Презентація_Смірнов_В_П

1.

ХМЕЛЬНИЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
КАФЕДРА КОМП’ЮТЕРНОЇ ІНЖЕНЕРІЇ ТА ІНФОРМАЦІЙНИХ СИСТЕМ
Кіберфізична система моніторингу
параметрів навколишнього
середовища в реальному часі
ВИКОНАВ ЗДОБУВАЧ:
НАУКОВИЙ КЕРІВНИК:
Владислав СМІРНОВ
Андрій ГАРМАТЮК
Хмельницький — 2026

2.

МЕТА ТА ЗАДАЧІ РОБОТИ
Мета роботи:
Проєктування, програмно-апаратна реалізація та дослідження кіберфізичної системи
моніторингу параметрів середовища на базі ESP32 та Blazor.
Задачі роботи:
Дослідження архітектури систем моніторингу та протоколів MQTT/HTTP.
Проєктування апаратного вузла та електричної принципової схеми.
Розробка серверної частини (.NET Core) та клієнтського вебінтерфейсу.
Практична реалізація та тестування швидкодії системи.

3.

АКТУАЛЬНІСТЬ РОБОТИ
Smart City & IoT: Перехід до автономних
мережевих вузлів моніторингу.
Енергоефективність: Оптимізація клімату в
житлових та промислових приміщеннях.
Реальний час: Необхідність миттєвої візуалізації
динамічних показників (затримка < 100 мс).
Автономність: Використання режимів Deep Sleep
для тривалої роботи від акумулятора.

4.

КОМПОНЕНТИ СИСТЕМИ
ESP32 NodeMCU
DHT22 (Temp/Hum)
BH1750 (Light)
Параметр
Компонент
Діапазон
Точність
Інтерфейс
Контролер
NodeMCU ESP32
240 MHz (Двоядерний)
12-біт АЦП
Wi-Fi / BLE
Темп. / Волога
DHT22 (AM2302)
-40..+80°C / 0..100%
±0.5°C / ±2%
One-Wire
Освітленість
BH1750 (GY-302)
1..65535 lx
±20%
I2C

5.

СТРУКТУРНА СХЕМА СИСТЕМИ
Ієрархічна модель: Периферійний рівень (ESP32) → Мережевий стек (MQTT) → Прикладний рівень (.NET/Blazor)

6.

ФУНКЦІОНАЛЬНА СХЕМА
Ключові модулі:
Модуль системного керування (ESP32).
Модуль збору даних (GPIO/I2C).
Модуль первинної обробки (Цифрова фільтрація).
Комунікаційний модуль (Wi-Fi/MQTT).

7.

ПРИНЦИПОВА ЕЛЕКТРИЧНА СХЕМА
Заземлення: Топологія "Зірка" для
Лінії даних: Pull-up резистори 4.7 кОм для
Живлення: Стабілізація 3.3В через модуль
зменшення шумів.
One-Wire.
AMS1117.

8.

СИСТЕМНЕ ПРОГРАМНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ
Реалізація периферійного вузла (Firmware):
Мова розробки: C++ (Arduino IDE / ESP32 Core).
Протокол зв'язку: PubSubClient (MQTT Stack).
Обробка даних: Ковзне середнє для фільтрації
шумів.
Енергозбереження: Алгоритм Deep Sleep (15
мкА у сні).
WiFiClient espClient;
PubSubClient client(espClient);
...
client.publish("sensors/telemetry", jsonString);
esp_deep_sleep_start();

9.

СИСТЕМНЕ ПРОГРАМНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ
Серверна інфраструктура та база даних:
.NET Core & EF Core
Асинхронна обробка потоків даних та
ORM-мапінг сутностей.
SQLite Store
SignalR & MQTT
Реляційне сховище з індексацією по
Real-time трансляція через WebSockets
часових мітках (Timestamp).
без перезавантаження сторінки.

10.

ІНТЕРФЕЙС КОРИСТУВАЧА
Blazor WebAssembly Dashboard:
Canvas API: Побудова динамічних графіків
(температура, вологість, світло).
Metrics Cards: Картки поточних значень з
кольоровою індикацією комфорту.
History Log: Таблиця останніх 30 вимірювань.
Data Export: Генерація звітів у форматі CSV на
стороні клієнта.

11.

ВИСНОВКИ
Розроблено енергоефективний
Досягнуто мінімальну затримку
Система успішно протестована
апаратний вузол
відображення завдяки SignalR.
утилітою EnvMonitor.TestSender.
Дякую за увагу!
Готовий до ваших запитань
Владислав Смірнов — Кваліфікаційна робота бакалавра
ХНУ — 2026