بخشی از مقاله
چکیده
بررسی ها نشان داده است که از میان انواع بلایای طبیعی، تاکنون 31 نوع آن در ایران رخ داده که زلزله شایع ترین و مخرب ترین آنها بوده است. امداد رسانی سریع و صحیح به نقاط آسیب دیده، یکی از مواردی است که در کاهش خسارات ناشی از زمین لرزه نقش حیاتی دارد. از طرفی با تکیه بر روش های سنتی نمی توان به مدیریت کارآمد و همه جانبه بحران دست یافت. در این میان طراحی، پیاده سازی و استفاده از روبات های امدادگر منجر به کاهش زمان و افزایش چشمگیر دقت جستجو می گردد. در این پژوهش جهت برنامه ریزی حرکت ربات و در مرحله مسیریابی، الگوریتم مورچگان مورد استفاده قرار گرفت. نتایج حاصل از پیاده سازی الگوریتم در محیط برنامه نویسی، موید قابلیت بالای آن در این کاربرد است.
-1مقدمه
سالانه هزاران نفر بر اثر آسیب های ناشی از حوادث غیر مترقبه همچون زلزله و تاخیر یا سهل انگاری در عملیات نجات توسط گروههای امداد، جان خود را از دست می دهند .[17] گرچه نمی توان از وقوع این حوادث جلوگیری کرد اما می توان آثار و عواقب فاجعه آمیز آنها را به کمک برنامه ریزیهای قبلی و آمادگی برای انجام اقدامات اضطراری کاهش داد. روش های سنتی برای مدیریت زلزله کافی و کارآمد نیست.
امروزه انسان با بهره گیری از فن آوریهای موجود همچون روبات های هوشمند و نیز با شناخت بیشتر محیط اطراف خود توانسته است از ابعاد روز افزون خسارات ناشی از بلایای طبیعی بکاهد. طراحی منعطف این ربوتها برخی توانمندیهای موردنیاز در محیطهای دچار سانحه را به آن افزوده است. اگر در شرایطی این ربوتها با مانعی در زیر آوار برخورد کنند و تعادل خود را از دست بدهند یا از ارتفاعی سقوط کنند، با چرخش پیکره خود مجدداً به وضعیت متعادل و مناسب برای حرکت بازمی گردند .
[17] نیازهای انسانی برای روباتها مفهومی ندارد و هرگز دچار خستگی نمی شوند. آنها می توانند در موقعیت های خطرناک کار کنند و در یک لحظه چندین کار را با هم انجام دهند در صورتی که انسانها قادر به انجام چنین فعالیت هایی نیستند. دقت روباتها بسیار بیشتر از انسانها است آنها در حد میلی یا حتی میکرو اینچ دقت دارند .[17] پس از زلزله وضعیت حیاتی مصدومان و محل قرارگیری آنها برای گروه امداد نامشخص است لذا می توان روباتهایی برای شناسایی و ارسال گزارش به این محیطها اعزام کرد.
این روباتها از موانع صعبالعبور ناشی از ریزش آوار عبور و در ضمن ارسال تصویر و صدا به مرکز کنترل، اطلاعاتی را از وضعیت حیاتی مصدومان مانند دما، حرکت، صدا و گازهای تنفسی گزارش می کنند .[18] برنامه ریزی حرکت روبات در4 مرحله مسیر یابی، پوشش، تمرکز در محلی خاص و نقشه کشی صورت می گیرد. مسیر یابی شامل حرکت بدون برخورد روبات از یک وضعیت به وضعیت دیگر است.
فرض براین است که موانع موجود در مسیر، ساکن و کاملا شناخته شده اند. هدف از پوشش، ارسال امواج سنسورها به تمام نقاط موجود در فضا است. در مرحله سوم از یک نقشه جهت تفسیر حسگرهای داده برای تعیین وضعیت روبات استفاده می شود. در نهایت، روبات نقشه محیط و جزئیات آن را تهیه می کند .[19] در پژوهش حاضر، الگوریتم مورچگان جهت یافتن کوتاهترین مسیر امدادرسانی به مناطق آسیب دیده مورد استفاده قرار گرفت بطوریکه روبات با شروع از یک نقطه، حرکت به نقاط آسیب دیده و جمع آوری گزارش از مصدومان، مجددا به نقطه نخست بازگردد.
پیشینه تحقیق در ایران
مکان یابی بهینه محل های اسکان موقت آسیب دیدگان ناشی از زلزله در مناطق شهری با استفاده از روش های چند معیاری1 و سیستم اطلاعات مکانی2مطالعه موردی شهر زنجان صورت گرفت .[1] روش تحلیل سلسله مراتبی به بررسی معیارهای مستقل از هم می پردازد؛ در صورتی که بیشتر فاکتورهای مربوط به زلزله، وابسته به هم هستند. جی آی اس همراه برای مدیریت حوادث در بستر زیرساخت داده مکانی ایجاد شد.
[4] اگرچه مدل های مفهومی اس دی آی3 برای مدیریت بحران شرح و بسط داده شده اند، اما با توجه به کاربرد شبکه های بی سیم و فناوری های وابسته به آن از قبیل جی آی اس همراه لازم است مدل های مذکور بر اساس ویژگی های شبکه های بی سیم و فناوری های مرتبط توسعه یابند. مدلسازی مکانی برای کاهش خسارت های بحران زلزله در ایران نیز انجام گرفت .[3] ارزیابی مدل رادیوس در تخمین خسارات ناشی از زلزله در محیط جی آی اس صورت گرفت .[2]
-2مواد و روش ها
روز شنبه 21 مرداد 1391 دو زمین لرزهنسبتاً شدید مناطقی از استان آذربایجان شرقی را لرزاند؛ زمینلرزه ی اول با بزرگای 4٫6 در ساعت 16:53به وقت محلّی در 17 کیلومتری اهر و زمینلرزه ی دوم با بزرگای 3٫6 در ساعت 17:04 در 10 کیلومتری ورزقان رخ داد. موسسه ژئوفیزیک دانشگاه تهران و سازمان زمین شناسی امریکا، کانون هر دو زمین لرزه را در عمق حدود ده کیلومتری زمین ذکر کردهاند. این زمینلرزه، در استانهای آذربایجان غربی، گیلان، زنجان و اردبیل و همچنین در باکو، پایتخت جمهوری آذربایجان احساس شد. کارشناسان جمعیت کاهش خطرات زلزله، گسل شمال تبریز یا یکی از شاخه های آن را مسبب زمین لرزه می دانند . [15]
-2-1 منطقه مورد مطالعه
شهرستان اهر با مساحت 93 /3073کیلومتر مربع و جمعیت 149530 نفر، در موقعیت 39 درجه و 5 دقیقه عرض شمالی و 47 درجه و 33 دقیقه طول شرقی واقع شده است .[16] مختصات 20 روستای زلزله زده در سیستم مختصات قرار دادی در تعامل با کاربر از تصویر گوگل ارت4 مربوط به منطقه اخذ شد.
-2-2روش تحقیق
در این پژوهش از الگوریتم مورچگان برای یافتن کوتاهترین مسیر امدادرسانی استفاده شد. این الگوریتم، بعنوان اولین الگوریتم برای بیان رفتار جست و جوی مورچه ها بوسیله دوریگو5 در سال 1992 برای مسائل بهینه سازی ارائه شد .
