2021 Meisai B Problemalgorithmus-AHP
Frage B des 2021 American College Students Mathematical Contest in Modeling ist eine diskrete Frage.
Hintergrund von Thema B:
Während der Brandsaison 2019-2020 in Australien kam es in allen Bundesstaaten zu verheerenden Waldbränden, wobei New South Wales und Ost-Victoria die schlimmsten Auswirkungen hatten. Waldbrände treten bei schweren Dürren und anhaltenden Hitzewellen auf, und der Klimawandel hat dieses Phänomen verschärft. Abbildung 1 zeigt die Waldbrand-Hotspots in der Region vom 1. Oktober 2019 bis 7. Januar 2020. Die gelbe Farbe zeigt das Feuer vom 1. Oktober bis 6. Januar und die rote Farbe zeigt das Feuer am 7. Januar 2020. Feuerwehrleute verwenden UAVs SSA-UAVs führen seit mehreren Jahren Überwachungs- und Situationsbewusstsein (SSA) durch und verfügen über hochauflösende und Wärmebildkameras und Telemetriesensoren, um Daten von tragbaren Geräten des Frontpersonals zu überwachen und zu melden. Tragbare Geräte können als persönliche Ortungsbaken oder komplexere Umgebungsmonitore verwendet werden. SSA-Drohnen helfen bei der Überwachung sich ändernder Bedingungen und ermöglichen es dem Emergency Operations Center (EOC), das beste Kommandopersonal für die besten Ergebnisse und maximale Sicherheit bereitzustellen. Abbildung 1. Wildfire Hot Springs im Südosten Australiens, 1. Oktober 2019 bis 7. Januar 2020. Quelle: Meteorologischer Dienst der australischen Regierung, Brandschutzinformationen des NASA Resource Management Systems. Die bidirektionale Funkkommunikation ermöglicht es dem Forward-Team "Boots on the Ground", Statusberichte für die Chancengleichheit bereitzustellen, und ermöglicht es der Chancengleichheit, Befehle direkt an das Forward-Team zu erteilen. Bereitsteller führen Handfunkgeräte, die in den UKW- / UHF-Bändern betrieben werden. Die Reichweite eines Handfunkgeräts ist durch seine geringe Sendeleistung begrenzt, die normalerweise bis zu 5 Watt beträgt. Dies hängt hauptsächlich von der Entfernung ländlicher Gebiete oder "Gebäude" und dem physischen Gelände städtischer Gebiete ab. Das Wetter beeinflusst die UKW / UHF-Signale nicht. Groß. Ein 5-Watt-Radio hat eine nominelle Reichweite von 5 Kilometern auf flachem, freiem Boden, fällt jedoch in städtischen Gebieten auf 2 Kilometer ab. Repeater, Transceiver und die automatische Wiedergabe von Signalen mit höherer Leistung können erweitert werden Der zwischen der Frontlinie und dem EOC befindliche Repeater kann Funksignale von der Frontlinie an das EOC und vom EOC an die Frontlinie weiterleiten. Die Reichweite des Repeaters hängt auch von der Entfernung und dem Gelände ab, ist jedoch erheblich größer als die des Low- Power-Handfunkgerät In jüngster Zeit wurden mit Repeatern ausgestattete Schwebedrohnen eingesetzt, um die Reichweite von Front-Low-Power-Radios erheblich zu erweitern. Ein 1,3-kg-Repeater mit einem Gewicht von 1,3 kg, der von der Drohne über dem Boden schwebt, kann eine Reichweite von 20 Kilometern erreichen. Acmes Prototyp Wile E-15. Die 2X-Hybrid-Drohne wird voraussichtlich etwa 10.000 US-Dollar (AUD) kosten, wenn sie mit Radio-Repeatern oder Video- und Telemetrie-Funktionen ausgestattet ist. Tests zeigen, dass diese Drohne über die in Tabelle 1 aufgeführten Funktionen verfügt.
