2023, випуск 2, c. 69-90
Одержано 20.06.2023; Виправлено 09.07.2023; Прийнято 25.07.2023
Надруковано 28.07.2023; Вперше Online 18.08.2023
https://doi.org/10.34229/2707-451X.23.2.7
Попередня | ПОВНИЙ ТЕКСТ | Наступна
Смарт-системи для прецизійного землеробства, захисту довкілля та охорони здоров’я
В.О. Романов 
, І.Б. Галелюка , В.М. Груша , Г.В. Антонова , О.В. Вороненко , А.В. Кедич , О.В. Ковирьова *
Інститут кібернетики імені В.М. Глушкова НАН України, Київ
* Листування: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.
Розвиток інформаційно-комунікаційних технологій, мікроелектроніки, сенсорики та біосенсорики обумовив появу інноваційних засобів інформатики у світі. Поширення цих технологій на прецизійне землеробство, захист довкілля та охорону здоров’я дає змогу створювати розумні поля, сади, теплиці, лісові та паркові масиви, а також розумні монітори здоров’я, які слідкують за станом людини як в умовах реабілітації, так і в умовах надзвичайних ситуацій.
В даній публікації представлено результати досліджень авторського колективу в області розробки нових інформаційних технологій та створенні на цій основі базових компонентів смарт-систем різного призначення.
Визначено основні вимоги до банку знань для прецизійного землеробства та екологічного моніторингу, на основі яких запропоновано основні принципи його створення, та описані компоненти. Розглянуто моделі типових смарт-систем та етапи їх побудови. Описано структури бездротових багаторівневих сенсорних мереж для оцінки стану біологічних об’єктів різної природи та їх вузли.
Розглянуто розроблені бездротові сенсорні мережі та смарт-системи для сільського господарства. Наведено структуру запропонованої смарт-системи збору даних для сільського господарства або екологічного моніторингу. Проаналізовано підходи щодо аналізу виміряних кривих індукції флуоресценції хлорофілу. Наведено результати тестування мережі для оцінки часу автономної роботи вузлів мережі та виявлення можливих помилок.
Наведено опис бездротової сенсорної мережі та смарт-системи дистанційного медичного моніторингу.
Розглянуто діагностичні смарт-системи для оцінки якості життя, для реалізації яких використано розроблений нами спеціалізований комп’ютерний пристрій на базі мобільного планшетного комп'ютера – "медичний комунікатор". В комунікатор включено коротку форму неспецифічного опитувальника для визначення якості життя SF-36 та опитувальник для виявлення аномальної маткової кровотечі, який розроблено в Центрі інноваційних медичних технологій НАН України. Також може бути доданий опитувальник STEPS, який призначено для епідеміологічного спостереження за поширеністю неінфекційних хвороб та їх факторів ризику в субпопуляціях.
Розробку смарт-системи для оцінки якості життя та виявлення хронічних захворювань виконано у співпраці з Інститутом експериментальної патології, онкології і радіобіології ім. Р.Є. Кавецького НАН України (відділ менеджменту наукових досліджень та інновацій), Центром інноваційних медичних технологій НАН України та Державною установою "Інститут геронтології імені Д.Ф. Чеботарьова НАМНУ".
Ключові слова: бездротові сенсорні мережі, прецизійне землеробство, експрес-діагностика стану рослин, якість життя, SF-36.
Цитувати так: Романов В.О., Галелюка І.Б., Груша В.М., Антонова Г.В., Вороненко О.В., Кедич А.В., Ковирьова О.В. Смарт-системи для прецизійного землеробства, захисту довкілля та охорони здоров’я. Cybernetics and Computer Technologies. 2023. 2. С. 69–90. https://doi.org/10.34229/2707-451X.23.2.7
Список літератури
1. Romanov V., Artemenko D., Galelyuka I., Kovyrova O., Sarakhan Y., Fedak V. "Computer devices for precision agriculture," Proceedings of the 6th IEEE International Conference on Intelligent Data Acquisition and Advanced Computing Systems. Prague, Czech Republic. 2011, P. 26–29. http://doi.org/10.1109/IDAACS.2011.6072704
2. 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. http://doi.org/10.1201/9781351243179-5
3. Romanov V., Gribova V., Galelyuka I., Voronenko O. Multilevel sensor networks for precision farming and environmental monitoring. Information Technologies & Knowledge. Vol. 9, Number 1. Sofia, Bulgaria. 2015. P. 3–10. http://www.foibg.com/ijitk/ijitk-vol09/ijitk09-01-p01.pdf
4. Патент України на корисну модель № 89025. Глобальна мережа для автоматичного отримання знань. Романов В.О., Палагін О.В., Сарахан Є.В. Бюл. № 7 від 10.04.2014.
5. Клещев А.С. Роль онтологии в программировании. Ч. 1. Аналитика. Информационные технологии. 2008. № 10. С. 42–46.
