Комп'ютерна система аналізу стану споруд цивільного захисту

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.advisorТарасенко-Клятченко, Оксана Володимирівна
dc.contributor.authorУстименко, Ілля Віталійович
dc.date.accessioned2026-01-16T13:07:43Z
dc.date.available2026-01-16T13:07:43Z
dc.date.issued2025
dc.description.abstractАктуальність теми В умовах воєнного часу в Україні забезпечення належного технічного стану споруд цивільного захисту набуває критичного значення. Халатність у даному питанні створює велику загрозу життю і здоров’ю людей. На момент написання цієї роботи відбуваються регулярні масовані атаки на енергетичну і цивільну інфраструктуру України. Це викликає загрозу руйнуванню цих об’єктів і призводить до стрімкого збільшення кількості укриттів і захисних споруд, що потребують постійного моніторингу. Маємо доказаний факт, що доволі часто перевірки споруд цивільного захисту в Україні виявляють численні порушення у вигляді аварійності таких споруд. Ця проблема частково спричинена малою ефективністю класичного ручного контролю. Щоб це виправити слід звернути увагу на автоматизований моніторинг, що здатен більш оперативно виявляти небезпечні зміни в конструкціях будівельних споруд. Проте, ми можемо зіштовхнутися з проблемою обробки великих об’ємів даних, що будуть зроблені цим автоматизованим моніторингом. А цю проблему можуть вирішити інтелектуальні підходи до оцінки ризиків на базі штучного інтелекту, що крім вирішення проблеми обробки великих обсягів даних, також здатні прогнозувати стан будівельних конструкцій в найближчому і далекому майбутньому виходячи з цих данних. Навіть зараз інструменти що задіюють штучний інтелект називають асистентом для досвідчених інженерів. Це відбувається через вміння цих інструментів забезпечити швидку оцінку параметрів стану об’єктів. Але це тільки початок розвитку цієї індустрії. Отже, розвиток таких інтелектуальних систем аналізу є актуальним і своєчасним. Мета дослідження Метою даної роботи є розробка та впровадження удосконаленого підходу до аналізу стану захисних споруд. Робота буде базуватися на розробленій комп’ютерній системі аналізу стану будівель цивільного захисту, але буде доповнена блоком інтелектуального аналізу. Цей блок буде займатися прогнозуванням технічного стану споруд цивільного захисту та працювати над виявленням і попередженням потенційних ризиків в будівельних конструкціях. Дана інтеграція передбачає розробку інструмента підтримки прийняття рішень для інженерів задля підвищення швидкодії оцінювання і точності цієї оцінки. Об’єктом дослідження є методи штучного інтелекту і спосіб їх впровадження в існуючу систему. Предмет дослідження в роботі є інтелектуальні методи аналізу даних у системах моніторингу стану будівельних конструкцій для укриттів цивільного населення. Наукова новизна полягає в наступному Запропоновано ідею поєднання у тісній інтеграції алгоритмів машинного навчання з вже розробленою раніше наявною системою моніторингу стану споруд що розроблена на базі веб-фреймворку Django, СУБД PostgreSQL та інтеграції з Telegram-ботом для інтелектуального опрацювання даних про технічний стан об’єктів, що раніше досліджувалися в системі. Розроблено модель оцінки технічного стану захисних споруд, що опирається на аналіз історичних даних експлуатації будівельних конструкцій. Модель дозволяє прогнозувати тенденції зміни стану будівельних конструкцій та виявляти аномальні відхилення. Реалізовано алгоритм раннього попередження про досягнення об’єктом аварійного стану. Практична цінність даної роботи являє собою створення програмного продукту, що дозволяє аналіз наданих даних про стан споруд цивільного захисту і передбачення погіршення стану будівельних конструкцій до критичного стану. Можливість інтегрувати цей інструмент в існуючі системи моніторингу стану споруд цивільного захисту. Данна розробка вже інтегрована з однією з таких систем, що підвищило точність і надійність оцінювання стану конструкцій для цієї системи і скоротило час реагування служб, що користуються цією системою. Апробація результатів Проміжні висновки і результати даної роботи обговорювалися і були прийняті до відома на наступних конференціях: 1. IX Всеукраїнська студентська наукова конференція «ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ ТА ТЕОРЕТИЧНІ ДОСЛІДЖЕННЯ В КОНТЕКСТІ СУЧАСНОЇ НАУКИ» 2. XVІІІ науково-практична конференція магістрантів та аспірантів ПМК 2025 факультет прикладної математики Публікації 1. Устименко І. В., Принципи побудови серверної частини для обробки звітів з клієнтських застосунків// IX Всеукраїнська студентська наукова конференція «ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ ТА ТЕОРЕТИЧНІ ДОСЛІДЖЕННЯ В КОНТЕКСТІ СУЧАСНОЇ НАУКИ». – 2025. – С. 94–96. 