Українські вчені розробили революційний метод аналізу технологічних процесів

Вчені з Національного технічного університету «Дніпровська політехніка» розробили унікальний підхід до аналізу технологічних процесів, який може значно підвищити безпеку та ефективність промислового виробництва. Дослідження, проведене групою науковців на чолі з професорами Михайлом Алексєєвим та Володимиром Голінько, представляє новий метод обробки сенсорних даних з використанням сингулярного спектрального аналізу (ССА).

Основна проблема, яку вирішують дослідники, полягає у складності попередньої обробки та фільтрації великих обсягів даних, що надходять від різних типів датчиків у системах контролю технологічних процесів. Традиційні методи часто не можуть ефективно виділити корисну інформацію з масивів сенсорних сигналів, особливо в умовах промислового виробництва.

Сингулярний спектральний аналіз дозволяє розкласти складні часові ряди на окремі компоненти, виявляючи приховані структури та закономірності. Це особливо важливо для систем контролю вибухонебезпечності на об'єктах вугільної та нафтопаливної промисловості, а також для процесів подрібнення сировини в струминних млинах.

У дослідженні науковці продемонстрували ефективність методу на прикладі аналізу акустичних сигналів під час різних режимів роботи струминних млинів. Експерименти показали, що запропонований метод дозволяє виділити до 98% корисної інформації з первинного сигналу, суттєво зменшуючи вплив шумів та аномалій.

Особливістю розробки є використання так званого Overlap-SSA алгоритму, який дозволяє більш точно аналізувати сигнали з різкими змінами на початкових етапах. Це особливо важливо для систем, де швидкість реакції та точність мають критичне значення.

Практичне значення дослідження полягає в можливості застосування методу в різних галузях промисловості. Зокрема, він може бути використаний для:

Підвищення безпеки виробничих процесів
Раннього виявлення потенційних аварійних ситуацій
Оптимізації технологічних режимів
Зменшення ризиків техногенних аварій

Науковці провели детальний аналіз роботи термокаталітичних, акустичних та напівпровідникових датчиків. Встановлено, що запропонований метод дозволяє:

Фільтрувати шуми та аномалії
Виявляти приховані закономірності
Прогнозувати зміни на основі попередніх даних
Ідентифікувати нестандартні ситуації

Важливим аспектом дослідження є його потенційне застосування в критично важливих для безпеки промислових системах. Метод особливо корисний для моніторингу вибухонебезпечності на вугільних шахтах, підприємствах нафтопереробної галузі та інших потенційно небезпечних виробництвах.

Дослідження було проведено на базі кафедр програмного забезпечення комп'ютерних систем та охорони праці і цивільної безпеки Національного технічного університету «Дніпровська політехніка». Результати роботи підтверджують високий науковий рівень українських дослідників у сфері обробки сигналів та промислової безпеки.