6. Клещев А.С. Роль онтологии в программировании. Ч. 2. Интерактивное проектирование информационных объектов. Информационные технологии. 2008. № 11. С. 28–33.
7. Грибова В., Клещев А., Крылов Д., Москаленко Ф., Смагин С., Тимченко В., Тютюнник М., Шалфеева Е. Проект IACPaaS. Комплекс для интеллектуальных систем на основе облачных вычислений. Искусственный интеллект и принятие решений. 2011. № 1. С. 27–35.
8. Грибова В.В., Клещев А.С., Романов В.А. Концепция банка знаний по экспресс-диагностике состояния сельскохозяйственных культур. IV Международная научно-практическая конференция "Фундаментальные и прикладные науки сегодня", 20-21 октября 2014 г., North Charleston, USA. Научно-издательский центр "Академический". 2014. Том 3. С. 120–126.
9. Варшавский П.Р., Еремеев А.П. Моделирование рассуждений на основе прецедентов в интеллектуальных системах поддержки принятия решений. Искусственный интеллект и принятие решений, 1/2009. С. 45–57.
10. Tokody D., Papp J., Iantovics L.B., Flammini F. Complex, Resilient and Smart Systems. In: Flammini, F. (eds) Resilience of Cyber-Physical Systems. Advanced Sciences and Technologies for Security Applications. Springer, Cham, 2019. https://doi.org/10.1007/978-3-319-95597-1_1
11. Giese H., Vogel T., Wätzoldt S. Towards Smart Systems of Systems. Fundamentals of Software Engineering. FSEN 2015. Lecture Notes in Computer Science, vol 9392 / ed. by M. Dastani, M. Sirjani. Springer, Cham, 2005. P. 1–29. https://doi.org/10.1007/978-3-319-24644-4_1
12. Reinfurt L., Breitenbucher U., Falkenthal M., Leymann F., Riegg A. Internet of things patterns for devices. Proceedings of the Ninth International Conference on Pervasive Patterns and Applications (PATTERNS). Athens, Greece, February 19–23, 2017. P. 117–126.
13. Romanov V., Galelyuka I., Voronenko O., Kovyrova O., Dzyadevych S., Shkotova L. Wireless smart multisensor networks for winemaking process control. Information theories and applications. Volume 26, Number 2. Sofia, Bulgaria. 2019. P. 165–177.
14. Rekha G., Yashaswini J. Industry 4.0: A Revolution in Healthcare Sector via Cloud, Fog Technologies. Intelligent Interactive Multimedia Systems for e-Healthcare Applications. ed. by A.K. Tyagi, A. Abraham, A. Kaklauskas. Springer, Singapore, 2022. P. 321–335. https://doi.org/10.1007/978-981-16-6542-4_16
15. Angel N.A., Ravindran D., Vincent P.M.D.R., Srinivasan K., Hu Y.-C. Recent Advances in Evolving Computing Paradigms: Cloud, Edge, and Fog Technologies. Sensors. 2022. vol. 22, 196. 38 p. https://doi.org/10.3390/s22010196
16. 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. 2019, September 18–21. Р. 340–344. https://doi.org/10.1109/IDAACS.2019.8924267
17. Romanov V., Galelyuka I., Voronenko O. Wireless sensor networks for smart agriculture. International Journal of Reasoning-based Intelligent Systems (IJRIS). 2021. Vol. 13. No. 3. P. 147–154. https://doi.org/10.1504/IJRIS.2021.117079
18. Романов В.О., Галелюка І.Б., Груша В.М. Нова інформаційна технологія експрес-оцінювання стану рослин в умовах дії стресових факторів. Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2016, 15. С. 94–101.
19. 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, September 21–23, 2017. Bucharest, Romania. Р. 679–683.
20. Свідоцтво про реєстрацію авторського права на твір "Комп’ютерна програма "Програмний засіб для аналізу кривих ІФХ" CFIAnalyzer" № 85011 від 29.01.2019 / Ковирьова О.В.
21. Свідоцтво про реєстрацію авторського права на твір "Комп'ютерна програма "Отримання даних з бездротової сенсорної мережі для експрес-діагностики стану біологічних об'єктів" № 79447 від 30.05.2018 / Романов В.О., Галелюка І.Б., Вороненко О.В., Антонова Г.В.
22. Kalaji H.M. et al. Frequently asked question about chlorophyll fluorescence, the sequel. Photosynthesis Research. Vol. 132, Issue 1, Springer, 2017. P. 13–66.
23. Guo Y., Tan J. Recent advances in the application of chlorophyll a fluorescence from photosystem ІІ. Photochemistry and photobiology. 2015. Vol. 91. P. 1–14.
24. Груша В.М., Ковирьова О.В. Дослідження чутливості флуорометра "Флоратест" до дії стресових факторів на стан рослин. Комп'ютерні засоби, мережі та системи. 2012. 11. С. 119–126.
