Материалдар / Заманауи мониторинг жүйелерін қысқаша талдау және осы саладағы әлемдік авторлардың зерттеулері
2023-2024 оқу жылына арналған

қысқа мерзімді сабақ жоспарларын

жүктеп алғыңыз келеді ма?
ҚР Білім және Ғылым министірлігінің стандартымен 2022-2023 оқу жылына арналған 472-бұйрыққа сай жасалған

Заманауи мониторинг жүйелерін қысқаша талдау және осы саладағы әлемдік авторлардың зерттеулері

Материал туралы қысқаша түсінік
Қазіргі кезеңінде адамзаттың дамуында оның іс-әрекетінің жан-жақты мониторингі (бақылауы) маңызды орнын алады. Оның мәні - қажетті ақпарат жинау және оны мұқият талдау болып табылады. Үнемі мониторинг жасау қателіктердің уақытылы анықталуын және тиісінше оларды тезірек түзетуді қамтамасыз етеді. Тәжірибеде көбінесе жүйенің күйін мониторингтеу қажет болған жағдайда сол жүйеге жергілікті қолжеткізім бола бермейді. Мұндай жағдайға себептер әртүрлі болуы мүмкін, мысалы жүйенің аумақтық қашықтығы, қауіпсіздікдіктің физикалық шектеулері және т.б., сондықтан көп жағдайда қашықтықтан бақылау, яғни мониторингтеу қажеттілігі туындайды.
Авторы:
Автор материалды ақылы түрде жариялады.
Сатылымнан түскен қаражат авторға автоматты түрде аударылады. Толығырақ
24 Қараша 2022
111
0 рет жүктелген
Бүгін алсаңыз 25% жеңілдік
беріледі
770 тг 578 тг
Тегін турнир Мұғалімдер мен Тәрбиешілерге
Дипломдар мен сертификаттарды алып үлгеріңіз!
Бұл бетте материалдың қысқаша нұсқасы ұсынылған. Материалдың толық нұсқасын жүктеп алып, көруге болады
logo

Материалдың толық нұсқасын
жүктеп алып көруге болады

Заманауи мониторинг жүйелерін қысқаша талдау және осы саладағы әлемдік
авторлардың зерттеулері
Наурыз Қ.Ж., аға оқытушы
«Радиотехника, электроника және телекоммуникациялар» кафедрасы,
энергетикалық факультеті
С.Сейфуллин атындағы Қазақ агротехникалық университеті,
Нұр-Сұлтан қаласы, Қазақстан
Қазіргі кезеңінде адамзаттың дамуында оның іс-әрекетінің жан-жақты
мониторингі (бақылауы) маңызды орнын алады. Оның мәні - қажетті ақпарат жинау
және оны мұқият талдау болып табылады. Үнемі мониторинг жасау қателіктердің
уақытылы анықталуын және тиісінше оларды тезірек түзетуді қамтамасыз етеді.
Тәжірибеде көбінесе жүйенің күйін мониторингтеу қажет болған жағдайда сол
жүйеге жергілікті қолжеткізім бола бермейді. Мұндай жағдайға себептер әртүрлі
болуы мүмкін, мысалы жүйенің аумақтық қашықтығы, қауіпсіздікдіктің физикалық
шектеулері және т.б., сондықтан көп жағдайда қашықтықтан бақылау, яғни
мониторингтеу қажеттілігі туындайды. Қолданыстағы мониторингтеу жүйелерін
шартты түрде активті және пассивті жүйелер деп бөлуге болады. Пассивті оқу
режимде мәліметтерді қабылдауды білдіреді. Мысалы, температура жайлы
мәліметтерді жинақтау, процессордың жүктелуі жайлы, жедел жадты тұтыну
туралы мәліметтер жинақтау және т.б. Активті мониторинг деп қоршаған ортаға
әсер ету элементтерімен (операциялық жүйе, қосымшалар, аппараттық құралдар)
бақылауды айтуымызға болады. Мысал ретінде белгілі бір сыртқы жағдайларда
немесе параметрлердің белгілі бір мәндерінде түзету әрекетін орындайтын жүйені
келтіруге болады [1, 2].
Алғаш рет мониторинг топырақтану ғылымында, содан кейін экологияда
және басқа да аталған ғылым салаларына жақын байланыстағы ғылымдар да
қолданыла бастады. Қазіргі уақытта ол техникалық, әлеуметтік ғылымдарда және
тәжірибелік қызметтің әртүрлі салаларында зерттеліп, қолданылуда. Бүгінгі күні
мониторинг жүйелерін қолданбайтын бірнеше қызмет саласы бар деп айтуға негіз
жоқ. «Мониторинг» тұжырымдамасын қолданудың нақты салалары шеңберінде әр
түрлі түсіндірмелерді талдай отырып, оның мәніне дәлірек және толық түсінуге
жақындауға болады. Сонымен мониторингті қолдану аясы соңғы онжылдықта күрт
кеңейді деп айтуымызға болады [3, 2].
Барлығымызға белгілі мониторинг жүйесіне, әсіресе қашықтан
мониторингтеу жүйесіне ақпараттық - коммуникациялық салалардың дамуы зор
үлесін қосты. Төменде соңғы кезде өзекті болып отырған мониторингтеу жүйелерін
енгізу, құрастыру салаларындағы шетелдік ғалым - инженерлердің жұмыстарына
тоқталамыз.

