Студконференция 2014

Працістудентськоїнауковоїконференціїфізико-технічногофакультетуДонНУ, 2014

УДК 004.934.2

АНАЛИЗ РЕЧЕВЫХ СИГНАЛОВ НА ОСНОВЕ МУЗЫКАЛЬНЫХ ДЕСКРИПТОРОВ

А.С.Глушко

Научный руководитель: Т.В. Шарий

Внастоящее время системы распознавания речи получают все большее распространение, особенно в тех приложениях, где речевой диалог является наиболее удобным средством управления и обмена информацией с техническими средствами. Но чем выше достоверность распознавания, тем сложнее такая система, и тем выше ее стоимость. Получение эффективной системы голосового управления в настоящее время является важной задачей, требующей разработки робастных методов распознавания речевых команд. Для решения таких задач часто предлагаются модели и алгоритмы искусственного интеллекта (скрытые марковские модели, нейросети, генетические алгоритмы, нечеткие модели и т.д.).

Вработе исследуется возможность улучшения результатов программного автоматического распознавания голосовых команд в реальном времени путем дополнения нечеткой когнитивной модели анализа речевых сигналов механизмом учета так называемых «музыкальных» дескрипторов. Данные дескрипторы используются в задачах анализа музыки, однако в распознавании речи они ранее не применялись. Эти звуковые характеристики делятся на: темпоральные (описывают картину временных изменений сигнала в процессе звучания), гармонические (основываются на гармонической структуре определенных звуков, в том числе гласных звуков речи) и перцепционные (основываются на особенностях восприятия звуков человеком). Для каждого варианта произношения звука речи рассчитываются все дескрипторы и записываются в базу данных. Лучшие дескрипторы выбираются в соответствии с критерием максимальности нормированной межклассовой дисперсии и минимальности внутриклассовой, а затем включаются в вектор признаков речевого сигнала для последующей обработки.

Результатом проделанной работы стал программный продукт, способный анализировать звуковые файлы на основе музыкальных дескрипторов. Были записаны и программно обработаны 600 вариаций гласных звуков речи, произнесенных 4 дикторами. Экспериментально установлено, что наиболее оптимальным для распознавания гласных звуков речи дескрипторомявляется«гармоническаятрехцветность».

41

Працістудентськоїнауковоїконференціїфізико-технічногофакультетуДонНУ, 2014

УДК 004.93

ПОСТРОЕНИЕ КАРТЫ РАБОЧЕЙ ЗОНЫ МОБИЛЬНОГО РОБОТА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ БИБЛИОТЕКИ КОМПЬЮТЕРНОГО ЗРЕНИЯ OPENCV

М.Н. Гончарук

Научный руководитель: В.Н. Котенко

Предмет исследования: алгоритм построения карты местности на основе выделения контуров изображения с использованием библиотеки компьютерного зрения OpenCV.

Цель работы: построение карты рабочей зоны мобильного робота на основе данных полученных с видеокамеры.

Карта рабочей зоны мобильного робота представляет собой растровое изображение двумерной плоскости, на котором располагается точка наблюдения – мобильный робот, и линии (контуры) вокруг нее – стены или препятствия, которые ограничивают движение робота.

Алгоритм выделения контуров, позволяет представить границы между полом и препятствиями в виде линий. Отбирая только крайние нижние горизонтальные контуры, отвечающие за вертикальные перепады тональности, исследуемое пространство изображается в виде двумерной проекции, на которой отмечены границы горизонтальной плоскости (пола).

Важную роль при проецировании исследуемого пространства играет масштаб. Единицей масштаба карты является ширина мобильного робота N. Это позволяет строить промежутки между препятствиями, через которые можно проложить путь.

Для сжатия блоков пикселей используется алгоритм ближайших соседей. На проекцию накладывается матрица N×N. Если в матрице не найдены пиксели, цвет которых отличен от нуля, то весь блок заменяется на пиксель равный нулю. В противном случае, значение пикселя равно единице.

В результате исследования были выявлены факторы, влияющие на эффективность построения карты: уровень освещенности, однородность исследуемой поверхности, разрешающая способность видеокамеры.

Разрабатываемая подсистема позволяет строить карту рабочей зоны мобильного робота, качество найденных контуров на которой зависит от мощности дополнительного источника света.

