1. CDS
  2. Всі випуски
  3. Випуск 4, Номер 1, 2022
  4. Інтерактивна система моніторингу поверхневих вод технологіями IoT

Інтерактивна система моніторингу поверхневих вод технологіями IoT

CDS.
2022;
Випуск 4, Номер 1
: cc. 1 - 8
https://doi.org/10.23939/cds2022.01.001
Автори:
  1. Дмитро Корпильов
  2. Андрій Здобицький
  3. Уляна Марікуца
  4. В. Том’юк
  5. Р. Панчак
1
Національний університет «Львівська політехніка»
2
Національний університет «Львівська політехніка»
3
Національний університет «Львівська політехніка»
4
Національний університет «Львівська політехніка»
5
Національний університет «Львівська політехніка»

У статті розглядається можливість та пріоритетність використання Інтернету речей, особливо їх реалізацію в системі моніторингу поверхневих вод. Обґрунтовано доцільність розробки комплексної системи інтерактивного моніторингу поверхневих вод технологіями IoT, що суттєво покращить систему моніторингу вод в режимі реального часу та забезпечить поступове впровадження нових можливостей давачів за допомогою яких відбуватиметься збір даних щодо відхилення параметрів від заданих нормативних показників якості вод в природних водоймах. Розроблено інтерактивну систему інтелектуального моніторингу якості води в природних водоймах з використанням технологій і засобів Інтернету речей, зокрема мікроконтролера Node MCU 1.0 Wifi на базі мікроконтролера ESP8266, а також низки давачів зокрема, аналоговий давач PH4502с, давач температури води і навколишнього середовища DHT-11, давач каламутності води DFRobot та плати перетворення сигналу V2. Візуалізацію зазначених показників реалізовано через 2,2-дюймовий QVGA TFT LCD-дисплей. Мікроконтролерний блок (MCU) з'єднаний з давачами і подальша обробка виконується на серверному блоці. Обґрунтовано вибір хмарного сервера а також реалізовано передачу отриманих даних в хмару за допомогою програмного забезпечення з відкритим кодом ThingSpeak на основі IoT для моніторингу якості води. Для підвищення ефективності проектування, зокрема компонування елементів, забезпечення функціоналу та ергономічності, застосовано середовище комп’ютерного проектування від компанії Autodesk. Скориставшись програмним забезпеченням з відкритим кодом Fritzing і Arduino (IDE) розроблено програмну і апаратну частину пристрою. На основі отриманих статистичних даних щодо заданих показників якості води в природних водоймах реалізовано сучасну мережу розумних пристроїв із системою моніторингу і оповіщення, що враховує прив’язку даних до часу та місця позиціонування. Наведено особливості отримання даних щодо результатів моніторингу якості води в природних водоймах в режимі реального часу для споживачів, що зможуть передбачити та вжити необхідних заходів для запобігання негативного впливу.