Коста - Рика Техникалық университеті ғалымдарының тобы кітапханалар
үшін Интернет заттар (IoT) негізінде автоматтандыру және мониторинг жүйесін
құруды ұсынды. Бүгінгі таңда ақпараттық - коммуникациялық технологиялар
(АКТ) және онымен байланысты тақырыптар, мысалы Интернет Заттар (IoT) адам
өмірінің барлық элементтеріне айтарлықтай әсер етеді. Интеллектуалды
радиожиілікті идентификациялау (RFID) және сымсыз сенсорлық желі (WSN)
технологияларын қолдану арқылы күнделікті өмірді кең тараған Интернеті
заттардың көмегімен өзгертеді. Интернет заттар дамыған сайын оның мөлшері мен
өлшемдері артып, қоғамның көптеген жағдайларын жақсартты: мысалы, дәстүрлі
кітапхана жүйесінде. Бұл зерттеуде дәстүрлі кітапханалық жүйелерді ақылды
онлайн - кітапханаға айналдыру үшін Интернет заттардың мүмкіндіктерін
кеңейтуді ұсынады. Интернет Заттар физикалық объектіні (кітап немесе басқа да
мәтін түрлерді) RFID белгілері мен кішкентай сенсорлар арқылы нақты уақытта
байланыс технологиясына қосуға мүмкіндік береді. Нақты уақыт режимінде
кітаптың үздіксіз мониторингі және белгіленген элементтерді географиялық
қадағалау - бұл IoT тегтерін қолданудың нәтижесінде пайда болатын кейбір қажетті
сипаттамалар болып табылады. IoT-дің бұл сипаттамалары онлайн - кітапхананы
жабдықтау тізбегін құруға мүмкіндік беріп ғана қоймай, деректер базасы, деректер
жинау және бұлтты жүйелер сияқты әртүрлі технологиялармен біріктіру
(интеграциялауды) жүзеге асыруға мүмкіндік береді. Интернеті заттар нақты уақыт
жағдайында және кез келген уақытта көптеген кітапханалар мен университеттер
үшін ғаламдық байланысты да қамтамасыз ете алады. Көп мүмкіншілікке ие
кітапханаларды IoT негізінде басқару жүйелері зерттеушілерге, дизайнерлер мен
әкімшілерге неғұрлым тиімді, әрі пайдалы көмектесу арқылы адамзат туралы
деректерді ұйымдастыруда және білімге қолжеткізуде маңызды рөл атқара алады
деп қорытындылайды авторлар. Авторлар ұсынған IoT кітапхана жүйесінің
әкімшілік сценарийін келесі 1 - суреттен көруімізге болады [4, 2].

