Empreu aquest identificador per citar o enllaçar aquest ítem: http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/51266
Títol: Розроблення та дослідження автоматизованої системи оцінювання терміну зберігання продуктів на основі багатоканальних газових сенсорів і методів машинного навчання
Altres títols: Development and research of an automated system for assessing the shelf life of products based on multi-channel gas sensors and machine learning methods
Autor: Куриляк, Сергій Михайлович
Тригуб, Ярослав Олегович
Kuryliak, Serhii
Tryhub, Yaroslav
Affiliation: Тернопільський національний технічний університет ім. І. Пулюя, Факультет прикладних інформаційних технологій та електроінженерії. Кафедра комп’ютерно-інтегрованих технологій
Bibliographic description (Ukraine): Куриляк С.М., Тригуб Я.О. Розроблення та дослідження автоматизованої системи оцінювання терміну зберігання продуктів на основі багатоканальних газових сенсорів і методів машинного навчання: кваліфікаційна робота магістра за спеціальністю „174 — автоматизація, комп’ютерно-інтегровані технології та робототехніка“ / С.М. Куриляк, Я.О. Тригуб, — Тернопіль : ТНТУ, 2025. — 81 с.
Data de publicació: 22-de -2025
Date of entry: 10-de -2026
Editorial: Тернопіль, ТНТУ
Country (code): UA
Place of the edition/event: Тернопільський національний технічний університет ім. І. Пулюя, Факультет прикладних інформаційних технологій та електроінженерії. Кафедра комп’ютерно-інтегрованих технологій
Institution defense: ЕК №21, 2025 р.
Supervisor: Станько, Андрій Андрійович
Stanko, Andrii
Committee members: Шовкун, Олександр Павлович
Shovkun, Oleksandr
UDC: 004.8:681.586:664.8
Paraules clau: 151
автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології
система моніторингу
нейронні мережі
інтелектуальна система
газові сенсори
машинне навчання
прогнозування
monitoring system
neural networks
intelligent system
gas sensors
machine learning
forecasting
Number of pages: 81
Resum: Кваліфікаційна робота присвячена розробці автоматизованої системи моніторингу та керування енергоспоживанням приміщень з використанням технологій ІоТ. В першому розділі роботи подано огляд предметної області, підходів до оцінювання терміну зберігання, газових сенсорів і методів МН. В другому розділі кваліфікаційної роботи розроблено структурну та функціональну схеми системи й алгоритм її роботи. В третьому розділі кваліфікаційної роботи Наведено методику експериментів та результати оцінювання якості ML-моделі. В четвертому розділі описано програмні засоби, розгортання моделі TinyML на Arduino та інтеграцію в інфраструктуру складу. В п’ятому розділі описано економічну доцільність від зменшення харчових втрат. В шостому розділі кваліфікаційної роботи розглянуто забезпечення безпечної роботи з обладнанням. Об’єкт дослідження: процес оцінювання терміну зберігання харчових продуктів у умовах їх складування та зберігання. Предмет дослідження: методи, моделі та апаратно-програмні засоби автоматизованої системи оцінювання терміну зберігання продуктів на основі багатоканальних газових сенсорів і методів машинного навчання. The qualification work is devoted to the development to the development of an automated system for monitoring and controlling energy consumption in premises using IoT technologies. The first chapter of the thesis provides an overview of the subject area, approaches to assessing storage life, gas sensors and MN methods. The second chapter of the thesis develops the structural and functional diagrams of the system and its operating algorithm. The third chapter of the thesis presents the methodology of experiments and the results of evaluating the quality of the ML model. The fourth chapter describes the software tools, the deployment of the TinyML model on Arduino, and its integration into the warehouse infrastructure. The fifth chapter discusses the economic feasibility of reducing food losses. The sixth chapter of the thesis examines the safety of working with the equipment. Object of research: the process of assessing the shelf life of food products in storage and preservation conditions. Subject of research: methods, models, and hardware and software tools for an automated system for assessing the shelf life of products based on multi-channel gas sensors and machine learning methods.
