Архив рубрики: Технические науки

Практика применения отечественных пенообразователей при тушении по­жаров с использованием пресной, жесткой и морской воды, а также много­численные литературные данные указывают на резкое ухудшение огнетуша­щей эффективности пены по сравнению с пеной, получаемой на мягкой пре­сной воде.

Согласно действующим рекомендациям ВНИИПО, использование  пресной воды с повышенной жесткостью (более 30 мг-экв./дм³) и  морской воды для получения пены из пенообразователей общего назначения в целях пожаротушения запрещено [1].

Если учесть, что к группе районов с высокой жесткостью пресной и мор­ской воды относятся наиболее развитые в экономическом отношении цен­тральные и южные районы нашей страны, то становится понятным, что ре­шение проблемы тушения пожаров является проблемой не только экономиче­ской, но и экологической, вследствие опасности загрязнения почвы и водо­емов поверхностно-активными веществами (ПАВ).

Основу отечественных  пенообразователей, применяемых в качестве пенных средств тушения пожаров, составляют синтетические анионактивные  мицеллообразующие ПАВ.

Наибольшее  предпочтение отдается синтетическим  первичным и вторичным алкилсульфатам.

Строение первичных алкилсульфатов можно представить общей формулой R-OSO₃-M, где  M – одновалентный металл, чаще всего натрий или аммонийная группа (триэтаноламин в  пенообразователе ТЭАС), а  R – органический радикал с длиной углеводородной цепи С₆ —  С₁₉.

Строение вторичных алкилсульфатов можно,  аналогично выразить общей формулой  R – CH(CH₃) – OSO₃ – M.

Ввиду широкого использования оптимальных фракций (С₁₀-С₁₄) этих ПАВ в моющих средствах, относительная  доля вырабатываемых пенных средств тушения пожаров на их основе невелика.

При производстве пенообразователей для пожаротушения обычно используют смеси гомологов ПАВ с углеводородными радикалами С₈-С₁₀ и С₁₄-С₁₆, совместный  качественный эффект применения которых отвечает требованиям оптимальных фракций.

Ранее разработанный стабилизатор термостойкой пены «АЛИТ» [2], в сочетании с  различными  ПАВ,  позволял создать новую линейку составов пенообразователей термостойкой пены.

Пенообразователи общего и целевого назначения при тушении пожаров (исключая пленкообразующие фторированные ПАВ) применяют с использованием пены средней и высокой кратности.

Вследствие невысокой устойчивости пены низкой кратности к самопроизвольному разрушению пенообразователи применяют при тушении горючих материалов класса «А» преимущественно в виде растворов смачивателей в 2% объемной  концентрации.

Наиболее доступными в ценовом отношении пенообразователями для тушения пожаров, являются пенообразователи общего назначения, которым присущи ряд недостатков.

1) Высокая концентрация ПАВ в рабочих растворах (6%) при получении пены и смачивателей (2%), при относительно низкой концентрации ПАВ (26%)  в самих пенообразователях, что требует привлечения на пожар значительного количества техники и людей.

2) Низкая эффективность применения пенообразователей при тушении пожаров с использованием жесткой  пресной воды, что требует увеличения концентрации пенообразователя в рабочем растворе в 1,5-2 раза.

3) Крайне низкая устойчивость пены к полураспаду, к тепловому воздействию и к открытому пламени.

4) Невозможность  применения  пены в качестве профилактического средства предупреждения пожаров и на пожарах в городских условиях из-за сложности доставки к месту горения пены средней кратности.

Статистические данные прошлых лет  по нашей стране показали, что  пенообразователи при тушении пожаров использовались в 14% случаев в виде растворов смачивателей и лишь 1% из них — собственно пеной.

Практическое использование пены ограничено применением в стационарных установках пенного тушения пожаров в резервуарах, так как дальность подачи пены средней и высокой  кратности не превышает 3-5 метров.

Выбор химических реагентов, учитывающий особенности исходной воды Дагестана, для получения питьевой и хозяйственной воды соответствующей нормативным требова­ниям качества  рекомендованы  в работе [3].

Для применения в средствах пенного тушения пожаров пресная  и  морская вода Дагестана (Каспийского моря) оказалась также непригодной.

В таблице 1,  приведены известные сведения о содержании солей в водах океана, Каспия и Волги.

Таблица 1

Содержание различных солей в водах океана, Каспия и Волги

(в % к общему количеству солей)

Из таблицы видно, что вода океана имеет очень мало общего с речной водой с точки зрения солевого состава. По солевому составу Каспийское море занимает промежуточное положение между рекой и океаном, что объясняется большим влиянием речного стока на химический состав Каспийской воды.

Большое количество сернокислых солей в Каспийском море  отличает  ее от вод океанов и соединенных с ними морей, оказывает отрицательное воздействие на устойчивость и огнетушащую эффективность пены.

Благодаря применению состава термостойкой пены [4], возможно решить проблему использования пресной и морской воды Дагестана при  профилактике и тушении пожаров.