Сурет 1. IoT кітапхана жүйесінің әкімшілік сценарийі

Үндістандағы Чайтанья Бхарати атындағы технологиялық институтының
электроника және коммуникация инженерия департаменті ғалымдары АҚШ
ғалымдарымен бірлесе Интернет заттардың (IoT) көмегімен экономикалық
тұрғыдан тиімді судың сапасына мониторинг жасау жүйесін ұсынды. Авторлар
сымсыз байланыстың дамуы сенсорлар үшін жаңа мүмкіндіктер туғызғанын айта
келе, қоршаған ортаны қорғау үшін сенсорлық желілердегі ашылған жаңалықтар
үлкен септігін тигізіп отырғанын айтылды. Интернет Заттар (IoT) деректер алмасу
және жинақтау мүмкіндігімен әр түрлі құрылғылар арасында байланыс орнатуға
мүмкіндік береді. IoT сонымен бірге елдегі автоматтандыру индустриясында
қолданып отырған «Индустрия 4.0» жүйесіне қосымша ретінде және экологиялық
мәселелерді шешуге мүмкіндіктерді кеңейтеді. Су адам өмірінің негізгі
қажеттіліктерінің бірі болғандықтан, судың сапасына мерзімді бақылау жүргізудің
қандай да бір механизмін қосу қажеттілігі туындадаы, себебі әлемдегі өлімнің 40 %
- ы ластанған судан болады. Сондықтан қалаларда да, ауылдарда да тұрғындарды
тазартылған ауыз сумен қамтамасыз ету қажеттілігі туындайды. Судың сапасына
бақылау (WQM) - бұл Интернет заттар (IoT) технологиясының көмегімен ауыз
судың сапасын мониторингтеуге арналған үнемді және тиімді жүйе. Мақалада
ұсынылған жүйе рН мәні, судың лайлылығы, ыдыстағы су деңгейі, қоршаған
атмосфераның температурасы мен ылғалдылығы сияқты әртүрлі параметрлерді
өлшеуге арналған бірнеше сенсорлардан тұрады. Сонымен қатар, микроконтроллер
блогы (MCU) осы сенсорлармен әрекеттеседі, әрі қарай мәліметтерді өңдеу дербес
компьютерде (ДК) жүзеге асырылады. Жиналған деректер бұлтқа ThinkSpeak IoT
негізіндегі судың сапасын,
қоршаған атмосфераның температурасы мен
ылғалдылығы мониторингтеу бағдарламасының көмегімен жіберіледі. Сонымен
қатар, микроконтроллер блогы (MCU) осы сенсорлармен әрекеттеседі, әрі қарай
деректерді өңдеу дербес компьютерде (ДК) жүзеге асырылады. Ұсынылған су
сапасын өлшеу жүйесінің блок - схемасы келесі 2 - суретте берілген [5, 2].

Сурет 2. Ұсынылған су сапасын өлшеу жүйесінің блок - схемасы
Үндістандық ғалымдар шетел ғалымдарымен бірлесе IoT-қа негізделген
денсаулық сақтауды мониторингтеу жүйесін ұсынды. Қазіргі кезде жаңа Covid19

