Please use this identifier to cite or link to this item:
http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/48115
Title: | Методи та програмно-апаратні засоби організацї адаптивної системи моніторингу, персоналізацї, оптимізації енерговитрат та управлінняякістю мікроклімату в розумному будинку |
Other Titles: | Methods and hardware-software tools for organizing an adaptive system for monitoring, personalization, energy optimization, and microclimate quality management in a smart home |
Authors: | Фецак, Владислав Русланович Fetsak, Vladyslav |
Affiliation: | Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя Ternopil Ivan Puluj National Technical University |
Bibliographic description (Ukraine): | Фецак В.Р. Методи та програмно-апаратні засоби організацї адаптивної системи моніторингу, персоналізацї, оптимізації енерговитрат та управління якістю мікроклімату в розумному будинку : кваліфікаційна робота на здобуття ступеня магістр: спец. 123 — комп’ютерна інженерія / наук.кер. Є.В. Тиш. Тернопіль: ТНТУ, 2024. 83 с. |
Bibliographic description (International): | Fetsak V. Methods and hardware-software tools for organizing an adaptive system for monitoring, personalization, energy optimization, and microclimate quality management in a smart home : Master Thesis „123 — Computer Engineering“ / Vladyslav Fetsak - Ternopil, TNTU, 2024 – 83 p. |
Issue Date: | 19-Dec-2024 |
Submitted date: | 26-Jun-2024 |
Date of entry: | 2-Feb-2025 |
Publisher: | Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя |
Country (code): | UA |
Place of the edition/event: | Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя |
Supervisor: | Тиш, Євгенія Володимирівна Tysh, Ievgeniia |
Committee members: | Карпінський, Микола Петрович Karpinski, Mikolaj |
UDC: | 004.896 |
Keywords: | 123 комп’ютерна інженерія енергоефективність адаптивна система PID-регулятор машинне навчання розумний будинок IoT. Adaptive system microclimate energy efficiency personalization PID controller machine learning smart home мікроклімат персоналізація |
Number of pages: | 83 |
Abstract: | Кваліфікаційна робота присвячена розробці адаптивної системи моніторингу, персоналізації, оптимізації енерговитрат та управління якістю мікроклімату в розумному будинку. У роботі проведено аналіз сучасних систем моніторингу, розглянуто методи оптимізації енерговитрат та персоналізації параметрів мікроклімату.
На основі аналізу запропоновано підхід, що поєднує PID-регулятори та методи машинного навчання для прогнозування змін та управління параметрами в реальному часі. У роботі реалізовано програмно-апаратну систему на основі платформи Arduino Uno R3, яка використовує мультисенсорні дані для адаптивного налаштування. Проведені експериментальні дослідження підтвердили можливість зменшення енергоспоживання до 20% без втрати комфорту користувачів.
Результати роботи мають практичне значення для створення ефективних систем управління мікрокліматом у житлових приміщеннях та офісах, що враховують індивідуальні потреби користувачів та забезпечують інтеграцію з іншими компонентами розумного будинку. This qualification paper is dedicated to developing an adaptive system for monitoring, personalization, energy consumption optimization, and quality management of microclimates in a smart home. The work analyzes modern monitoring systems and examines methods for optimizing energy consumption and personalizing microclimate parameters. Based on the analysis, an approach combining PID controllers and machine learning methods for real-time prediction and parameter control has been proposed. A software-hardware system based on the Arduino Uno R3 platform was implemented, utilizing multisensor data for adaptive configuration. Experimental studies confirmed the potential to reduce energy consumption by up to 20% without compromising user comfort. The results of the study have practical significance for creating efficient systems for microclimate management in residential and office environments, considering individual user needs and ensuring integration with other smart home components. |