Вследствие химического взаимодействия сульфатов магния и  кальция  с  коагулянтом – высокоосновным  хлоридом алюминия (ОХА) образуются мелкодисперсные  суспензии гидроокиси алюминия и нерастворимого гидросульфата алюминия, являющимися мощными стабилизаторами термостойкой пены.

2Al₂(OH)₅Cl+ Mg,CaSO₄ =Mg,CaCl₂ + [2Al₂(OH)₅]SO₄

В таблице 2 приведены показатели сравнительных испытаний пенообразующих составов для пресной и морской воды Дагестана.

Таблица 2

Показатели сравнительных испытаний пенообразующих составов

для пресной и морской воды Дагестана.

В качестве ПАВ пенообразующие составы включают алкилсульфаты натрия, NaOSO₃-R, где R = С₇-С₉.

Сравнительные испытания таблицы 2 показывают, что устойчивость пены на морской воде в присутствии равных соотношений реагирующих веществ значительно выше, чем с использованием пресной воды. Что позволяет при меньших затратах (объемах) огнетушащих средств повысить тактико-технические показатели противопожарной техники.

Сопоставительные данные также показывают, что предлагаемый состав содержит в 4,4 раза меньше ПАВ, в 3,5 раза меньше основного хлорида алюминия и в 3,3 раза меньше сульфата аммония при равной устойчивости пены, что способствует меньшему загрязнению окружающей водной среды и отвечает требованиям поставленной задачи.

Многолетние исследования и огневые испытания на жесткой и морской воде в районах (Одесса, Сумгаит, Актау, Братск и Северодонецк) показали положительные результаты, о чем свидетельствуют акты и протоколы испытаний, а также журналистские публикации в Центральных газетах и журналах.

Представленные сведения, являются развитием данного направления исследований.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Порядок применения пенообразователей для тушения пожаров: Рекомендации. – М.: ВНИИПО, 2007. – 59 с.
2. Тайсумов Х.А. Концентрированный стабилизатор термостойкой пены для тушения пожаров. Пат. РФ № 2328325. Опубликовано: 10.07. 2008 //Бюл.  № 19.
3. Гасаналиев А.М., Тайсумов А.Х., Тайсумов Х.А. ЭКСПРЕСС-МЕТОД ПРИГОТОВЛЕНИЯ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ ИЗ ПРИРОДНЫХ ИСТОЧНИКОВ /Международное научное объединение «Prospero». Ежемесячный научный журнал «Prospero» № 1 (26) / 2016 –С. 27-30.
4. Тайсумов Х.А. СОСТАВ ТЕРМОСТОЙКОЙ ПЕНЫ ДЛЯ МОРСКОЙ ВОДЫ. Патент на изобретение № 2583015. Зарегистрирован в Государственном реестре изобретений РФ  07 апреля 2016 г.

Авторы:                                

Введение.

В настоящее время резко возрос интерес к экологическим проблемам, что прежде всего связано с постоянно увеличивающимся загрязением окружающей среды.

Значительное загрязнение воздушного пространства и его сокрушительное воздействие на здоровье человека, микроклимат и растительность обусловлено также макроскопическими утечками (или, иногда выбросами) природного газа из магистральных трубопроводов и обширными пожарами, в частности, лесных пространств.

Поэтому создание оптико-электронных приборов и систем с лучшими метрологическими параметрами, позволяющих осуществлять оперативный анализ основных физико-экологических параметров и постоянный мониторинг атмосферы, а также воздушный инфракрасный экологический контроль обширных лесных пронстранств (с целью обнаружения очагов пожаров, на ранней стадии их развития) и магистральных трубопроводов природного газа, является весьма актуальной задачей.

Настоящая работа посвящена представлению результатов научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по разработке и изготовлению Универсального     инфракрасного спектрорадиометра экологического назначения для исследования основных физико-экологических параметров земной атмосферы, а также воздушного мниторинга лесных пронстранств и магистральных газотрубопроводов. Обсуждаются вопросы метрологического обеспечения измерений параметров газо-аэрозольного загрязнения , источников теплового излучения, а также горячих газовых выбросов в атмосферу.

Универсалный инфракрасный спектральный радиометр “УСР-А”

С целью проведения спектральных и радиометрических исследований параметров атмосферы и тепловых объектов в области длин волн от 0.4 до 14 мкм  нами был разработан и изготовлен универсальный спектральный радиометр “УСР-А”, подробное описание и принцип работы которого представлены в работах [1, с.1035, 2 , с.134].

“УСР-А” предназначен для измерения спектральной плотности энергетической яркости и радиационной температуры (или ее перепадов) точечных и протяженных источников инфракрасного излучения в лабораторных и полевых условиях, а также для дистанционного спектраль­ного анализа горячих газовых объектов.

Конструктивно спектрорадиометр выполнен в виде двух блоков: оптико-механического (ОМБ) и блока электронного управления (БЭУ). Электрическая связь между блоками осуществляется посредством кабелей. Полный рабочий спектральный диапазон прибора покрывается с помощью трех комплектов сменных светофильтров и фотоприемников в поддиапазонах: от 0,4 до 1,1 мкм; от 2.5 до 5.5 мкм; и от 8 до 14 мкм. Оптическая схема ОМБ паказана на рис. 1.