42

Працістудентськоїнауковоїконференціїфізико-технічногофакультетуДонНУ, 2014

УДК 378.02:004.4-027.22

ДИДАКТИЧНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ КУРСУ «ПАКЕТИ ПРИКЛАДНИХ ПРОГРАМ». БАЗА ДАНИХ ACCESS

В.С. Голдіна

Науковий керівник: О.М. Семко Сучасний комп'ютер займає все більше місця в нашому житті.

Він стає все більш побутовим і, головне, все більш доступним приладом, а програмне забезпечення – все більш природним. До таких пакетів відноситься і Access.

Access – це гнучка програма, що дозволяє працювати як з простими, так і з складними базами даних.

База даних – це організована структура, призначена для зберігання інформації. Прикладом дуже простої бази даних може служити телефонна книга.

У світі існує безліч систем керування базами даних які можуть по-різному працювати з різними об'єктами і надають користувачам різні функції і засоби. Незважаючи на це більшість систем управління базами даних спираються на єдиний усталений комплекс основних понять. Це дає можливість розглянути одну систему й узагальнити її поняття, прийоми і методи на весь клас систем управління базами даних. В якості такого навчального об'єкта в даній роботі обрано систему управління базами даних Microsoft Access

Методичний посібник, який розробляється, орієнтовано для студентів фізико-технічного факультету. У даний посібник увійдуть завдання різної складності , а також різних типів .

Всі завдання розділені на наступні групи:

1.Створення бази даних різними способами.

2.Створення таблиць .

3.Створення бази даних , яка буде складатися з декількох таб-

лиць.

4.Заповнення таблиць і настройки полів за типами даних.

5.Створення запитів і вибірки .

6.Завдання для контролю засвоєних знань з усього курсу . Також розробляється база даних, що містить дані про відвіду-

вання та успішності студентів з різних дисциплін .

Передбачається, що ця база даних буде корисною, тому що вимагає набагато менше місця для зберігання інформації і полегшує пошук потрібних даних. Базу даних можна використовувати також студентам, старостам і викладачам не тільки як предмет, але й у власних цілях.

43

Працістудентськоїнауковоїконференціїфізико-технічногофакультетуДонНУ, 2014

УДК 535(075.3)

ЕЛЕКТРОННИЙ ПОСІБНИК З ОПТИКИ ДЛЯ 7-ГО КЛАСУ

О.А.Серікова

Науковий керівник: к.ф.-м. н.,доц. М.Г. Малюк

Моя робота створена з метою привернути увагу дітей до вивчення фізики. Ні для кого не секрет, що більшість дітей читає електронні та друковані книги поверхово.

Зазвичай всі з натхненням продивляються зміст, початок і ще трошки в серединці. Потім закривають книгу і забувають про неї. Це тому що зараз дуже багато матеріалу і у дітей безліч вибору, що почитати. І якщо книга відразу не зачепить увагу, то висока ймовірність того, що книгу дитина до кінця не подужає.

Для того щоб залучити й утримати увагу дитини, одного тексту і грамотної подачі матеріалу вже не достатньо. Потрібно ще подбати про гідне оформленні книги, щоб школяреві читати її було комфортно.

Мій проект підходить для самостійного вивчення учнями у сьомому класі матеріалу з оптики. Flash технологія створення дозволяє максимально полегшити сприйняття викладеної у посібник інформації. Програма легка у використанні і допомагає учневі запам'ятовувати інформацію завдяки наочному матеріалу .

Єлектронний посібник має емоційний вплив на учня. Велика кількість фотографій і відеофрагментів допомагають легше сприймати важкі терміни. Наступним позитивним фактором виступає збільшення інтересу учнів до предмета, де використовується електронний варіант підручників. І дійсно, різниця між читанням звичайної книги і азартом школяра, який для читання використовує електронний підручник з фізики, відчувається миттево. А в моїй роботі безліч фотографій, малюнків, графіків і відеофрагментів, а також фільми, що приваблює школярів.

Використання підручника буде цікаво як учневі, який знайде тут безліч додаткової інформації та доступно викладено базовий матеріал, так і для вчителя, який прагне розвинути інтерес до свого предмету через тягу сучасного школяра до комп'ютера, цікавиться новинами в методиці викладання фізики, прагне продемонструвати, що фізика наука, пов'язана із сучасною технікою.

