Лабораторія інтелектуального моделювання безпечного майбутнього

     Лабораторія інтелектуального моделювання безпечного майбутнього (далі Лабораторія) є науковим структурним підрозділом Львівського державного університету безпеки життєдіяльності. У своїй діяльності керується Законами України "Про наукову і науково-технічну діяльність", "Про пріоритетні напрями розвитку науки і техніки", "Про вищу освіту", "Про охорону прав на винаходи і корисні моделі", "Про авторське право і суміжні права", Концепцією науково-технологічного та інноваційного розвитку України, іншими нормативно-правовими актами України, Статутом ЛДУБЖД.
Метою діяльності Лабораторії є здійснення та розвиток фундаментальних і прикладних наукових досліджень, пов'язаних з розробкою та впровадженням новітніх технологій, методів і засобів забезпечення безпеки життєдіяльності людини у різних сферах її діяльності.
     Основні завдання Лабораторії:
• організація та проведення досліджень в галузі розробки методів, засобів та методик моніторингу, прогнозування і запобігання надзвичайним ситуаціям природного та техногенного характеру і ліквідації їх наслідків;
• розробка теоретичних основ, моделей та інформаційних технологій синтезу інтелектуальних систем підтримки прийняття рішень під час ліквідації надзвичайних ситуацій та їх наслідків;
• розробка методів та моделей забезпечення безпеки життєдіяльності людини при проектно-орієнтованому управлінні;
• моделювання явищ та процесів, які виникають в результаті надзвичайних ситуацій, з використанням спеціалізованих комп'ютерних систем;
• розробка нових інформаційних технологій та інновацій в системі підготовки і підвищення кваліфікації фахівців підрозділів цивільного захисту та підвищення рівня освіченості населення в галузі безпеки життєдіяльності;
• проектування та розробка інженерно-технічних заходів цивільного захисту;
• створення умов для активного залучення до наукової та дослідницької діяльності обдарованих студентів, курсантів та молодих науковців університету;
• виконання науково-дослідних та дослідно-конструкторських робіт на договірних, держбюджетних засадах та проектів, що фінансуються єврорамковою комісією.
     Основні форми діяльності Лабораторії:
• теоретичні та експериментальні дослідження;
• проведення інжинірингу;
• надання платних консультацій та підготовка експертних висновків;
• проведення експертиз матеріалів, технологій з точки зору пожежної та техногенної безпеки тощо;
• розробка пропозицій та рекомендацій щодо впровадження результатів досліджень;
• здійснення супроводу виконання науково-дослідних та дослідно-конструкторських робіт;
• активна взаємодія з кафедральними лабораторіями відповідно до профілю діяльності;
• організація і проведення науково-технічних та науково-освітніх виставок, семінарів, нарад, конференцій, шкіл, що забезпечує пропагування наукових, науково-технічних і освітніх досягнень ЛДУБЖД.

Моделювання процесів

   Виникнення та поширення пожеж у лісових насадженнях характеризують різноманітні показники, одним з яких є лінійна швидкість поширення фронту пожежі. Експериментальні дослідження, які проводяться для її визначення, є ефективними, але водночас становлять значну небезпеку, тому їх проводять вкрай рідко. Проте оцінити пожежну небезпеку необхідно до виникнення пожежі. Одним з сучасних методів досліджень лісових пожеж є комп’ютерне моделювання, в основу якого покладено рівняння математичної фізики процесів тепломасообміну в умовах пожежі. До таких моделей належить програмне забезпечення WFDS (Wildland-Urban Interface Fire Dynamics Simulator).
   WFDS - розширений інтерфейс програмного середовища Fire Dynamic Simulator (FDS), яке застосовують для перевірки різноманітних гіпотез щодо поширення лісових та трав’яних пожеж. Але валідацій моделі проведено не надто багато. Відомими є дослідження трав’яних пожеж в Австралії та лісових пожеж в Канаді, на основі яких проведено моделювання в WFDS з результатами, близькими до експериментальних.
   2018 р. у Львівському державному університеті безпеки життєдіяльності захищено дисертаційну роботу за темою «Підвищення ефективності забезпечення пожежної безпеки в молодих соснових лісах України», в якій одним із результатів отримано залежності швидкостей поширення низової та верхової лісової пожежі молодих соснових насаджень в залежності від їх віку − 5−40 років включно. Результати моделювання та експериментальних досліджень є близькими, що підтверджує можливість використання моделі WFDS для дослідження виникнення та поширення пожеж в соснових лісах.

