РОЗПАРАЛЕЛЮВАННЯ ТА ОПТИМІЗАЦІЯ ОБРАХУНКІВ ПРОЦЕСУ РОЗВИТКУ ПОЖЕЖІ НА ОСНОВІ МЕТОДУ ТРИВИМІРНИХ КЛІТИННИХ АВТОМАТІВ

Анотація

Розроблена модель процесу розвитку пожежі на основі методу тривимірних клітинних автоматів. У даній моделі об’єм поверху будівлі представляється у вигляді скінченої кількості елементів - розрахункових одиниць об’єму (відповідних кубічному метру, сантиметру і т.п.), кожен з яких має свої характеристики горючого навантаження, в тому числі лінійну швидкість поширення полум'я. Ймовірність переходу комірки з одного стану до іншого базується на вагових коефіцієнтах, що враховують взаємне розташування комірок у просторі та їх стани. Удосконалено моделі поширення вогню та задимлення у тривимірному просторі на основі методу клітинних автоматів.

Виконано розпаралелювання і оптимізацію алгоритмів обрахунку моделей поширення вогню і диму. Для цього використано групування елементів, що мають різні стани на кожному часовому кроці шляхом внесення їх до масивів. Таким чином, необхідні операції робляться не з усіма елементами всієї площі будівлі, а тільки з тими, які безпосередньо залучені в модель і є об’ємом пожежі або задимлення. Завдяки функціоналу присвоєння кожному елементу свої характеристики, стає можливим імітувати поширення пожежі при одночасному перебуванні в приміщенні будь-якої кількості різних видів горючого навантаження, в тому числі займання дверей і перегородок з подальшим переходом пожежі в сусіднє приміщення.

Досить часто подібні алгоритми працюють спільно з набором псевдовипадкових чисел, наприклад, при випадковій вибірці якихось значень з великого масиву даних. Для покращення якості випадкових чисел здійснено запуск декількох копій вихідної функції генерації чисел.  

Отримана ймовірнісна модель поширення пожежі в тривимірному просторі дозволяє обрахувати площу і об'єм (кількісно) і форму пожежі при будь-яких введених користувачем конфігураціях приміщень, характеристиках горючого навантаження і довільній кількості джерел запалювання. Завдяки проведеному розпаралелюванню і оптимізації алгоритмів вдалося збільшити значення швидкостей обрахунку моделі на різних конфігураціях комп'ютерів, що дозволило отримувати результатами моделювання в режимі реального або прискореного часу для подальшого використання в комп'ютеризованому тренажері підготовки пожежного.