44

Працістудентськоїнауковоїконференціїфізико-технічногофакультетуДонНУ, 2014

УДК 658.5

АНАЛИЗ СИСТЕМЫ МЕНЕДЖМЕНТА КАЧЕСТВА И БЕЗОПАСНОСТИ ВЫПУСКАЕМОЙ ПРОДУКЦИИ НА БАЗЕ ПАО «ЛАКТИС»

Л.С.Деревянкина

Научный руководитель: Л.В.Антропова

Всовременных условиях сообщения об инцидентах, связанных

сбезопасностью пищевых продуктов, появляются почти каждую неделю. Эти инциденты возникают на любом участке производственного цикла и могут иметь серьезные последствия для производителей пищевых продуктов. Они не только наносят ущерб предприятию, но и ставят под угрозу безопасность общества и снижают доверие потребителей. И именно поэтому для молокоперерабатывающего предприятия большое значение имеют вопросы повышения уровня качества и безопасности продукции. Эффективной моделью управления качеством и безопасностью пищевых продуктов являются интегрированная система менеджмента качества (ИСМ) и система НАССР (Анализ рисков и контрольно критические точки).

Одним из предприятий внедривших систему менеджмента качества (СМК) и систему безопасности продуктов питания (СБПП) является ПАО «ЛАКТИС».

Анализ СМК и СБПП ПАО «ЛАКТИС» говорит о том, что эти системы, разработанные в соответствии с ISO 9000 и ISO 22000, способствуют повышению качества производимой продукции и более полному удовлетворению запросов потребителей. Важным документом, входящим в состав рассматриваемой системы, является «Руководство по качеству».

"Руководство по качеству" – это основной документ ИСМ, описывающий последовательность и взаимодействие процессов при производстве продукции. Он распространяется на разработку, производство и реализацию молочной продукции. Для системы НАССР основным документом является план-НАССР. Это документ, который содержит алгоритм действий для контроля конкретного процесса или процедуры.

Таким образом, для безопасного производства различных видов молочной продукции в ИСМ необходимо разрабатывать процедуры, которые на протяжении всей цепочки производства способствуют свести проявления опасных рисков к минимальному уровню или устранить их.

45

Працістудентськоїнауковоїконференціїфізико-технічногофакультетуДонНУ, 2014

УДК 537.84

МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПРОЦЕССОВ

ВМЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЙ ПЕЧИ

СДВУМЯ ПОДОВЫМИ ЭЛЕКТРОДАМИ

А.В.Осипова, Н.Н.Владыкина

Научный руководитель: проф, д.т.н. В.В.Белоусов

В условиях высоких и нестабильных цен на металлолом и чугун, применяемые в сталеплавильном производстве, актуальной становится задача использования металлизованного сырья, полученного не только из рудных материалов, но и из техногенных отходов (окалина, пыли и шламы), в качестве замены традиционных видов шихты. Накопленные ранее на металлургических предприятиях техногенные отходы делают актуальной разработку новых энергоэффективных экологически безопасных технологий их переработки. Примером такой установки является металлургическая печь с двумя подовыми электродами, разработанная фирмой «РОУД».

В основе исследуемой установки, которая работает на сырье с низким содержанием железа, лежит использование углеродотермического восстановления оксидных материалов, в т.ч. техногенных отходов, в печи, где основная часть энергии, необходимой для процесса, выделяется в шлаковой ванне при прохождении через нее электрического тока. Моделирование процессов в этой печи позволит детально изучить физические процессы в объеме расплава металла. Результаты численного моделирования позволят улучшить ее работу и предложить методы снижения износа огнеупорного слоя между электродами.

Данная установка может быть представлена как плоская модель. Процессы, протекающие в установке нестационарные. Полагается, что в ванне установки находится жидкая сталь. Физические характеристики среды (проводимость, коэффициенты вязкости и теплопроводности и т.д.) предполагаются однородными и изотропными. Также в данной модели не учитываются химические реакции в расплаве, при прохождении через него электрического тока, и сама среда считается немагнитной. Для получения численных характеристик процессов в расплаве, таких как: распределение плотности тока, силы Лоренца, джоулева тепла, использовалось численное моделирование в пакете прикладных программ COMSOL Multiphysics 3.5a. На примере рудовосстановительной электропечи с подовыми электродами получены распределения электромагнитных полей, плотности тока и силы Лоренца в плоской двумерной постановке для жидкой стали. Полученные результаты имеют как теоретическое, так и прикладное значение.

