https://krs.chmnu.edu.ua/jspui/handle/123456789/65 2026-06-25T16:06:09Z https://krs.chmnu.edu.ua/jspui/handle/123456789/4639 Title: Автоматизована система моніторингу якості повітря на основі IoT мережі Authors: Мозговий, В. С. Abstract: 1. Актуальність роботи зумовлена недостатньою щільністю державних постів спостереження за якістю атмосферного повітря в Україні (менше одного поста на 1000 км²) за документально підтверджених шкідливих концентрацій PM2.5, а також доступністю сучасних МЕМС-сенсорів, що уможливлює побудову щільних вимірювальних мереж на базі низькобюджетних IoT-вузлів. 2. Об’єкт дослідження — процес автоматизованого збору, передачі та аналізу даних про якість атмосферного повітря в умовах розподіленої мережі IoT-вузлів на базі мікроконтролерів ESP32. 3. Предмет дослідження — методи та засоби побудови IoT-мережі на базі ESP32-WROOM-32E для вимірювання PM2.5, PM10, CO₂, NOx, VOC, температури та відносної вологості з передачею через протокол MQTT 5.0. 4. Мета і завдання роботи. Мета — проєктування, реалізація та верифікація автоматизованої розподіленої системи моніторингу та керування якістю повітря з хмарною обробкою даних і веб-інтерфейсом реального часу. Завдання: обрати апаратну конфігурацію; спроєктувати трирівневу архітектуру та обґрунтувати MQTT 5.0; розробити прошивку на FreeRTOS з адаптивним опитуванням; реалізувати серверну та клієнтську частини; виконати натурний експеримент; розробити математичну модель об'єкта та замкнений контур автоматичного керування вентиляцією; провести техніко-економічне обґрунтування та аналіз охорони праці. 5. Методи дослідження: системний аналіз і синтез, порівняльний аналіз технічних характеристик компонентів, методи математичної статистики (середнє, СКВ, коефіцієнт кореляції Пірсона), метод натурного експерименту та методи калібрування вимірювальних засобів. 6. Основні результати. Розроблено трирівневу архітектуру Edge–Fog–Cloud; прошивку ESP32 на FreeRTOS з алгоритмом адаптивної частоти опитування (економія 69 % споживання) та on-edge фільтрацією; серверну платформу Next.js 14 + MongoDB 7 з REST API і WebSocket; React-інтерфейс із тепловою картою AQI. Натурний 14-добовий експеримент підтвердив точність PM2.5 ±0.2 % (після калібрування) і надійність доставки 98.93 %. Наукова новизна — алгоритм адаптивного керування частотою опитування за шкалою AQI EPA та on-edge фільтрація аномалій. Додатково розроблено замкнений контур автоматичного керування вентиляцією: математичну модель об'єкта (динаміки CO₂), ідентифікацію її параметрів (T ≈ 27 хв), синтез ПІД- та релейного регуляторів, оптимізацію режиму та прогнозування AQI. 7. Обсяг роботи: 111 с., 29 табл., 31 рис., 3 додатки, 20 джерел посилання. 1. Relevance. The work is motivated by the low density of state air-quality monitoring posts in Ukraine (fewer than one per 1000 km²) under documented harmful PM2.5 concentrations, and by the availability of modern MEMS sensors enabling dense networks of low-cost IoT nodes. 2. Object of research — the process of automated collection, transmission and analysis of atmospheric air quality data in a distributed IoT sensor-node network based on ESP32 microcontrollers. 3. Subject of research — methods and tools for building an IoT network on ESP32-WROOM-32E for measuring PM2.5, PM10, CO₂, NOx, VOC, temperature and relative humidity transmitted via the MQTT 5.0 protocol. 4. Purpose and tasks. Purpose — design, implementation and verification of an automated distributed air-quality monitoring system with cloud data processing and a real-time web dashboard. Tasks: select the hardware configuration; design the three-tier architecture and justify MQTT 5.0; develop FreeRTOS firmware with adaptive polling; implement the server and client parts; carry out a field experiment; perform a techno-economic and occupational-safety analysis. 5. Methods: systems analysis and synthesis, comparative analysis of component specifications, mathematical statistics (mean, RMS, Pearson correlation), field experiment and sensor calibration methods. 6. Main results. A three-tier Edge–Fog–Cloud architecture was developed; ESP32 firmware on FreeRTOS with an adaptive polling-frequency algorithm (69 % energy savings) and on-edge filtering; a Next.js 14 + MongoDB 7 server platform with REST API and WebSocket; a React 18 interface with an AQI heat map. A 14-day field experiment confirmed PM2.5 accuracy ±0.2 % (after calibration) and data-delivery reliability of 98.93 %. The scientific novelty is an adaptive polling-frequency algorithm by EPA AQI breakpoints and on-edge anomaly filtering. In addition, a closed-loop automatic ventilation control system was developed: a controlled-object model (CO₂ dynamics), parameter identification (T ≈ 27 min), PID and relay controller synthesis, regime optimisation and AQI forecasting. 