вирусы пайда болған кезден бастап кез - келген елде денсаулық сақтауға үлкен мән
беріледі. Осылайша, осы аспект бойынша IoT негізіндегі денсаулықты бақылау
жүйесі осындай эпидемия үшін ең жақсы шешім болып табылады. Интернет Заттар
(IoT) - бұл Интернеттегі жаңа революция, бұл зерттеулердің, әсіресе денсаулық
сақтау саласындағы өсіп келе жатқан саласы болып табылады. Сенсорлар мен
смартфондардың қолдану саласының жоғарлауы денсаулық сақтауды қашықтықтан
мониторингтеудің қарқынмен дамуына алып келеді. IoT арқылы денсаулықты
бақылау аурулардың таралуын болдырмауға, сондай-ақ дәрігер алыс қашықтықта
болса да денсаулық жағдайларын дұрыс анықтауға көмектеседі. Мақала авторлары
пациенттің жүрек соғу жылдамдығын, температурасын және бөлменің басқа негізгі
параметрлерін үздіксіз бақылай алатын портативті физиологиялық мониторингтеу
жүйесін ұсынған. Авторлар Wi - Fi модулі негізіндегі пациенттің жағдайын
тексеруге және пациенттер туралы ақпаратты серверде қашықтағы хабарламалар
көмегімен сақтауға арналған үздіксіз мониторингтеу және бақылау құралын
ұсынған. Ұсынылған IoT көмегімен денсаулық сақтауды қашықтықтан бақылау
жүйесінде уәкілетті персонал кез - келген IoT платформасын қолдана отырып
сақталған мәліметтерге қол жеткізе алады және алынған мәндерге сүйене отырып,
дәрігерлер пациенттің ауруларын қашықтықтан анықтайды, келесі 3 - суретте
ұсынылған жүйенің схемасы берілген [6, 2].

Сурет 3. IOT-қа негізделген денсаулық сақтауды мониторингтеу жүйесінің
схемасы
Тунис пен Франциядан ғалымдар тобы LoRa және MQTT көмегімен ақылды
қала жағдайында қарт адамдарды бақылау жүйесін ұсынды, M - Health (mobile
health) пен ақылды қала жүйелерінің санының тез өсуіне орай машиналар
арасындағы байланысты тиімдендіру және толыққанды автоматикаға жету үшін
сенсорлар мен атқарушы элементтерді орналастыру қажеттілігі туындайды. M Health жүйесін сәтті құруда негізгі элементтері болып энергияны тұтыну мен
функциональды сәйкестілікті сақтау факторлары болып табылады. Авторлардың
зерттеуінде қарт адамдарға арналған қадағалау жүйесін әзірлеу өзек болған. Мұнда
әзірленетін құрылғы қарт жаяу жүргіншінің таяқшасымен (трост) тығыз
байланысты және осы құрылғы көмегімен қадағалау жүргізіледі. Ұсынылып
отырған контрукция LoRa технологиясын енгізу арқылы қарттардың жағдайы мен

жағдайына байланысты мәліметтерді базалық станцияға жіберуге мүмкіндік
беретін таяқша қаптамасындағы таратқыш жиынтығын қамтиды. Қарт кісі
жазатайым құлап қалған жағдайы анықталған бойда жүйенің қоршаған ортамен
өзара әрекеттесуіне арналған хабарлама кезегінің телеметриясын тарату
хаттамасын (MQTT) қолданады. Зерттеу барысында жетілдірілген конструкцияның
қамту аумағы мен энергия тұтыну деңгейін бағалау мақсатында LoRa желісі
бойынша бірнеше экспериментальды тестілер өткізілді. Ұсынылған архитектураға
сәйкес орташа қамту ауданы бойынша алынған нәтижелер 6 км2 құрады. Келесі 4 суретте авторлар ұсынған мониторинг жүйесінің архитектуралық құрылымы
берілген [7, 2].

