РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИХ ВЫСОКОЕ КАЧЕСТВО ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ЗОНДИРОВАНИЙ В КОМПЛЕКСЕ ИНЖЕНЕРНО - ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ИЗЫСКАНИЙ, ВЫПОЛНЯЕМЫХ В ГОРОДСКОЙ. - презентация

1 РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИХ ВЫСОКОЕ КАЧЕСТВО ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ЗОНДИРОВАНИЙ В КОМПЛЕКСЕ ИНЖЕНЕРНО - ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ИЗЫСКАНИЙ, ВЫПОЛНЯЕМЫХ В ГОРОДСКОЙ ЧЕРТЕ В УСЛОВИЯХ ВЫСОКОГО УРОВНЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПОМЕХ Давыденко Ю. А

2 СТРУКТУРА ПРЕЗЕНТАЦИИ 1. Актуальность идеи 2. Цели и задачи(Решение) 3. Обоснование научной новизны проекта 4. Технология ЭМЗВП (Техническая значимость) 5.Рынок(Перспектива коммерциализации результата НИОКР) 6. План реализации 7. Прав на интеллектуальную собственность 8.Партнеры.

3 АКТУАЛЬНОСТЬ В настоящее время в импульсной геофизике актуальна проблема интерпретации данных, записанных в городской черте при высоком уровне помех. Высокий уровень помех. Исходный сигнал загрязнён вплоть до 40% Такие данные отличаются наличием аномальных выбросов в основном технического происхождения. Линии электропередач Трансформаторные подстанции Железнодорожные пути Строительные площадки В большинстве случаев дальнейшая интерпретация данных существенно затруднена или невозможна.

4 ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ(РЕШЕНИЕ) Цель проекта: Разработка устойчивой технологии записи геофизических данных в городских условиях с высоким уровнем техногенных помех (Линии ЛЭП, коммуникации, и т.д.). Задачи: Разработка алгоритмов подавления техногенных шумов на базе робастных статистик при записи первичных данных. Разработка алгоритмов подавления техногенных шумов на базе независимых компонент при записи первичных данных. Разработка программного обеспечения для программно-аппаратного комплекса МАРС. Тестирование разработанного ПО на аппаратно-программном комплексе МАРС. Расширение аппаратной поддержки программы за счёт увеличения количества поддерживаемых аппаратно-программных комплексов полной записи (Цикл, FastSnap и др.)

5 ПРЕДЛАГАЕМОЕ РЕШЕНИЕ Разработать алгоритмы подавления техногенных шумов на базе робастных статистик и независимых компонент, что позволит: снизить уровень техногенных помех; повысить качество записываемых данных импульсной электроразведки в поточном режиме; Полученный спектр Исходный спектр

6 РОБАСТНЫЕ ОЦЕНКИ(ОБОСНОВАНИЕ) Как говорилось ранее, проблему зашумлённых техногенными шумами данных можно решать с помощью использования методов робастных статистик. Некоторые из методов робастных статистик имеют очень хороший показатель устойчивости к высокому уровню помех, как показано на рисунке ниже. Например, М-оценка Хампеля, сохраняющая свою устойчивость вплоть до 50% загрязнения исходного сигнала!

7 ВЕСОВЫЕ Ψ-ФУНКЦИИ РОБАСТНЫХ ОЦЕНОК

8 МЕДИАННАЯ ОЦЕНКА Для выявления помех также используется и медианная оценка, особенно эффективна медиана абсолютных отклонений (MAD). На рисунке точками показан MAD, рассчитанный на некотором интервале переходного процесса. Уровень компарации показан линией, заданной интервалом в несколько интервалов MAD, отложенных от медианной оценки, в данном случае интервал равен 3*MAD Таким образом удаётся выделять из записи кривые переходных процессов с аномально высоким уровнем помех. В данном случае точка 490 соответствуют кривой становления записанной во время прохождения грозового облака над измерительной установкой. Уровень помех непомерно высок. Это видно при сравнения нормального вида переходного процесса с зашумлёной точкой

