Калиткин, Карпенко, Михайлов, Тишкин, Черненков - Математические модели природы и общества - 2005 (947500), страница 12
Текст из файла (страница 12)
Диффузия инфекции в пространстве может моделироваться поразному в зависимости от рассматриваемых областей. Если рассматриваются процессы распространения на открытом воздухе, то инфицирование можно моделировать как распространение вирусов в поле ветра. Тогда значения коэффициента горизонтальной диффузии вычисляются по формуле Тб = о вшах(0,5, тч~)п, где гтгэ — угол горизонтальной флуктуации направления ветра в радианах, эг — скорость ветра в ыус, Е1 — высота слоя перемешивания в м, зависящая от атмосферной бо Гл.
й Создание систем л<ониторинга нечестна еозддха стабильности, о — некоторый эмпирический коэффициент (о = 0,01). Оператор задает класс атмосферной стабильности в виде индекса, руководствуясь Таблицей 7. Если рассматриваемая область имеет сложную конфигурацию (заражение происходит в основном при близком контакте в зданиях и транспорте), тогда неооходимо подбирать некоторый усредненный коэффициент диффузии, характеризующий скорость распространения инфекции, например, в городских условиях. Функционирование модели КВИ в системе в качестве исполнительного модуля обеспечивается специальным программным комплексом.
Создана специальная техническая документация, позволяющая операторам производить запуск данного исполнительного модуля на счет и выводить на экран дисплея виртуальну<о картину распространения и количественные характеристики реальных процессов. Для обеспечения функционирования Модели необходима системная среда: <т1п<)о<из 95 ОВВ2 и вьппе; ВЭЕ версии 5,00 и выше. Модель КВИ создана средствами Вот!апб С+1 ВшЫег 4 и Во<1апб Ре1рй1 5.
Она может функционировать как в работе общей системы, так и в автономном режиме. В качестве исполнительного модуля системы модель обеспечивает: .— принятие управления из подсистемы; — формирование расчетного задания; — динав|ическую настройку параметров модели на входные данные. Модель предоставляет пользователям возможносты — прогноза распространения инфекции в пространстве от мгновенных источников инфекции; получения прогностических карт образования эпидемической обстановки при задании соответствующих параметров и прогноза необходимых мер борьбы для ликвидации болезни; подсчет числа заболевших людей в этих зонах.
Целью разработки является оказание информационной поддержки пользователям при подготовке чрезвычайных мероприятий по ликвидации эпидемий, а также при проведении профилактических мер по снижению заболеваемости. В соответствии со своим назначением модель реализует следующие функции: — обеспечивает расчетные и игровые варианты моделирования; — обеспечивает представление расчетной информации пользователям в графической форме. Результатом счета являются очерченные изолиниями области, где плотность больных соответствует некоторым условиям, включая эпидемии, а также количество больных людей в этих областях. Структура программного обеспечения позволяет реализовать функциональные требования, информапионные и программные связи между его составляющими.
Э 5. Исполнительные модули длл интегрирееанней информеционнои 61 Обеспечение системы включает: входную информацию; — выходную информацию; — средства численных расчетов. Соответствующие поля параметров приведены в Таблице 14. Таблиц а 14. Поля входных параметров Единица измерения Параметр Размер области по Х Размер области по У Шаг сетки па Х Шаг сетки па У км П!аг по времени Количество слоев расчета шт Класс атмосферной стабильности 11-Ъ') Скорость ветра и/с Направление ветра Скорость адвективного перемещения градусы ььгс Направление адвектнвяога перемещения градусы Имя файла с плотностью населения Специфика инфекции Точный/оперативный расчет шт/и' Концентрация бактерий в начальный ьюмент времени в оча- ге инфекции Коэффициент диффузия Параметр еСпецифика распространенияе представляет собой когнитивный коэффициент н может быть задан непосредственно в поле значений.
При наличии вместо числового значения в поле символа «х» данный параметр вычисляется в соответствующем файле по введенным значениям коэффициентов г,б,т. п,р. При нулевом значении в поле коэффициента диффузии предполагается модель распространения инфекции на открытом воздухе. При этом коэффициент диффузии соответствует коэффициентам горизонтальной и вертикальной турбулентной диффузии в атмосфере, которые вычисляются и зависят от класса атмосферной стабильности.
52 Гл. Л Создание сисшсм мониторинги кичвсчвва воздуха Табл и ца !5. Настройки входных параметров модели Единица измерения Поле входного файла Параметр По умолчанию Размер области по Х РАКАМО! Размер области по У РЛК АМ02 1йаг сетки по А 0.025 РАйАМОЗ км 1йаг сетки по У 0,025 РАйАМ04 Количес~во слоев расче~а Ша| по времени РАК АМ05 РАКАМ07 шт 0,05 Класс атмосферной ста- бильности !1-Ч) РЛКАМ08 Скорость ветра РАКЛМ09 м/с Направление ветра 90 РАйЛМ!О РАКАМ! ! градусы шт/м' Концентрация бактериИ в очаге инфекции 1000000 гейрорц! Имя файла с распределением плотности населения РЛйАМ!2 1п!1ц ел за Специфика инфекции РАКАМ ! 3 Точный/оперативный рас- чет РАКАМ!4 м /с Коэффициент диффузии РАКАМ!5 Скорость адвективного перемещения РАКАМ!6 иус Направление адвективного перемен!ения 90 РАКАМ!7 градусы Вызов и загрузка осуществляется последовательными действиями оператора: 1) подготовка файлов с данными о распределении плотности населения; При ненулевом значении коэффициента диффузии в поле скорости адвективного перемещения задается соответствующая величина, а скорость ветра полагается равной нулю.