а)   б)

Візуалізація процесу моделювання соснових молодняків у віці 5 років:
а) – з завантаженими макетами дерев; б) – з завантаженням часток Лагранжа

а)  б) 

Візуалізація процесу моделювання соснових молодняків у віці 15 років:
а) – з завантаженими макетами дерев; б) – з завантаженням часток Лагранжа

а)  б)  

в) 

Візуалізація процесу моделювання соснових молодняків у віці: а) – 30 років; б) – 35 років; в) – 40 років

-----

   У Львівському державному університеті безпеки життєдіяльності у рамках дисертаційного дослідження за темою «Підвищення зносостійкості пожежної техніки та аварійно-рятувального обладнання», розроблено зносостійке евтектичне покриття системи Fe-Mn-C-B-Si леговане Cr. Нанесення даного покриття на металеві частини пожежної техніки та аварійно-рятувального обладнання, які працюють в умовах сухого тертя або при великих навантаженнях дозволяє збільшити їх зносостійкість у ~ 2 рази.
   За допомогою наплавлення методом GMA (MAG), можна здійснювати часткове або повне відновлення зношених або пошкоджених металевих робочих органів покриттями з евтектичного сплаву на основі системи Fe-Mn-C-B-Si легованого Cr, як альтернативу заміні цих елементів на нові, що є економічно доцільним.
   Відновлені зносостійким евтектичним покриттям робочі органи гідравлічних аварійно-рятувальних ножиць (рис.1) при дослідженні в експлуатації відзначались у 1,8 разів вищою зносостійкістю ніж ножі серійного виробництва.
 

а)    б)   в) 

Робочі органи гідравлічних ножиць з наплавленим покриттям

Робоча пара (а), ніж (б), упор (в)

Томографія поверхні робочих органів ножиць з захисним покриттям

Метод наплавлення зносостійких евтектичних покриттів на основі системи Fe-Mn-C-B-Si дає змогу підвищити зносостійкість робочих органів пожежного та аварійно-рятувального обладнання, а, як наслідок, підвищити довговічність цього інструменту та збільшити ресурс його роботи. Та через відносно невелику вартість евтектичних покриттів на основі заліза, даний метод є економічно доцільним.

