Ученые ТПУ разрабатывают подход к мониторингу лесных пожаров для РЖД

| 1138

Ученые Томского политехнического университета вместе с коллегами разрабатывают гибридный подход к прогнозированию, мониторингу и оценке лесных пожаров вблизи железных дорог. Проект «Разработка гибридного подхода предиктивного анализа лесопожарных инцидентов вблизи объектов инфраструктуры ОАО «РЖД» с использованием детерминированного математического моделирования, анализа данных и технологий искусственного интеллекта» поддержан совместным грантом РФФИ, ОАО «РЖД», Фонда «Талан и Успех» и НТУ «Сириус» (№ 20-31-51001).

Фото: vk.com/rzd_official

В ТПУ под руководством доцента Научно-образовательного центра И.Н. Бутакова ТПУ Николая Барановского ведутся фундаментальные и прикладные исследования процессов зажигания горючих материалов. Одно из направлений научной работы — прогнозирование лесных пожаров. В частности, политехники разрабатывают систему прогнозирования, которая будет учитывать множество факторов, например, погодные условия, грозовую активность, деятельность человека и другие. Ученый рассказывает о своих исследованиях в серии подкастов на сервисе «Яндекс. Музыка».

«Наш проект получил поддержку по конкурсу РФФИ, который проводился в интересах РЖД. Мы участвовали в нем потому, что в ТПУ имеются разработки, которые можно было бы использовать в интересах РЖД. Это очень актуальное направление для исследований.

Во-первых, железные дороги имеют длительную протяженность и проходят в том числе по лесным массивам. Они являются источником антропогенной нагрузки на лесопокрытые территории — причиной возникновения пожаров. Во-вторых, лесные пожары, которые возникают вблизи объектов инфраструктуры железных дорог, оказывают влияние на функционирование самой дороги. При этом, допустим, даже если нет прямого воздействия огня, частицы, образующиеся при горении лесных материалов, могут вызвать приступы астмы, обострение кардиореспираторных заболеваний, приступы удушья, вплоть до летального исхода — в зависимости от концентрации загрязнителей в воздухе», — говорит Николай Барановский.

Основная задача, стоящая перед научным коллективом, относится к фундаментальной науке. Разработчики должны сейчас не создать новую систему, а сам подход, включающий формулы, модели, компоненты, которые потом нашли бы применение при разработке программного обеспечения для информационно-вычислительных систем.

«Это обширный проект, основная задача которого — создать именно гибридный подход, который позволит использовать в совокупности преимущества всех направлений: детерминированного математического моделирования, анализа данных и технологий искусственного интеллекта. При этом, кроме чисто математических технологий, будут применяться и геоинформационные системы, которые позволят визуализировать на электронной карте исходные и прогнозные данные, характеристики моделируемых процессов. И, помимо этого, будут разработаны некоторые алгоритмы для применения на суперкомпьютерах», — добавляет эксперт.

В будущем эти фундаментальные результаты могут быть использованы для практического применения, считают участники проекта. Например, при разработке новой информационно-вычислительной системы, доступ к которой пользователи смогут получать по подписке. Кроме того, в России функционирует информационная система дистанционного мониторинга лесных пожаров (ИСДМ «Рослесхоз»), и наработки ученых ТПУ можно будет использовать в данной системе. Также у ОАО «РЖД» существует собственная информационная система, которая может быть дополнена модулями для прогнозирования, оценки и мониторинга лесных пожаров.

«Важно понимать, что сами факторы лесного пожара, конечно же, изучались и изучаются. Но такого комплексного и детального анализа в интересах железных дорог ранее не проводилось. Для разработки гибридного анализа будут использоваться данных двух видов: синтетические исходные данные и реальные данные спутникового зондирования, метеорологических параметров по некоторым территориям Республики Бурятия, покрытым лесом и находящимся вблизи железнодорожной магистрали», — поясняет политехник.

В проекте, кроме ученых и магистрантов ТПУ, участвуют аспиранты из Института физического материаловедения СО РАН (Улан-Удэ), аспиранты ТГУ и КНИТУ-КАИ. Фундаментальное исследование, поддержанное грантом, рассчитано на два года. Объем финансирования на 2021 год составляет четыре миллиона рублей.

«Работы уже ведутся. Сейчас в стадии разработки у нас три группы моделей. Первая — модель антропогенной нагрузки от объектов РЖД на лесопокрытые территории. Вторая — математическая модель, которая позволит оценивать генерацию дымовых частиц от горения лесных горючих материалов. И третья модель, которая тоже в стадии программирования, — по воздействию на подвижной состав РЖД поражающих факторов лесного пожара. Также важно, что наш проект позволил объединить усилия специалистов из разных вузов и институтов, разных регионов РФ, чтобы сообща создать этот гибридный подход», — подытожил Николай Барановский.