При нулевом значении в поле скорости адвективного перемещения используется значение скорости ветра, задаваемое в соответствующем поле, и предполагается распространение инфекции в горизонтальном поле ветра. р б. Исполнщпсльньсе модули сЬсн интегрироеинной инфорлсоционнои 63 2) из развертывающегося списка выбор соответствующего исполнительного модуля с названием лКВИьб 3) выбрать в меню лФайль пункт лрабочая картаь и указать файл с плотностью населения на карте местности; 4) выбрать в меню «Файль пункт «Настройка моделисч 5) в панели «Модельь заполнить соответствующие поля (в поле лМодульь указать полный путь к Модели (файл!п1ес.ехе)); 6) в панели лПараметрыь заполнить соответствующие паля согласно Таблице 15; 7) выбрать в меню пункт «Вызов моделиь; 8) задать входные данные в таблицах в единицах, указанных в управляющем модуле; имена файлов с плотностью и выходного файла задаются с полным путем, но без расширения; 9) запустить на счет нажатием кнопки «Выполнить расчета; ждать появления изображения на электронной географической карте (показывается распределение % больных от общей плотности населения, измеряемой в чел./кмя) и отчетной информации в окне.
В случае необходимости нажать кнопку «Показать результатыь. Таблица 16. Структура файла со спецификой инфекции Единица измерения Поле входного файла Параметр 51)ВЗТАЫСЕ Название инфекции РАКАМК Коэффициенте 1/с Коэффициент Ь РАКАМВ РАКАММ Коэффициент ьп Коэффициент п Коэффициент р РАКАМ!э РАКАМР Значение выражения т; (1 — Ь— — гч — и — р) РАКАМ Я.1М 1/с Доля заболевшего населения. при которой возникает эпидемия РОК шту мэ Значение параметра сь и ссшт Коэффициент Л А РОРП. М1Ы чел/яме Минимальная плотность населения, для которой существует поиятяе эпидемии Входной информацией являются данные пользователей, введенные в процессе формирования расчетных заданий и данные из базы дан- 64 !л.
! Создание систеи мониторинга качества воздуха ных (см. табл. 22 настроек входных параметров модели). Пользователь задает начальное распределение плотности бактерий в воздухе. Затем оператор задает величину скорости и азимут направления ветра. Задание скорости расчета осуществляется выбором схемы расчета. Цифра ! соответствует расчету с использованием численных методов конечно-разностных схем, Π†. оперативному расчету концентрации бактерий по аналитической формуле. Пользователь задает специфику инфекции.
Для каждого типа инфекции в '1аблице 16 задаются значения (файл раг !п1ес.дЫ). Поля РАКАМК, РАКАМВ, РАКАММ, РАКАМ)ч), РАКАМР используются в программе только, если в поле РАКАМ Я/М стоит символ «хв. В противном случае указанные поля игнорируются, и в соответствующее уравнение подставляется готовое значение в поле РАКАМ Я)М. равное г в (1 — б — и — п — р). Значения г! и со определяют значение начальной плотности больных Хо(зо, уо,2ии!о) =.4 Л сп. Информация о плотности населения на местности сообщается в файле с расширением чд61яи Это база данных в 1)-базе формате, имеющем расширение чбЬЬ. В этом файле передается вся семантическая Рис 26. Пример результатов расчета с помощью изделия КВИ.
Очерчены границы области, где сложилась эпидемическая обстановка р 5 Список лигаературьг информация картографических объектов. База данных должна иметь два обязательных поля и может иметь неограниченное количество полей атрибутивной информации. Второй файл имеет то же имя, что и 0-Ьазе, но с расширением «птебк Этот файл содержит координатную и топологическую информацию объектов. Результаты тестирования приведены на рис. 26.
Линия очерчивает область, где создалась эпидемическая обстановка. Список литературы 1 Нибег А Н, 5пудег 1Г Н «Вш!д!пи '»1гайе ейес1э оп Вйог1 51асй ЕП)цепгз, Ргерг1п1 чо1цгце 1ог Тпад 5утрозшт А1тозрйепс ЬППцз1оп апд А!г Оца01у Атегг!сап Ме1еого!о81са! 5ос1е1у, Воз!оп, МА. !976. 2 Нетте) О., Вегйоидся )7., Сакалин 5 ТЬе орегаг!опа! з1гее1 роПцмоп тоде!, «Ап Райш Моде1з апд 1ш Арр) НШ Ргос 181Ь НАТО 7 ССМ5 1п1.
Тесйп Мее1 Ан Ройц1 Моде!э апд Пз Арр). 'чапсоцчег Мау 13 — 17 1990, Ы У— Еопдоп, 1991. Р 741- 750 3. Катепесзку Е, 1»гегн У. «Моде! о1 гйе Поги апд а1г ройц1|оп сопсеп1гапоп 1п ш Ьап сапуопз», «Воцпдагу!.ауег Мегеого)». 1995, Ъ'. 73. 1-2. Р. 203. 4. Уойзоп О., Нап1е Е. «А пшпепса) яшду о1 д!арета!оп раяз1че зса)агз ш с!1у сапуопз», Воцт1агу Еауег Ме1еого1.