Дослідження структури та алгоритмів технології ІоТ-для системи моніторингу енергоспоживання підприємства

Abstract

Об’єкт дослідження – процес моніторингу та аналізу енергоспоживання на підприємстві ТОВ «Оптима Фарм». Предмет дослідження – архітектурні рішення, апаратно-програмні засоби та алгоритми збору, передавання, обробки й візуалізації даних енергоспоживання з використанням IoT-технологій, інтелектуальних лічильників, мережевих протоколів і серверної платформи. Мета роботи – підвищення енергоефективності та зниження витрат електроенергії на підприємстві шляхом проєктування масштабованої, надійної та захищеної IoT-системи моніторингу енергоспоживання в режимі реального часу. У роботі проведено аналіз сучасних IoT-платформ, протоколів передавання даних та технологій збору інформації про електроспоживання. Досліджено особливості енергоспоживання складських, виробничих і допоміжних приміщень ТОВ «Оптима Фарм». Обґрунтовано вибір сенсорних вузлів, мережевої інфраструктури та серверних компонентів системи. Розроблено структурну архітектуру IoT-системи, що включає рівень збору даних, мережевий рівень передавання та прикладний рівень обробки й візуалізації інформації. Запроєктовано мережеву топологію з використанням інтелектуальних лічильників, шлюзів передачі даних і серверної платформи моніторингу. Реалізовано функції централізованого та децентралізованого збору даних, накопичення статистики та формування аналітичних звітів. У процесі виконання роботи вдалося досягти основної мети: проведено всебічне вивчення теоретичних засад технології Інтернету речей (IoT) та розроблено структуру і алгоритми її впровадження для моніторингу енергоспоживання на підприємстві. Дослідження базувалося на аналізі сучасних наукових підходів, результатах практичного тестування існуючих IoT-рішень, а також на нормативно-правових та методичних документах у сфері енергоменеджменту і промислових систем. У ході роботи було вирішено низку важливих завдань, що дозволило сформувати цілісне уявлення про функціонування IoT-систем та їхній вплив на підвищення ефективності управління енергоспоживанням. Проведений детальний аналіз сучасного стану та тенденцій розвитку IoT-технологій у напрямку енергомоніторингу допоміг виділити ключові напрямки інновацій і можливості їх впровадження на підприємствах різних масштабів. Детально розглянуто структурні моделі IoT-систем, які забезпечують збір, передачу та обробку даних про використання енергії, з урахуванням специфіки їх інтеграції у виробничі процеси та інформаційні системи підприємства. Систематизація основних алгоритмів функціонування IoT-систем дала можливість виокремити ключові принципи їхньої роботи, серед яких автоматизований збір та аналіз даних, прогнозування енергоспоживання, виявлення зон підвищених навантажень та оптимізація використання енергетичних ресурсів. Результати аналізу тестувань існуючих IoT-рішень підтвердили їхню високу ефективність у реальних умовах виробництва. Це зокрема стосується зниження витрат на електроенергію, підвищення стабільності енергопостачання та зменшення ризиків аварійних ситуацій. У ході дослідження оцінено переваги та недоліки впровадження IoT-технологій у системи енергомоніторингу. Основними перевагами визначено можливість точнішого контролю енергоспоживання, оптимізацію управління ресурсами, зниження операційних витрат та підтримку стратегічних рішень у напрямку підвищення енергоефективності. Серед недоліків виділено потребу у значних початкових інвестиціях, необхідність регулярного технічного обслуговування пристроїв, а також можливі ризики кібербезпеки, які потребують додаткового управління. Дослідження підтвердило перспективність використання IoT-технологій у системах моніторингу енергоспоживання підприємств. Запропонована структура системи та алгоритми її функціонування забезпечують інтегрований підхід до збору, обробки й аналізу даних, що сприяє підвищенню ефективності енергоменеджменту, прозорості робочих процесів, кращому контролю й економічній доцільності. Здобуті результати мають практичне значення їх можна впроваджувати у реальні підприємства для підвищення енергоефективності, зменшення витрат та розвитку сучасної моделі цифрового управління енергоресурсами. Крім цього, дослідження формує наукове підґрунтя для майбутніх розробок і вдосконалення IoT-рішень у сфері енергоменеджменту.