Розроблення інформаційної системи моніторингу якості повітря в ІТТ з використанням технологій IoT: кваліфікаційна робота на здобуття освітнього ступеня «бакалавр» за спеціальністю 126 «Інформаційні системи та технології»

Abstract

У дипломній роботі розроблено IoT-систему моніторингу якості повітря для ізоляторів тимчасового тримання (ІТТ) правоохоронних органів. Система забезпечує автоматизований контроль мікроклімату приміщень, що сприяє дотриманню нормативних санітарних умов утримання затриманих осіб і покращенню умов праці персоналу ІТТ. Система реалізована на мінікомп’ютері Raspberry Pi 3 Model B та давачі BME680, який містить сенсори газів, атмосферного тиску, температури та вологості. IoT-система здатна виявляти широкий спектр газів. Програмне забезпечення IoT-системи включає меню з функціями налаштування MQTT-брокера, інтеграції з IoT-платформами, створення та управління базами даних MariaDB, запису та зчитування параметрів якості повітря. Для візуалізації даних розроблено десктопне ПЗ з графічним інтерфейсом (GTK+3), а також MQTT-клієнт для інтеграції з ThingsBoard, Adafruit IO та сервером Mosquitto. Тестування макету IoT-системи підтвердило її ефективність у моніторингу мікроклімату ІТТ. Запропоноване рішення сприяє автоматизації екологічного контролю в ІТТ правоохоронних органів та підвищенню рівня безпеки. This thesis presents the development of an IoT-based air quality monitoring system for temporary detention facilities (TDFs) of law enforcement agencies. The system provides automated control of indoor microclimate conditions, ensuring compliance with sanitary regulations for detainees and improving working conditions for TDF personnel. The system is implemented on a Raspberry Pi 3 Model B mini-computer and a BME680 sensor, which includes gas, atmospheric pressure, temperature, and humidity sensors. The IoT system detects a wide range of gases, including volatile organic compounds, and monitors key microclimate parameters. The system’s software features a menu for configuring an MQTT broker, integrating with IoT platforms, managing MariaDB databases, and recording and retrieving air quality parameters. A structural diagram and prototype of the system have been developed, along with an operational algorithm and a driver for the BME680 sensor using Bosch Sensor API and BSEC. For data visualization, a desktop application with a graphical user interface (GTK+3) has been created, along with an MQTT client for integration with ThingsBoard, Adafruit IO, and the Mosquitto server. Node-RED has been utilized for real-time data visualization. Testing of the IoT system prototype confirmed its efficiency in monitoring the microclimate of TDFs and ensuring a rapid response to deteriorating detention conditions. The proposed solution facilitates the automation of environmental control in law enforcement TDFs, enhancing safety and operational efficiency.