Розробка інтелектуальної системи моніторингу і обробки IoT-даних та виявлення аномалій із використанням Node-RED

Abstract

UK: Робота присвячена розробці інтелектуальної системи моніторингу та обробки IoT-даних з автоматичним виявленням аномалій із використанням середовища Node-RED. Спроєктовано та реалізовано програмну архітектуру системи, яка забезпечує збір, передавання, обробку та візуалізацію даних від IoT-пристроїв у режимі реального часу. Для передачі телеметричної інформації використано протокол MQTT та публічний MQTT-брокер, що дозволяє організувати ефективний обмін повідомленнями між джерелами даних і системою моніторингу. Система включає модуль генерації та надсилання даних, підсистему обробки повідомлень на платформі Node-RED, механізм аналізу вхідного потоку даних та інтерактивну інформаційну панель користувача. Для контролю параметрів навколишнього середовища здійснюється моніторинг температури, вологості повітря, атмосферного тиску, швидкості вітру, рівня опадів та показників якості повітря. Виявлення аномальних ситуацій реалізовано на основі аналізу допустимих діапазонів значень контрольованих параметрів та автоматичного формування повідомлень про відхилення. Розроблена система забезпечує візуалізацію даних за допомогою графіків, індикаторів та інформаційних панелей, а також підтримує звукові та текстові сповіщення про виявлені аномалії. Для тестування функціональності використовувалось моделювання показників датчиків, що дозволило відтворити роботу реальної IoT-інфраструктури без використання фізичного обладнання. Запропоноване рішення характеризується модульною структурою, можливістю масштабування та адаптації до різних предметних областей, пов’язаних із моніторингом стану об’єктів і технологічних процесів. EN: The work is devoted to the development of an intelligent IoT data monitoring and processing system with automatic anomaly detection using the Node-RED environment. The software architecture of the system was designed and implemented, which provides collection, transmission, processing and visualization of data from IoT devices in real time. The MQTT protocol and a public MQTT broker are used for the transmission of telemetric information, which allows for effective exchange of messages between data sources and the monitoring system. The system includes a data generation and sending module, a message processing subsystem on the Node-RED platform, a mechanism for analyzing the incoming data stream, and an interactive user dashboard. To control environmental parameters, temperature, air humidity, atmospheric pressure, wind speed, precipitation level and air quality indicators are monitored. The detection of abnormal situations is implemented on the basis of the analysis of the permissible ranges of the values of the controlled parameters and the automatic generation of notifications about deviations. The developed system provides data visualization with the help of graphs, indicators and information panels, and also supports sound and text notifications about detected anomalies. For functionality testing, simulation of sensor indicators was used, which made it possible to reproduce the operation of a real IoT infrastructure without the use of physical equipment. The proposed solution is characterized by a modular structure, the possibility of scaling and adaptation to various subject areas related to the monitoring of the condition of objects and technological processes.