РОЗРОБЛЕННЯ ЛОКАЛЬНОЇ IOT-СИСТЕМИ МОНIТОРИНГУ Й КОНТРОЛЮ СТАНУ ПРИМIЩЕНЬ НА БАЗI ПЛАТФОРМИ HOME ASSISTANT
| dc.contributor.author | Хоменко Є. В. | |
| dc.date.accessioned | 2026-07-01T13:08:47Z | |
| dc.date.issued | 2026 | |
| dc.description | Хоменко Є. В. Розроблення локальної IoT-системи монiторингу й контролю стану примiщень на базi платформи Home Assistant : дис. ... доктора філософії : 121 Iнженерiя програмного забезпечення (12 Iнформацiйнi технологiї) / Є. В. Хоменко ; Херсонський держ. ун-т, Міністерство освіти і науки України. – Херсон; Івано-Франківськ, 2026. 208 с. | |
| dc.description.abstract | Загальна наукова проблема дослiдження полягає у вiдсутностi комплексного пiдходу до проєктування локальних автономних IoT-систем монiторингу та ке- рування, якi забезпечують повний контроль над даними, автономне виконання логiки автоматизацiй, пiдвищений рiвень безпеки та можливiсть подальшого роз- ширення функцiональностi без залежностi вiд зовнiшнiх хмарних сервiсiв. Актуальнiсть дослiдження зумовлена стрiмким поширенням IoT-рiшень у сфе- рi домашньої та офiсної автоматизацiї, якi здебiльшого реалiзуються у виглядi ко- мерцiйних хмароорiєнтованих екосистем. Такi рiшення спрощують впровадження, однак водночас створюють обмеження щодо автономностi, прозоростi архiтекту- ри, безпеки та можливостей використання у дослiдницьких i експериментальних сценарiях. У цьому контекстi особливої ваги набуває розробка локальних сервер- них IoT-систем, орiєнтованих на приватнiсть, контрольованiсть та вiдтворюва- нiсть результатiв. Об’єктом дослiдження є процеси функцiонування IoT-систем монiторингу та керування станом примiщень як складних кiберфiзичних систем, що забезпе- чують збiр, передавання, обробку та використання сенсорних даних для автома- тизованого керування параметрами середовища.. Предметом дослiдження є архiтектурнi пiдходи, методи та моделi органiза- цiї взаємодiї мiж компонентами локальної автономної IoT-системи, спрямованi на забезпечення автономностi її функцiонування, пiдвищення рiвня iнформацiйної безпеки та ефективного збору i локальної обробки сенсорних даних. Метою роботи є розроблення та наукове обґрунтування архiтектури i програмно- апаратного комплексу локальної автономної IoT-системи монiторингу й контролю стану примiщень, орiєнтованої на iнтеграцiю гетерогенних сенсорних i виконавчих пристроїв, пiдтримку рiзнорiдних комунiкацiйних протоколiв, локальну обробку та зберiгання сенсорних даних, а також забезпечення пiдвищеного рiвня iнфор- мацiйної безпеки i автономного функцiонування системи незалежно вiд зовнiшнiх хмарних сервiсiв. Додатково мета роботи передбачає формування програмної iнфраструктури для подальшого застосування аналiтичних та iнтелектуальних методiв обробки даних у межах локальної обчислювальної платформи IoT-системи. Для досягнення поставленої мети в дисертацiйнiй роботi розв’язанi такi основ- нi завдання: • виконати системний аналiз сучасних IoT-технологiй, архiтектурних пiдхо- дiв та програмних платформ з метою виявлення обмежень хмароорiєнто- ваних рiшень i обґрунтування доцiльностi застосування локальних авто- номних IoT-систем; • дослiдити та обґрунтувати вибiр комунiкацiйних протоколiв i стандартiв IoT для локальних систем монiторингу з урахуванням вимог надiйностi, масштабованостi, енергоефективностi та сумiсностi пристроїв; • розробити узагальнену багаторiвневу архiтектуру локальної IoT-системи, що забезпечує автономне функцiонування, модульнiсть, вiдмовостiйкiсть, локальну обробку даних та пiдвищений рiвень iнформацiйної безпеки; • реалiзувати програмно-апаратний прототип локальної IoT-системи з iн- теграцiєю сенсорних i виконавчих пристроїв, сервiсiв збору та зберiгання даних, а також механiзмiв автоматизацiї та керування; • дослiдити можливостi локальної обробки та аналiзу сенсорних даних у межах IoT-платформи на основi iнтегрованого аналiтичного контуру, що включає методи кластеризацiї, прогнозування та виявлення аномалiй; • оцiнити функцiональнi, експлуатацiйнi та безпековi характеристики розро- бленої системи та експериментально пiдтвердити її ефективнiсть порiвня- но з хмарними рiшеннями за критерiями автономностi, затримки обробки даних, рiвня контролю над даними та масштабованостi. У першому роздiлi дисертацiї