Сурет 4. Мониторинг жүйесінің архитектуралық құрылымы
Келесі тағы бір көп қызуғышылық танытқан зерттеулердің бірі «Сымсыз
сенсорлық желілер: судың сапасын мониторингтеуге арналған зерттеу». Аталған
зерттеу жұмысын Ботсвана халықаралық ғылым және технологиялар университеті
ғалымдары Мексикадағы халықаралық беделді ғылыми журналға жариялады.
Еңбекте сумен жабдықтау мен санитарлық жағдайдың нашарлығынан жылына 200
миллионнан астам ауру тіркелетіні, нәтижесінде әлем бойынша 5 - 10 миллион адам
қайтыс болатыны айтылған. Осылайша, судың сапасын мониторингтеу таза және
қауіпсіз сумен қамтамасыз етудің маңызды элементіне айналды. Мониторингтің
типтік процестері үлестіру желісінің әр түрлі нүктелерінен сынамаларды қолмен
жинауды, содан кейін зертханалық сынақтан және талдаудан тұрады. Бұл процесс
тиімсіз екендігі дәлелденді, өйткені ол көп еңбекті қажет етеді және судың
ластануына белсенді реакцияны жеңілдету үшін нақты уақыт нәтижесін бермейді.
Сымсыз сенсорлық желілер (WSN) дәстүрлі бақылау процестеріне перспективалық
альтернатива болып саналды. Бұл желілер салыстырмалы түрде қолжетімді және
өлшеуді қашықтықтан, нақты уақыт режимінде және адамның ең аз араласуымен
жүргізуге мүмкіндік береді. Бұл жұмыста WSN-ді қоршаған орта мониторингінде
судың сапасына ерекше назар аудара отырып қолдану мәселесі қарастырылған.
Басқа авторлардың да ұсынған WSN-ге негізделген су сапасын мониторингтеу
жүйелері де зерттеліп, талданған, онда олар ұсынған әр түрлі әдістер энергетикалық

және қауіпсіздік мәселелері тұрғысынан сараланды. Сонымен қатар, жұмыста
әртүрлі авторлардың ұсынған сенсор тораптарының архитектуралары бақыланатын
параметрлері, микроконтроллерлер/ микропроцессорлар (MCU) және сымсыз
байланыстың қабылданған стандарттары, локализация, деректердің қауіпсіздігін
қамтамасыз ету, электрмен жабдықтау архитектурасы, автономдылығы және
мүмкін болатын қолданылу сценарийлері бойынша бойынша салыстырылады және
бағаланады. Әдеттегі сымсыз сенсорлық желілер (WSN) келесі 5 - суретте берілген
[8, 2].

Сурет 5. Сымсыз сенсорлық желілер (WSN) сұлбасы
Келесі тағы да бір көп қаралым жинаған мақала ресейлік ғалымдардың
ұсынған «Жер және ауылдық аймақтарды мониторингтеу жүйесіндегі кадастрлық
қатынастардың нақты аспектілері» ғылыми еңбегі (Румыниядағы беделді ғылыми
журналға жарияланған). Мақала жер және ауылдық аумақтарды мониторинг
жүйесін ұйымдастырудағы жер-кадастрлық қатынастардың өзекті мәселелеріне
арналған. Авторлар жасаған жерге орналастыру және кадастрлық қатынастар
саласындағы ауылдық жерлерді мониторинг жүйесінің жаңа моделі ұсынылған.
Зерттеу ғылыми зерттеу әдістеріне негізделген: жүйелік, геоақпараттық және
статистикалық. Авторлар ұсынған мониторинг шараларын басқарудың заманауи
кешенді тәсілі мониторинг тұжырымдамасының дұрыс дамуына ықпал етеді.
Мониторингтің стратегиялық моделі жұмысты жоғары технологиялық деңгейде
ұйымдастыруға және сонымен бірге көптеген мәселелер мен қателіктерден аулақ
бола отырып, негізгі нәтижелерге қол жеткізуге мүмкіндік береді. Модель өзін
жұмысты тиімді басқаруға және деректерді сенімді жинауға ықпал ететін
ұйымдастырушылық және стратегиялық модель шеңбері арқылы көрсетеді. Сондай
- ақ, мақалада жер - кадастрлық қатынастар саласындағы мемлекеттік - саяси
жүйенің бүкіл тұжырымдамасын қалыптастыруға әсер ететін мәселелер де
қарастырылады. Авторлардың заманауи интерактивті мәліметтер базасын
қалыптастыру мен ГАЖ технологияларын қолдануды технологиялық және
әдістемелік қамтамасыз ету мәселелерін шешуге арналған шешімдері кадастрлық