2. Устименко І. В., Побудова масштабної та відмовостійкої серверної частини системи збору звітів// XVІІІ науково-практична конференція магістрантів та аспірантів ПМК 2025 факультет прикладної математики - 2025 Структура та обсяг роботи мають підпадати під чітко зазначенні вимоги наукових робіт. Ця дисертація має структуру, обсяг і відповідає іншим вимогам, що ставляться до наукових робіт. Ця магістерська дисертація складається з вступу, чотирьох розділів і загальних висновків по роботі. У вступі доказана актуальність обраної теми, визначено об’єкт дослідження і сутність, що має бути поліпшена в роботі. Було сформульовано мету дослідження. В подробицях було розкрито наукову новизну і практичну цінність, що принесе поліпшення розробленого програмного продукту. У першому розділі був зроблений огляд існуючих розроблених сучасних систем моніторингу технічного стану споруд цивільного призначення. За допомогою цього огляду було поділено на групи всі існуючі системи. Було приділено увагу всім існуючим методам оцінювання стану споруд цивільного захисту задля кращого розуміння проблематики тієї сфери, для якої розробляється програмне рішення. Проаналізовано всі сучасні тенденції по застосуванню штучного інтелекту в аналізі споруд цивільного захисту. Були проаналізовані проблеми, що викликаються застосуванням цих систем і шляхи вирішення цих проблем. Також приділена увага геоінформаційним системам як складовій частині існуючих систем аналізу споруд цивільного захисту. У другому розділі розібрана архітектура комп’ютерних систем аналізу данних. Була визначена роль машинного навчання в системі. Були проаналізовані алгоритми регресії і класифікації, що можуть бути використані в технічному моніторингу. У третьому розділі була розібрана архітектура існуючої системи аналізу споруд цивільного захисту і було дослідження можливості інтеграції аналітичного модуля в цю систему. Було описано алгоритм, що використовується для оцінювання стану споруд і був наданий загальний опис аналітичного модуля. У четвертому розділі було проведено тестування розробленої системи. Також були надані рекомендації щодо подальшого покращення. У висновку було проаналізовано на скільки виконана робота відповідає тим вимогам, які перед нею поставлені. Також наданні кінцеві результати роботи. Магістерська робота викладена на 95 сторінках, містить 4 розділи, 1 рисунок, 7 таблиць та список із використаних джерел.
dc.description.abstractotherRelevance of the topic Ensuring proper technical condition of the civil defense protective structures becomes of crucial importance in wartime in Ukraine. The negligence poses a great threat to human life and health. At the time of writing of this thesis, regular massive attacks on Ukraine’s energy and civil infrastructures are underway. It may cause destruction of the structures and leads to rapid increase in the number of shelters and protective structures requiring regular monitoring to be performed. It is proved that multiple violations, manifested as poor condition of the civil defense protective structures, are quite often revealed during the inspections of the civil defense protective structures in Ukraine. It is partially caused by poor efficiency of the standard manual control. In order to correct this, automated monitoring which can detect dangerous changes in the building structures more promptly, should be paid attention to. Though, the challenge of processing of large volumes of data generated as the result of this monitoring can arise. This issue can be solved by applying the intellectual approaches for the risk assessment based on the artificial intellect, which can not only solve the problem of processing of large volumes of data, but also predict the building structures condition based on these data, in the near and distant future. And even today, the tools using artificial intelligence are called assistants for the experienced engineers. This is because they can provide a quick assessment of the parameters of the structures condition. And this is just the beginning of the development of the industry. Thus, development of these intelligent analysis systems is relevant and timely. Goal of the research The goal of the thesis is development and introduction of the improved approach for the analysis of the protective structures condition. The work is based on the developed computer system analyzing the condition of the civil defense structures, but it will be supplemented by the intelligent analysis module. This module is to predict technical condition of the civil defense protective structures and work on identifying and preventing potential risks in building structures. The integration includes development of the decision support tool for the engineers to increase rapidity of the assessment and the accuracy of the risk rating. Object of the research – artificial intelligence methods and the way they are to be integrated with the existing system Subject of the research – specified intelligent methods for the data analysis in the systems monitoring building structures condition for the civil defense shelters Scientific novelty of the research Introduction made – the idea to combine through close integration machine learning and the existing system monitoring building structures condition developed before on the basis of the web framework Django, a free and open-source relational database management system (RDBMS) PostgreSQL, as well as Telegram-bot for the intelligent processing of the data about the technical condition of the structures analyzed in the system before. Development made – a model for assessment of the technical condition of the protective structures based on the analysis of the historical data about building structures