Блок электронного управления конструктивно настольного исполнения. Все органы индикации и управления расположены на передней панели БЭУ.

Отметим некоторые преимущества разработанного нами ИК спектрорадиометра    “УСР-А” по сравнению с существующими близкими аналогами (см. например [3]). Для расширения функциональных возможностей в области спектральных исследований тепловых объектов, кроме широкополосных интерференционных светофильтров для участков спектра от 0.4 до 1.1; от 2.5 до 5.5 и от 8 до 14 мкм, прибор снабжен также кольцевыми перестраиваемыми светофильтрами [4].

С целью устранения хроматических абераций в оптическую систему прибора включены две пары (см. рис.1) зеркальних проекционных объективов, в фокусах которых установлены светофильтры и приемная площадка фотоприемников.

Рис. 1. Оптическая схема ОМБ:

1-Первичное зеркало объектива; 2-вторичное зеркало объектива; 3-излучения от объекта;

4-убирающееся плоское зеркало; 5-визир; 6-модулятор; 7-опорная полость;

8-полевая диафрагма; 9,10-проекционный объектив; 11-диск с интерференционными светофильтрами; 12-чувствительная полщадка фотоприемника;

13-дьюар для жидкого азота; 14-зрительная трубка.

В конце данного раздела отметим, что после некоторой конструкторской доработки в оптической схеме спектрорадиометра “УСР-А” (добавление входного отклоняющего зеркала) в работе [5, с.1] подробно описан метод воздушного экологического контроля лесных пространств и магистралных газопроводов.

Метрологические характеристики универсального спектрорадиометра “УСР-А”

Метрологическая аттестация универсального спектрорадиометра проводилась согласно специально разработанной программе метрологической аттестации (АЕЛ2.807.007ПМА, [6, с.143]). При аттестации определены метрологические характеристики прибора, указанные в табл.1. При проведении метрологической аттестации спектрорадиометра “УСР-А” применялись необходимые измерительные приборы и средства, указанные в [6, с.143]. В этой же работе представлены условия и порядок  проведения аттестации. Измерения по определению разности радиационных температур, эквивалентной шуму ∆Т э.ш., проводились на установке, схема которой приведена в [6, с.143 ].Величина разности температур эквивалентной шуму  ∆Тэ.ш. определялась по формуле:

∆Тэ.ш. = , она оказалась равной 0.05 в пределах  ±10%.

Для определения основной приведенной погрешности измерения спектрорадиометром разности радиационных температур, на установке аттестации устанавливались температуры АЧТ в интервале от 288 до 298 и с шагом в 1⁰ К, пять раз зарегистрировались выходные сигналы прибора.

Среднее квадратическое отклонение результата измерений определялось по формуле:

Приведенная погрешность спектрорадиометра при измерении разности радиационных температур оказалaсь в пределах  ±15%.

Таблица 1.

Метрологические параметры аппаратуры “УСР-А”

 Методы воздушного ИК мониторинга лесных пространств и магистральных трубопроводов природного газа

Среди широкого круга актуальных экологических и экономических проблем существует одна важнейшая для нефте- и газодобывающих стран, по  территориям которых проходят магистральные трубопроводы. Это проблема утечек нефти и газа, их обнаружение и устранение. Своевременное обнаружение малых утечек и их ликвидация позволяет избежать крупных аварий, которые наносят большой вред окружающей среде и приводят к колоссиальным потерям. Актуальность проблемы подтверждается также тем фактом, что для  контроля европейских газопроводов крупнейшие европейские дистрибьюторы       природного газа совместно с двумя европейскими космическими агентствами создали консорциум для разработки и вывода на орбиту спутника, оснащенного соответствующей аппаратурой.

Ограничиваясь далее проблемой утечек природного газа отметим также, что метан вызывает значительно более сильный парниковый эффект, чем углекислый газ, хотя и имеет много меньшую концентрацию в атмосфере. Основным искусственным источником газового загрязнения атмосферы являются утечки природного газа, который на 95% состоит из метана. Однако, проблема усугубляется и еще тем, что магистральные трубопроводы, в основном, проходят по малообжитым и труднодоступным местностям, где контроль особенно затруднен. Незаменимы также исследовательские комплексы для раннего обнаружения очагов пожаров, возникающих во время природных бедствий.

Очевидно, что разработка современных дистанционных и эффективных методов экологического контроля обширных лесных пространств, а также  магистральных газопроводов более чем актуальна. В данной ситуации единственным способом является дистанционный контроль с воздушного аппарата [5, с.1] (например, с вертолета) при облете  на высоте до 1000 м.