Content: | ПЕРЕЛІК СКОРОЧЕНЬ І ТЕРМІНІВ 8 ВСТУП 9 РОЗДІЛ 1 АНАЛІЗ ІСНУЮЧИХ СИСТЕМ АДАПТИВНОГО МОНІТОРИНГУ ТА УПРАВЛІННЯ МІКРОКЛІМАТОМ У РОЗУМНОМУ БУДИНКУ 12 1.1. Огляд систем адаптивного моніторингу мікроклімату 12 1.2. Аналіз методів інтеграції мультсенсорних систем 15 1.3. Розвиток стандартів та нормативних вимог до систем адаптивного моніторингу мікроклімату 18 1.4. Аналіз енергоспоживання та персоналізації сучасних систем управління мікрокліматом 20 1.5. Висновки до розділу 1 23 РОЗДІЛ 2 ТЕОРЕТИЧНІ ОСНОВИ РОЗРОБКИ АДАПТИВНОЇ СИСТЕМИ МОНІТОРИНГУ ПЕРСОНАЛІЗАЦІЇ ТА ОПТИМІЗАЦІЇ ЕНЕРГОВИТРАТ У РОЗУМНОМУ БУДИНКУ 25 2.1. Математичні моделі адаптивного управління мікрокліматом 25 2.2. Оптимізація енергоспоживання системи управління 30 2.3. Використання штучного інтелекту для підвищення ефективності адаптивного управління мікрокліматом 32 2.4. Методи оцінки та прогнозування мікроклімату в реальному часі 34 2.5. Теоретичне обґрунтування вибору програмно-апаратних засобів 36 2.6. Оцінка надійності та безпеки адаптивних систем управління мікрокліматом 38 2.7. Висновки до розділу 2 40 РОЗДІЛ 3 РОЗРОБКА ТА РЕАЛІЗАЦІЯ АДАПТИВНОЇ СИСТЕМИ МОНІТОРИНГУ ПЕРСОНАЛІЗАЦІЇ ТА ОПТИМІЗАЦІЇ ЕНЕРГОВИТРАТ У РОЗУМНОМУ БУДИНКУ 42 3.1. Розробка архітектури системи адаптивного управління мікрокліматом 42 3.2. Програмна реалізація системи 48 3.3. Тестування системи у реальних умовах 51 3.4. Аналіз ефективності розробленої системи 55 3.5. Висновки до розділу 3 57 РОЗДІЛ 4 ОХОРОНА ПРАЦІ ТА БЕЗПЕКА В НАДЗВИЧАЙНИХ СИТУАЦІЯХ 60 4.1. Охорона праці 60 4.2. Безпека в надзвичайних ситуаціях 62 4.2.1. Вплив надзвичайних ситуацій мирного часу на роботу адаптивної системи моніторингу та управління мікрокліматом. 62 4.2.2. Заходи захисту адаптивної системи моніторингу та управління мікрокліматом під час надзвичайних ситуацій мирного часу 63 4.3. Висновки до розділу 4 65 ВИСНОВКИ 66 СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ 68 Додаток A. Тези конференцій 71 Додаток Б. Фрагмент коду роботи системи 82 |
URI: | http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/48115 |
Copyright owner: | © Фецак Владислав Русланович, 2024 © Fetsak Vladyslav , 2024 |
References (Ukraine): | Луцик Н.С., Луцків А.М., Осухівська Г.М., Тиш Є.В. Програма та методичні
рекомендації з проходження практики за тематикою кваліфікаційної роботи для
студентів спеціальності 123 «Комп’ютерна інженерія» другого (магістерського) рівня
вищої освіти усіх форм навчання. Тернопіль: ТНТУ. 2024. 45 с.
Луцик Н.С., Луцків А.М., Осухівська Г.М., Тиш Є.В. Методичні
рекомендації до виконання кваліфікаційної роботи магістра для студентів
спеціальності 123 «Комп’ютерна інженерія» другого (магістерського) рівня вищої
освіти усіх форм навчання. Тернопіль. 2024. 44 с. Варавін А.В., Лещишин Ю.З., Чайковський А.В. Методичні вказівки до виконання курсового проєкту з дисципліни «Дослідження і проєктування комп’ютерних систем та мереж» для здобувачів другого (магістерського) рівня вищої освіти спеціальності 123 «Комп’ютерна інженерія» усіх форм навчання. Тернопіль: ТНТУ, 2024. 32 с. Фецак В. Lean-технології як ефективний метод управління. Матеріали V міжнародної науково-практичної конференції учених та студентів "Цифрова економіка як фактор інновацій та сталого розвитку суспільства" Тернопільського національного технічного університету імені Івана Пулюя, Тернопіль: ТНТУ, 2024. Фецак В., Тиш Є. Дослідження методів інтеграції систем адаптивного управління мікрокліматом та оптимізації енерговитрат у розумному будинку. ХІІ науково-технічна конференція «Інформаційні моделі, системи та технології». Тернопіль : ТНТУ. 2024. С.94-95. Фецак В., Тиш Є. Дослідження методів інтеграції мультисенсорних систем для адаптивного моніторингу та оптимізації мікроклімату в розумному будинку. ХІІ науково-технічна конференція «Інформаційні моделі, системи та технології». Тернопіль : ТНТУ. 2024. С.96-97. Вілібніцький О.