Zusammenfassung von Thema B:
1. Erstellen Sie ein Modell, um die optimale Anzahl und Kombination von SSA-Drohnen und Funk-Repeater-Drohnen für den Kauf für eine vorgeschlagene neue Abteilung der Victorian National Fire Service (CFA) zu bestimmen ("Rapid Bush Fire Response"). Ihr Modell sollte Fähigkeiten und Sicherheit mit Wirtschaftlichkeit in Einklang bringen und die Bedürfnisse und das Terrain für Beobachtungs- und Kommunikationsaufgaben berücksichtigen. Ihr Modell sollte auch die Größe und Häufigkeit von Brandereignissen als Parameter verwenden.
2. Erklären Sie, wie sich Ihr Modell an die sich ändernden Möglichkeiten extremer Brandereignisse in den nächsten zehn Jahren anpasst. Unter der Annahme, dass die Kosten des UAV-Systems gleich bleiben, können Sie vorhersagen, welche Ausrüstungskosten steigen werden.
3. Bestimmen Sie ein Modell zur Optimierung der Position schwebender VHF / UHF-Funk-Repeater-Drohnen für Brände unterschiedlicher Größe in unterschiedlichem Gelände (siehe Abbildung 2: Topografische Karte von Ost-Victoria). Bitte beachten Sie, dass die Höhe vom Meeresspiegel an der Küste bis zu 1.986 Metern Bergen reicht. Bogon, Victoria.
4. Bereiten Sie eine zweiseitige, mit Anmerkungen versehene Budgetanfrage vor, die von Ihrem Modell zur Einreichung bei der viktorianischen Regierung unterstützt wird.
Themenanalyse (nur als Referenz):
Es ist zu sehen, dass die insgesamtAHP (Analytic Hierarchy Process)mitVorhersagemodellKommen Sie als grundlegendes Algorithmusmodell.
Machen Sie zunächst eine kurze Analyse der Hintergrunddaten und der ersten Frage.
1. Was ist das Ziel, das wir bewerten wollen?
Aus dem Titel ist leicht ersichtlich, dass das Hauptproblem die umfassende Auswahl beim Kauf von "SSA" und "WileE-15.2X" ist.
2. Was sind die Einflussfaktoren?
Als nächstes müssen wir uns überlegen, was unsere Bewertungskriterien oder Indikatoren für dieses umfassende Problem sind.
Wenn wir noch einmal den Hintergrund des Themas betrachten, sehen wir, dass es mehrere notwendige Überlegungen gibt:
Hauptfaktoren (80%):
1. Kapazität (Kapazität)
2. Sicherheit (Sicherheit)
3. Wirtschaft
Sekundärfaktoren (20%):
4. Vermessung und Vermessungstopographie (Topographie)
5. Größe des Feuerereignisses
6. Die Häufigkeit des Brandereignisses (Häufigkeit des Brandereignisses)
(Der Anteil der primären und sekundären Faktoren kann geändert werden, z. B. 70% und 30%.)
3. Welche Möglichkeiten gibt es?
Ich bin hier nur auf der Grundlage des von einigen Dokumenten ausgewählten Plans. Sie müssen weitere relevante Dokumente konsultieren, um "immer genauere" Lösungen zu ermitteln.
1. Alle abgedeckt (vollständige Abdeckung)
Die vollständige Abdeckung "gefährlicher Gebiete" bietet die höchste Sicherheit, aber die Wirtschaft ist nicht hoch.
2. Fast abgedeckt (großflächige Abdeckung)
Das Abdecken eines großen Gebiets von "gefährlichen Gebieten" bietet die zweithöchste Sicherheit und höhere Wirtschaftlichkeit.
Wählen Sie hier Bereiche mit "geringer Brandbelastung" für "Lückenabdeckung" aus.
Daher müssen alle Faktoren und Einflüsse gewichtet werden.
3.Hälfte bedeckt (halb bedeckt)
Die Methode der Halbabdeckung "gefährlicher Bereiche" weist die geringste Sicherheit, aber die höchste Wirtschaftlichkeit auf.
HierHalb bedecktDies bedeutet, dass hauptsächlich "Hochrisikobereiche" bereitgestellt und kontrolliert werden sollen.
Wenn in der Umgebung ein "unkontrollierter Bereich" ein Feuer auftritt, kann die "Feuerwehr" rechtzeitig aus dem "angeordneten Bereich" mobilisiert werden.
Es gibt einen KompromissUmfassende Faktoren wie Verkehr in kontrollierten und unkontrollierten Bereichen.