9 НЕЗАВИСИМЫЕ КОМПОНЕНТЫ Выделение независимых компонент полей на основе максимизации критерия «ненормальности» распределения выделяемых составляющих позволяют не только эффективно визуализировать данные, но также выделять полезные сигналы, зарегистрированные на фоне интенсивных помех разнообразной природы. Анализ системы независимых случайных величин существенно проще, т.к. функции независимых случайных величин также являются независимыми. Для независимых случайных величин открывается возможность радикального снижения размерности задач обработки многомерных данных и параллельной обработки и анализа отдельных независимых случайных величин и процессов. Смысл АНК заключается в переходе к новой системе признаков, максимально "ненормальных" по тому или иному критерию ненормальности. по ряду соображений в качестве такого критерия выбрана величина коэффициента эксцесса (kurtosis), характеризующего островершинность распределения признака. Искомые аномальные эффекты, как правило, «ненормальны» и выявление этой «ненормальности» является основной задачей интерпретации геолого-геофизических данных. Принципиальные различия МГК и АНК иллюстрированы на рисунке правее. Геометрическая интерпретация различий МГК и АНК Фрагмент разложения зашумленного сигнала ЗСБ на независимые компоненты, связанные с помехами (а-в) и сигналом (г).

10 НЕЗАВИСИМЫЕ КОМПОНЕНТЫ Задача АНК заключается в выделении скрытых независимых переменных через определение матрицы смешивания, позволяющей выразить систему исходных стандартизованных признаков через эти скрытые переменные. В вычислительном отношении АНК реализуется в два этапа: на первом происходит преобразование признаков методом главных компонент, а затем определяется матрица смешивания.

11 ТЕХНОЛОГИЯ ЭМЗВП (ТЕХНИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ) Разработка и применение алгоритмов, обеспечивающих высокое качество электромагнитных зондирований для инженерных изысканий, применимо для технологии ЭМЗВП(Электромагнитных зондирований и вызванной поляризации) в составе аппаратно-программного комплекса «Марс».

12 Аппаратно-программный электроразведочный комплекс «Марс» регистрирует полную форму переходного процесса, что позволяет перейти от использования кажущихся параметров (ρк и ηк) к полноценному решению задач одномерной или трехмерной инверсии с учетом частотной дисперсии электропроводимости.

13 Аппаратно-программным комплексом «Марс» включает: 18-разрядного 4-х канального модуля с частотой дискретизации в 100 к Гц; Пылевлагозащищенного ноутбука Panasonic c предустановленной программой сбора данных(Возможно использование любого ноутбука); Силовой установки на базе генератора переменного тока мощностью 5 к Вт; Коммутатора с токовой стабилизацией ВП-1000 м, создающего в линии АВ ток в 3.7 А;

14 ПРЕИМУЩЕСТВА АЛГОРИТМОВ ПОДАВЛЕНИЯ ТЕХНОГЕННЫХ ШУМОВ Существенное улучшение записанных данных импульсной электроразведки. Особенно актуально для установок типа «петля- петля». Универсальность технологии, что позволит реализовать алгоритм подавления техногенных шумов для различной аппаратуры импульсной электроразведки; Возможность работы алгоритма на различных модификациях «петля-петля», «линия-линия». Подавление техногенных шумов в условиях городской среды позволит выйти на рынок геолого-геофизических инженерных изысканий на участках при строительстве объектов или иных работ.

15 РЫНОК(ПЕРСПЕКТИВА КОММЕРЦИАЛИЗАЦИИ РЕЗУЛЬТАТА НИОКР) Заказчики сервисных работ в области геолого-геофизических инженерных изысканий при строительстве объектов. Объём рынка: от 50 млн. р. в год. Продажи программного комплекса МАРС компаниям производящим геофизическое оборудование Объём рынка: 5-10 млн. р. в год.

16 ПЛАН РЕАЛИЗАЦИИ Готовность продукта: Имеется набор алгоритмов и прототип программного обеспечения. Срок реализации проекта: 1 год на реализацию программного продукта, 1-2 года до запуска программного продукта, как часть программного комплекса МАРС и выход на рынок.

17 ПРАВА НА ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНУЮ СОБСТВЕННОСТЬ Зарегистрировано 3 авторских свидетельства на программы для ЭВМ В процессе регистрации находится 6 авторских свидетельств и структур баз данных Сделана заявка на изобретение на технологию ЭМЗВП

18 ПАРТНЕРЫ НИ ИрГТУ ИЗК СО РАН ОАО «Алмазы Анабара» АК «Алроса» ОАО ООО «Версофт», ООО «Софтмоушн», ООО «Сибгеосистемы» (Новосибирск)

19 СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