Одержано 13.03.2023; Виправлено 09.04.2023; Прийнято 25.04.2023

Надруковано 28.04.2023; Вперше Online 23.05.2023

https://doi.org/10.34229/2707-451X.23.1.6

Попередня  |  ПОВНИЙ ТЕКСТ  |  Наступна

 

УДК 681.7.08:535.3; 004.387:621.3.087.92

Бездротові мережі «розумних» мультисенсорів та біосенсорних приладів для експрес-діагностики стану виноградних і плодоягідних культур та контролю якості продуктів виноробства

В.О. Романов ,   І.Б. Галелюка ,   О.В. Вороненко ,   О.В. Ковирьова ,   Г.В. Антонова ^* ,   А.В. Кедич

Інститут кібернетики імені В.М. Глушкова НАН України, Київ

^* Листування: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

 

Застосування інформаційних та бездротових технологій, мультисенсорних та біосенсорних пристроїв, а також сенсорних мереж на їх основі для контролю параметрів технологічних процесів у різних галузях дає можливість значно покращити якість кінцевої продукції та зменшити втрати сировини на усіх етапах виробництва та зберігання. Це стосується як промислового виробництва товарів загального вжитку, так і харчової та переробної промисловості.

В статті описано процес розробки та тестування мережі бездротових "розумних" біосенсорних пристроїв для харчової промисловості, а саме для контролю якості вина, виноматеріалів та продуктів харчування у процесі виробництва.

Розглянуто технологічний процес виробництва виноматеріалів і вина, а також параметри, які підлягають контролю. Сформульовано вимоги для "розумних" мультисенсорних пристроїв, які доцільно використовувати у таких технологічних виробництвах. Вимірювальні вузли побудовано на основі амперметричних сенсорів та вузлів бездротового передавання даних. Розроблено структурні, функціональні та принципові схеми вимірювальних пристроїв та створено конструкторську документацію для їх виготовлення на контрактних виробництвах.

Інтеграція вузлів бездротового передавання даних у вимірювальні вузли дала можливість будувати бездротові сенсорні мережі на їх основі. Розроблено кілька структур бездротових мереж, які базовано на бездротових вузлах з різною функціональністю та із застосуванням різних протоколів бездротового передавання даних. Розроблено апаратні та програмні засоби бездротових вузлів мережі.

Виконано тестування мультисенсорного вимірювального вузла в автономному режимі, а також цілої мережі у складі кількох бездротових вузлів. Результати випробувань показали як слабкі сторони розроблених пристроїв, які слід усунути при подальших дослідженнях, так і доцільність використання "розумних" мультисенсорних пристроїв та мереж на їх основі для контролю якості виноматеріалів та вина на різних етапах їх виробництва і зберігання.

Роботу виконано за підтримки та в рамках Цільової програми наукових досліджень НАН України ««Розумні» сенсорні прилади нового покоління на основі сучасних матеріалів та технологій».

 

Ключові слова: біосенсори, амперметричні перетворювачі, смарт мультисенсори, бездротові сенсорні мережі, контроль якості вина та продуктів харчування.

 

Цитувати так: Романов В.О., Галелюка І.Б., Вороненко О.В., Ковирьова О.В., Антонова Г.В., Кедич А.В. Бездротові мережі «розумних» мультисенсорів та біосенсорних приладів для експрес-діагностики стану виноградних і плодоягідних культур та контролю якості продуктів виноробства. Cybernetics and Computer Technologies. 2023. 1. С. 58–73. https://doi.org/10.34229/2707-451X.23.1.6

 

Список літератури

           1.     Romanov V., Galelyuka I., Antonova H., Kovyrova O., Hrusha V., Voronenko O. Application of wireless sensor networks for digital agriculture. Proceeding of the 10th IEEE International conference on «Intelligent Data Acquisition and Advanced Computing Systems: Technology and Applications», IDAACS'2019. Metz, France, September 18–21, 2019. Р. 340–344. https://dl.acm.org/doi/abs/10.1109/IDAACS.2019.8924267

           2.     Palagin O., Romanov V., Galelyuka I., Hrusha V., Voronenko O. Wireless Smart Biosensor for Sensor Networks in Ecological Monitoring. Proceeding of the 9th IEEE International conference on "Intelligent Data Acquisition and Advanced Computing Systems: Technology and Applications", IDAACS'2017. Bucharest, Romania. 2017, September 21–23. Р. 679–683. https://doi.org/10.1109/IDAACS.2017.8095177

           3.     Palagin O., Romanov V., Galelyuka I., Voronenko O., Brayko Yu., Imamutdinova R. Wireless sensor network for precision farming and environmental protection. Information theories and applications. 24 (1). Sofia, Bulgaria. 2017. P. 19–34.

           4.     Подпрятов Г.І., Скалецька Л.Ф., Сеньков А.М., Хилевич В.С. Зберігання і переробка продукції рослинництва К.: Мета, 2002. 495 с.

           5.     ДСТУ 4805:2007 Виноматеріали оброблені. Загальні технічні умови.

           6.     ГН 6.6.1.1-130–2006 Допустимі рівні вмісту радіонуклідів ¹³⁷Cs, ⁹⁰Cr у продуктах харчування та питній воді. Державні гігієнічні нормативи, затверджені наказом МОЗ України від 03.05.2006. № 256.

