Алгоритм прогнозування небезпечних хімічних сполук в районі аеропорту

Abstract

В сучасному світі з міграцією великих мас людей, складною інфраструктурою, великою кількістю збройних конфліктів та можливістю доступу різноманітних неурядових, нелегальних груп до нових, особливо небезпечних матеріалів та речовин різко виросли загрози радіаційного, хімічного біологічного характеру. Ці загрози мають різну природу - техногенну, людську, терористичну, військову, тощо, проте об’єднує їх той факт, що вони потребують швидкого реагування. Невірні, необґрунтовані рішення можуть обернутися великою кількістю жертв та значними матеріальними втратами. В цих умовах уряди провідних країн приділяють велику увагу до об’єктів критичної інфраструктури, до яких відносяться і аеропорти. Встановлення систем моніторингу стану радіаційної, хімічної, біологічної обстановки на цих об’єктах та прилеглої до них території розпочалося порівняно недавно – близько 15 років тому, хоча елементи таких систем, зокрема за незаконним перевезенням небезпечних речовин та матеріалів давно впроваджені та успішно працюють. Системи моніторингу радіаційної, хімічної, біологічної обстановки потребують розвинутого математичного апарату і програмного забезпечення для збору та аналізу інформації від різноманітних сенсорів контролю за станом повітря, води, систем життєзабезпечення, а також підтримки прийняття управлінських рішень в швидкоплинній обстановці та при підготовці операторів таких систем до реагування на загрози різноманітного характеру. Актуальність теми. На теперішній час розроблено досить велику кількість моделей для прогнозування наслідків аварій, терористичних актів, збройних конфліктів, факторів природного походження (епідемій). Всі вони ґрунтуються на розвинутому математичному апараті теорії розповсюдження домішок в турбулентній атмосфері та її наближеннях, що описуються напівемпіричними диференційними рівняннями параболічного типу. Як правило, ставиться задача пошуку розподілу концентрації домішок в атмосфері на основі параметрів про джерело викиду цих домішок та іншій інформації, зокрема про стан атмосфери. Це 9 пряма задача, для якої розроблено багато варіантів рішень. Найбільш розповсюджені серед них базуються на математичних моделях Гаусового та Лагранжевого типів. Разом з тим, дуже часто інформація про параметри джерела викиду домішок в атмосферу є неповною, або взагалі відсутньою. Тому порівняно недавно виник клас нових, зворотних задач для моделювання розповсюдження шкідливих домішок в атмосфері. Їх суть полягає у відновленні інформації про параметри джерела викиду домішок в атмосферу на основі результатів спостережень (моніторингу) за якістю атмосферного повітря в окремих точках земної поверхні. Проте до цього часу відповідні задачі остаються маловивченими. Таким чином задача визначення параметрів джерела викиду, зокрема його координат та потужності, по результатам визначення концентрацій домішок в окремих точках спостережень є актуальною та становить прикладний інтерес.