қатынастар саласында жерлер мен ауылдық жерлерге терең кешенді стратегиялық
бақылау жүргізуге мүмкіндік береді [9, 2].
Қолданылған дереккөздер тізімі
1 Гайфулин Т. А., Костомаров Д. С. Анализ современных систем мониторинга
//
Известия
ТулГУ.
Технические
науки.
2013.
№9-2.
URL:
https://cyberleninka.ru/article/n/analiz-sovremennyh-sistem-monitoringa
(дата
обращения: 22.03.2021).
2 Серикпай Н. «Сарыарқа» газ құбыры бойында ТОК – сенсорын қолданып
мониторинг жүйесін ұйымдастыру» ДИПЛОМДЫҚ ЖОБА. 5В071900 –
«Радиотехника, электроника және телекоммуникациялар» мамандығы.Нұр - Сұлтан
2021. С.Сейфуллин атын. ҚазАТУ. - 91 б.
3 Ганеева Ж. Г. Определение понятия «Мониторинг» в различных сферах его
применения
//
Вестник
ЧелГУ.
2005.
№1.
URL:
https://cyberleninka.ru/article/n/opredelenie-ponyatiya-monitoring-v-razlichnyh-sferahego-primeneniya (дата обращения: 22.03.2021).
4 Majid Bayani, Alberto Segura, Marjorie Alvarado, Mayra Loaiza. IoT-Based
Library Automation and Monitoring system: Developing an Implementation framework
of
Implementation.
URL:
https://www.redalyc.org/jatsRepo/4768/476854589005/html/index.html.
(дата
обращения: 22.03.2021).
5 Sathish Pasika, Sai Teja Gandla. Smart water quality monitoring system with
cost-effective
using
IoT.
URL:
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7334377/.
(дата
обращения:
22.03.2021).
6 Prajoona Valsalan, Tariq Ahmed Barham Baomar, Ali Hussain Omar Baabood.
IOT
BASED
HEALTH
MONITORING
SYSTEM.
URL:
http://www.jcreview.com/?mno=96095
[Access:
January
03,
2021]. doi:10.31838/jcr.07.04.137
7 Lachtar, Abdelfatteh and Val, Thierry and Kachouri, Abdennaceur. Elderly
monitoring system in a smart city environment using LoRa and MQTT. (2020) IET
Wireless Sensor Systems, 10 (2). p. 70-77. ISSN 2043-6386
8 Mompoloki Pule, Abid Yahya, Joseph Chuma. Wireless sensor networks: A
survey
on
monitoring
water
quality.
URL:
http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S166564232017000600562
9 Tsarenko, Aksana A.; Schmidt, Irina V.; Tarbaev, Vladimir A.. Actual Aspects of
Cadaster Relations in the Monitoring System of Land and Rural Areas. Journal of
Environmental Management and Tourism, [S.l.], v. 8, n. 1, p. 116-122, may 2017. ISSN
2068-7729. URL: https://doi.org/10.14505//jemt.v8.1(17).12.
Материал жариялап тегін сертификат алыңыз!
Бұл сертификат «Ustaz tilegi» Республикалық ғылыми – әдістемелік журналының желілік басылымына өз авторлық жұмысын жарияланғанын растайды. Журнал Қазақстан Республикасы Ақпарат және Қоғамдық даму министрлігінің №KZ09VPY00029937 куәлігін алған. Сондықтан аттестацияға жарамды
Ресми байқаулар тізімі
Республикалық байқауларға қатысып жарамды дипломдар алып санатыңызды көтеріңіз!