ИК  Радиометр устанавливается на вертолете и с помощью отклоняющего плоского зеркала своим полем зрения (3 мрад) сканирует  (через нижный  люк по ходу движения вертолета) земную поверхность по магистралям газопроводов (см. рис. 2). При наличии макроскопических утечек газа в этой области пространства радиационная температура  (в диапазоне длин волн от 8  до  14 мкм) значительно падает [7, с.128] что и регистрируется блоком электронного управления.

При высоте полета вертолета 200 м, полем зрения радиометра на  земле охватывается поверхность с радиусом около 6 м, а при полете на высоте 15 0м-с радиусом примерно 2,5м.

Рис.2  Вертолетное ИК сканирование газотрубопроводов

Подобным же образом сканируется  земная  поверхность по лесным массивам (см. рис. 3).

Рис. 3  Вертолетное ИК сканирование лесных массивов

При наличии очагов пожара  в этой области пространства радиационная температура  (в диапазоне длин волн от 2.5  до  5.5 мкм) значительно возрастает, что и регистрируется блоком электронного управления.

При высотах  полета вертолета 200, 500 и 700 м  полем зрения радиометра на  земле охватываются поверхности площадью около  120, 750 и 1500 кв.м-в соответственно.

При скорости вертолета 150-200 км/ч  время одного цикла измерений порядка 0,1 сек.

Применение настоящего метода дистанционного экологического контроля протяженных трубопроводов природного газа, а также  обширных лесных пространств несомненно приведет к значительной технико-экономической эффективности, и будет иметь большое значение в проблеме контроля загрязнения атмосферы выбросами природного газа и предотвращения возникновения пожаров, особенно крупных масштабов.

Дистанционный спектральный анализ горячих газовых промышленных выбросов в атмосферу

Газовые выбросы в атмосферу, обычно сопровождающиеся пламенем, вы­деляют большое количество тепловой энергии. Их инфракрасный спектральный состав можно легко измерять с помощью универсального спектрорадиометра “УСР-А” и методики, описанных [1, с.1035]. В качестве исследуемого объекта нами был выбран дым и пламя, выходящие в атмосферу из индустриальной дымовой трубы промышленного предприятия. Измерения инфракрасного спектра выбранного объекта [2, с.134] проводились с расстояния З км в летний период года, в ясную погоду при высокой прозрачности атмосферы.  Во время измерений были получены около 20-и инфракрасных спектрограмм в области длин волн от 2.5 до 5.5 мкм, усредненная спектрограмма (в относительных единицах) показана на рис. 5.

Как видно из рис. 5, вследствие низкого спектрального разрешения (порядка 3%) некоторые группы молекулярных полос сливаются в одну. Несмотря на это, очевидно весьма большое значение таких исследований в области экологии атмосферы при проведении качественного дистанционного спектрального анализа различных газовых загрязнений.

На показанной на рис. 4. спектрограмме отчетливо выделяется мощная полоса поглощения атмосферного углекислого газа на длине волны 4.3 мкм.

Известн, что основными продуктами сгорания являются СО и СО₂. Как видно из полученной нами спектрограммы самая, мощная эмиссионная полоса принадлежит именно этим молекулам на длине волны мкм.

Диапазон спектральных измерений от 2.5 до 5.5 мкм нами выбран не случайно. Во-первых, он является одним из “окон прозрачности” атмосферы, и во-вторых,  малые атмосферные газовые примеси, такие как углеводороды, N₂O, SO₂ и др. имеют более или менее значительные колебательно-вращательные спектры именно в этой области. И, как видно из приведенного спектра, эмиссионные полосы некоторых групп из этих молекул четко отождествлены. Из них выделяется полоса группы углеводородов с максимумом   на длине волны мкм. Это, вероятно, обусловлено тем, что в исследуемом объекте в качестве топлива применяли и природный газ.

Рис. 4.  ИК спектрограмма горячего газового промышленного выброса в атмосферу

На спектрограмме отчетливо выделяются эмиссионные полосы молекул SO₂ (4,2 мкм), N₂O (3.9 мкм), CO (4.7 мкм), CO₂ (4.8 мкм), паров  (3,2 мкм) и группы углеводородов (3,5 мкм). Вследствие низкого спектрального разрешения полосы углеводородов (CH₄, C₂H₄, C₂H₆, C₂H₈) объединены в одну, с максимумом на . Однако их интегральную интенсивность можно сравнить с интенсивностью полос  (на ), что с точки зрения качественного спектрального анализа имеет большое значение в области контроля газовой загрязненности атмосферы.

При температуре пламени около 2000К эмиссионные полосы , и пары воды сливаются, и спектр становится непрерывным в области длин волн от 2 до 4 мкм. Однако, при температурах ниже 2000К эти полосы разделяются, что и наблюдается в наших экспериментах. Сравнение длины волны максимального излучения в полученных спектрах с законами излучения абсолютно черного тела показывает, что эффективная температура исследуемых промышленных газовых выбросов находится в интервале 500-600К. Относительное содержание выбрасываемых в атмосферу газов (по отношению группы ) в единицу времени оценивалось с помощью отношений интегральных интенсивностей полос отдельных газов. Расчеты показывают, что содержание выбрасываемых углеводородов в 2-3 раза превышает содержание газов , соответственно, а с другой стороны, оно в 4 раза меньше, чем содержание группы .

