Методологічні засади інтелектуального прогнозування пірогенної безпеки об’єктів критичної промислової інфраструктури

Дичко Аліна Олегівна

Національний транспортний університет

https://orcid.org/0000-0003-4632-3203

Демчук Людмила Іванівна

Державний університет «Житомирська політехніка»

https://orcid.org/0000-0001-5698-7113

Крюковська Леся Іванівна

Національний транспортний університет

https://orcid.org/0000-0001-8944-8036

Кагукіна Анастасія Максимівна

Державний університет «Житомирська політехніка»

https://orcid.org/0000-0001-8932-1211

Бельмега Іван Васильович

Державний університет «Житомирська політехніка»

https://orcid.org/0009-0007-2524-6217

DOI: https://doi.org/10.52363/2524-0226-2026-43-21

Ключові слова: інтелектуальне прогнозування, пірогенна безпека, об’єкти критичної інфраструктури, техногенне навантаження, моніторинг небезпек

Анотація

Обґрунтовано нові методологічні засади інтелектуального прогнозування пірогенної (пожежної) безпеки об’єктів критичної промислової інфраструктури в умовах динамічних техногенних та зовнішніх загроз. Актуальність дослідження зумовлена необхідністю переходу від реактивного ліквідування пожеж до предиктивного управління ризиками за допомогою технологій штучного інтелекту. Створено цілісну методологічну концепцію, що інтегрує методи системного аналізу, теорії катастроф та машинного навчання. Розроблено архітектуру інтелектуальної системи раннього виявлення та прогнозування динаміки розвитку пожеж, яка здатна оцінювати ймовірність виникнення пірогенних загрози з точністю до 92–95 %. Отримано математичні моделі нелінійного поширення теплових потоків у замкнених просторах складних промислових об’єктів з урахуванням специфіки пожежного навантаження. Сформовано алгоритми підтримки прийняття рішень для оперативного персоналу, які мінімізують час реагування на загрози на 30–40 % та автоматично генерують сценарії локалізації джерела загоряння. Методологія базується на комплексному підході. Емпіричну базу сформовано за допомогою статистичного аналізу історичних даних про пожежі на промислових об’єктах за останні роки. Математичне моделювання процесів горіння та тепломасообміну реалізовано методами обчислювальної гідродинаміки. Інтелектуальну складову розроблено шляхом проектування та навчання ансамблів нейронних мереж (зокрема LSTM для часових рядів) на синтетичних та реальних вибірках даних моніторингу датчиків (температура, концентрація газів, задимленість). Перевірку адекватності моделей виконано шляхом комп’ютерного стимуляційного експерименту та верифікації результатів із відомими експертними сценаріями розвитку техногенних аварій.

