АВТОМАТИЗОВАНА СИСТЕМА РАННЬОГО ВИЯВЛЕННЯ ПОЖЕЖІ
DOI:
https://doi.org/10.20535/1970.71(1).2026.361806Ключові слова:
сенсор, обробка сигналів, IoT, автоматиказція, система, ESP32, edge computing, мультисенсорний аналізАнотація
Розробка автоматизованих систем пожежної безпеки є надзвичайно важливою, адже своєчасне виявлення осередків загорянь рятує життя та зменшує збитки. У роботі розглянуто розробку автоматизованої системи раннього виявлення пожежі на базі платформи ESP32 з використанням технологій інтернету речей. Запропоновано використання мультисенсорного підходу для компенсації похибок газового сенсору MQ-2. Актуальність дослідження зумовлена необхідністю підвищення ефективності систем пожежної безпеки в умовах обмежених ресурсів вбудованих пристроїв та високих вимог до точності і швидкодії. Запропонована система поєднує можливості моніторингу концентрації диму та газів, температури і вологості повітря, що дозволяє комплексно оцінювати стан середовища та виявляти ознаки займання на ранніх стадіях.
Запропоновано алгоритм обробки даних, що включає фільтрацію сигналів, температурно-вологісну компенсацію, формування адаптивного порогу на основі статистичних параметрів та аналізу динаміки змін сигналу. Особливістю запропонованого підходу є використання комбінованого алгоритму прийняття рішень, який враховує не лише абсолютні значення параметрів, але й швидкість їх зміни. Це дозволяє більш точно виявляти осередки загорянь на початковій стадії пожежі, коли концентрація продуктів горіння ще невисока, але спостерігається тенденція до її зростання. З метою підвищення надійності системи введено декілька рівнів небезпеки, кожен з яких відповідає певному діапазону значень контрольованих параметрів.
Архітектура системи базується на концепції розподілених IoT-рішень із інтеграцією периферійної обробки даних (edge computing), що забезпечує зниження затримок, підвищення швидкодії та автономності функціонування. Хмарний рівень (cloud computing) реалізує централізоване зберігання, обробку та візуалізацію даних у реальному часі, а також забезпечує віддалений доступ користувачів до системи. Розроблена система підвищує точність виявлення пожеж і зменшує хибні спрацювання, підтверджуючи ефективність мультисенсорного аналізу та адаптивних алгоритмів.
Посилання
D. Drysdale, An Introduction to Fire Dynamics. Wiley, 2011.
Z. Liu, “Review of Recent Developments in Fire Detection Technologies”, J. Fire Protection Eng., vol. 13, no 2, pp. 129–151, 2003. [Online]. Availaible: https://doi.org/10.1177/1042391503013002003
B. Pospelov, E. Rybka, Y. Mykhailovska, Y. Bezuhla та A. Melnychenko, “Method for Detecting Fire Indoors Based on Differences in Sample Averages of an Arbitrary Gas Environment Dangerous Parameter at Adjacent Observation Intervals”, Defect Diffus. Forum, vol. 437, pp. 91–102, 2024. [Online]. Availaible: https://doi.org/10.4028/p-qlz4ob
J. Gubbi, R. Buyya, S. Marusic та M. Palaniswami, “Internet of Things (IoT): A vision, architectural elements, and future directions”, Future Gener. Comput. Syst., vol.. 29, no 7, pp. 1645–1660, 2013. [Online]. Availaible: https://doi.org/10.1016/j.future.2013.01.010
A. Morchid, Z. Oughannou, R. E. Alami, H. Qjidaa, M. O. Jamil та H. M. Khalid, “Integrated internet of things (IoT) solutions for early fire detection in smart agriculture”, Results Eng., т. 24, с. 103392, груд. 2024. [Online]. Availaible: https://doi.org/10.1016/j.rineng.2024.103392
O. I. Khalaf, G. M. Abdulsahib, and N. A. K. Zghair, “IoT fire detection system using sensor with Arduino,” Aus, no. 26, pp. 74–78, 2019. doi: 10.4206/aus.2019.n26-7.
U. J. Wesly, R. V. S. Chaitanya, P. L. Kumar, N. S. Kumar, and B. S. K. Devi, “A detailed investigation on forest monitoring system for wildfire using IoT,” in Proc. Int. Conf. Recent Developments in Electronics and Communication Systems (RDECS-2022), London, U.K.: SAGE Publications, 2023, pp. 315–320. doi: 10.3233/ATDE221275.
