ПІДСИСТЕМА ВИЯВЛЕННЯ ТА ЗАПОБІГАННЯ АВАРІЙНИМ СИТУАЦІЯМ В КІБЕРФІЗИЧНІЙ СИСТЕМІ «РОЗУМНИЙ БУДИНОК»

Анотація

У представленій статті обґрунтовано концепцію та технічну реалізацію підсистеми виявлення та запобігання аварійним ситуаціям кіберфізичної системи «Розумний будинок». Актуальність дослідження зумовлена стрімкою цифровізацією побуту та ускладненням інженерних мереж. Кіберфізична система розглядається не просто як набір гаджетів, а як складний інтегрований простір, де цифрові сервіси та фізичні пристрої взаємодіють у безперервному циклі для забезпечення безпеки життєдіяльності. У роботі проведено детальний огляд існуючих рішень, що дозволило виявити їхні ключові недоліки – високу вартість та вузьку спеціалізацію на окремих загрозах. Для подолання цих бар’єрів запропоновано універсальну комплексну підсистему, яка базується на доступному та потужному контролері ESP32, що забезпечує високу швидкість обробки даних завдяки двоядерному процесору та вбудованим АЦП. Апаратний стек підсистеми включає лінійку напівпровідникових датчиків MQ-7, MQ-4 та MQ-2 для детектування чадного газу, метану й диму, а також цифровий термометр DS18B20 та зондовий датчик витоку води YI-S. Особливу увагу приділено архітектурі системи, яка побудована на трирівневій структурі – локальному рівні збору первинної інформації, середньому рівні первинної обробки на базі ESP32 та верхньому аналітичному рівні, де реалізовано модулі ситуаційного аналізу та прийняття рішень.  Комунікація між рівнями здійснюється через протокол MQTT поверх Wi-Fi, що гарантує мінімальні затримки передачі даних та надійність доставки критичних повідомлень завдяки використанню рівня якості обслуговування QoS 1. Наукова новизна підходу полягає у використанні принципу ситуаційної інтелектуалізації, де система сприймає дані як цілісні сценарії, що дозволяє виконувати перехресну верифікацію подій, наприклад, підтверджувати факт пожежі одночасним зростанням температури та рівня задимлення, суттєво знижуючи ймовірність хибних тривог. Запропоноване рішення демонструє оптимальний баланс між вартістю компонентів та технічною складністю, трансформуючи житловий простір у саморефлексивне безпечне середовище.