесс идентификации достаточно трудоемок из-за сильной зашумленности электроэнцефалограмм и их вариабельности. В статье предлагается использовать метод «Гусеница» или метод сингулярно-спектрального анализа, который позволяет проводить более качественный анализ различных временных рядов, по сравнению с распространенными традиционными методами.
Ключевые слова: мозговые волны, альфа-ритм, вариабельность, сингулярно-спектральный анализ, электроэнцефалограммы
05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям) , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