46

Працістудентськоїнауковоїконференціїфізико-технічногофакультетуДонНУ, 2014

УДК 658.562.6

МЕЖЛАБОРАТОРНЫЕ СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ – ГЛАВНЫЙ ИНСТРУМЕНТ В ПОДТВЕРЖДЕНИИ ТЕХНИЧЕСКОЙ КОМПЕТЕНТНОСТИ ЛАБОРАТОРИЙ

Е.С. Говорова

Научный руководитель: Т.А. Моцак

Необходимым условием успешной работы лабораторий горнометаллургического комплекса, является обеспечение качества результатов лабораторных исследований, направленное на получение результатов исследований, а также достоверной информации. В настоящее время является обязательным требованием ДСТУ ISO/IEC 17025:2006 "Общие требования к компетентности испытательных и калибровоч-

ных лабораторий", ISO/IEC 17043:2010 «Conformity assessment – General requirements for proficiency testing», «Инструкция о порядке проверки точности результатов измерений в измерительных лаборато-

риях» [1,2,3,4].

Межлабораторные сравнения результатов испытаний (далее МСР) и руководящие принципы профессионального тестирования согласно требованиям являются очень важными инструментами в обеспечении качества результатов испытаний. ГП «Укруглекачество» является в Украине координатором проведения MCP по программе "Уголь. Показатели качества и безопасности".

Как показывает отечественный и международный опыт, независимый контроль, осуществляемый координаторами программ МСР, позволяет объективно отражать уровень и стабильность качества измерений и подтвердить их техническую компетентность независимой организацией. Анализ результатов проведенных МСР показывает, что не все лаборатории стабильно и достоверности проводят измерения.

Так, по итогам только семи раундов результаты измерений порядка 10-30% лабораторий от общего числа, признаны неудовлетворительными. Выводы, которые были сделаны на основании анализа результатов всех проведенных раундов МСР, указывают на необходимость усиления контроля над измерениями качественных параметров топлива, создание системы обеспечения внутреннего лабораторного контроля, в том числе использование стандартных образцов [5].

Одной из причин получения недостоверных результатов измерений является недостаточный уровень системы контроля качества испытаний, в том числе применение стандартных образцов. Использование сертифицированных стандартных образцов, по показателям качества угля в испытательных лабораториях проблематично, так как

47

Працістудентськоїнауковоїконференціїфізико-технічногофакультетуДонНУ, 2014

государственных стандартных образцов в Украине нет, а приобретение зарубежных является очень дорогостоящим.

Следует отметить, что МСР представляют особый интерес для лабораторий, так как они дают четкую информацию об их профессионализме. Кроме того, результаты МСР могут быть применены для разработки корректирующих мероприятий по повышению стабильности качества испытаний и обеспечению достоверности выполняемых измерений.

Существуют проблемы связанные с участием лабораторий в программах межлабораторных сравнений результатов измерений, прежде всего, из-за несогласованности между собой «Правил уполномочивания и аттестации в государственной метрологической систем» и «Инструкцией о порядке проверки точности результатов измерений в измерительных лабораториях», действующих в Украине.

Таким образом, необходима гармонизация действующей нормативной документации на межгосударственном уровне, а также создание в Украине стандартных образцов состава и свойств угля для обеспечения совершенной системы контроля качества проводимых измерений в каждой лаборатории [6].

1.ДСТУ ISO/IEC 17025:2006 "Загальні вимоги до коипетентності випробувальних та калібрувальних лабораторій" (Надано чинності наказом Держспоживстандарту України від 27 грудня 2008 р. № 375 з 01.07.07), 26 с.

2.ISO/IEC 17043:2010 «Conformity assessment - General requirements for proficiency testing» (Prepared by the ISO Committee on conformity assessment (CASCO), approved by both organizations ISO and IEC (cancels and replaces ISO/IEC Guide 43-1:1997 and ISO/IEC Guide 43-2:1997), 39 p.

3.Інструкція про порядок перевірки точності результатів вимірювань у вимірювальних лабораторіях. – Офіц. вид. – К.: Держспоживстандарт України, 2005. – 13 с.

4.Кисунько В.З. Об организации проведения межлабораторных сравнений результатов измерений / В.З. Кисунько, Т.А. Моцак // Производственная лаборатория. – 2009. – №4(25). – С. 18-20.