Descripció: Роботу виконано на кафедрі комп’ютерно-інтегрованих технологій Тернопільського національного технічного університету імені Івана Пулюя Міністерства освіти і науки України. Захист відбудеться 22 грудня 2025 р. о 09 .00 годині на засіданні екзаменаційної комісії № 21 у Тернопільському національному технічному університеті імені Івана Пулюя за адресою: 46001, м. Тернопіль, вул. Руська, 56, навчальний корпус №1, ауд. 505
Content: ВСТУП 7 1 АНАЛІТИЧНА ЧАСТИНА 10 1.1 Підходи до оцінювання терміну зберігання 10 1.2 Газові сенсори 14 1.3 Методи машинного навчання 18 1.4 Порівняння підходів оцінювання терміну зберігання 20 1.5 Системи оцінювання терміну зберігання 22 1.6 Висновок до першого розділу 23 2 ТЕХНОЛОГІЧНА ЧАСТИНА 24 2.1 Постановка задачі та вимоги до системи 24 2.2 Вибір програмних засобів та середовищ розробки 26 2.3 Технологія розгортання 28 2.4 Висновок до другого розділу 31 3 КОНСТРУКТОРСЬКА ЧАСТИНА 33 3.1 Архітектура апаратно-програмного комплексу 33 3.2 Математична модель та алгоритми МН 36 3.3 Алгоритмічна та програмна реалізація системи 39 3.4 Висновок до третього розділу 41 4 НАУКОВО ДОСЛІДНА ЧАСТИНА 43 4.1 Опис експериментального стенду 43 4.2 Процес збору даних 45 4.3 Обробка даних 47 4.4 Побудова моделі МН 49 4.5 Результати досліджень 52 4.6 Інші типи продуктів 55 4.7 Висновок до четвертого розділу 57 5 СПЕЦІАЛЬНА ЧАСТИНА 58 5.1 Аналіз проблеми харчових втрат 58 5.2 Очікуваний економічний ефект 59 5.3 Інтеграція системи в процеси управління 61 5.4 Висновок до п’ятого розділу 62 6 ОХОРОНА ПРАЦІ ТА БЕЗПЕКА В НАДЗВИЧАЙНИХ СИТУАЦІЯХ 64 6.1 Питання щодо охорони праці 64 6.2 Питання щодо безпеки в надзвичайних ситуаціях 68 6.3 Висновки до шостого розділу 70 ВИСНОВКИ 72 ПЕРЕЛІК ДЖЕРЕЛ 75 ДОДАТКИ
URI: http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/51266
Copyright owner: © Куриляк С.М., Тригуб Я.О., 2025
References (Ukraine): 1 Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO). (2011). Global food losses and food waste – Extent, causes and prevention. Rome: FAO.
2 Chao, C. T., & Krueger, R. R. (2007). The Date Palm (Phoenix dactylifera L.): Overview of biology, uses, and cultivation. HortScience, 42(5), 1077–1082.
3 Mohammed, M., Riad, K.,Alqahtani, N. (2022). Design of a smart IoT-based control system for remotely managing cold storage facilities. Sensors, 22(12), 4680.
4 Xue, M., Zhang, J., & Tang, W. (2014). Optimal temperature control for quality of perishable foods. ISA Transactions, 53(4), 542–546.
5 Zuo, X., Wang, J., Li, Y., et al. (2025). Recent advances in high relative humidity strategy for preservation of postharvest fruits and vegetables: A comprehensive review. Food Chemistry, 481, 144130.
6 Haque, A. U., Al Haque, M. A., Alabduladheem, A., et al. (2025). Machine learning-based shelf life estimator for dates using a multichannel gas sensor: Enhancing food security. Sensors, 25(13), 4063.
7 Palou, L., del Río, M. A., Guardado, A., & Vilella-Esplá, J. (2011). Influence of induced ripening and cold storage protocols on the incidence of postharvest diseases of the date palm fruit. Acta Horticulturae, 894, 235–241.
8 Al-Yahyai, R., & Al-Kharusi, L. (2012). Physical and chemical quality attributes of freeze-stored dates. International Journal of Agriculture and Biology, 14(1), 97–100.