operation. The model allows predicting the tendencies towards building structures condition changes and identifying the respective abnormal deviations. Implementation made – the early-warning algorithm about falling the building in poor condition Practical value of the thesis is development of the software allowing analyzing the data about condition of the civil defense protective structures and predicting deterioration of the building structures before they fall in totally poor condition. This tool is possible to be integrated with the existing systems monitoring condition of the civil defense protective structures. This development has already been integrated with the one of the systems mentioned above, increasing accuracy and reliability of the assessment of the structures condition for this system, as well as reduced the response time for the services operating this system. Approbation of the results Intermediate conclusions and results of the research have been discussed and taken into account during the following conferences: 1. IX All-Ukrainian student scientific conference “EXPERIMENTAL AND THEORETICAL RESEARCH IN MODERN SCIENCE” 2. XVIII Scientific and practical graduate and postgraduate students conference. Faculty of Applied Mathematics and Computing, AMC – 2025. List of publications: 1. Server-side design principles for processing client application reports// IX All-Ukrainian student scientific conference “EXPERIMENTAL AND THEORETICAL RESEARCH IN MODERN SCIENCE”. By Ustymenko I.V.: 2025, p.94-96 2. Designing a large-scale and fault tolerant server-side system for report collection//XVIII Scientific and practical graduate and postgraduate students conference. Faculty of Applied Mathematics and Computing, AMC – 2025. By Ustymenko I.V. Structure and length of the thesis shall comply with the strictly defined requirements for research papers. This Master’s thesis complies with the requirements for the structure, length and other ones defined for research papers. The thesis includes an introduction, four chapters and a conclusion. The introduction justifies the relevance of the chosen topic, defines the object of the research and essence of the issue to be improved in practice. It specifies the goal of the research. This chapter describes scientific novelty and the benefits to be brought by the software improvement in details. The first chapter provides an overview of the existing modern systems monitoring the technical condition of the civil defense protective structures. This overview concludes division of all existing systems into certain groups. It focuses on all current assessment methods for civil defense protective structures to provide better understanding of the software developed. It presents the analysis of all current tendencies for using the artificial intelligence in the civil defense protective structures. The chapter also includes the analysis of the issues caused by these systems and the ways to solve them. In addition, it pays attention to geographic information systems as a part of the current systems for analysis of the civil defense protective structures. The second chapter explores the architecture of computer systems for data analysis. It defines the role of the machine learning in the system. It provides the analysis of the regression and classification algorithms to be used in technical monitoring. The third chapter explores the architecture of the existing system for the analysis of the civil defense protective structures and examines the possibility for the analytical module to be integrated with this system. The chapter describes the algorithm used for assessment of the structures technical condition and presents a general description of the analytical module. The fourth chapter contains testing of the system developed. Moreover, it lists recommendations on further improvements. The conclusion presents the analysis of the compliance of the work performed with the requirements set to it. In addition, it summarizes the respective findings. The Master’s thesis is 95 pages in length. It includes 4 chapters, 1 figure, 7 tables and references.
dc.format.pagerange97 с.
dc.identifier.citationУстименко, І. В. Комп'ютерна система аналізу стану споруд цивільного захисту : магістерська дис. : 123 Комп’ютерна інженерія / Устименко Ілля Віталійович. – Київ, 2025. - 95 с.
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/78199
dc.language.isouk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорського
dc.publisher.placeКиїв
dc.subjectсистема аналізу
dc.subjectспоруди цивільного захисту
dc.subjectмашинне навчання
dc.subjectмоніторинг
dc.subjectDjango
dc.subjectTelegram Bot
dc.subjectPostgreSQL
dc.subjectінтелектуальні системи
dc.subjectanalysis system
dc.subjectcivil defense protective structures
dc.subjectmachine learning
dc.subjectintelligent systems
dc.subject.udc004.05
dc.titleКомп'ютерна система аналізу стану споруд цивільного захисту
dc.typeMaster Thesis

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
Ustymenko_magistr.pdf
Розмір:
830.15 KB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
8.98 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Магістерські роботи (СПСКС)
Магістерські роботи