Общепринятый к настоящему времени  метод исследований атмосферных газовых загрязнений основан на спектрометрических измерениях в лабораторных условиях отобранных проб газовых выбросов. Несмотря на сравнительно высокие спектральные разрешения таких измерений, они по оперативности уступают дистанционным спектрометрическим исследованиям, изложенным в настоящем разделе.

Полученные результаты ИК спектрометрических измерений горячих газовых выбросов в атмосферу могут обеспечивать значительную информацию о химическом составе атмосферных газовых загрязнений. Разработанная нами методика измерений и примененная аппаратура предоставляют возможность проведения оперативной (качественной) оценки содержания разных газов в горячих выбросах с помощью пассивного спектрометрирования в областях длин волн от 2.5 до 5.5 и от 8 до 14 мкм.

Заключение.

Разработанный оптико-электронный спектрометр представляет возможность проведения дистанционных исследований физико-экологических параметров атмосферы и ИК источников.

Результаты экспериментальных исследований метрологических характеристик разработанного прибора подтверждает высокую точность измерений.

Разработанный метод воздушного ИК мониторинга может широко применяться при дистанционном экологическом контроле лесных пространств  и магистральных трубопроводов природного газа.

Разработанная методика измерений и соответствующая аппаратура обеспечивают проведение оперативного дистанционного спектрального анализа выбрасываемых в атмосферу горячих промышленных газовых образований.

Список литературы:

1. Asatryan R.S., Epremian R. A., Gevorkyan H. G. And others. Universal Infrared Spectrial Radiometer // Intern. Journal of IR and MM Waves.-2003.-V.24, № 6-P.1035-1046.
2. Asatryan R.S., Abrahamyan Yu, A., Gevorkyan H. G. And others. IR Spectral Method of Monitoring the Industrial Gas Ejections in Atmospere // Dubai Confer. on Atmospheric Pollufion: 21-24 febr. 2004- Dubai, UAE-2004.-Proceed.- P. 134-139
3. Dual Channel Radiometer // Patent Internationally U. S. Pat. 3476914.-1998.
4. Кольцевые перестраиваемые оптические филтры для области спектра от 1,8 до 5,6 мкм //ОСТ-5683-84.
5. S.Asatryan, N.R.Khachatryan, H.S.Karayan, “On the Method of Distant Infrared Monitoring of Forest Spaces and Gas Main  Pipelines, American Research Journal of Agriculture, Vol.1 Issue 2, April 2015, p.p. 1-6.

6. Асатрян Р. С. Разработка и изготовление ИК спектрорадиометра “Клин” // Отчет НИОКР (заключ.) п/я- А-1376: № 4115-ДСП, Ереван, 1987,       143с.
7. Шилин Б. В. и Молодчинин И. А., Контроль состояния окружающей среды тепловой аэросъемкой, Изд. “Недра”, Москва, 1992, стр. 128.
   ИНФРАКРАСНЫЙ МОНИТОРИНГ ПРОМЫШЛЕННЫХ ГАЗОВЫХ ВЫБРОСОВ В АТМОСФЕРУ И ТЕПЛОВЫХ ИСТОЧНИКОВ НА ПОВЕРХНОСТИ ЗЕМЛИ

   Представлены результаты научно- исследовательских и опытно-конструкторских работ по разработке комплекса оптико-электронных систем измерений физико-экологических параметров атмосферы и тепловых источников. Обсуждаются также результаты исследований метрологических характеристик разработанных приборов. Приводятся результаты исследовательских работ по разработке методов измерений параметров газо-аэрозольной составляющей в окружающей атмосфере. Обсуждаются условия метрологического обеспечения дистанционного мониторинга газо-аэрозольных загрязнений в атмосфере. Рассмотрены задачи метрологического обеспечения спектрорадиометрических измерений параметров тепловых источников.

   Written by: Асатрян Рубен Симонович, Караян Гамлет Суренович, Хачатрян Норайр Рубенович

   Published by: БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА

   Date Published: 06/06/2017

   Edition: ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_ 30.05.2017_05(38)

   Available in: Ebook

В настоящее время существует много способов дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ). Для целей ДЗЗ широко используют низкоорбитальные и геостационарные спутники, беспилотные летательные аппараты (БПЛА).

Выделяют два направления получения пространственной информации о земной поверхности – съемка в видимом и инфракрасном диапазонах длин электромагнитных волн (оптико-электронные системы) и съемка в сантиметровом радиодиапазоне (радиолокационные системы).

Оптико-электронные спутниковые системы  ДЗЗ позволяют получать пространственную информацию о земной поверхности в видимом и инфракрасном диапазонах длин электромагнитных волн. Они способны распознавать пассивное отраженное излучение земной поверхности в видимом и ближнем инфракрасном диапазонах. В оптико-электронных системах ДЗЗ, как правило, используются датчики с постоянным построчным сканированием. Панхроматические изображения занимают практически весь видимый диапазон электромагнитного спектра (0,45-0,90 мкм), и поэтому являются черно-белыми.