7. Volume: 111 p., 29 tab., 31 fig., 3 appendices, 20 references. Description: Мозговий В. С. Автоматизована система моніторингу якості повітря на основі IoT мережі : кваліфікаційна робота на здобуття освітнього ступеня «магістр» : спец. 174 «Автоматизація, комп’ютерно-інтегровані технології та робототехніка» / В. С. Мозговий ; ЧНУ ім. Петра Могили. - Миколаїв, 2026. - 108 с. 2026-06-01T00:00:00Z https://krs.chmnu.edu.ua/jspui/handle/123456789/4595 Title: Автоматизована система керування сонячною електростанцією на основі інноваційних технологій Authors: Яковішин, А. Я. Abstract: Актуальність роботи зумовлена стрімким зростанням частки сонячної енергетики у структурі генерації України та світу, що висуває підвищені вимоги до ефективності, керованості й прогнозованості роботи сонячних електростанцій (СЕС) як складних нестаціонарних технологічних об'єктів зі стохастичним первинним енергоресурсом. Об'єкт дослідження – процеси автоматизованого керування сонячною електростанцією. Предмет дослідження – методи та алгоритми автоматизованого керування СЕС із застосуванням інноваційних технологій: адаптивного відстеження точки максимальної потужності, прогнозування генерації, промислового інтернету речей. Мета роботи – підвищення ефективності функціонування СЕС шляхом розробки автоматизованої системи керування на основі інноваційних технологій. Методи дослідження: методи математичного та імітаційного моделювання, теорії автоматичного керування, нечіткої логіки, статистичного аналізу часових рядів. У роботі проаналізовано СЕС як об'єкт керування та сучасні системи їх диспетчеризації, розроблено математичну модель фотоелектричного модуля і масиву, виконано порівняльне дослідження алгоритмів MPPT (збурення та спостереження, інкрементної провідності, адаптивного на основі нечіткої логіки), запропоновано трирівневу структуру автоматизованої системи керування з модулем прогнозування генерації. За результатами імітаційного моделювання адаптивний нечіткий алгоритм Мамдані забезпечив ККД відстеження 99,85 % проти 99,48 % у класичного алгоритму збурення та спостереження, а гібридна модель прогнозування на роздільних навчальній і тестовій вибірках зменшила середню абсолютну відносну похибку прогнозу з 23,2 % до 9,3 % порівняно з наївною моделлю персистентності. Сторінок – 116, рисунків – 28, таблиць – 26, додатків – 9, джерел посилання – 41. The relevance of the work stems from the rapid growth of solar energy in the generation mix of Ukraine and the world, which imposes increased requirements on the efficiency, controllability and predictability of solar power plants (SPP) as complex non-stationary technological objects with a stochastic primary energy resource. The object of research is the processes of automated control of a solar power plant. The subject of research is methods and algorithms of automated SPP control based on innovative technologies: adaptive maximum power point tracking, generation forecasting, and the industrial Internet of Things. The aim of the work is to increase the efficiency of SPP operation by developing an automated control system based on innovative technologies. Research methods: mathematical and simulation modelling, automatic control theory, fuzzy logic, statistical time series analysis. The thesis analyses SPP as a control object and modern supervisory systems, develops a mathematical model of a photovoltaic module and array, performs a comparative study of MPPT algorithms (perturb-and-observe, incremental conductance, fuzzy-logic-based adaptive), and proposes a three-level architecture of an automated control system with a generation forecasting module. According to simulation results, the adaptive Mamdani fuzzy algorithm provided a tracking efficiency of 99,85 % against 99,48 % for the classical perturb-and-observe algorithm, while the hybrid forecasting model reduced the day-ahead mean absolute percentage error from 23,2 % to 9,3 % against the persistence baseline. Pages – 116, figures – 28, tables – 26, appendices – 9, references – 41. Description: Яковішин А. Я. Автоматизована система керування сонячною електростанцією на основі інноваційних технологій : кваліфікаційна робота на здобуття освітнього ступеня «магістр» : спец. 174 «Автоматизація, комп’ютерно-інтегровані технології та робототехніка» / А. Я. Яковішин ; ЧНУ ім. Петра Могили. - Миколаїв, 2026. - 110 с. 2026-06-01T00:00:00Z https://krs.chmnu.edu.ua/jspui/handle/123456789/4594 Title: Автоматизована система управління мікрокліматом для камер сушки лікарських рослин на основі інноваційних засобів Authors: Сопільняк, Є. М. Abstract: Кваліфікаційна магістерська робота присвячена розробленню програмно-апаратного комплексу автоматизованої системи керування процесом сушіння рослинної сировини на базі підвісної мобільної робототехнічної системи. Актуальність роботи зумовлена потребою підвищення енергоефективності, завадостійкості та точності контролю параметрів мікроклімату в промислових сушильних камерах шляхом впровадження безконтактного індуктивного живлення та мобільних засобів сканування простору. Об’єктом дослідження є процес автоматизованого керування температурно-вологісними режимами середовища сушильної камери. Предметом дослідження є математичні моделі тепломасообмінних та електромагнітних процесів, алгоритми адаптивного PID-регулювання та програмно-апаратні засоби мобільного моніторингового комплексу. Метою роботи є розроблення комплексної системи, що забезпечує безконтактне енергозабезпечення робота під час руху, прецизійне вимірювання параметрів мікроклімату, формування керуючих рішень для виконавчих механізмів та візуалізацію стану енергосистеми й камери в реальному часі. У роботі проаналізовано сучасний стан автоматизації сушильних процесів, виконано порівняльний та патентний огляд бездротових систем передачі енергії. Розроблено функціональну