Організація роботи з екологічними даними моніторингу водних об’єктів довкілля на основі мережевих та хмарних рішень

І.В. Суровцев; В.М. Галімова; В.С. Ляхов; А.К. Ханевич; Я.М. Антонюк

doi:10.15407/intechsys.2025.04.028

Автор(и)

І.В. Суровцев Інститут інформаційних технологій та систем НАН України https://orcid.org/0000-0003-1133-6207
В.М. Галімова Національний університет біоресурсів і природокористування України https://orcid.org/0000-0001-9602-1006
В.С. Ляхов Інститут Інформаційних технологій та систем НАН України https://orcid.org/0009-0004-5332-1104
А.К. Ханевич Інститут інформаційних технологій та систем НАН України https://orcid.org/0009-0009-3294-662X
Я.М. Антонюк Інститут інформаційних технологій та систем НАН України https://orcid.org/0009-0005-7680-5950

DOI:

https://doi.org/10.15407/intechsys.2025.04.028

Ключові слова:

інформаційна технологія, портативна система, концентрація хімічних елементів, інверсійна хронопотенціометрія, екологічний моніторинг, оброблення даних, мережеві рішення, хмарні технології

Анотація

Під час оперативного екологічного моніторингу водних об’єктів довкілля важливо застосовувати сучасні переносні технічні системи швидкого визначення вмісту хімічних речовин у воді, які забезпечують ефективну організацію робіт з даними вимірювань — збирання, передавання, зберігання, оброблення та їх аналіз. Метою роботи є розробити мережеві та хмарні рішення для довготривалого збереження, оброблення та аналізу екологічних даних моніторингу водних об’єктів довкілля, отриманих у польових умовах із застосуванням портативної технічної системи швидкого вимірювання концентрацій хімічних елементів. Застосування такої портативної системи швидкого вимірювання концентрацій хімічних елементів забезпечить ефективний екологічний моніторинг водних об’єктів довкілля. Розроблена технологія обміну даними дала змогу значно спростити програмну реалізацію локального застосування системи та забезпечити якісне зберігання отриманих екологічних даних у хмарному сервері шляхом передачі даних через інтернет.

Посилання

Regulations on the State Environmental Monitoring System. Resolution of the Cabinet of Ministers of Ukraine dated March 30, 1998, No. 391 (as amended by No. 1071 (1071-2024-p) dated 06.09.2024). [in Ukrainian: Положення про державну систему моніторингу довкілля. Постанова Кабінету Міністрів України від 30 березня 1998 р. № 391 (зі змінами № 1071 ( 1071-2024-п) від 06.09.2024)] URL: https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/391-98-%D0%BF#Text

DSanPiN 2.2.4-171-10. State sanitary norms and rules. Hygienic requirements for drinking water intended for human consumption. Order of the Ministry of Health of Ukraine dated 12.05.2010 No.400. Register. July 1, 2010, No. 452/17747 (as amended by No 1984 dated 29.11.2024). [in Ukrainian: ДСанПіН 2.2.4-171-10. Державні санітарні норми і правила ”Гігієнічні вимоги до води питної, призначеної для споживання людиною.” Наказ МОЗ України від 12.05.2010 № 400. Реєстр. 1 липня 2010 р. за № 452/17747 (зі змінами № 1984 від 29.11.2024)] URL: https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/z0452-10#n25

VeerasekharReddy B., Sarath S., Philip J., Reddy U.S., Naresh L., Tejaswini K. Water Quality Monitoring System using IoT and Cloud. 2023 International Conference on Sustainable Computing and Smart Systems (ICSCSS), 14–16 Jun. 2023, IEEE, Coimbatore, India. https://doi.org/10.1109/ICSCSS57650.2023.10169212