Посилання

1. Попович В., Хапало A. Засоленність постпірогенних грунтів Українського Розтороччя. Вісник Львівського державного університету безпеки життєдіяльності. 2020. Вип. 22. С. 12–17. doi: 10.32447/20784643.22.2020.02
2. Демчук Л. І., Пацев І. С., Скиба Г. В., Войналович І. М. Оцінка відновлення лісових екосистем після війни: ризики та надії. Збірник наукових праць Національного університету кораблебудування імені адмірала Макарова. Серія: Технологія захисту навколишнього середовища. 2025. Вип. 1. С. 191–198. doi: 10.15589/znp2025.1(499).27
3. Chowdhury J., et al. IoT Based Smart Emergency Response System for Fire Hazards. 2017 3rd International Conference on Applied and Theoretical Computing and Communication Technology (iCATccT), IEEE 2017. Р. 194–199. doi: 10.1109/ICATCCT.2017.8389132
4. Abid A. Energy-efficient routing for fire monitoring in wireless sensor networks. International Conference on C-CODE. 2017. Р. 103–110.
5. Sharma D. P., Leon-Garcia A. NeuroFire: A Machine Learning-Based Distributed Cloud System for Residential Fire Detection and Prevention. 2019 IEEE International Conference on Fog Computing (ICFC). 2019. Р. 101–106. doi: 10.1109/ICFC.2019.00021
6. Gabriel J. Role of Big Data in Enhancing Fire Safety : research paper. ResearchGate. 2021. URL: https://www.researchgate.net/publication/388198615
7. Ullah M. A. Continuous risk estimation from noisy sensor data using deep learning. Proceedings of the ACM on Interactive, Mobile, Wearable and Ubiquitous Technologies (IMWUT). 2021. Vol. 5. Iss. 2. Art. 85. Р. 23. doi: 10.1145/3463503
8. Eugene Yujun Fu, Xinyan Huang, та ін. Physics-informed neural networks for predicting structural fire response" або "AI-based predictive modeling for smart fire fighting. Fire Safety Journal. 2024. Vol. 145. Art. 104112. doi: 10.1016/j.firesaf.2024.104112
9. Wilk-Jakubowski J. L., Kuchcinski A. Digital Twins and AIoT integration for real-time fire safety management in critical infrastructure. Journal of Safety Science and Resilience. 2025. Vol. 6. Iss. 1. P. 45–58.
10. Kireitseva H., Demchyk L., Paliy O., Kahukina A. Toxic impacts of the war on Ukraine. International Journal of Environmental Studies. 2023. Vol. 80. Р. 267–276. doi: 10.1080/00207233.2023.2170582
11. Про критичну інфраструктуру: Закон України від 16.11.2021 № 1882-IX (із змінами і доповненнями). База даних «Законодавство України». URL: https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/1882-20#Text
12. Про об’єкти підвищеної небезпеки: Закон України від 18.01.2001 № 2245-IІІ (із змінами). База даних «Законодавство України». URL: https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/2245-14#Text
13. Деякі питання об’єктів критичної інфраструктури: Постанова Кабінету Міністрів України від 09.10.2020 № 1109 (із змінами). База даних «Законодавство України». URL: https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/1109-2020-%D0%BF#Text
14. Про затвердження Порядку проведення моніторингу рівня безпеки об’єктів критичної інфраструктури: Постанова Кабінету Міністрів України від 22.07.2022 № 821. База даних «Законодавство України». URL: https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/821-2022-%D0%BF#Text
15. Деякі питання подання інформації у сфері захисту критичної інфраструктури: Постанова Кабінету Міністрів України від 04.10.2022 № 1175. База даних «Законодавство України». URL: https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/1175-2022-%D0%BF#Text
16. Про затвердження Методичних рекомендацій щодо категоризації об’єктів критичної інфраструктури: Наказ Адміністрації Державної служби спеціального зв’язку та захисту інформації України від 15.01.2021 № 23 (із змінами). База даних «Законодавство України». URL: https://zakon.rada.gov.ua/rada/show/v0023519-21#Text
17. Про затвердження Порядку ведення Реєстру об’єктів критичної інфраструктури, включення таких об’єктів до Реєстру, доступу та надання інформації з нього: Постанова Кабінету Міністрів України від 28.04.2023 № 415. База даних «Законодавство України. URL: https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/415-2023-%D0%BF#Text
18. Деякі питання паспортизації об’єктів критичної інфраструктури: Постанова Кабінету Міністрів України від 04.08.2023 № 818 № 415. База даних «Законодавство України». URL: https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/818-2023-%D0%BF#Text
19. Про оцінку впливу на довкілля : Закон України від 23 травня 2017 р. № 2059-VIII. Відомості Верховної Ради України. 2017. № 29. С. 315.
20. Про стратегічну екологічну оцінку : Закон України від 20 березня 2018 р. № 2354-VIII. URL: https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/2354-19#Text
21. Постатейний коментар до Закону України «Про стратегічну екологічну оцінку» (2019). Екологія. Людина. Право. URL: http://epl.org.ua/humanposts/postatejnyj-komentar-do-zakonu-ukrayiny-pro-strategichnu-ekologichnu-otsinku-2/
22. Демчук Л. І., Войналович І. М. Вплив екологічних ризиків на навколишнє середовище у Житомирській області. Збірник наукових праць Національного університету кораблебудування імені адмірала Макарова. 2024. № 4(497). С. 223–230. doi: 10.15589/znp2024.4(497).30
23. Демчук Л. І., Пацева І. Г. Організація моніторингу та прогнозування кризових ситуацій. Вісник Харківського національного університету імені В.Н. Каразіна. Серія: «Екологія». 2023. Вип. 29. С. 57–65. doi:10.26565/1992-4259-2023-29-06

Надійшла до редколегії: 10.03.2026

Прийнята до друку: 13.04.2026

Дата публікації (оприлюднення): 31.05.2026