           7.     Антонова Г.В., Бабенко Є.В., Вороненко О.В., Галелюка І.Б., Кедич А.В., Ковирьова О.В. Біосенсорні прилади у виробництві алкогольних і безалкогольних напоїв. Cybernetics and Computer Technologies. 2021. 3. С. 103–114. https://doi.org/10.34229/2707-451X.21.3.9

           8.     Дзядевич С.В., Солдаткін О.П. Наукові та технологічні засади створення мініатюрних електрохімічних біосенсорів. К.: Наукова думка, 2006. 256 с.

           9.     Шкотова Л.В., Солдаткин А.П., Дзядевич С.В. Адаптация амперометрического ферментного биосенсора для анализа глюкозы в винах. Український біохімічний журнал. 2004. 76 (3). С. 114–121.

       10.     Шкотова Л.В., Сластья Е.А., Жилякова Т.А., Солдаткин О.П., Шуманн В., Дзядевич С.В. Амперометричний біосенсор для аналізу етанолу у вині та у виноградному суслі в процесі його ферментації. Український біохімічний журнал. 2005. 77 (1). С. 96–103.

       11.     В.О. Романов. Вимоги до сенсорних вузлів у системах Інтернету речей. Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2018. 17. C. 5–9. http://www.dasd.com.ua/kzms/2018/2018_st1.pdf

       12.     Beavers I. Intelligence at the Edge Part 1: The Edge Node. https://www.analog.com/en/technical-articles/intelligence-at-the-edge-part-1-the-edge-node.html (звернення: 03.03.2023)

       13.     Beavers I. Intelligence at the Edge Part 2: The Edge Node. https://www.analog.com/en/technical-articles/intelligence-at-the-edge-part-2-reduced-time-to-insight.html (звернення: 03.03.23)

       14.     Kryvonos Y.G., Romanov V.O., Galelyuka I.B., Wojcik W., Zyska T., Amirgaliev E. Independent devices and wireless sensor networks for agriculture and ecological monitoring. In book "Recent advances in Information Technology" (Editors: Waldemar Wojcik and Jan Sikora), CRC Press/Balkema, 2017. P. 105–134.

       15.     www.analog.com/ADuCM350 (звернення: 03.03.2023)

       16.     www.analog.com/ADuCM5933 (звернення: 03.03.2023)

       17.     Палагін О.В., Романов В.О., Галелюка І.Б., Вороненко О.В., Груша В.М., Ковирьова О.В., Антонова Г.В., Лаврентьєв В.М., Брайко Ю.О., Імамутдінова Р.Г. "Розумні" сенсорні мережі: від ідеї до ринку. XІІ Міжнародна науково-технічна конференція "Проблеми телекомунікацій" ПТ-2018: Збірник матеріалів конференції. К.: КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2018. C. 18–20.

       18.     Свідоцтво про реєстрацію авторського права на твір "Комп'ютерна програма "Отримання даних з бездротової сенсорної мережі для експрес-діагностики стану біологічних об'єктів". / Галелюка І.Б., Романов В.О., Вороненко О.В., Антонова Г.В. № 79447 від 30.05.2018.

       19.     Свідоцтво про реєстрацію авторського права на твір "Комп'ютерна програма "Програмне забезпечення координатора бездротової сенсорної мережі для експрес-діагностики стану біологічних об'єктів". / Галелюка І.Б., Романов В.О., Вороненко О.В. № 79763 від 13.06.2018.

       20.     Свідоцтво про реєстрацію авторського права на твір "Комп'ютерна програма "Програмне забезпечення пристрою спряження ZigBee/USB бездротової сенсорної мережі для експрес-діагностики стану біологічних об'єктів". / Галелюка І.Б., Романов В.О., Вороненко О.В. № 79764 від 13.06.2018.

       21.     Свідоцтво про реєстрацію авторського права на твір "Комп'ютерна програма "Програмне забезпечення вузла бездротової сенсорної мережі для експрес-діагностики стану біологічних об'єктів". / Галелюка І.Б., Романов В.О., Вороненко О.В. № 79765 від 13.06.2018.

       22.     Romanov V., Galelyuka I., Voronenko O., Kovyrova O., Dzyadevych S., Shkotova L. Wireless smart multisensor networks for winemaking process control. Information theories and applications. 26 (2). Sofia, Bulgaria. 2019. P. 165–177.

       23.     Romanov V., Galelyuka I., Voronenko O., Kovyrova O., Dzyadevych S., Shkotova L. Smart Sensors and Computer Devices for Agriculture, Food Production Process Control and Medicine. Proceeding of the 29th International Conference on Computer Theory and Applications. Alexandria, Egypt. 2019, October 29–31. P. 9–13.

       24.     Романов В.А., Вороненко А.В., Галелюка И.Б. Применение беспроводных сенсорных сетей в пищевой промышленности. Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2019, 18. С. 74–78. http://nbuv.gov.ua/UJRN/Kzms_2019_18_14

       25.     Патент України на корисну модель № 141975. Пристрій визначення стану нативного хлорофілу. / Вороненко О.В., Галелюка І.Б., Романов В.О. Бюл. № 9 від 12.05.2020.

       26.     Антонова Г.В., Кедич А.В. Тестування бездротової сенсорної мережі для експрес-діагностики стану рослин. Cybernetics and Computer Technologies. 2020. 3. С. 90–100. https://doi.org/10.34229/2707-451X.20.3.9

 

 

ISSN 2707-451X (Online)

ISSN 2707-4501 (Print)

Попередня  |  ПОВНИЙ ТЕКСТ  |  Наступна