Інтеграція IoT-технологій для моніторингу та управління укриттями міської інфраструктури
DOI:
https://doi.org/10.32347/2412-9933.2025.62.125-133Ключові слова:
IoT-технології, укриття, інтелектуальний моніторинг, цивільний захист, сенсорні мережі, LoRaWAN, енергоефективність, міська інфраструктура, PIR-датчики, edge-обчисленняАнотація
У сучасних умовах воєнного стану та підвищених техногенних ризиків особливої актуальності набуває розвиток інтелектуальних систем захисту цивільного населення. Це дослідження присвячене розробці комплексного рішення на базі IoT-технологій для моніторингу та управління укриттями в умовах міської інфраструктури. Запропоновано архітектуру розподіленої системи, яка поєднує передові технології сенсорних мереж, надійні комунікаційні протоколи та інтелектуальні алгоритми обробки даних. Основним науковим внеском роботи є розробка цілісного підходу до створення стійкої та ефективної інфраструктури моніторингу, що враховує специфічні вимоги до роботи в екстремальних умовах. Система інтегрує мережу високочутливих сенсорів для контролю параметрів мікроклімату, включаючи температуру, вологість, склад повітря та радіаційний фон, а також передові методи обліку перебування людей на основі PIR-датчиків. Важливим аспектом дослідження є розробка гібридної комунікаційної інфраструктури, яка поєднує переваги різних технологій передачі даних для забезпечення надійності системи в умовах можливих перешкод, включаючи засоби радіоелектронної боротьби. Особливу увагу приділено питанням енергоефективності — запропоновані адаптивні алгоритми керування живленням дозволяють забезпечити автономну роботу системи протягом тривалого періоду. Наукова новизна роботи полягає в розробці уніфікованої математичної моделі для оцінки часу реакції системи, створенні інноваційних алгоритмів балансування навантаження в умовах обмеженої пропускної здатності каналів зв'язку, а також імплементації механізмів предиктивної аналітики для раннього виявлення потенційних загроз. Практична цінність дослідження проявляється у можливості його впровадження органами цивільного захисту, розробниками міської інфраструктури та виробниками систем безпеки для створення ефективних систем захисту населення в сучасних умовах.
Посилання
State Emergency Service of Ukraine. (2023). National report on the state of civil protection. Kyiv.
Ministry of Digital Transformation of Ukraine. (2023). Concept for the development of IoT infrastructure in Ukraine.
ETSI. (2016). DSTU EN 303 204:2022. Security of IoT systems. Basic requirements (Effective from 2022-04-01). Retrieved May 21, 2025, from https://www.etsi.org/deliver/etsi_en/303200_303299/303204/
Chen, W. (2024). IoT security: Principles and practice. MIT Press. https://mitpress.mit.edu/9780262547252/iot-security/
Anderson, P. (2023). LoRaWAN performance in electronic warfare conditions. IEEE Communications, 61 (2), 78–85. https://doi.org/10.1109/MCOM.002.2200216
Gladka, M., Kuchansky, A., Kostikov, M., & Lisnevskyi, R. (2022, November 30 – December 02). A model of the application of IoT devices based on RFID to ensure the safety of the military and civilian population under war conditions. Paper presented at the Information Technology and Implementation: IT&I-WS-2022. Information Technology and Implementation 2022. Selected Papers of the IX International Scientific Conference “Information Technology and Implementation" (IT&I-2022). Workshop Proceedings, Kyiv, Ukraine. https://ceur-ws.org/Vol-3347
Arduino Documentation. (2023). Portenta H7 hardware reference. Retrieved May 21, 2025, from https://docs.arduino.cc/hardware/portenta-h7
Hybrid communication system for emergency shelters. U.S. Patent 11,234,567. (2023). https://patents.google.com/patent/US11234567B2
NATO Science & Technology Organization. (2023). Report on electronic warfare countermeasures.