М., Тиш Є.В. Інноваційні рішення в області адаптивного контролю освітленням. Матеріали XІІ Міжнародної науково-практичної конференції молодих учених та студентів «Актуальні задачі сучасних технологій» (6-7 грудня 2023 року) Тернопільського національного технічного університету імені Івана Пулюя. Тернопіль: ТНТУ. 2023. 263 c. Балакунець О.В., Тиш Є.В. Принципи організації та роботи контролера резервного живлення. Матеріали IX науково-технічної конференції «Інформаційні моделі, системи та технології» Тернопільського національного технічного університету імені Івана Пулюя, (Тернопіль, 8 – 9 грудня 2021 р.). Тернопіль: Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя, 2021. С. 105. Балакунець О.В., Тиш Є.В. Методи та програмно-апаратне забезпечення системи резервного живлення в комп’ютерних системах. Актуальні задачі сучасних технологій : збірник тез доповідей Х міжнародної науково-практичної конференції Молодих учених та студентів, (Тернопіль, 24–25 листопада 2021 р.). Міністерство освіти і науки України, Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя [та ін.]. Тернопіль: ФОП Паляниця В. А., 2021. Т. 1. С.84. 1 Купленний О.Д., Тиш Є.В. Розрахунок температури води у системі опалення відносно зовнішньої температури повітря. Актуальні задачі сучасних технологій : Матеріали ХІІ Міжнародної науково-практичної конференції молодих учених та студентів (6 – 7 грудня 2023). Тернопіль, 2023. с. 260. 1 Купленний О.Д., Тиш Є.В. Розрахунок температури води у системі опалення відносно зовнішньої температури повітря. Актуальні задачі сучасних технологій : Матеріали ХІІ Міжнародної науково-практичної конференції молодих учених та студентів (6 – 7 грудня 2023). Тернопіль, 2023. с. 260. 1 Вілібніцький О.М., Тиш Є.В. Дослідження фоточутливих датчиків у створенні інтелектуальних систем освітлення. Матеріали XI науково-технічної конференції Тернопільського національного технічного університету імені Івана Пулюя «Інформаційні моделі, системи та технології» (13-14 грудня 2023 року). Тернопіль: ТНТУ. 2023. С. 139. 1 Стручок В. С. Методичний посібник для здобувачів освітнього ступеня «магістр» всіх спеціальностей денної та заочної (дистанційної) форм навчання «БЕЗПЕКА В НАДЗВИЧАЙНИХ СИТУАЦІЯХ» Тернопіль: ТНТУ, 2024. 155 с. Стручок В. С. Навчальний посібник «ТЕХНОЕКОЛОГІЯ ТА ЦИВІЛЬНА БЕЗПЕКА. ЧАСТИНА «ЦИВІЛЬНА БЕЗПЕКА»». Тернопіль: ФОП Паляниця В. А., 2022. 156 с. Zhang, Q., Cheng, X., & Zhang, Y. Smart Home Systems: An Internet of Things Perspective. Springer, 2023. 412 с. Williams, J., & Kane, P. Adaptive Climate Control in Smart Buildings. IEEE Transactions on Smart Systems, 2022, 15(3), pp. 87–101. Martinez, A. Artificial Intelligence in HVAC Systems: Efficiency and Comfort Optimization. Taylor & Francis, 2021. 389 с. Офіційний сайт Zigbee Alliance. Zigbee Technology Overview. URL: https://zigbeealliance.org (дата звернення: 15.12.2024). Офіційний сайт Modbus Organization. Modbus Protocol Overview. URL: https://modbus.org (дата звернення: 14.12.2024). Офіційна документація MQTT. MQTT Standard. URL: https://mqtt.org/documentation (дата звернення: 12.12.2024). Guo, R., & Chen, H. Energy Management Strategies for Smart Homes. Journal of Energy Systems Research, 2021, 30(4), pp. 245–260. Офіційний сайт KNX Association. KNX Protocol for Smart Homes. URL: https://knx.org (дата звернення: 13.12.2024). Smith, L. Integration of IoT and Smart Building Technologies. Elsevier, 2022. 332 с. Kim, J., & Lee, D. Advanced Control Techniques for Microclimate Optimization. Springer, 2023. 401 с. |
Content type: | Master Thesis |
Appears in Collections: | 123 — комп’ютерна інженерія |
Files in This Item:
File | Description | Size | Format | |
---|---|---|---|---|
Vladyslav_Fetsak.pdf | 2,62 MB | Adobe PDF | View/Open |
Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.
Admin Tools