5.Гарковенко Е.Е. Межлабораторные сравнения результатов измерений – организация и проведение / Е. Е. Гарковенко, Т. А. Моцак, С. А. Ткачик // Метрологія та прилади. – 2008. – № 6. – С. 44-47.

6.Гарковенко Е.Е. Результаты контроля точности лабораторных измерений показателей качества угля / Е. Е. Гарковенко, Т. А. Моцак, Л. Г. Сатановская, Л. А. Утки-

на // Уголь Украины. – 2011. – № 10. – С. 52-54.

48

Працістудентськоїнауковоїконференціїфізико-технічногофакультетуДонНУ, 2014

УДК 504.05

ТУШЕНИЕ ЛОКАЛИЗИРОВАННЫХ ПОЖАРОВ С ПОМОЩЬЮ СИСТЕМ ВОДЯНОГО ТУМАНА

Н. И. Ягудина

Научный руководитель: к. т. н., доц. Бескровная М. В.

Проблема тушения пожаров была и остается основной проблемой обеспечения безопасности человека. Системы «водяного тумана» – это отлично зарекомендовавшая себя технология для тушения локализированных пожаров, которая применяется повсеместно.

Механизм пожаротушения за счет мелкодисперсной воды состоит из трех основных физических эффектов: испарительного охлаждения, вытеснение кислорода и блокирования излучения.

Первый эффект определяется количеством тепла, затраченным при переходе воды из жидкого в газообразное состояние. Капли характеризуются малым диаметром и высокой относительной скоростью, быстро нагреваются за счет конвекции, а затем испаряются. К примеру: если температура пламени 1000° С, диаметр капель 150 мкм и скорость потока 2,5 м/с, капли воды испаряются в среднем всего в 90 мм от источника пламени высотой 20 см.

Второй механизм – вытеснение кислорода – основан на двух принципах: перемещение к центру пламени для того, чтобы вобрать испарившуюся воду, и использование импульса, сообщенного соплом для силового помещения воздушного пара вглубь к основанию пламени. Определяющим параметром является скорость горения пожара Rf, которая зависит от температуры и массовой доли реагентов горючей смеси.

Третья составляющая пожаротушения – блокировка излучения – действует следующим образом: тепловое излучение от высокотемпературного пламени к окружающим объектам блокируется капельками жидкости благодаря процессам абсорбции и распыления. Эти эффекты не только не позволяют горючему улетучиваться и гореть, но также препятствуют росту и распространению огня.

Таким образом, механизмы, действующие в данных системах, являются эффективными, однако, требующими точной настройки в зависимости от особенностей горения. Применение систем «водяного тумана» целесообразно при пожарах в самолетах, кораблях, помещениях с высокоточной аппаратурой.

Выражаю благодарность профессору Семко Александру Николаевичузапостановкузадачииконсультациипо даннойтематике.

49

Працістудентськоїнауковоїконференціїфізико-технічногофакультетуДонНУ, 2014

УДК 53.533.6

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОФИЛЯ ТЕМПЕРАТУРЫ В ЗАТОПЛЕННОЙ ВОЗДУШНОЙ СТРУЕ

Н.А. Вильховик

Научный руководитель: д.т.н., проф. Н.И. Болонов

Восходящие струи возникают при истечении жидкости, обладающей начальным импульсом, в окружающую среду с другой плотностью или температурой. Известными примерами таких струй являются выбросы горячих газов из дымовых труб в атмосферу или потоки отработавших продуктов из холодильных устройств атомных и тепловых электростанций. Таким образом, исследование структуры плавучих струй является актуальной задачей позволяющей оптимизировать важные технологические процессы.

Целью работы является исследование структуры всплывающих нагретых струй, получение профилей средних и мгновенных значений температуры на различных расстояниях от конфузора.

Экспериментальна установка, конструктивно представляет собой комплекс из аэродинамической трубы, защитного короба и измерительного комплекса. На рис. 1 представлена аэродинамическая труба, а на рис. 2 – защитный короб.

Рис. 1. Аэродинамическая труба.

Для измерения температуры использовался NTC-термистор типа СТ3-18. Данный термистор градуировался в термостате и полученные при этом коэффициенты используются в дальнейшем для вычисления реальной температуры. Термистор был закреплен на координатном устройстве, позволяющий перемещать датчик по осям X и Y. Шаг по оси X был равен 50 мм, а пор оси Y на срезе сопла 5 мм и 10 мм. Результаты измерения представлены на рис. 3 и 4

50