9 Yadav, R. K. (2020). Remote monitoring system for cold storage warehouse using IoT. International Journal of Research in Applied Science & Engineering Technology, 8(8), 2810–2814.
10 Sarkar, S., Akshatha, K. S., Saurabh, A., et al. (2022, October). IoT-enabled cold supply chain monitoring system. In 2022 IEEE 3rd Global Conference for Advancement in Technology (GCAT) (pp. 1–6).
11 Appasani, B., Jha, A. V., Ghazali, A. N., & Gupta, D. K. (2021). Analytical modeling and optimal control of cold storage system with large-scale implementation using IoT. In Advances in Smart Grid Automation and Industry 4.0 (Vol. 693, pp. 51–59). Singapore: Springer.
12 Van Den Berg, L., & Lentz, C. P. (1978). High humidity storage of vegetables and fruits. HortScience, 13(5), 565–569.
13 Feng, H., Zhang, M., Liu, P., et al. (2020). Evaluation of IoT-enabled monitoring and electronic nose spoilage detection for salmon freshness during cold storage. Foods, 9(11), 1579.
14 Popa, A., Hnatiuc, M., Paun, M., et al. (2019). An intelligent IoT-based food quality monitoring approach using low-cost sensors. Symmetry, 11(3), 374. https://doi.org/10.3390/sym11030374
15 Damdam, A. N., Ozay, L. O., Ozcan, C. K., et al. (2023). IoT-enabled electronic nose system for beef quality monitoring and spoilage detection. Foods, 12(11), 2227.
16 Reni, A. (2021). Automatic data acquisition and monitoring device to indicate the freshness of milk during transportation. International Journal of Research in Applied Science & Engineering Technology, 9(3), 2641–2647.
17 Mohammed, M., Alqahtani, N., & El-Shafie, H. (2021). Development and evaluation of an ultrasonic humidifier to control humidity in a cold storage room for postharvest quality management of dates. Foods, 10(5), 949.
18 Benkeblia, N. (2013). Storage technologies for date palm fruits (Phoenix dactylifera L.): Current and potential techniques. Acta Horticulturae, 994, 151–154.
19 Mohammed, M., Munir, M., & Aljabr, A. (2022). Prediction of date fruit quality attributes during cold storage based on their electrical properties using artificial neural networks models. Foods, 11(11), 1666.
20 Mohammed, M., Srinivasagan, R., Alzahrani, A., & Alqahtani, N. K. (2023). Machine-learning-based spectroscopic technique for non-destructive estimation of shelf life and quality of fresh fruits packaged under modified atmospheres. Sustainability, 15(16), 12871.
21 Ma, M., Yang, X., Ying, X., et al. (2023). Applications of gas sensing in food quality detection: A review. Foods, 12(21), 3966.
22 Ul Haq, M. Z., Singh, B., Fuku, X., et al. (2025). A systematic review of the use of electronic nose and tongue technologies for detecting food contaminants. Chemosensors, 13(7), 262.
23 Rashvand, M., Ren, Y., Sun, D. W., et al. (2025). Artificial intelligence for prediction of shelf-life of various food products: Recent advances and ongoing challenges. Trends in Food Science & Technology, 159, 104989.
24 Wojnowski, W., Majchrzak, T., Dymerski, T., Gębicki, J., & Namieśnik, J. (2017). Electronic noses: Powerful tools in meat quality assessment. Meat Science, 131, 119–131.
25 Food Safety and Inspection Service (FSIS). (2025). How temperatures affect food. U.S. Department of Agriculture.
26 Liu, D. K., Xu, C. C., Guo, C. X., & Zhang, X. X. (2020). Sub-zero temperature preservation of fruits and vegetables: A review. Journal of Food Engineering, 275, 109881.
27 Yahia, E. M. (2019). Postharvest technology of perishable horticultural commodities. Amsterdam: Elsevier.
28 Palipane, K. B. (2008). Good practice for assuring the post-harvest quality of exotic tree fruit crops produced in Jamaica – A technical guide. Rome: FAO.
29 Kandasamy, A., Chinnasamy, K., Paramasivam, S. K., & Iruthayasamy, J. (2025). Melatonin as a ripening inhibitor: Enhancing shelf life and quality in red banana. Journal of Pineal Research, 77(1), e70060.
