Інтелектуальна інформаційна система моніторингу терміну придатності продуктів харчування в цифровому домі
Автор: Міщенко Анастасія Тарасівна
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Аналіз даних
Інститут: Інститут комп'ютерних наук та інформаційних технологій
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2020-2021 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Міщенко А.Т., Басюк Т.М. (керівник). Інтелектуальна інформаційна система моніторингу терміну придатності продуктів харчування в цифровому домі. Магістерська кваліфікаційна робота. – Національний університет «Львівська політехніка», Львів, 2020. Розширена анотація. В сучасному суспільстві вже нікого не здивуєш поняттям штучний інтелект чи розумний будинок, оскільки вони стають нормою повсякденного життя як у технологічно розвинених країнах, так і країнах пострадянського простору. Вони застосовуються у різних сферах: починаючи від домашніх застосувань до промислових механізмів. До таких пристроїв належить холодильник, який не лише охолоджує продукти харчування, а й зберігає їх, і часом достатньо довго, що призводить до їх псування. Згідно з проведеним дослідженням, протермінування є однією з екологічних проблем, що сприяє утилізації близько 40% всіх продуктів харчування. В останні роки створено багато подібних систем: холодильники із засобами комп’ютерного зору, мобільні додатки, які нагадують про закінчення терміну придатності тощо. Перший підхід демонструється такими відомими компаніями, як Samsung, LG, Huawei, що являють собою програмно-апаратний комплекс з вбудованою інтелектуальною системою. Іншим підходом є використання мобільних додатків для моніторингу як без (BestBefore, FoodKeeper [1]), так і з застосуванням спеціалізованих камер, що кріпляться до дверей холодильника (Smarter SFC01 FridgeCam [2]) та передають зображення на мобільний пристрій. Об’єкт дослідження - процес моніторингу терміну придатності продуктів харчування. Предмет дослідження - методи та засоби моніторингу терміну придатності продуктів харчування. Мета дослідження: розробити концепцію інтелектуальної інформаційної системи моніторингу терміну придатності продуктів харчування, яка дозволить зменшити відсоток харчових відходів, які йдуть на смітник. Аналізуючи наведені підходи найвідоміших моделей інноваційних холодильників слід зазначити, що всі вони мають як мінімум два великі недоліки: ціну та самостійне введення терміну придатності. Що стосується мобільних додатків то більшість з них характеризуються обмеженим функціоналом та комерційністю використання. В результаті проведеного аналізу, було прийнято рішення щодо створення інтелектуальної інформаційної системи, яка складається з декількох міні камер, які будуть застосовуватись для точного знаходження кількості придбаних продуктів харчування так і визначатимуть їх залишок. Використовуючи отримані зображення інтелектуальна система має здійснювати процедуру розпізнавання образів, після чого отримані дані надсилатимутися користувачу на мобільний пристрій [3]. Для визначення необхідного типу інформаційної системи було обрано метод аналізу ієрархій. У якості альтернатив було обрано 5 типів інформаційних систем: інформаційно-управляючу, інформаційно-довідкову, інформаційно-пошукову, інформаційно-обробляючу та інтелектуальну інформаційну систему. Вибір типу інформаційної системи оцінювався відносно 8 критеріїв якості: надійності, стійкості, ресурсозатратності, швидкодії, продуктивності, адаптивності, гнучкості та економічності. В результаті методу аналізу ієрархій було обрано тип інформаційної системи з найбільшим пріоритетом 0.38, який відповідає типу інтелектуальні інформаційні системи та системи підтримки прийняття рішень [4]. Особливістю конструйованої системи є розширена база даних, яка містить інформацію про марковані та немарковані продукти, їх терміни придатності та умови зберігання. Крім того, в ній є наявний перелік найчастіше вживаних продуктів з можливостями його розширення в залежності від регіону використання. З метою запобігання введення некоректної інформації застосовується модуль верифікації. Інтелектуальна інформаційна система моніторингу терміну придатності продуктів харчування реалізована у вигляді мобільного додатку. Він включає в себе три можливих способи додавання продуктів в систему: вручну, просканувавши штрих-код та просканувавши вміст холодильника. Структура реалізованої інтелектуальної системи складається з ядра системи, бази даних, модуля сканування, модулю моніторингу, модулю обробки інформації про продукт та користувацького інтерфейсу. Основним програмним модулем являється ядро системи, яке координує роботу решти частин системи і безпосередньо застосовується в процесі комунікації з користувачем [3]. Модуль сканування штрих-коду необхідний для швидкого додавання великої кількості маркованих продуктів шляхом ідентифікації кожного елементу через спеціальне середовище з переліком продуктових марок та інших даних про продукт. Модуль моніторингу необхідний для розрахунку терміну придатності продуктів харчування, як загального, так і після розпакування. В результаті наявності продуктів, які протягом декількох днів можуть зіпсуватись, формує перелік з цих продуктів та відправляє користувачу у вигляді нотифікації в додатку та на електронну скриньку. Модуль обробки інформації про продукт містить функції додавання, редагування інформації про продукт та видалення його з локальної бази даних в разі неактуальності. Даний модуль взаємодіє з загальною базою даних та за допомогою інтерфейсу безпосередньо з користувачем [4]. Якщо розглядати процес сканування вмісту холодильника, то на вхід в систему потрапляють зображення, які зроблені з різних ракурсів вбудованими в холодильник камерами. В результаті аналізу зазначених зображень нейронною мережею, на виході отримуємо перелік продуктів, які там знаходяться, у вигляді <назва, категорія>. Розробка даної системи має наблизити людей на крок до вирішення екологічної проблеми – нераціонального використання харчових продуктів. Ключові слова: інтелектуальна система, моніторинг, термін придатності, продукти харчування, протермінування. Перелік використаних літературних джерел: 1. FoodKeeper — приложение, которое предупреждает об истечении срока годности еды (2016). Дата звернення: 11.09.2020 https://vc.ru/tribuna/21576-foodkeeper; 2. Smarter FridgeCam (2019). Дата звернення: 11.09. https://smarter.am/products/smarter-fridgecam; 3. Міщенко А.Т., Басюк Т.М. (2020). Інтелектуальна інформаційна система моніторингу терміну придатності продуктів харчування. Одеса: Екологія, 2020; 4. Шаховська Н.Б., Литвин В.В. (2011). Проектування інформаційних систем: навчальний посібник. Львів: Видавництво «Магнолія-2006»; 5. Катренко А.В. (2011). Системний аналіз: навчальний посібник. Львів: Видавництво «Новий світ-2000», 2011.