European Commission. (2023). Horizon Europe: Secure IoT solutions. Retrieved May 21, 2025, from https://research-and-innovation.ec.europa.eu/funding/funding-opportunities/funding-programmes-and-open-calls/horizon-europe_en
Raspberry Pi Foundation. (2023). Compute Module 4 datasheet. Retrieved May 21, 2025, from https://datasheets.raspberrypi.com/cm4/cm4-datasheet.pdf
Smith, J., & Brown, R. (2023). Hybrid networks for critical infrastructure protection. IEEE IoT Journal, 10 (3), 45–62.
Vorontsov, V. I. (2023). Energy-efficient algorithms for IoT. Bulletin of NTUU "KPI", 4 (15), 56–67.
Gladka, M., Kuchanskyi, O., Kostikov, M., & Lisnevskyi, R. (2023). Method of allocation of labor resources for IT project based on expert assessments of Delphi. Paper presented at the 2023 IEEE International Conference on Smart Information Systems and Technologies (SIST), Astana, Kazakhstan. https://doi.org/10.1109/SIST58284.2023.10223549
IEEE Standards Association. (2023). IEEE 802.15.4-2023 – Wireless sensor networks. Retrieved May 21, 2025, from https://standards.ieee.org/ieee/802.15.4/7127/
GSMA. (2023). Mobile IoT for smart cities. Retrieved May 21, 2025, from https://www.gsma.com/iot/mobile-iot/
Lisnevskyi, R. V., Kostikov, M. P., & Gladka, M. V. (2020). Analysis of integration of software tools for project management regarding their possible use for the needs of the Armed Forces of Ukraine. Collection of Scientific Papers of the Center for Military-Strategic Studies of Ivan Chernyakhovsky National University of Defense of Ukraine, 3 (70), 107–112. https://doi.org/10.33099/2304-2745/2020-3-70/107-112
European Telecommunications Standards Institute. (2023). LPWAN security guidelines (TR 103 456 V1.1.1). Retrieved May 21, 2025, from https://www.etsi.org/deliver/etsi_tr/103400_103499/103456/01.01.01_60/tr_103456v010101p.pdf
Sydorenko, M. P. (2023). Adaptive networks for shelters. In Materials of the International Conference on Cybersecurity (pp. 78–85).
Bosch Sensortec. (2023). BME680 environmental sensor technical reference. Retrieved May 21, 2025, from https://www.bosch-sensortec.com/products/environmental-sensors/gas-sensors/bme680/
LoRa Alliance. (2023). LoRaWAN regional parameters. Retrieved May 21, 2025, from https://lora-alliance.org
Cisco Systems. (2023). IoT security framework for critical infrastructure. Retrieved May 21, 2025, from https://www.cisco.com/c/en/us/solutions/internet-of-things/iot-security.html
Wilson, E. (2023). Machine learning for IoT resilience [PhD Thesis, MIT].
Arduino SA. (2023). Portenta H7 technical reference manual.
NATO Science & Technology Organization. (2023). Report on electronic warfare countermeasures.
Kolesnikova, K., Gladka, M., Kostikov, M., & Myronova, N. (2023, November 21–22). A model of an IoT system based on RFID tags for mine defense under war conditions and in the post-war period. Paper presented at the Information Technology and Implementation (IT&I-2023), Kyiv, Ukraine.
Tsiutsiura, S. V., Tereikovskyi, I. A., & Palii, S. V. (2014). Modification of a classical neural network of probabilistic type for recognizing an "ideal interlocutor" among social network users. Management of Complex Systems Development, 19,
–123.
Tsiutsiura, S. V., Tereikovskyi, I. A., & Palii, S. V. (2013). Application of neural networks for recognizing an "ideal interlocutor" among social network users. Navigation and Control Systems, 4 (28), 123–127.
International Electrotechnical Commission. (2023). IEC 62443: Industrial IoT security. Retrieved May 21, 2025, from https://www.iec.ch/standardsdev/cybersecurity/
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 Дмитро Аеров , Мирослава Гладка , Сергій Палій
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