архітектуру АСК, математичну модель тракту IPT у MATLAB, алгоритми адаптивного керування, UML-моделі взаємодії компонентів, а також програмну логіку для промислового контролера та людино-машинний інтерфейс . Тестування та аналіз перехідних процесів показали високу завадостійкість і коректну реакцію системи на зовнішні температурні та координатні збурення. Також розглянуто питання охорони праці, виробничої санітарії та безпеки використання розробленого комплексу. The qualification master’s thesis is devoted to the development of a software and hardware complex of an automated control system for the drying process of plant raw materials based on a suspended mobile robotic system. The relevance of the work is driven by the need to increase energy efficiency, noise immunity, and the accuracy of microclimate parameters control in industrial drying chambers through the implementation of inductive power transfer and mobile spatial scanning tools. The object of research is the process of automated control of temperature and humidity regimes in the drying chamber environment. The subject of research is mathematical models of heat-and-mass transfer and electromagnetic processes, adaptive PID-control algorithms, and software and hardware components of the mobile monitoring complex. The purpose of the work is to develop a comprehensive system that provides contactless energy supply to the robot during movement, precision measurement of microclimate parameters, generation of control decisions for actuators, and real-time visualization of the energy system and drying chamber status. The thesis analyzes the current state of automation in drying processes and provides a comparative and patent review of wireless power transfer systems. The functional architecture of the automated control system, a mathematical model of the IPT path in MATLAB, adaptive control algorithms, UML models of component interaction, as well as software logic for a programmable logic controller and a human-machine interface have been developed. Testing and analysis of transient processes demonstrated high noise immunity and correct system response to external temperature and coordinate disturbances. The issues of occupational health and safety, industrial sanitation, and the safe operation of the developed complex are also considered. Description: Сопільняк Є. М. Автоматизована система управління мікрокліматом для камер сушки лікарських рослин на основі інноваційних засобів: кваліфікаційна робота на здобуття освітнього ступеня «магістр» : спец. 174 «Автоматизація, комп’ютерно-інтегровані технології та робототехніка» / Є. М. Сопільняк ; ЧНУ ім. Петра Могили. - Миколаїв, 2026. - 140 с. 2026-06-01T00:00:00Z https://krs.chmnu.edu.ua/jspui/handle/123456789/4593 Title: Автоматизована система паркування транспортних засобів Authors: Жосан, О. А. Abstract: Кваліфікаційна магістерська робота присвячена розробленню програмної імітаційної моделі автоматизованої системи паркування транспортного засобу. Актуальність роботи зумовлена потребою підвищення безпеки маневрування автомобілів і спеціальної техніки в умовах обмеженого простору, недостатньої оглядовості та наявності перешкод. Об’єктом дослідження є процес автоматизованого паркування транспортного засобу. Предметом дослідження є програмна імітаційна модель системи паркування та алгоритм обробки сенсорних даних. Метою роботи є розроблення моделі, що забезпечує імітацію роботи датчиків, прийняття керуючих рішень, візуалізацію стану системи та збереження результатів у базі даних. У роботі проаналізовано системи допомоги при паркуванні, типи датчиків і підходи до програмного моделювання. Розроблено архітектуру системи, алгоритм прийняття рішень, UML-діаграми, структуру бази даних і програмну модель SmartParking Simulator. Тестування показало коректну реакцію системи на типові сценарії паркування. Також розглянуто питання охорони праці та безпеки використання системи. The master’s qualification thesis is devoted to the development of a software simulation model of an automated vehicle parking system. The relevance of the work is determined by the need to improve the safety of maneuvering cars and special-purpose vehicles in limited space, insufficient visibility, and the presence of obstacles. The object of the study is the process of automated vehicle parking. The subject of the study is a software simulation model of a parking system and an algorithm for processing sensor data. The purpose of the thesis is to develop a model that provides sensor simulation, control decision-making, system state visualization, and storage of results in a database. The thesis analyzes parking assistance systems, sensor types, and software modeling approaches. The system architecture, decision-making algorithm, UML diagrams, database structure, and SmartParking Simulator software model were developed. Testing showed the correct system response to typical parking scenarios. Occupational safety and safe use of the system are also considered. Description: Жосан О. А. Автоматизована система паркування транспортних засобів : кваліфікаційна робота на здобуття освітнього ступеня «магістр» : спец. 174 «Автоматизація, комп’ютерно-інтегровані технології та робототехніка» / О. А. Жосан ; ЧНУ ім. Петра Могили. - Миколаїв, 2026. - 85 с. 2026-06-01T00:00:00Z