Iordache G., Balanescu M., Suciu G., Birdici A., Pasat A., Zatreanu I., Paun M., & Bucuci S. The PIMEO AI project — a Cloud based platform for water quality monitoring. 23rd International Conference on Control Systems and Computer Science (CSCS), 26-28 May 2021, IEEE, Bucharest, Romania, 529–535. https://doi.org/10.1109/CSCS52396.2021.00092

Bernalte E., Arévalo S., Pérez-Taborda J., Wenk J., Estrela P., Avila A., Di Lorenzo M. Rapid and on-site simultaneous electrochemical detection of copper, lead and mercury in the Amazon river. Sensors and Actuators B: Chemical, 2020, Vol. 307, Article 127620. https://doi.org/10.1016/j.snb.2019.127620

Xu F., Wang P., Bian S., Wei Y., Kong D., Wang H. A Co-Nanoparticles Modified Electrode for On-Site and Rapid Phosphate Detection in Hydroponic Solutions. Sensors, 2021, Vol. 21 (1), Article 299. https://doi.org/10.3390/s21010299

Hackel L., Rotureau E., Morrin A., Pinheiro J.P. Developing On-Site Trace Level Speciation of Lead, Cadmium and Zinc by Stripping Chronopotentiometry (SCP): Fast Screening and Quantification of Total Metal Concentrations. Molecules, 2021, Vol. 26 (18), Article 5502. https://doi.org/10.3390/molecules26185502

Zhou Y., Wang H.L., Song D., Li Z.G., Han S.T., Long F., Zhu A.N. Simple, rapid, and sensitive on-site detection of Hg2+ in water samples through combining portable evanescent wave optofluidic biosensor and fluorescence resonance energy transfer principle. Anal. Chim. Acta 2021, Vol. 1155, Article 338351. https://doi.org/10.1016/j.aca.2021.338351

Zhang H.J., Wang D., Zhang D., Zhang T.T., Yang L.K., Li Z.P. In Situ Microfluidic SERS Chip for Ultrasensitive Hg2+ Sensing Based on I–Functionalized Silver Aggregates. Acs Appl. Mater. Interfaces 2022, Vol. 14, 2211–2218. https://doi.org/10.1021/acsami.1c17832

Liang Y., Ma M., Zhang F., Liu F., Lu T., Liu Z., Li Y. Wireless Microfluidic Sensor for Metal Ion Detection in Water. ACS Omega, 2021, Vol. 6, 9302–9309. https://doi.org/10.1021/acsomega.1c00941

Portable VA Analyzer (SPE). URL: https://www.metrohm.com/en/products/2/9460/29460020.html

Device for measuring the concentration of chemical elements by pulsedchronopotentiometry: patent 123459, Ukraine: IPC G01N 27/48 (2006.01), a201902429, claimed 12.03.2019, published 07 Apr. 2021. [in Ukrainian: Пристрій для вимірювання концентрації хімічних елементів методами імпульсної хронопотенціометрії: патент 123459 Україна]

Surovtsev I., Stepashko V., Galimova V., Savchenko-Syniakova Ye. System Modeling of a Multicomponent Differential Signal of Stripping Chronopotentiometry. In: Mathematical Modeling and Simulation of Systems (MODS 2024), Lecture Notes in Networks and Systems, Springer, Cham, 2025, Vol. 1391, 32–43. https://doi.org/10.1007/978-3-031-90735-7_3

Mezni, H., Driss, M., Boulila, W., Atitallah, S. B., Sellami, M., & Alharbi, N. Smartwater: A service-oriented and sensor cloud-based framework for smart monitoring of water environments. Remote Sensing, 2022, Vol. 14 (4), Article 922. https://doi.org/10.3390/rs14040922

Nadica Stojanovic, Dr. Sunita Chaudhary. Real-Time Water Quality Monitoring in Aquaculture using IoT Sensors and Cloud-Based Analytics. Research Journal of Computer Systems and Engineering (RJCSE), 2023, Vol. 4 (2), 174–187. https://doi.org/10.52710/rjcse.86