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.

Скачивания

Опубликовано:

2025-01-30

Номер:

Раздел:

РАЗДЕЛ I. АЛГОРИТМЫ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ

Ключевые слова:

Пожарный датчик, Python, алгоритм прогнозирования, алгоритм обучения, прогнозирование, анализ алгоритмов прогнозирования