Розробка та дослідження IoT-системи моніторингу рівня шуму в міському середовищі з локальною обробкою даних
Автор: Ласюта Юрій Олегович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Системне проектування
Інститут: Інститут комп'ютерних наук та інформаційних технологій
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2024-2025 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Ласюта Ю.О., Корпильов Д.В.(керівник). Розробка IoT-системи для моніторингу рівня шуму в міському середовищі з локальною обробкою даних. Магістерська кваліфікаційна робота – Національний університет «Львівська політехніка», Львів, 2024. Метою дипломної роботи є розробка IoT-системи для моніторингу рівня шуму у міських зонах, яка використовує Arduino Nano 33 BLE Sense з давачами звуку MEMS мікрофон Breakout - SPH8878LR5H-1. Система має здатність виконувати локальну обробку даних за допомогою технології TinyML та забезпечувати виявлення аномальних рівнів шуму в режимі реального часу. Ця система буде корисною для органів місцевого самоврядування та екологічних служб для контролю акустичного забруднення, запобігання негативного впливу шуму на населення та впровадження превентивних заходів. Актуальність роботи пов’язана з тим що зі збільшенням урбанізації та індустріалізації шумове забруднення в містах стало однією з основних екологічних проблем. Високий рівень шуму негативно впливає на здоров’я людей, спричиняючи стрес, втому, проблеми зі слухом та іншими фізіологічними і психологічними аспектами. Моніторинг рівня шуму в реальному часі дозволить ефективніше контролювати його вплив і вживати заходів для зменшення його наслідків. Використання IoT-технологій і моделей TinyML для локальної обробки даних дає змогу знизити витрати на передачу інформації, збільшити швидкість реакції на перевищення рівнів шуму та підвищити ефективність екологічного моніторингу в міських зонах. Завдання магістерської дипломної роботи полягає в розробці прототипу IoT-системи на основі Arduino Nano 33 BLE Sense з MEMS-мікрофоном SPH8878LR5H-1 для збору даних про рівень шуму, інтеграції TinyML для локальної обробки даних і визначення перевищення шумових порогів, проведенні тестування системи в різних міських умовах (включно з денними та нічними часами й змінами погодних умов), розробці інтерфейсу для відправлення попереджень при перевищенні рівня шуму, а також оцінці ефективності роботи та енергоспоживання системи. Новизна магістерської дипломної роботи полягає у використанні Arduino Nano 33 BLE Sense з вбудованими сенсорами, зокрема з MEMS мікрофоном SPH8878LR5H-1. Даний мікроконтролер і мікрофон забезпечують високу чутливість до шуму при збереженні компактності та енергоефективності пристрою. Це дозволяє створювати масштабовані системи моніторингу, що можуть бути розгорнуті у великій кількості локацій у міському середовищі. Дипломна робота містить: 96 ст., __ рис., _ табл., 33 посилань на використані джерела. Ключові слова: IoT (Інтернет речей), Моніторинг рівня шуму,Arduino Nano 33 BLE Sense, MEMS мікрофон (SPH8878LR5H-1), TinyML, Акустичне забруднення, Міське середовище, Сенсорні системи, Arduino IDE, мобільний додаток. Перелік використаних літературних джерел: Warden, P., & Situnayake, D. (2020). TinyML: Machine Learning with TensorFlow Lite on Arduino and Ultra-Low-Power Microcontrollers. O’Reilly Media. Zanella, A., Bui, N., Castellani, A., Vangelista, L., & Zorzi, M. (2014). Internet of Things for Smart Cities. IEEE Internet of Things Journal, 1(1), 22-32. Dargie, W., & Poellabauer, C. (2010). Fundamentals of Wireless Sensor Networks: Theory and Practice. Wiley. Peterson, S., & Burns, M. (2012). Environmental Monitoring with Arduino: Building Simple Devices to Collect Data About the World Around Us. Maker Media. Celik, O., & Mokhtar, M. (2021). Using IoT for Environmental Monitoring: An Overview of Current Challenges and Future Directions. Sensors, 21(6), 1975. Ba, S. H., & Pham, T. N. (2018). A Review of Smart City Sensing Approaches Using IoT for Noise and Air Pollution Monitoring. Journal of Sensors, 2018, 1-18.