виконано огляд сучасного стану розвитку Internet of Things (IoT) та проаналiзовано основнi пiдходи до побудови систем монiторингу й автоматизацiї. Розглянуто еволюцiю IoT-технологiй, типовi архiтектурнi моде- лi, стандарти та комунiкацiйнi протоколи. Проаналiзовано переваги та обмеження комерцiйних IoT-екосистем, а також можливостi локальних серверних платформ. Окрему увагу придiлено питанням безпеки, автономностi та контролю над дани- ми. За результатами аналiзу встановлено, що iснуючi хмароорiєнтованi рiшення недостатньо придатнi для дослiдницьких i приватних IoT-систем, що дозволило сформувати дослiдницьку прогалину, пов’язану з необхiднiстю локальних авто- номних IoT-рiшень. У другому роздiлi розроблено архiтектуру локальної IoT-системи монiторингу та керування станом примiщень. Запропоновано багаторiвневу структуру систе- ми, яка охоплює рiвень сенсорних i виконавчих пристроїв, комунiкацiйний рiвень, рiвень збору та зберiгання даних, рiвень керування автоматизацiями, а також пiд- систему безпеки. Обґрунтовано вибiр протоколiв взаємодiї та принципiв iнтеграцiї компонентiв з урахуванням вимог до автономної роботи, мiнiмальних затримок i локального виконання логiки керування. У третьому роздiлi розглянуто питання аналiзу даних, що формуються в про- цесi функцiонування IoT-системи. Проаналiзовано можливостi використання ана- лiтичних пiдходiв для оцiнювання стану примiщень, контролю параметрiв мiкро- клiмату, енергоспоживання та виявлення вiдхилень у роботi сенсорних вузлiв. Показано доцiльнiсть локальної обробки даних у межах IoT-системи без залуче- ння зовнiшнiх хмарних сервiсiв, що дозволяє пiдвищити автономнiсть, зменшити затримки та забезпечити кращий контроль над даними. У четвертому роздiлi реалiзовано локальну IoT-систему монiторингу та керу- вання на базi платформи Home Assistant. Виконано iнтеграцiю сенсорних i ви- конавчих пристроїв, налаштовано механiзми збору даних i реалiзовано сценарiї автоматизацiї з локальним виконанням. Проведено експериментальне дослiдже- ння роботи системи в реальних умовах, оцiнено її стабiльнiсть, автономнiсть та зручнiсть розширення. Отриманi результати пiдтверджують ефективнiсть вико- ристання локальної серверної платформи для побудови автономних IoT-систем монiторингу стану примiщень. Наукова новизна одержаних результатiв полягає у систематизацiї та обґрунтуваннi архiтектурних рiшень для побудови локальних автономних IoT- систем монiторингу та контролю стану примiщень. У роботi сформовано цiлiсний пiдхiд до органiзацiї взаємодiї мiж сенсорними пристроями, комунiкацiйними про- токолами та програмними компонентами локальної IoT-платформи з урахуван- ням вимог автономностi, безпеки та керованостi. Запропонованi рiшення дозво- ляють узгодити роботу рiзнорiдних пристроїв i сервiсiв у межах єдиної локальної архiтектури без залучення зовнiшнiх хмарних сервiсiв. Практичне значення одержаних результатiв полягає у можливостi ви- користання розроблених архiтектурних пiдходiв i програмної реалiзацiї пiд час створення локальних IoT-систем автоматизацiї, монiторингу та керування iнже- нерними параметрами примiщень. Отриманi результати можуть бути застосованi для побудови приватних IoT-iнсталяцiй з пiдвищеним рiвнем автономностi, iн- формацiйної безпеки та контролю над даними, а також використанi як основа для подальших дослiджень i експериментальних розробок у сферi локальних кi- берфiзичних систем. | |
| dc.identifier.uri | https://ekhsuir.kspu.edu/handle/123456789/22719 | |
| dc.subject | Iнтернет речей (IoT) | |
| dc.subject | архiтектура IoT-систем | |
| dc.subject | периферiйнi об- числення (edge computing) | |
| dc.subject | бездротовi сенсорнi мережi | |
| dc.subject | монiторинг | |
| dc.subject | автоматиза- цiя | |
| dc.subject | архiтектура розподiлених систем | |
| dc.subject | проєктування програмних систем | |
| dc.subject | монiто- ринг навколишнього середовища | |
| dc.subject | iнформацiйна безпека | |
| dc.subject | iнформацiйнi системи | |
| dc.subject | iнтероперабельнiсть систем | |
| dc.subject | людино-комп’ютерна взаємодiя | |
| dc.subject | Home Assistant. | |
| dc.title | РОЗРОБЛЕННЯ ЛОКАЛЬНОЇ IOT-СИСТЕМИ МОНIТОРИНГУ Й КОНТРОЛЮ СТАНУ ПРИМIЩЕНЬ НА БАЗI ПЛАТФОРМИ HOME ASSISTANT | |
| dc.type | Other |