25. Антонова Г.В., Кедич А.В., Ковирьова О.В. Інтернет речей та бездротові смарт-мережі в точному землеробстві. Комп'ютерні засоби, мережі та системи. 2019. 18. С. 119–127.
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
27. Свідоцтво про реєстрацію авторського права на твір "Тестування бездротової сенсорної мережі для експрес-діагностики стану рослин» №109673 від 22.11.2021 / Антонова Г.В., Кедич А.В.
28. Romanov V., Galelyuka I., Voronenko O., Kovyrova O., Mintser O., Pyatchanina T. Wireless sensor networks with elements of artificial intelligence for medicine. Information theories and applications. 2021. Sofia, Bulgaria. 28 (2). P. 139–156.
29. Wei K., Zhang L., Guo Y., Jiang X. Health Monitoring Based on Internet of Medical Things: Architecture, Enabling Technologies, and Applications. IEEE Access. 2020, Vol. 8. P. 27468-27478. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2020.2971654
30. Якість життя та прихильність до лікування в клініці внутрішніх хвороб: навч. посіб. уклад.: В.І. Кривенко, І.С. Качан, С.П. Пахомова, О.П. Федорова, М.Ю. Колесник, І.В. Непрядкіна, Т.Ю. Гріненко. Запоріжжя. 2015. 80 с.
31. Ware, John & Kosinski, M. & Gandek, B. SF-36 Health Survey: Manual & Interpretation Guide. Lincoln, RI: QualityMetric Incorporated. 1993. 316 р.
32. Бабійчук Ю.В. Динаміка первинної інвалідності, фактори ризику її виникнення, показники якості життя хворих бронхіальною астмою [Текст] : дис.. канд. мед. наук: 14.01.27; Вінницький національний медичний ун-т ім. М.І. Пирогова. Вінниця, 2002. 143 с.
33. John E. Ware SF-36 Physical and Mental Health Summary Scales: A User's Manual//Health Institute, New England Medical Center. 1994. 188 p.
34. Патент України на корисну модель № 80490. Спосіб спілкування з людиною, що має мовні та слухові обмеження / Сергієнко І.В., Вороненко О.В., Галелюка І.Б., Романов В.О. Бюл. № 10 від 27.05.2013.
35. Свідоцтво про реєстрацію авторського права на твір "Комп'ютерна програма "Допомога у спілкуванні з людиною, що має мовні та слухові обмеження" № 62686 від 26.11.2015 / Мінцер О.П., Романов В.О., Галелюка І.Б.
36. Свідоцтво про реєстрацію авторського права на твір "Комп'ютерна програма "Порядок дій при наданні невідкладної медичної допомоги" № 62687 від 26.11.2015 / Мінцер О.П., Романов В.О., Галелюка І.Б.
37. Запорожан В.М., Татарчук Т.Ф., Бер А., Дубоссарська З.М. Національний консенсус щодо ведення пацієнток із аномальними матковими кровотечами. Репродуктивна ендокринологія. 1 (21). 2015. С. 7–14.
38. Татарчук Т.Ф., Косей Н. В., Занько О.В., Яроцька Н.В. Аномальна маткова кровотеча. Репродуктивна ендокринологія. 2016, № 5 (31), С.103-106.
39. Уніфікований клінічний протокол первинної, вторинної (спеціалізованої) та третинної (високоспеціалізованої) медичної допомоги аномальні маткові кровотечі. Затверджено Наказом Міністерства охорони здоров’я України 13.04.2016 № 353 (зі змінами 23.09.2016 № 994).
40. Foigt N., Romanov V., Kovyrova O. Smart communicator for small subpopulations health assessment using steps instrument. Інноваційне підприємництво: стан та перспективи розвитку [Електронний ресурс]: Зб. матеріалів VІІ Всеукр. наук.-практ. конференції. Київ, Україна. КНЕУ, 2022. С. 272–276.
41. Гришанов С.А. Экспертная система для диагностирования состояния генераторов блока ТЭС. Наукові праці ДонНТУ. Серія: "Електротехніка і енергетика". 2013. 1 (14). С. 83–90.
42. Романов В.О., П’ятчаніна Т.В., Ковирьова О.В. Medical communicators for family medicine. Medical Informatics and Engineering. 2020. 1. P. 78–83. https://doi.org/10.11603/mie.1996-1960.2020.1.11132
43. Свідоцтво про реєстрацію авторського права на твір "Комп'ютерна програма "Мобільний додаток "Калькулятор оцінки адекватності менструального циклу" ("Menstrual Calculator")" № 109745 від 23.11.2021 р. / Ковирьова О.В., Татарчук Т.В., Косей Н.В., Тутченко Т.М., Яроцька Н.В.
ISSN 2707-451X (Online)
ISSN 2707-4501 (Print)
Попередня | ПОВНИЙ ТЕКСТ | Наступна