РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ АЛГОРИТМОВ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ПОЖАРООПАСНЫХ СИТУАЦИЙ
Аннотация
Раннее обнаружение пожароопасных ситуаций является критически важным аспектом обеспечения безопасности, так как позволяет минимизировать риск материальных и человеческих потерь. Заблаговременное выявление угроз способствует сохранению материальных ценностей, уменьшению времени на их восстановление и, что важнее, спасению человеческих жизней. В связи с этим, предлагается новый подход к прогнозированию пожароопасных ситуаций: алгоритм обу- чения модели прогнозирования пожароопасных ситуаций, а также алгоритм прогнозирования пожароопасных ситуация, которые разрабатываются на моделях машинного обучения таких как рекуррентные нейронные сети, случайный лес, оптимизационные деревья, авторегрессионные нейронные сети и т.д. В исследовании предлагается рассмотреть алгоритмы прогнозирования пожароопасных ситуаций, разработанных на основе анализа существующих алгоритмов прогно- зирования, включая методы на основе машинного обучения, статистические модели и симуляци- онные подходы, учитывая их преимущества и недостатки, показатели точности. Результаты исследования разработанных алгоритмов показывают, что они способны с точностью 93.33% предсказывать значение температуры снаружи датчика на основе тестовых данных с комплекса взаимосвязанных пожарных датчиков, с ошибками MAE = 1.72, MSE = 2.95 в нештатном режиме на тестовых данных, и с точностью 92.85% температура внутри датчика, ошибки MAE = 1.66, MSE = 2.75. Точность на тестовых данных в штатном режиме для температуры снаружи со- ставили 96.27%, ошибки MAE = 1.22, MSE = 1.48, а точность прогнозирования температуры внутри составила 96.16%, ошибки MAE = 1.24, MSE = 1.53. Для тестовой выборки в 500 000 от- счетов, ошибки спрогнозированной температуры снаружи составили: MAE = 1.82, а MSE = 3.31, а точность составили 91.78%. Ошибки спрогнозированной температуры внутри (temp2_inside) составили: MAE = 1.89, а MSE = 3.57, а точность составили 91.35%.
Список литературы
1. Chao Gao, Honglei Lin, Haiqing Hu. Forest-Fire-Risk Prediction Based on Random Forest and
Backpropagation Neural Network of Heihe Area in Heilongjiang Province // Forests. – 2023. – DOI:
10.3390/f14020170.
2. Marshall A.G., Crimp S., Cary G.J., & Harris S. A Statistical Forecasting Model for Extremes of the
Fire Behaviour Index in Australia // Atmosphere. – 2024. – https://doi.org/10.3390/atmos15040470.
3. Sultan Md.A., Limboo N., Mukherjee A., Kharkar N., Islam S., Pokale S., Talekar S., & Khare M. Operational
Forest-Fire Spread Forecasting Using the WRF-SFIRE Model // Remote Sensing. – 2024.
– 16 (13). – 2480. – https://doi.org/10.3390/rs16132480.
4. Сингх С., Прибыльский А.В. Синтез системы сверхбыстрого обнаружения пожароопасных си-
туаций на основе комплекса взаимосвязанных датчиков // Известие ЮФУ. Технические науки.
– 2024. – № 2. – С. 121-132.
5. Сингх С., Прибыльский А.В. Алгоритм классификации пожароопасных ситуаций на основе ней-
росетевых технологий // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2024. – № 3. – С. 138-147.
6. Сингх С., Прибыльский А.В. Классификации пожароопасных ситуаций на основе сети Колмого-
рова-Арнольда // Известие ЮФУ. Технические науки. – 2024. – № 6. – С. 6-15.
7. Саутин И.Г. Противопожарная защита: технологии и решения // Транспорт. Противопожарная
защита. Пожарная автоматика. Средства спасения. – 2018.
8. Саутин И.Г. Особое мнение. Можно ли доверить свою жизнь дымовому пожарному извещате-
лю? // Алгоритм безопасности. – 2019. – № 6.
9. Shchemelev V. & Ezhov Yu & Zub I. The influence of external factors determining the operation of the
positioning sensor in the condition of the far North // AIP Conference Proceedings. – 2023. – 2700.
– 060015. 10.1063/5.0125043.
10. El Abdi R., Labbé J., Le Strat F., & Carvou E. Effect of Vibration Frequency on Mechanical Behavior of
Automotive Sensor. – Springer, Cham, 2018. – P. 1-7. – https://doi.org/10.1007/978-3-319-96358-7_1.
11. NFPA 72: National Fire Alarm and Signaling Code. – 2019.
12. UL 268: Standard for Smoke Detectors for Fire Protective Signaling Systems. – 2019.
13. Khan Zanis Ali & Shin Donghwan & Bianculli Domenico & Briand Lionel. Impact of log parsing on
deep learning-based anomaly detection // Empirical Software Engineering. – 2024. – 29.
– 10.1007/s10664-024-10533-w.
14. Sellberg F & Buthke J & Sonne-Frederiksen Povl Filip & Nørkjær Gade Peter. Evaluating Four Types of
Data Parsing Methods for Machine Learning Integration from Building Information Models. – 2022.
15. Fan Gaolun. Random Forest Algorithm for Forest Fire Prediction. – 2023. – 10.1007/978-981-99-
4554-2_15.
16. Pande Chaitanya & Radwan Neyara & Heddam Salim & Othman Kaywan & Alshehri Fahad & Pal
Subodh & Pramanik Malay. Forecasting of monthly air quality index and understanding the air pollution
in the urban city, India based on machine learning models and cross-validation // Journal of Atmospheric
Chemistry. – 2024. – 82. – P. 1-26. – 10.1007/s10874-024-09466-x.
17. Salman Hasan & Kalakech Ali & Steiti Amani. Random Forest Algorithm Overview // Babylonian
Journal of Machine Learning. – 2024. – P. 69-79. – 10.58496/BJML/2024/007.
18. Bijan Ahmed & Al-Rahim Ali. Random Forest and Decision Tree Facies Classification Models for Well
Log Data of the Mishrif Formation from Basrah Oil Company, Southern Iraq // Iraqi Geological Journal.
– 2025. – 57. – P. 14-32. – 10.46717/igj.57.2E.2ms-2024-11-11.
19. Al_Janabia Samaher & AlShourbaji Ibrahim & Patel Ahmed. Applied Predicative Modeling to Improve
Recommendation Systems for Forecasting of Fire Occurrences. – 2015.
20. Ramadhan Rafiq & Ashari Wahid. Performance Comparison of Random Forest and Decision Tree
Algorithms for Anomaly Detection in Networks // Journal of Applied Informatics and Computing.
– 2024. – 8. – P. 367-375. – 10.30871/jaic.v8i2.8492.
21. Li Liping. Comparative Research on Diabetes Influencing Factors Based on Random Forest and Decision
Tree Models // Highlights in Science, Engineering and Technology. – 2023. – 72. – P. 231-242.
– 10.54097/7m4x7j04.
22. Hu Yaowen. Comparison and Analysis of the Effectiveness of Linear Regression, Decision Tree, and
Random Forest Models for Health Insurance Premium Forecasting // Advances in Economics, Management
and Political Sciences. – 2024. – 79. – P. 347-353. – 10.54254/2754-1169/79/20241754.
23. Cansler C. & Wright Micah & Mantgem Phillip & Shearman Timothy & Varner J. & Hood Sharon. Drought
before fire increases tree mortality after fire // Ecosphere. – 2024. – 15. – 10.1002/ecs2.70083.