Радиолокационная космическая съемка выполняется в X-, C- и L-диапазонах. Радиолокатор излучает зондирующие импульсы и направляет луч диаграммы направленности антенны на зондируемый объект. Часть импульсов отражается от объекта, и датчик измеряет как характеристики отраженного сигнала, так и расстояние до объекта. Все современные космические радарные системы — это радиолокаторы с синтезированной апертурой, Synthetic Aperture Radar (SAR). Радиолокатор излучает собственный сигнал определенной частоты и затем регистрирует его, а поэтому не зависит от освещенности.

Радиолокационные съемки обладают рядом преимуществ и особенностей по сравнению с другими средствами наблюдения – оптическими, инфракрасными датчиками:

• меньшая независимость от метеорологических условий;
• независимость от условий освещенности;
• возможность трехмерного портретирования объектов и построения карт рельефа местности;
• возможность выявления специфических характеристик объектов наблюдения, характеризующих их диэлектрические свойства, динамические характеристики, внутреннюю структуру;
• возможность наблюдения и обнаружения объектов, невидимых в оптическом или ИК – диапазонах электромагнитного спектра, скрытых снежным или растительным покровом, или по косвенным эффектам, например, по поверхностным проявлениям глубинных процессов в водной среде;
• возможность получения дополнительной информации об объектах по их электродинамическим свойствам (резонансу, поляриметрическим характеристикам, отражательным, проникающим или поглощающим свойствам в зависимости от длины радиоволн).

Группы современных МКА. Несмотря на достаточно широкий размерный и функциональный диапазон, в целом современные МКА можно отнести к одной из трех групп.

1. Спутники с массой порядка сотен килограммов, реально решающие задачи больших космических аппаратов (КА) в интересах специальных ведомств и в интересах коммерческих потребителей. Сюда относятся российские КА “Гонец-М”, близко примыкают “Канопус” (600 кг) и “Аист-2Д” (530 кг), целый ряд прикладных аппаратов на базе платформ SSTL 100–300+.
2. Спутники в стандартном форм-факторе “Кубсат” размером до двенадцати юнитов 12U, а также несколько альтернативных форм-факторов: спутники “ТаблетСат” российской компании СПУТНИКС и платформы МКА разрабатываемые университетами и инициативными сообществами, как в образовательных целях, так и с коммерческой перспективой. Наиболее известное коммерческое приложение спутников формата «Кубсат» – это семейство космических аппаратов КА Dove (3U Кубсат) компании Planet Labs. Одни из аппаратов DOVE представлен на рисунке 1.

Рисунок 1. Внешний вид спутника DOVE c развернутыми солнечными панелями

Спутники формфактора “Кубсат” – это самый популярный формат. Из более чем четырехсот “Кубсатов”, запущенных с 2000 года, 42% – коммерческие аппараты разного назначения и 31% – университетские спутники. Остальные запуски произведены в интересах правительств разных стран.

3. Промежуточная группа – спутниковые системы более продвинутого технологического уровня, в сравнении с “Кубсат”, но еще не вышедшие на уровень полноценных прикладных решений. Как правило, это научные либо технологические аппараты, хотя и в этих сегментах кубсаты начинают доминировать.
4. Одной из последних разработок является группировка спутников Dove, развернутая компанией Planet Labs. На одной солнечно-синхронной орбите (ССО) орбите размещается до 150 спутников. Каждый спутник из этой группировки делает 1 снимок в секунду. Принцип действия спутниковой группировки Dove напоминает линейный сканнер Земли. Наземные станции приема целевой информации ДЗЗ располагаются на территории США, Великобритании, Новой Зеландии, Германии и Австралии. Частоты, на которых работают спутники Dove приведены в Таблице 1

Таблица 1.

Частоты спутников Dove

К 2015 году было запущено несколько спутников. Информации о миссии, о носителях на этих спутниках, а также орбитах представлена в Таблице 2.

Таблица 2.

История запуска спутников

Примеры изображений, получаемых со спутников  Dove предствалены на рисунке 2 и 3:

Рисунок 2. Снимок с аппарата DOVE для потребителя из сельского хозяйства

Рисунок 3. Снимок с аппарата DOVE для метеорологических служб

Анализ существующих систем ДЗЗ на основе малых космических аппаратов и отдельных группировок сверхмалых космических аппаратов показывают, что возможно создание систем, решающих задачи, поставленные перед ДЗЗ. При этом достигается значит экономический эффект, благодаря меньшим затратам ресурсов на запуск и обслуживание спутников. Тем не менее на качестве снимков, полученных со спутников, это никак не отображается.