-----

    У сучасних умовах постає необхідність забезпечення надійного і якісного обміну даними та застосування методів і засобів програмного забезпечення ГІС-картографії, які дозволяють підвищити ефективність діяльності оперативно-рятувальних служб, якість взаємодії, обміну даними та оцінювання результатів. Геопортал розміщує необхідну інформацію для працівників оперативно-рятувальних служб при ліквідації надзвичайних ситуацій, дозволяє зробити аналіз можливих ризиків та оцінити можливості поширення надзвичайної ситуації на інші об’єкти.
   У роботі використано комплексний метод досліджень, який включає в себе: аналіз та узагальнення наукових досягнень в сфері геоінформаційних технологій, застосування статистичних даних для відображення їх на карті та оброблення; застосування як аналітичних методів досліджень шляхом збору, узагальнення та аналізу чинних нормативних документів ДСНС України, так і шляхом проведення експериментальних досліджень інформаційно-телекомунікаційних технологій із застосуванням веб-орієнтованих технологій до завдань у сфері цивільного захисту; визначення заходів щодо забезпечення охорони життя і здоровʼя населення, охорони навколишнього середовища.
     Мета роботи полягає в розробленні нових інформаційних технологій та методів інформаційно-аналітичної підтримки  координації дій сил і засобів підрозділів ДСНС, інших органів державної влади та підвищенні ефективності рятувальних заходів.
Зокрема, вперше ідентифіковано пожежні ризики для житлових будинків м. Львова та нанесено їх на карту у відповідності до груп будівель, розподілених за архітектурними особливостями.
      Виконано:
♦ узагальнено інформацію про НС та потенційно-небезпечні об’єкти та зображено їх на карті геопорталу;
♦ узагальнено інформацію стосовно діючих пожежних гідрантів та нанесено їх на карту геопорталу;
♦ створено можливості проведення інформаційно-аналітичної підтримки прийняття рішень щодо НС та їх наслідків;
♦ встановлено технічне оснащення на базі ОДС і АПД Навчальної пожежно-рятувальної частини ЛДУ БЖД (GPS-трекери, камери) для обміну інформацією з відстеження руху вулицями міста та прийняття оперативних рішень;
♦ розроблено алгоритми прогнозування, аналізу та оцінювання ризиків можливих НС;
♦ розраховано індивідуальні ризики виникнення пожеж у житлових будинках та розпочато нанесення їх на карту геопорталу за ступенями ризиків. 

    Інформаційний портал у перспективі передбачає можливість роботи з 3-вимірними картами місцевості та об’єктів, формування тематичних шарів та шарів з оперативною обстановкою.
   Система дає можливість формування бази даних обʼєктів у вигляді тематичних карт на фоні картографічної основи, зокрема, лінійних; точкових; площинних. За обʼєктами може бути закріплена інформація будь-якого типу: текстова; графічна; відео; аудіо.
     Результат роботи:
– зменшення залежності від апаратної частини обладнання завдяки гнучкості застосування веб-орієнтованого програмного забезпечення та платформонезалежності. 
– встановлення сервера з базою даних та програмним забезпеченням для постачання геоінформаційних комплексів для територіальних підрозділів ДСНС.
– розроблення науково-обґрунтованих пропозицій щодо внесення змін або розроблення проекту нового нормативного документа щодо застосування методів і засобів програмного забезпечення 3D-картографії та для подальшого застосовування під час оцінювання ефективності діяльності пожежно-рятувальних підрозділів, результатів оперативно-рятувальних дій та профілактичних заходів.
 

У лабораторії на договірних засадах виконані такі роботи
Національний спортивний комплекс «Олімпійський» м. Київ:

- План дій та реагування адміністрації і персоналу у разі виникнення надзвичайних ситуацій на території Національного спортивного комплексу «Олімпійський»; - План евакуації відвідувачів та персоналу у разі виникнення надзвичайних ситуацій на території Національного спортивного комплексу «Олімпійський»;

 

Спільно з ПII «Тебодін Україна» виконані роботи щодо проекту «Реконструкція існуючих будівель ДП «Міжнародний аеропорт «Львів»

- Розділ інженерно-технічні заходи цивільного захисту (цивільної оборони). - Розробка плану ліквідації та локалізації аварій та аварійних ситуацій. - Ідентифікація об'єкта підвищеної небезпеки (ОПН). - Розробка паспорта потенційно небезпечного об'єкта (ПНО) для дизель-генераторної. - Ідентифікації потенційно небезпечного об'єкта (ПНО) (дизель генераторна).

---

Державне підприємство «Дирекція з будівництва об’єктів до Євро-2012 у м. Львові»

- «Розрахунок часу евакуації людей з Львівського стадіону до Євро 2012 на вільну територію». - «Розрахунок часу евакуації людей з верхнього та нижнього ярусів у безпечну зону на Львівському стадіоні до Євро 2012». - «Регламент дій персоналу стадіону при обслуговуванні та загрозах або виникненні надзвичайних ситуацій у металоконструкціях даху стадіону від природних явищ, по вул. Стрийській, 199 у м. Львові».