ДОСЛІДЖЕННЯ МОДЕРНІЗАЦІЇ ТА ВПРОВАДЖЕННЯ ІНТЕРНЕТ ТЕХНОЛОГІЙ І СИСТЕМ МОНІТОРИНГУ ТА УПРАВЛІННЯ У ЖИТЛОВИХ ПРИМІЩЕННЯХ

Анотація

Стаття присвячена модернізації та впровадженню систем Інтернету речей для моніторингу і керування у житлових приміщеннях, де одночасно працюють спадкові дротові та радіорішення на кшталт RS-485 з протоколом Modbus, інфрачервоні та радіоканали на частотах чотириста тридцять три і вісімсот шістдесят вісім мегагерц, а також сучасні пристрої з передаванням даних через Wi-Fi, Bluetooth Low Energy, Zigbee і Thread.Мета роботи полягає у формуванні методичних засад інтеграції, що забезпечують сумісність, локальний контроль, приватність і роботу без мережі Інтернет, без прив’язки до конкретного виробника. Запропоновано еталонну архітектуру локально орієнтованого хаба на базі Raspberry Pi. Вона містить шар адаптерів до різних фізичних та прикладних протоколів, шар нормалізації що перетворює нативні повідомлення у канонічні події та команди з уніфікованими одиницями виміру і часовими мітками у форматі UTC ISO 8601, подієву шину MQTT з гарантіями доставки, реєстр пристроїв і їхніх можливостей, рушій правил, а також зовнішнє програмне API через REST та WebSocket. Сформовано канонічну модель даних і доменне API з поділом полів на основні та розширені. Наведено профілі для датчиків температури, руху, протікання, лічильників енергії та керованих пристроїв на кшталт вимикачів і розеток. Показано мапінг із Modbus, з Bluetooth Low Energy, з інфрачервоних і радіопристроїв, а також з IP-пристроїв. Описано онбординг і захист, зокрема використання токенів або сертифікатів, шифрування транспортного рівня, рольову авторизацію та ведення журналів. Подано механізми роботи офлайн, серед яких зберігання та пересилання після відновлення, дедуплікація за ідентифікатором пристрою і часовою міткою. Реалізовано прототип із брокером, бек-ендом на Python з фреймворком FastAPI, сховищем SQLite та файловим буфером, модулем правил або Node-RED і локальною веб-панеллю з можливістю інтеграції з Home Assistant. Запропоновано методику оцінювання, що враховує затримку виконання команд, надійність доставки, час відновлення після збоїв і енергетичний ефект у сценаріях клімату та освітлення. Практична цінність полягає у поетапній міграції від розрізнених рішень до уніфікованої платформи з підвищеною надійністю і зниженими витратами інтеграції. Окреслено подальший розвиток, зокрема підтримку шин BACnet і KNX через адаптери, автоматичне витягування можливостей пристроїв з описів Web of Things і Matter та інструменти валідації якості даних для аналітики і штучного інтелекту.