Список литературы:

1. Зинченко О.Н. Беспилотные летательные аппараты: применение в целях аэрофотосъемки для картографирования (часть 1). Москва. Ракурс, 2004-2015.
2. Дамдын О. С. Понятие, задачи и виды мониторинга земель [Текст] / О. С. Дамдын // Молодой ученый. — 2012. — №1.
3. Mike Safyan . Overview of the Planet Labs Constellation of Earth Imaging Satellites,https://www.itu.int/en/ITU-R/space/workshops/2015-prague-small-sat/Presentations/Planet-Labs-Safyan, 2015
4. Шаров С.Н. Особенности мониторинга земной поверхности космическим аппаратом на геосинхронной и геостационарной орбите. 2008.
5. Шевня М.С. Использование беспилотных летательных аппаратов для получения материалов дистанционного зондирования Земли.2013.
   ПРИМЕНЕНИЕ ГРУППИРОВОК СВЕРХМАЛЫХ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ

   Written by: Алимкина Светлана Вячеславовна

   Published by: БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА

   Date Published: 06/06/2017

   Edition: ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_ 30.05.2017_05(38)

   Available in: Ebook

В настоящее время есть много разных технологий. Обучение компьютерам проходят со школы, и поэтому начинающие программисты слишком быстро смогут всё освоить. Кроме интернетных статей, создаются обучающие системы, дающие сразу понять материалы. Эти темы позволяют осознавать определённые компьютерные проблемы. Одна из таких проблем — понимание, как работают память и данные в компьютере. Данная работа проведёт обзор по динамическим структурам данных и написанных для них программ, расскажет об их важности в деле современного начинающего программиста.

В данной работе рассмотрены следующие вопросы:

— Анализ предметной области;

— Определение существующих обучающих систем;

— Определение недостатков существующих обучающих систем;

— Описание динамических структур данных;

— Создание схем динамических структур;

— Программное обеспечение предметной области;

— Сравнение языков программирования и сред разработки,

— Выбор языка разработки;

— Разработка алгоритмов работы динамических структур;

— Проектирование интерфейса.

Во время работы с компьютером возникает необходимость распределения памяти для используемых ресурсов. Данные ресурсы могут иметь определённую структуру: линейную, иерархическую или табличную. Каждая структура данных, в зависимости от выделяемой памяти, может быть как статической, так и динамической. Дадим им определения:

Статические структуры данных — они имеют фиксированный размер и, соответственно, выделяемый участок памяти. Размер участка памяти зависит не только от размерности, но и от типа используемых данных. Они объявляются и хранятся в памяти компьютера на протяжении выполнения всего блока программы, будь то функция (локальные данные) или основной блок реализации (глобальные данные). Использование огромного количества подобных данных сильно влияет на переполнение памяти, поэтому они используются лишь, когда необходимо.

Динамические структуры данных —для них можно свободно управлять памятью (выделять и высвобождать её), если на то возникает необходимость во время работы. Помимо непостоянности существования, подобные структуры характеризуются ещё и связностью. Основные операции управления структурами таковы:

1. Захват памяти;
2. Обработка данных;
3. Освобождение.

Динамические структуры используются в том случае, когда необходимо грамотно распределять память и нам заранее неизвестно количество элементов структуры. Кроме того, элементы распределяются по случайным незаполненным адресам памяти, и для этого необходимо использование ссылок на адреса объектов. Каждая структура имеет, как минимум, 2 поля, причём одно из них — поле хранимых данных, другое же является ссылкой на адрес следующего элемента, что тем самым образует связанную цепочку данных. Реализация ссылок на адреса — вопрос языка программирования. Для одних языков это переменная типа указатель (Pascal, C++), для других — объект того же типа, что и сама структура (Java, C#).

  К динамическим структурам данных относятся:

1. Ссылки (необходимая часть, связывающая структуру);
2. Динамические массивы (можно программно задать желаемый размер);
3. Стеки (последний добавленный элемент уйдёт первым);
4. Очереди (последний добавленный элемент уйдёт последним);

— Однонаправленные (операции в одну сторону);

— Двунаправленные (деки, операции в обе стороны);

— Кольцевые (конец смотрит на начало, могут быть как в одну, так и в обе стороны);

5. Связные списки (всё, как у очередей, плюс возможность работать с любой позицией элемента);

— Односвязные (вывод в одну сторону);

— Двусвязные (вывод в обе стороны);

— Кольцевые (конец смотрит на начало, могут быть как в одну, так и в обе стороны);

6. Двоичные деревья (элементы располагаются по сравнению с имеющимися, меньше — влево, больше — вправо);
7. Графы (набор произвольных элементов и связей);
8. Тексты (набор строк различной длины и количества слов).

В данный момент не существуют системы, способной объединить работу со всеми динамическими структурами сразу. Поэтому, создана программа Динамические структуры. Данная программа предназначена для работы одновременно с одной готовой структурой. Она поддерживает:

— работу со структурами, такими, как: стек, очередь, дек, кольцевая очередь, односвязный, двусвязный, кольцевые списки, двоичное дерево, граф и текст;

— просмотр статистики структуры, составление столбчатой диаграммы, а также отрисовка;

— интерактивная обучающая система, позволяющая дать начинающему программисту основные понятия о динамических структурах;

— тестовое испытание на знание динамических структур;

— ведение отчёта о произведённых операциях (рисунок 1).