N. Kalatzis, M. Avgeris, D. Dechouniotis, K. Papadakis-Vlachopapadopoulos, I. Roussaki та S. Papavassiliou, “Edge Computing in IoT Ecosystems for UAV-Enabled Early Fire Detection”, in 2018 IEEE Int. Conf. Smart Comput. (SMARTCOMP), Taormina, 2018. IEEE, 2018. [Online]. Availaible: https://doi.org/10.1109/smartcomp.2018.00080
A. Divya, T. Kavithanjali та P. Dharshini, “IoT Enabled Forest Fire Detection and Early Warning System”, у 2019 IEEE Int. Conf. System, Computation, Automat. Netw. (ICSCAN), Pondicherry, India, 29–30 берез. 2019. IEEE, 2019. [Online]. Availaible: https://doi.org/10.1109/icscan.2019.8878808
V. Dubey, P. Kumar, and N. Chauhan, “Forest Fire Detection System Using IoT and Artificial Neural Network,” in Proc. Int. Conf. Innovative Computing and Communications, Singapore: Springer, 2019. doi: 10.1007/978-981-13-2324-9_33.
K. Avazov et al., “Forest fire detection and notification method based on AI and IoT approaches,” Future Internet, vol. 15, no. 2, p. 61, 2023. doi: 10.3390/fi15020061.
V. Vinodhini, M. R. S. Kumar, S. Sankar, D. Pandey, B. K. Pandey та V. K. Nassa, “IoT-based early forest fire detection using MLP and AROC method”, Int. J. Global Warming, т. 27, № 1, с. 55, 2022. [Online]. Availaible: https://doi.org/10.1504/ijgw.2022.122794
«MQ-2 Gas Sensor Datasheet,» Pololu, [Online]. Available: https://share.google/O4jxKzrgQDgcTM2SN
L. M. Easterline, A. A.-Z. R. Putri, P. S. Atmaja, A. L. Dewi та A. Prasetyo, “Smart Air Monitoring with IoT-based MQ-2, MQ-7, MQ-8, and MQ-135 Sensors using NodeMCU ESP32”, Procedia Comput. Sci., vol. 245, pp. 815–824, 2024. [Online]. Availaible: https://doi.org/10.1016/j.procs.2024.10.308
R. C. Pandey, M. Verma, and L. K. Sahu, “Internet of Things (IoT) based gas leakage monitoring and alerting system with MQ-2 sensor,” Int. J. Engineering Development and Research, vol. 5, no. 2, pp. 2135–2137, 2017. [Онлайн]. Availaible: https://rjwave.org/IJEDR/papers/IJEDR1702333.pdf
“MQ-2 Semiconductor Sensor for Smoke & Flammable Gas”. Winsen Gas Sensor_CO2 Sensor_Air Quality Sensor_Dust Sensor_CO Sensor-Winsen Electronics. [Online]. Availaible: https://lnk.ua/uBXuStJYf
D. A. Martillano, J. N. Corpuz, J. M. Disonglo та J. B. France, “Borehole and Near-Surface Greenhouse Gas Emission Monitoring System with Self-calibrating Algorithm and Zone-Based Data Analysis via Clustering Technique”, Int. J. Environmental Sci. Develop., vol. 11, no 4, pp. 186–193, 2020. [Online]. Availaible: https://doi.org/10.18178/ijesd.2020.11.4.1249
«DHT22 Temperature and Humidity Sensor Datasheet,» [Online]. Availaible: https://share.google/jjgGLyBXBW20nPqru
B. Varghese, N. Wang, S. Barbhuiya, P. Kilpatrick та D. S. Nikolopoulos, “Challenges and Opportunities in Edge Computing”, in 2016 IEEE Int. Conf. Smart Cloud (SmartCloud), New York, NY, USA, 18–20 Nov. 2016. IEEE, 2016. [Online]. Availaible: https://doi.org/10.1109/smartcloud.2016.18
K. Cao, Y. Liu, G. Meng та Q. Sun, “An Overview on Edge Computing Research”, IEEE Access, vol. 8, pp. 85714–85728, 2020. [Online]. Availaible: https://doi.org/10.1109/access.2020.2991734
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2026 Повшенко О. А., Зайцев Є. О.
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Авторське право на публікацію залишається за авторами.
Автори можуть використовувати власні матеріали в інших публікаціях за умови посилання на збірник наукових праць "Вісник Київського політехнічного інституту. Серія ПРИЛАДОБУДУВАННЯ" як на перше місце видання та на Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» як на видавця.
Автори публікують свої статті в збірнику на умовах ліцензії Creative Commons:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії CC BY 4.0, яка дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на динаміці цитування опублікованої роботи.
Видавець (КПІ ім. Ігоря Сікорського) має право за будь-якого використання цього видання зазначати своє ім'я або вимагати такого зазначення.
Редакційна колегія залишає за собою право розміщувати опубліковані в збірнику статті в різних інформаційних базах для надання відкритого доступу до матеріалів з метою популяризації наукових досліджень та підвищення цитованості авторів.