30 Bermúdez-Aguirre, D. (2017). Ultrasound: Advances in food processing and preservation. Cambridge, MA: Academic Press.
31 Al-Dosary, N. H. (2009). Role of the saw-toothed grain beetle (Oryzaephilus surinamensis L.) in date palm fruit decay at different temperatures. Basrah Journal for Date Palm Research, 8(1), 1–14.
32 Jubayer, M. F., Niloy, S., Sarker, M. A. R., et al. (2025). Leveraging machine learning to predict potato shelf life: A comprehensive analysis in an evaporative cooling structure. Potato Research.
33 Ahmad, S. A. H., Ab Rahman, M. N., & Muhamed, A. A. (2020, August). Optimal temperature in cold storage for perishable foods. In Proceedings of the 5th NA International Conference on Industrial Engineering and Operations Management (pp. 2323–2330).
34 Paull, R. E. (1999). Effect of temperature and relative humidity on fresh commodity quality. Postharvest Biology and Technology, 15(3), 263–277.
35 Perez de Vargas-Sansalvador, I. M., Erenas, M. M., Martinez-Olmos, A., et al. (2020). Smartphone-based meat freshness detection. Talanta, 216, 120985. https://doi.org/10.1016/j.talanta.2020.120985
36 Wojnowski, W., Kalinowska, K., Majchrzak, T., Plotka-Wasylka, J., & Namieśnik, J. (2019). Prediction of the biogenic amines index of poultry meat using an electronic nose. Sensors, 19(7), 1580.
37 Sanaeifar, A., Mohtasebi, S. S., Ghasemi-Varnamkhasti, M., & Ahmadi, H. (2016). Application of MOS-based electronic nose for the prediction of banana quality properties. Measurement, 82, 105–114.
38 Beniwal, A. (2018). Apple fruit quality monitoring at room temperature using sol–gel spin coated Ni–SnO₂ thin film sensor. Journal of Food Measurement and Characterization, 13(1), 857–863.
39 Ghasemi-Varnamkhasti, M., Tan, H. Z., & Pattiya, A. (2018). Potential use of electronic noses, electronic tongues and biosensors as multisensor systems for spoilage examination in foods. Trends in Food Science & Technology, 80, 71–92.
40 Stanko, A., Wieczorek, W., Mykytyshyn, A., Holotenko, O., & Lechachenko, T. (2024). Real-time air quality management: Integrating IoT and Fog computing for effective urban monitoring. CITI’2024: 2nd International Workshop on Computer Information Technologies in Industry 4.0, June 12–14, 2024, Ternopil, Ukraine.
41 Stanko, A., Palka, O., Matiichuk, L., Martsenko, N., & Matsiuk, O. (2021, September). Smart City: A Review of Model Architecture and Technology. In 2021 IEEE 16th International Conference on Computer Sciences and Information Technologies (CSIT) (Vol. 2, pp. 273-277). IEEE.
42 Микитишин А.Г., Митник М.М., Стухляк П.Д. Телекомунікаційні системи та мережі: навчальний посібник для студентів спеціальності 151 «Автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології» – Тернопіль: Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя, 2017 – 384 с
43 Стручок В.С. Безпека в надзвичайних ситуаціях. Методичний посібник для здобувачів освітнього ступеня «магістр» всіх спеціальностей денної та заочної (дистанційної) форм навчання / В.С.Стручок. — Тернопіль: ФОП Паляниця В. А., 2022. — 156 с.
Content type: Master Thesis
Apareix a les col·leccions:151 — автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології, 174 Автоматизація, комп’ютерно-інтегровані технології та робототехніка

Arxius per aquest ítem:
Arxiu Descripció MidaFormat 
KRM_Kuryliak_Tryhub_2025.pdfКваліфікаційна робота магістра2,14 MBAdobe PDFVeure/Obrir


Els ítems de DSpace es troben protegits per copyright, amb tots els drets reservats, sempre i quan no s’indiqui el contrari.

Eines d'Administrador