Рисунок 1. Отчёт об операциях

Интерфейс программы. Программа Динамические структуры обладает интерфейсом, удобным даже для начинающих пользователей (рисунок 2). Главное окно состоит из:

— главного меню;

— списка выбора структур;

— разноцветных кнопок и полей, предназначенных для операций, при этом цветом окрашиваются только те кнопки, которые нужны для определённой структуры;

— поля вывода.

Рисунок 2. Первоначальное окно

Главное меню состоит из пунктов:

— Файл — основные функции работы с программой;

— Создать —  подготовить структуру к работе;

— Сохранить отчёт — запись операций в Блокнот;

— Выход — выход из программы;

— Операции — все те же операции, показанные на кнопках;

— Обучение — интерактивная система ознакомления с динамическими структурами;

— Настройки — настройки звука и внешнего вида окна;

— Звук — включение/выключение звука;

— Тема — выбор картинки для заднего фона;

— Помощь — отображение дополнительной информации.

Кнопки отображают все возможные действия на данный момент. Среди них:

— Создать — подготовка кнопок для работы;

— Уничтожить — удаление всех элементов;

— Завершить — удаление всех элементов и выход в режим ожидания;

— Количество — подсчёт количества имеющихся элементов (в графах также подсчитываются связи);

— Статистика — отображение дополнительной информации о полученной структуре;

— Кнопки добавления — добавление элемента в определённую позицию (для деревьев создана отдельная кнопка Добавить (дерево), т. к. позиции отсутствуют);

— Кнопки удаления —  удаление элемента по позиции или значению;

— Кнопки поиска — поиск элемента по номеру или значению (не для графов);

— Кнопки сортировки — сортировка элементов по возрастанию убыванию (не работает с деревьями и графами);

— Кнопки вывода — отображение структур в прямом, обратном (двунаправленные структуры) и симметричном (только деревья) порядке;

— Кнопки связки, развязки  — управление связями между элементами (только графы).

Для прохождения обучения по структуре нужно перейти по направлению: Обучение/(выбираемая структура). Данное окно повторяет компоненты главного окна плюс мы можем наблюдать за экраном и выполнять предлагаемые действия.

Чтобы пройти испытание, необходимо перейти по направлению: Обучение/Испытание. Откроется окно, в котором Вам надо ответить на вопросы, после чего вы сможете получить определённый ранг, зависящий от количества правильно данных Вами ответов (рисунок 3). Ранг рассчитывается по следующим критериям:

Рисунок 3. Тестовое испытание.

Работа с текстом. Работа с текстом не похожа на работу со всеми остальными структурами. При нажатии кнопки Создать откроется новое окно с совершенно другим набором кнопок и двумя полями, среди которых поле обработки текста (слева) и буферное поле (справа) (рисунок 4).

Рисунок 4. Окно работы с текстом

Согласуясь с рисунком 4, все кнопки цветами поделены на определённые группы операций. Перечислим их:

— Основные операции: открыть файл, сохранить файл, завершить работу. При этом не обязательно работать с каким-то определённым текстовым файлом, можно печатать собственный, с клавиатуры;

— Операции форматирования: убрать лишние пробелы, отсортировать все слова текста в прямом и обратном алфавитных порядках (учитываются только кириллица и латиница);

— Операции со словами: найти длиннейшее слово, найти кратчайшее слово и определение длины слова, выделенного левой мышкой.

— Буфер обмена: перетаскивать выделенный текст;

— Буферное поле: добавить выделенный текст в буфер, вставить весь текст из буфера, очистить поле буфера;

— Операции подсчёта количества: подсчитываются количество букв, количество слов и количество строк в тексте (подсчёт строк ведётся по наличию символов новой строки с помощью клавиши Enter).

Эта обучающая система может быть внедрена в современный обучающий процесс, так как содержит все необходимые составляющие для осуществления обучения данной предметной области.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ИНФОРМАЦИИ

1. Орлов С.А. Технологии разработки программного обеспечения. Учебник для вузов,2006.
2. Шилдт Г. Системное программное обеспечение Питер, 2000.
3. Буч Г. Проектирование баз данных информационных систем, 2008.
4. Рубашкин Д.Д. Объектно-ориентированный анализ и проектирование с примерами приложений на C++, 2003.
5. Культин Н.Б. Основы программирования в Delphi. – 2-е изд., перераб. и доп., 2009.
   СОЗДАНИЕ ОБУЧАЮЩЕЙ СИСТЕМЫ ПО КУРСУ ДИНАМИЧЕСКИХ СТРУКТУР ДАННЫХ

   Данная статья посвящена разработке концептуальной модели и реализации на ее основе программного обеспечения по курсу динамических структур данных.

   Written by: Рагимова Назиля Али кызы

   Published by: БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА

   Date Published: 06/06/2017

   Edition: ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_ 30.05.2017_05(38)

   Available in: Ebook