Методи та засоби побудови розподілених моніторингових систем із застосуванням маніпульованих оптичних сигналів
Анотація
Виявлено, що для об'єктів природоохоронного комплексу виникає потреба в застосуванні ліній передавання даних з обмеженим електромагнітним впливом. Дослідження спрямоване на розроблення методів і засобів передавання даних в інтерактивних моніторингових системах для природоохоронних об'єктів на підставі комутованих катафотів. Розглянуто основні архітектурні рішення розподілених моніторингових систем, що забезпечують надійний обмін даними в умовах складного рельєфу та обмеженого застосування електромагнітних полів. Встановлено, що такі об'єкти є дуже чутливими до зазначених впливів, оскільки це має негативний вплив на фауну та флору. З'ясовано, що використання оптичних мереж на підставі комутованих катафотів і бінарно-маніпульованих оптичних сигналів дає змогу мінімізувати вплив електромагнітного випромінювання на екосистему, забезпечуючи при цьому високу швидкість та надійність передавання даних. Запропоновано підхід до побудови оптичних мереж з використанням катафотів як відбивачів світлових сигналів для передавання даних на великі відстані з одночасним підвищенням надійності. Оцінено вплив електромагнітних полів на екологію довкілля в контексті застосування традиційних телекомунікаційних систем, а також обґрунтовано потребу розроблення нових методів побудови мереж, що враховують ці фактори. Також досліджено перспективи застосування зірково-кільцевих і систолічних топологій для ефективного оброблення та передавання сигналів від сенсорних мереж у природних заповідниках. Проаналізовано переваги використання комутованих катафотів порівняно з традиційними оптичними системами, зокрема їх здатність забезпечувати високу надійність передавання даних у складних погодних умовах. Досліджено перспективи розвитку методів кодування інформації за допомогою бінарно-маніпульованих оптичних сигналів, що сприяє підвищенню точності та надійності передачі інформації в екологічно чутливих зонах. На підставі проведеного дослідження запропоновано рекомендації з подальшого розвитку та впровадження оптичних мереж на підставі цих технологій у сферах, де зниження електромагнітного впливу є критичним. Результати дослідження свідчать про те, що використання комутованих катафотів дає можливість значно підвищити стабільність роботи систем моніторингу на територіях природоохоронних зон. Запропонований метод побудови оптичної мережі на підставі комутованих катафотів і бінарно-маніпульованих оптичних сигналів може бути впроваджено для віддаленого моніторингу природних об'єктів і для забезпечення надійного захищеного передавання даних на відстані до 10 км, що є особливо важливим для збереження екологічного балансу в заповідниках.
Завантаження
Посилання
Fanian, F., Rafsanjani, M. K., & Shokouhifar, M. (2024). Combined fuzzy-metaheuristic framework for bridge health monitoring using UAV-enabled rechargeable wireless sensor networks. Applied Soft Computing. https://doi.org/10.1016/j.asoc.2024.112429
Khiadani, N., & Hendessi, F. (2024). An Energy Efficient Prediction Based Protocol for Target Tracking in Wireless Sensor Networks. Ad Hoc Networks, article ID 103688. https://doi.org/10.1016/j.adhoc.2024.103688
Lino, M., Leão, E., Soares, A., Montez, C., Vasques, F., & Moraes, R. (2020). Dynamic Reconfiguration of Cluster-Tree Wireless Sensor Networks to Handle Communication Overloads in Disaster-Related Situations. Sensors 2020, 20(17). https://doi.org/10.3390/s20174707
Nikolaychuk, Y. M., Petrushchak, Ya. V., Pitukh, I. R., Hrynchyshyn, T. M., Golynskyi, Ya. I., Nikolaychuk, L. M., & Gryga, V. M. (2021). Legal status and concept of development of the computerized infrastructure of background monitoring of the ecosystem of the nature reserve "Gorgany". Collection of materials of the problem-scientific interdisciplinary conference ISCM-2021, 101–113.
Nykolaychuk, Ya., Grynchychyn, T., Pitukh, I., Petrashchuk, Ya., Nykolaychuk, L., & Hryha, V. (2021). Promising Developments in Cyber Physical System Tools for Background Monitoring of Reserve Landscape. 2021 11th International Conference on Advanced Computer Information Technologies (ACIT), Deggendorf, Germany, 2021, 686–690. https://doi.org/10.1109/ACIT52158.2021.9548584
Patent 144938 Ukraine IPC. (2006). H04B 10/00, Method of bi-signal transmission of optical signals. Hrynchyshyn, T. M., Nikolaychuk, Y. M., Hryga ,V. M. No. u202001636, application 10.03.2020; published 10.11.2020, Bull. No. 21. URL: https://iprop-ua.com/inv/0xjio89i/
Patent 147833 Ukraine IPC (2013). H04B 10/112, Multilevel star-ring optical network. Grynchyshyn, T. M., Nikolaichuk, L. M., Petrashchuk, Y. V., Griga, V. M., Pitukh, I. R. No. u 2020 07792; statement 07.12.2020; published 16.06.2021 Bull. No. 24. URL: https://iprop-ua.com/inv/k4v8bqpx/
Patent 149103 Ukraine IPC. (2006). H04B 10/00, Method of bi-signal transmission of optical signals. Hrynchyshyn, T. M., Yatskiv, V. V. No. u202008521; statement 31.12.2020; published 22/10/2021 Bull. No. 21. URL: https://iprop-ua.com/inv/g6fyax64/
Patent 150865 Ukraine IPC H04B 10/112. (2013). Multi-sensor system for measuring snow cover height. Nikolaychuk, Y. M., Petrashchuk, Y. V., Pitukh, I. R., Hrynchyshyn, T. M., Golynskyi, Y. I., Griga, V. M., No. u 2021 04202; statement 07/19/2021; published 05/05/2022 Bull. No. 18. URL: https://iprop-ua.com/inv/ps5bnx3v/
Patent 150887 Ukraine IPC. (2022). H04B 10/00 H04B 10/112 (2013.01), Multi-channel device for determining the Hamming distance between signals. Nikolaychuk, Y. M., Pitukh, I. R., Gryga, V. M., Grynchyshyn, T. M., Uhorchuk, V. V., Sydor, A. I. No. u 2021 05962; statement 23.10.2021; published 05/05/2022 Bull. No. 18. URL: https://iprop-ua.com/inv/jiyrzvu3/
Petrashchuk, Ya. V., Nikolaychuk, L. M., Slobodian, O. M., Golynskyi, Ya. I., Grynchyshyn, T. M., Nikolaychuk, Y. M., Pitukh, I. R., & Gryga, V. M. (2020). Status and information problems of background monitoring of the ecosystem of the nature reserve "Gorgany". Collection of materials of the problem-scientific interdisciplinary conference ICSM-2020, 95–106.
