Аннотация результатов, полученных в 2024 году
Базируясь на данных накопленных за 12 летний период с 2010 по 2020 год о лесных пожарах была разработана картографическая модель распределения лесных пожаров на территории Республики Алтай. Полученная картографическая модель была проанализирована с использованием кластерного анализа. Адекватность выбранных характеристик модели оценивалась по свойствам рангового распределения Ципфа - Мандельброта. Для оценки сравнительных характеристик кластеров, полученных в рамках данной модели, было предложено использовать такие характеристики, как площадь кластера, количество пожаров, зафиксированных в кластере, плотность пожаров. Также информативным является такой параметр кластера как повторяемость пожаров, т.е. количество клеток в кластере, в которых в разные даты были зафиксированы более одного пожара. Также интересна относительная повторяемость, т.е. отношение повторяемости к общему количеству пожаров, зафиксированных в данном кластере. Рекорд относительной повторяемости при временной «разнесенности» пожаров имели два кластера с точками входа 36_84 и 37_91. Это два района (Онгудайский и Чемальский) и соответственно три лесничества (Каракольское, Теньгинское и Чемальское). В данные районы были организованы экспедиции на основе мобильных инфразвуковых групп с целью уточнения разработанной модели. Во время экспедиций инфразвуковых событий не было зафиксировано. Наряду с мониторингом инфразвукового фона проводились эксперименты по передаче сообщений в разрешенном радиолюбительском диапазоне на частоте 433 МГц с использованием аппаратуры на базе микротрансивера LoRa. Были продолжены работы по разработке и реализации инфразвуковых источников для калибровочных экспериментов по азимутальному пеленгу в полевых условиях. В качестве одного из таких источников была использована составная резонансная труба, приводимая в действие сжатым воздухом, накопленным в ресивере компрессора. В качестве другого потенциально возможного источника инфразвука дальнего поля использовался роторный генератор. В качестве техногенного источника инфразвука достаточной мощности были также использованы садящиеся и взлетающие самолеты гражданской авиации в аэропорту г. Горно-Алтайска, сигналы от которых фиксировались на разных удалениях от взлётно-посадочной полосы В рамках выполнения плана работ по проекту были изготовлены ряд модификаций резонаторов, цель которых заключалась выравнивании амплитудно - частотных характеристик используемых датчиков. Основные отличия исследуемых резонаторов друг от друга заключались в конструкции горловины резонатора и способов «взаимодействия» (обмена данными) даталоггера с датчиками. В итоге было разработано несколько универсальных конструкций, позволяющих унифицировать подключение и смету матрицы датчиков при размещении в стационарном пункте и при автономном переносном варианте. Также были унифицированы схемы крепления горловин резонаторов на основной конструкции В качестве основной схемы сбора данных в процессе инфразвукового мониторинга реализованы 3 стационарных и 3 мобильных пунктов мониторинга, оборудованных матричными датчиками размерности 3х1. Были проведены лабораторные эксперименты по «интеллектуализации» матричных датчиков, однако полевые испытания показали повышенное, по сравнению с расчетными значениями, энергопотребление таких конструкций. Поэтому в настоящее время в автономном режиме функционируют обычные матричные датчики. С использованием мобильных пунктов инфразвукового мониторинга были организованы и проведены дополнительные эксперименты в режиме тестовой эксплуатации по исследованию матриц 3х2 и 3х3 для выявления корреляционных свойств наблюдаемых сигналов при различной пространственной конфигурации данных матриц. Такие эксперименты были совмещены с испытаниями источников инфразвука дальнего поля и экспериментами с различными вариантами горловин резонаторов. В процессе анализа данных, поступавших от одного из пунктов мониторинга, преимущественно в ночное время, были обнаружены сигналы инфразвукового диапазона, происхождение которых было трудно объяснить. Поэтому появилась гипотеза о влиянии акустических каналов распространения инфразвука на принимаемый (фиксируемый) в пункте мониторинга сигнал. В связи с этим было проведено аналитическое исследование и разработана декларативная модель формирования акустических каналов на территории Республики Алтай с учетом характерных особенностей атмосферы и розы ветров в различные сезоны года. Для обеспечения потенциальной возможности передачи накапливаемых данных из удаленных или труднодоступных районов был разработан в виде программы для микроконтроллера простой протокол передачи коротких сообщений по радиоканалу, реализация которого в диапазоне 433 МГц была испытана во время экспедиций мобильных групп. Для реализации Интернет-визуализации результатов мониторинга инфразвуковых событий с целью отображения мест локального обнаружения «особых» сигналов, связанных с возможными сейсмическими событиями и другими катастрофическими явлениями было разработано дополнительное программное обеспечение, протестированное в лабораторных условиях, позволяющее посредством GET запросов добавлять структурированную информацию в базу данных инфразвуковых событий. Смысл данной технологии заключается в использовании защищенного API, реализованного в виде сервиса, разбирающего и выполняющего GET запрос, поступающий от пунктов инфразвукового мониторинга, в режиме реального времени. В процессе непрерывного анализа результатов инфразвукового мониторинга выполнены работы по созданию базы данных инфразвуковых сигналов, включающей, в том числе, «особые» сигналы и сонограммы, связанные с различными классами событий природного и техногенного характера, зафиксированные в пунктах инфразвукового мониторинга. В процессе выполнения работ по настоящему проекту проводились исследования способов, позволяющих повысить эффективность распознавания фрагментов временных рядов на принадлежность к заданным классам «особых» сигналов. Поиск решения данной задачи был связан с разработкой и анализом классификаторов на основе перестановочной энтропии и k-комплексов временных рядов, с использованием усовершенствованных методов, базирующихся на фрактальной размерности временных рядов и некоторых других эвристических алгоритмов. Также была исследована возможность применения для этой цели нейросетевых классификаторов. Была проработана концепция оценочной модели связи «особых» сигналов инфразвуковых событий зафиксированных в пунктах инфразвукового мониторинга и известных природных явлений на территории Республики Алтай на примере грозовых явлений и явлений геоакустической эмиссии. Также предложена практическая схема использования данной концепции при проектировании автономных робототехнических систем, предназначенных для работы в зонах землетрясений.