поверхневі води
інтерактивна система
мутність
система моніторингу
давач рівня рН
температура навколишнього середовища
якість води
  1. AK Bharti, Rashmi Negi, Deepak Kumar Verma, “A Review on Performance Analysis and Improvement of Internet of Things Application”, International Journal of Computer Sciences and Engineering, Vol.-7, Issue-2, Feb 2019. doi.org/10.26438/ijcse/v7i2.367371.
  2. Analytical Groundwater Modeling. Theory and Applications using Python. Mark Bakker, Vincent Post. CRC Press ©2022 Taylor & Francis Group, London, UK 243.
  3. Arduino Cookbook: Recipes to Begin, Expand, and Enhance Your Projects 3rd Edition. by Michael Margolis, Brian Jepson, Nicholas Robert Weldin. O'Reilly Media; 3rd edition (June 9, 2020). 798
  4. Beginning IoT Projects: Breadboard-less Electronic Projects. Charles Bell Copyright © 2021 by Charles Bell 875.
  5. Biscayne bay water watch (BBWW) project, field-based data documents: pH, salinity, and temperature. https://sfyl.ifas.ufl.edu/media/sfylifasufledu/miami-dade/documents/seag... Salinity-and-pH.pdf. [Accessed 15 Jul 2022].
  6. Creating  water  quality  maps  from  remote  sensed  images  with  Python.  Maurício  Cordeiro. https://towardsdatascience.com/creating-water-quality-maps-from-remote-sensed-images-with-python- ca5274041f4c.
  7. Critical factors affecting pH measurement. http://www.jumo.pl/pl_PL/prasa/white- papers/index.html. [Accessed 15 Jul 2022].
  8. Hands-On Internet of Things with Blynk: Build on the power of Blynk to configure smart devices and build exciting IoT projects. Pradeeka Seneviratne. Packt Publishing (May 28, 2022) 266.
  9. Давач з наднизьким енергоспоживанням Waspmote Plug & Sense [Online]. Available: http://www.informationweek.com/strategic-cio/executive-insights-and innovation/internet-of-things-done- wrong-stifles-innovation/a/d-id/1279157 [Accessed 15 Jul 2022].
  10. Платформа            Waspmote             Smart              Water             [Online].             Available: https://www.libelium.com/libeliumworld/success-stories/controlling-quality-of-irrigation-water-with-iot- to-improve-crops-production [Accessed 15 Jul 2022].
  11. Internet of Things for Architects: Architecting IoT solutions by implementing sensors, communication infrastructure, edge computing, analytics, and security Perry Lea ISBN: 978-1788470599, 524.
  12. Korobka, S., Babych, M., Krygul, R., Zdobytskyj, A. Results of research into technological process of fruit drying in the solar dryer (2018) Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (8-91). 64- 73. DOI: 10.15587/1729-4061.2018.122816.
  13. Lobur M., Korpyljov D., Jaworski N., Iwaniec M., Marikutsa U. Arduino Based Ambient Air Pollution Sensing System. International Conference on Perspective Technologies and Methods in MEMS Design, 2020. 32–35, DOI 10.1109/MEMSTECH49584.2020.9109460.
  14. Mastering Arduino: A project-based approach to electronics, circuits, and programming. Jon Hoffman. Packt Publishing; 1st edition (September 28, 2018) 372.
  15. Matviykiv O. et al., Lab-chip Diagnostic Device for the Rainwater Monitoring System Using Wireless Sensors Network, 2019 MIXDES - 26th International Conference "Mixed Design of Integrated Circuits and Systems", 2019, pp. 241-245, DOI: 10.23919/MIXDES.2019.8787185.
  16. Modelling Hydrology, Hydraulics and Contaminant Transport Systems in Python Soumendra Nath Kuiry Dhrubajyoti Sen. CRC Press. © 2022 Taylor & Francis Group, LLC 193.
  17. Musii R., Melnyk N., Drohomyretska K., Dmytruk V., Marikutsa U. and Nakonechny R. Modeling and Calculation of the Temperature-Force Regime of Functioning of an Electrically Conductive Cylindrical Sensor under the Pulsed Electromagnetic Action in the Mode of the Damped Sinusoid, 2019 IEEE XVth International Conference on the Perspective Technologies and Methods in MEMS Design (MEMSTECH), 2019. 101-104, DOI: 10.1109/MEMSTECH.2019.8817404.
  18. Parametric Modeling with Autodesk Inventor 2020. Randy H. Shih. SDC Publications; 1st edition (August 9, 2019) 600.
  19. Phuong Truong, Le. (2021). Cost-effective Evaluation, Monitoring, and Warning System for Water Quality based on the Internet of Things. Sensors and Materials. 33. 575. 10.18494/SAM.2021.2442.
  20. Water Detection in High Resolution Satellite Images using the waterdetect python package. Maurício Cordeiro. Nov 25, 2020. https://towardsdatascience.com/water-detection-in-high-resolution- satellite-images-using-the-waterdetect-python-package-7c5a031e3d16.
  21. Zdobytskyi A., Lobur M., Dutka V., Prodanyuk M. and Senkovych O., Determination of Dispersion Medium Parameters by Intelligent Microelectromechanical System, 2020 IEEE XVIth International Conference on the Perspective Technologies and Methods in MEMS Design (MEMSTECH), 2020, 49-52, DOI: 10.1109/MEMSTECH49584.2020.9109482.
  22. Zdobytskyi A., Lobur M., Klymkovych T., Kaczynski R., and Vasiliev A. Use of methods and technologies of additive production for optimization of parameters of designs, 2020 IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 1016 012019, CAD in Machinery Design: Implementation and Educational Issues (CADMD), Lviv, Ukraine, 2020 DOI: 10.1088/1757-899X/1016/1/012019.
  23. 23.Показники якості води в місті Львів [Online]. Available: https://ecosoft.ua/ua/water-map/[Accessed: Sep. 10, 2022].