нформаційна технологія керування автоматизованим адаптивним моніторингом обмежених екосистем із застосуванням хмарних технологій та Інтернету речей

Abstract

Мета дисертаційної роботи. Мета дослідження полягає у підвищенні ефективності автоматизованого адаптивного моніторингу за станом обмеженої екосистеми за рахунок впровадження інформаційної технології із використанням хмарних та ІоТ технологій. Наукова новизна одержаних результатів. 1. Запропоновано нову формалізовану модель управління автоматизованими системами збору даних та прийняття рішень в умовах невизначеності на основі розподіленої мережі статичних та динамічних сенсорів, що дає змогу збільшити достовірність даних та розширити спектр застосування системи в цілому. 2. Удосконалено систему збору даних на основі дублювання каналів передачі та комірчастої (MESH) комп’ютерної мережі мобільних станцій в ISM діапазоні 868Мгц із застосуванням малопотужних модулях LoRa, які інтегровані в супутникові і наземні мережі, що значно збільшило живучість та забезпечило надійність автоматизованих систем керування комплексів збору даних. 3. Знайшли подальшого розвитку автоматизовані роботизовані комплекси керування сенсорами в Україні в Києві, Луганській області, Волинській області, які базуються на визначенні нових станів обмеженої екосистеми та ідентифікацію, що дозволило отримати нові уточнені карти забруднення за бета та гама від 15KEV. 3 4. Удосконалено алгоритм ідентифікації стану екосистеми на базі аналізу обмежених скалярних полів, елементів образного та дискримінантного (статистичного, кореляційного, регресійного) аналізу, що дозволило розширити зону покриття моніторингу системи. 5. Розроблено інтегровану систему автоматизованого адаптивного моніторингу обмежених екосистем з використанням хмарних технологій та Інтернету речей, яка включає інформаційно-телекомунікаційні ланки та розподілені системи збору і оброблення даних, керування енергоспоживанням сенсорних блоків, що призводить до збільшення об’єму та точності даних, зниження часу оперативного розгортання та зниження вимог до систем електроживлення на більш ніж 50%. Одержані результати можуть бути використані при розробці, проектуванні, вдосконаленні систем автоматизованого адаптивного моніторингу екосистем, при підготовці фахівців з автоматизації, інформаційних технологій, комп’ютерних наук, екологічної безпеки та інших суміжних галузей. Результати роботи були використані фахівцями цивільного захисту України для удосконалення існуючих мереж постів екологічного моніторингу. The purpose of the dissertation. The purpose of the study is to increase the effectiveness restricted ecosystem state automated adaptive monitoring due to the information technology introduction using cloud and IoT technologies. Scientific novelty of the obtained results. 1. A new formalized model for controlling automated data collection and decision-making systems under uncertainty based on a distributed network of static and dynamic sensors is proposed, which allows to increase the reliability of data and expand the range of applications of the system as a whole. 2. Improved data collection system based on duplication of transmission channels and mesh (MESH) computer network of mobile stations in the ISM band of 868 MHz using low-power LoRa modules integrated into satellite and terrestrial networks, which significantly increased the survivability and reliability of automated control systems of data collection complexes. 3. Further development of automated robotic sensor control systems in Ukraine in Kyiv, Luhansk region, Volyn region, based on the identification of new states of a limited ecosystem and identification, which allowed to obtain new updated maps of pollution by beta and gamma from 15KEV. 4. An algorithm for identifying the state of the ecosystem based on the analysis of limited scalar fields, elements of figurative and discriminant (statistical, correlation, regression) analysis was improved, which allowed to expand the coverage of the system monitoring. 5 5. An integrated system for automated adaptive monitoring of restricted ecosystems using cloud technologies and the Internet of Things has been developed, which includes information and telecommunication links and distributed data collection and processing systems, and power management of sensor units, leading to an increase in the volume and accuracy of data, a reduction in the time of operational deployment, and a reduction in the requirements for power supply systems by more than 50%. The obtained results can be used in the development, design, improvement of systems of automated adaptive monitoring of ecosystems, in the training of specialists in automation, information technologies, computer sciences, environmental safety and other related fields. The results of the work were used by civil defense specialists of Ukraine to improve existing networks of environmental monitoring posts.