Система комплексного моніторингу мікроклімату у приміщенні на основі технологій ІоТ
Ескіз недоступний
Дата
2024
Автори
Науковий керівник
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
КПІ ім. Ігоря Сікорського
Анотація
У сучасному світі мікроклімат у приміщеннях має ключове значення для здоров'я та комфорту людей. Використання технологій Інтернету речей відкриває нові можливості для контролю та регулювання мікроклімату, а саме: дозволяють відстежувати параметри мікроклімату віддалено та автоматично регулювати їх, збирати та аналізувати дані для виявлення тенденцій та закономірностей, інтегруватися з іншими системами будівель. Існуючі прилади моніторингу мікроклімату мають кілька суттєвих недоліків, які впливають на їхню ефективність та зручність використання. Більшість таких пристроїв мають суттєві обмеження щодо обсягів збереженої інформації, що унеможливлює узагальнення отриманих результатів для визначення проблем мікроклімату у приміщенні. Пристрої, що є доступними за ціною, мають дуже обмежений функціонал, мають низьку точність вимірювання, не мають можливості калібрування датчиків, не надають дистанційного доступу до результатів вимірювання. Це значно звужує коло споживачів та галузей використання дешевих пристроїв моніторингу якості повітря. Пристрої, що мають більш розширений функціонал, мають зависоку ціну, що стає серйозною перешкодою на шляху їх використання широким колом користувачів. Перелічені недоліки існуючих моделей моніторів мікроклімату показують необхідність розробки більш доступних рішень з вдосконаленим функціоналом на основі технологій інтернету речей, які б відповідали сучасним вимогам до стану мікроклімату в приміщеннях різного призначення.
Мета роботи
Метою дисертації є розробка ефективної системи комплексного моніторингу мікроклімату у приміщеннях різного призначення на основі технологій ІоТ, яка забезпечить безперервний збір та аналіз параметрів мікроклімату для досягнення оптимальних умов з урахуванням вимог комфортності.
Для досягнення поставленої мети вирішуються такі задачі:
‒ аналіз існуючих систем моніторингу мікроклімату у приміщенні з метою визначення проблем, що потребують вдосконалення;
‒ визначення вимог до системи моніторингу мікроклімату у приміщенні;
‒ визначення поняття мікроклімату та його оптимальних параметрів;
‒ розробка архітектури системи інтернету речей для моніторингу мікроклімату у приміщенні;
‒ розробка структурної та функціональної схем системи;
‒ розробка та оптимізація алгоритмів обробки та передачі даних;
‒ розробка прототипу системи;
‒ розробка веб-інтерфейсу системи;
‒ тестування та аналіз отриманих даних.
Об’єкт дослідження – процеси моніторингу параметрів мікроклімату у приміщеннях різного призначення.
Предмет дослідження – програмно-апаратні засоби та методи побудови системи комплексного моніторингу мікроклімату, що базується на технологіях IoT.
Методи дослідження
У роботі використовуються порівняльний аналіз, методи оцінки кліматичних показників (вимірювання ємності полімеру, вимірювання опору провідника, інфрачервоної дисперсії світла, електрохімічної емісії), методи моделювання, програмування, обробки та візуалізації отриманих результатів.
Наукова новизна
Наукова новизна роботи полягає у тому, що запропонована нова структурна організація системи моніторингу мікроклімату, яка складається з апаратного та програмного модулів, яка перевершує існуючі аналоги на ринку за рахунок декількох ключових аспектів. По-перше, система дозволяє вимірювати більшу кількість показників у реальному часі, що підвищує точність та детальність моніторингу кліматичних умов. По-друге, вона забезпечує зберігання великого обсягу статистичних даних без використання зовнішніх серверів, що знижує витрати на обслуговування та дозволяє проводити ретельний аналіз середовища у приміщенні. Крім того, розроблена система оснащена можливістю заміни та калібрування датчиків, що робить її більш гнучкою та довговічною. Ці характеристики дозволяють підвищити ефективність контролю кліматичних параметрів приміщень і роблять систему конкурентоспроможною на ринку завдяки її доступній вартості та розширеній функціональності.
Практична цінність
Розроблена ефективна система комплексного моніторингу мікроклімату у приміщеннях різного призначення, яка забезпечує безперервний збір та аналіз параметрів мікроклімату, віддалений доступ до зібраних даних за допомогою зручного та інтуїтивно зрозумілого веб-інтерфейсу. Система доступна широкому колу споживачів, її впровадження у різних галузях суттєво покращить якість моніторингу стану мікроклімату, що надасть можливість швидше та більш ефективно реагувати на зміни мікроклімату та вживати відповідних заходів для його покращення.
Апробація результатів дисертації
Основні положення та результати роботи були представлені та обговорені на 2 науково-технічних конференціях, а саме: XVІ науково-практичній конференції магістрантів та аспірантів «Прикладна математика та комп’ютинг» ПМК-2023 (Київ, 28-30 листопада 2023 р.) та XVІІ науково-практичній конференції магістрантів та аспірантів «Прикладна математика та комп’ютинг» ПМК-2024 (Київ, 20-22 листопада 2024 р.).
Публікації
Основні результати досліджень викладені в 2 тезах доповідей у збірниках тез доповідей конференцій: Клятченко Я. М., Орел Б. В. Сучасні мікроконтролери як основа для пристроїв інтернету речей. Прикладна математика та комп’ютинг ПМК 2023 : збірник тез доповідей XVI наук.-практ. конференції магістрантів та аспірантів, 28-30 лист. 2023 р. Київ : КПІ, 2023. С. 212-217; та Клятченко Я. М., Орел Б. В. Компоненти системи моніторингу мікроклімату на базі технологій інтернету речей. Прикладна математика та комп’ютинг ПМК 2024 : збірник тез доповідей XVII наук.-практ. конференції магістрантів та аспірантів, 20-22 лист. 2024 р. Київ : КПІ, 2024.
Структура та обсяг роботи
Магістерська дисертація складається з вступу, трьох розділів, висновків по кожному розділу та загальних висновків по роботі в цілому, списку використаних літературних джерел (52 найменування). Повний обсяг дисертації – 144 сторінки, у тому числі пояснювальна записка – 101 аркушів, 50 рисунків, 12 таблиць.
Ключові слова
мікроклімат, інтернет речей, моніторинг, Arduino IDE, C++, JavaScript, SQLite3, СУБД, TVOC, UART, I2C, ESP32.
Опис
Ключові слова
мікроклімат, інтернет речей, моніторинг, Arduino IDE, C++, JavaScript, SQLite3, СУБД, TVOC, UART, I2C, ESP32, microclimate, Internet of Things, monitoring
Бібліографічний опис
Орел, Б. В. Система комплексного моніторингу мікроклімату у приміщенні на основі технологій ІоТ : магістерська дис. : 123 Комп'ютерна інженерія / Орел Богдан Вадимович. – Київ, 2024. – 112 с.