Особливості визначення оптимального плану використання флотів БПЛА заданого радіусу дії для моніторингу об’єктів на території атомних станцій

Abstract

Запропоновано алгоритм визначення оптимальної сукупності флотів БПЛА угруповання для моніторингу заданих точок на території 30-кілометрової зони Запорізької АЕС для різних критеріїв оптимізації. Показана можливість застосування запропонованого алгоритму для визначення оптимального плану використання угруповання з 6 флотів БПЛА для моніторингу 10 постів контролю автоматизованої системи контролю радіаційної обстановки Запорізької АЕС. Зони спостереження для кожного з флотів БПЛА сформовано відповідно до радіусу їх дії. Показано, що радіус дії кожного флоту визначається з урахуванням часового ресурсу батареї та швидкості БПЛА, відстані між стартовою позицію та постом контролю, а також часу моніторингу. Розглянуто два варіанти комплектування флотів БПЛА. В першому випадку всі флоти укомплектовані БПЛА DJI MAVIC AIR. У другому варіанті комплектування у складі третього флоту використано БПЛА Parrot Bebop-Pro Thermal. У якості критеріїв оптимізації обрано загальну кількість флотів для виконання моніторингу (основний критерій), та сумарний час виконання угрупованням флотів БПЛА моніторингу постів контролю. У якості методу оптимізації використано метод послідовник поступок. Показано, що для запропонованих вихідних даних заміна БПЛА Parrot Bebop-Pro Thermal на БПЛА DJI MAVIC AIR у третьому флоті дозволяє зменшити як кількість залучених для моніторингу флотів (з чотирьох до 2 одиниць), так і сумарний час виконання угрупованням флотів моніторингу (на 33,2 хвилини). Отримані результати доцільно використовувати для обґрунтування складу флотів БПЛА та їх розміщення під час виконання ними завдань щодо моніторингу елементів інфраструктури потенційно небезпечних об’єктів.

Предложен алгоритм определения оптимальной совокупности флотов БПЛА группировки, выполняющей мониторинг заданных точек на территории 30-километровой зоны Запорожской АЭС, для различных критериев оптимизации. Показана возможность применения предложенного алгоритма для определения оптимального плана использования группировки из 6 флотов БПЛА для мониторинга 10 постов контроля автоматизированной системы контроля радиационной обстановки Запорожской АЭС. Зоны наблюдения для каждого из флотов БПЛА сформированы в соответствии с радиусом их действия. Показано, что радиус действия каждого флота определяется с учетом временного ресурса батареи и скорости БПЛА, расстояния между стартовой позицией и постом контроля, а также времени мониторинга. Рассмотрены два варианта комплектования флотов БПЛА. В первом случае все флоты укомплектованы БПЛА DJI MAVIC AIR. Во втором варианте комплектации в составе третьего флота использованы БПЛА Parrot Bebop-Pro Thermal. В качестве критериев оптимизации выбраны общее количество флотов для выполнения мониторинга (основной критерий) и суммарное время осуществления группировкой флотов БПЛА мониторинга постов контроля. В качестве метода оптимизации использован метод последовательных уступок. Показано, что для предложенных исходных данных замена БПЛА Parrot Bebop-Pro Thermal на БПЛА DJI MAVIC AIR в третьем флоте позволяет уменьшить как количество привлекаемых для мониторинга флотов (с четырех до двух единиц), так и суммарное время мониторинга группировкой флотов (на 33,2 минуты). Полученные результаты целесообразно использовать для обоснования состава флотов БПЛА и их размещения во время выполнения ими задач по мониторингу элементов инфраструктуры потенциально опасных объектов.

An algorithm for determining the optimal set of UAV fleets group, performing monitoring of the appointed points within the Zaporizhzhia nuclear power plant (NPP) thirty-kilometre radius zone, for different optimization criteria is proposed. The possibility of the proposed algorithm application to determine the optimal plan of using the UAV group of 6 fleets for monitoring 10 control posts of the automated radiation monitoring system for Zaporizhzhia NPP is shown. Surveillance zones for each of the UAV fleets are formed according to their cruising range. It is shown that the cruising range for each fleet is determined based on the UAV battery life time, the UAV speed, the distance between the starting position and the control post, as well as the monitoring time. Two variants of UAV fleet formation are considered. In the first case, all fleets are complete with DJI MAVIC AIR UAVs. In the second case, the third fleet uses UAVs Parrot Bebop-Pro Thermal. The total number of fleets for the monitoring mission (main criterion) and the total time for monitoring control posts by UAV fleets group are selected as optimization criteria. The successive assignments method is the optimization one. It is shown that for the proposed initial data, the replacement of the Parrot Bebop-Pro Thermal UAVs by DJI MAVIC AIR UAVs in the third fleet allows reducing both the number of fleets for the monitoring mission (from 4 to 2 units) and the total monitoring time by UAVs fleet group (by 33.2 minutes). The results obtained should be used to justify the set of UAV fleets and their placement during their monitoring of the elements of potentially dangerous objects infrastructure.