Pitukh, I. R. (2021). Method and criteria for assessing the emergentity and characteristics of architectures of interactive distributed computer and cyberphysical systems. Scientific collection. Physico-mathematical modeling and information technologies, 33, 115–121. https://doi.org/10.15407/fmmit2021.33.115
Pitukh, I. R., Davletova, A. Ya., & Grynchyshyn, T. M. (2024). Methods of building sensor networks with wireless binary-optical information flows. Computer modeling and software of information systems and technologies (KMPZ_2024). Lviv: LNU named after Ivan Franko, 177–181.
Ranasinghe, V., Udara, N., Mathotaarachchi, M., Thenuwara, T., Dias, D., Prasanna, R., Edirisinghe, S., Gayan, S., Holden, C., & Punchihewa, A. (2024). Rapid and Resilient LoRa Leap: A Novel Multi-Hop Architecture for Decentralised Earthquake Early Warning Systems. Sensors 2024, 24. https://doi.org/10.3390/s24185960
Romanov, V. O., Galelyuka, I. B., Hrusha, V. M., et al. (2023). Wireless Sensor Networks for Digital Agriculture, Environmental Protection, and Healthcare. Cybern Syst Anal, 59, 1023–1030. https://doi.org/10.1007/s10559-023-00638-3
Shevchuk, B. (2019). Increasing the information efficiency of networks and means of the Internet of Things. Mathematical and computer modeling. Series: Technical Sciences, 138–144. https://doi.org/10.32626/2308-5916.2019-19.138-144
Shevchuk, B. (2023). Express analysis of biomedical signals in the process of long-term monitoring of the functional states of biological objects. Physico-mathematical modeling and information technologies, 37, 149_153-149_153. https://doi.org/10.15407/10.15407/fmmit2023.37.149
Skorobohatko, S., Fesenko, H., Kharchenko, V., et al. (2024). Architecture and Reliability Models of Hybrid Sensor Networks for Environmental and Emergency Monitoring Systems. Cybern Syst Anal 60, 293–304. https://doi.org/10.1007/s10559-024-00670-x
Teixeira, R. C. M., Carvalho, C. B., Calafate, C. T., Mota, E., Fernandes, R. A., Printes, A. L., & Nascimento, L. B. F. (2024). FloatingBlue: A Delay Tolerant Networks-Enabled Internet of Things Architecture for Remote Areas Combining Data Mules and Low Power Communications. Sensors 2024, 24(1)9,. https://doi.org/10.3390/s24196218
Wang, P., & Xiong, Y. (2024). A Method to Optimize Deployment of Directional Sensors for Coverage Enhancement in the Sensing Layer of IoT. Future Internet. 2024, 16(8), 302. https://doi.org/10.3390/fi16080302
Yang, D., Wu, J., & He, Y. (2024). Optimizing the Agricultural Internet of Things (IoT) with Edge Computing and Low-Altitude Platform Stations. Sensors. 2024, 24(21). https://doi.org/10.3390/s24217094
Yi Zheng, Ling-Xiao Cao, Jin-Ran Lv, Hao-Yu Wen, Lu-Xia Mao, Xi-Qing Wang, & Zhi-Zhu He. (2025). Self-powered flexible sensor network for continuous monitoring of crop micro-environment and growth states. Measurement, Vol. 242, Part C. https://doi.org/10.1016/j.measurement.2024.116002
Zhang, S., Yu, M., Chen, H., Zhang, M., Tan, K., Chen, X., Wang, H., & Xu, F. (2024). Three-Dimensional Geometric-Physical Modeling of an Environment with an In-House-Developed Multi-Sensor Robotic System. Remote Sensing 2024, 16, article ID 3897. https://doi.org/10.3390/rs16203897
Zheng, Yi, Cao, Ling-Xiao, Lv, Jin-Ran, Mao, Lu-Xia, Wang, Xi-Qing, He, & Zhi-Zhu. (2024). Self-powered flexible sensor network for continuous monitoring of crop micro-environment and growth states. Measurement, 24 p. https://doi.org/10.1016/j.measurement.2024.116002
Переглядів анотації: 72 Завантажень PDF: 67
