Тематика журналу „Методи та прилади контролю якості” охоплює такі розділи: методи і засоби неруйнівного контролю, вимірювання фізико-механічних параметрів речовин, методи і прилади вимірювання витрати рідкої і газоподібної фаз, методи та прилади контролю технологічних параметрів, автоматизація і комп’ютерно-інтегровані комплекси, математичне моделювання, обчислювальні методи, оптимальне керування та дискретні структури, комп’ютерні технології та системи. Журнал „Методи та прилади контролю якості” публікує оглядові та дослідницькі роботи, присвячені цій тематиці (але не обмежені лише нею ).
Ivano-Frankivsk National Technical University of Oil and Gas
Огляд динамометричних методів контролю технічного стану штангових глибинно-насосних установок
У статті наведено огляд сучасних динамометричних методів контролю технічного стану штангових глибинно-насосних установок (ШГНУ), які є ключовими елементами механізованого видобутку нафти. Метою роботи є систематизація існуючих методів діагностики ШГНУ, узагальнення їх ефективності та визначення ключових тенденцій розвитку для підвищення надійності та безпеки експлуатації нафтових свердловин. Розглянуто теоретичні основи динамометрії, наведено типові дефекти, що проявляються у формах динамограм, та основні параметри з відповідними давачами для контролю технічного стану ШГНУ. Вказано етапи аналізу динамограм, розглянуто основні підходи: класичні, методи аналітичного моделювання, цифрові алгоритми розпізнавання, а також застосування машинного навчання. Визначено переваги та обмеження кожного підходу. Проведено систематизацію сучасних підходів до обробки даних із застосуванням комп’ютерних систем та інтелектуальних технологій, включаючи методи машинного навчання для автоматичного розпізнавання типових дефектів і відхилень у роботі ШГНУ. Запропоновано класифікацію методів за способом збору та опрацювання даних. Підкреслено перспективність розвитку гібридних методів діагностування стану ШГНУ, які поєднують як математичне моделювання, так і методи машинного навчання. Узагальнено проблемні моменти сучасного стану діагностування ШГНУ за динамограмами у: необхідності стандартизації методів збору та обробки динамограм; побудові універ- сальних навчальних вибірок для ШІ-моделей; поєднанні класичних і сучасних методів у гібридні системи; інтеграції результатів діагностування у системи керування видобутком у режимі реального часу. Перспективним напрямом визначено створення централізованих сховищ даних (DataLake) для накопичення динамограм у різних форматах з подальшим застосуванням інтелектуальних алгоритмів. Врахування сучасних тенденцій щодо збору та опрацювання даних в динамометричних методах створює передумови для вдосконалення існуючих систем підтримки прийняття рішень у нафтовидобутку.
Авторське право (c) 2025 METHODS AND DEVICES OF QUALITY CONTROL
Технологія BIG DATA в інформаційно-вимірювальних комплексах
У статті розглянуто особливості обробки та зберігання даних в сучасних інформаційно-вимірювальних комплексах, що функціонують в умовах зростання обсягів вимірювальної інформації та підвищених вимог до швидкодії і надійності. Проаналізовано основні вимоги до даних інформаційно-вимірювальних комплексів, зокрема щодо обсягу, швидкості надходження, структурної різноманітності та достовірності вимірювальної інформації. Наведено класифікацію інформаційно-вимірювальних комплексів за призначенням та визначено характерні типи даних для кожного класу. Розглянуто основні моделі даних, що застосовуються в технологіях Big Data, та обґрунтовано доцільність їх використання в інформаційно-вимірювальних комплексах залежно від специфіки вимірювальних процесів. Показано, що використання гнучких і масштабованих моделей даних забезпечує ефективну інтеграцію, аналіз і довготривале зберігання великих масивів вимірювальної інформації. Особлива увага приділяється можливості порівняння отриманих даних з додатковими джерелами інформації, включаючи дані з Інтернету, що дозволяє підвищити точність аналізу та прогнозування. Також розглядаються приклади практичного застосування моделей даних у контрольно-вимірювальних, діагностичних, моніторингових та керуючих комплексах, що демонструє їх ефективність у різних прикладних задачах. Отримані результати можуть бути використані при проєктуванні та модернізації інформаційно-вимірювальних комплексів з підвищеними вимогами до продуктивності та аналітичних можливостей.
Сучасні сенсорні технології в системах автономного опалення: огляд і перспективи застосування
У статті здійснено комплексний огляд сучасних сенсорних технологій, що застосовуються в автономних системах опалення, зокрема у двоконтурних конфігураціях, які поєднують контури опалення та гарячого водопостачання. Розглянуто основні типи температурних сенсорів – термістори, термопари типу TCCT, цифрові датчики DS18B20, а також RFID-сенсори, які використовуються для дистанційного зчитування параметрів. Проаналізовано їхні конструктивні особливості, принципи роботи, діапазони вимірювань і вплив точності сенсорів на енергоефективність систем. Особливу увагу приділено питанню підвищення стабільності роботи теплообмінників і котлів, що безпосередньо залежать від точності та швидкодії температурного контролю. Окремо розглянуто проблеми, пов’язані з деградацією сенсорів унаслідок високотемпературних впливів, утворенням накипу на теплообмінних поверхнях, а також впливом вологості та електромагнітних завад на достовірність вимірювань. У роботі наведено аналітичний огляд методів компенсації похибок, калібрування сенсорів і застосування алгоритмів фільтрації даних. Розкрито можливості впровадження систем віддаленого моніторингу та управління температурними параметрами за допомогою бездротових технологій, зокрема протоколів Wi-Fi, Bluetooth та ZigBee. Такі рішення дозволяють здійснювати централізований контроль роботи котлів і теплообмінників, прогнозувати відмови та підвищувати надійність експлуатації системи загалом. Запропоновано практичні підходи до підвищення точності вимірювань і ефективності регулювання теплових процесів за рахунок використання інтелектуальних сенсорних пристроїв, здатних до самодіагностики та адаптації до змін робочого середовища. Проведене дослідження базується на аналізі технічних характеристик сенсорів, математичних моделей теплопередачі та принципів функціонування цифрових систем керування. Отримані результати мають прикладне значення для створення енергоефективних, надійних і адаптивних систем автономного опалення в житлових будівлях, спрямованих на зниження енергоспоживання та підвищення комфорту користувачів.
Бездротові технології передачі інформації в автоматизованих системах неруйнівного контролю
У статті представлено аналіз сучасних технологій бездротової передачі інформації та їх застосування в автоматизованих системах неруйнівного контролю (НДК). Розглянуто основні без-дротові протоколи, що використовуються в промисловості, зокрема Bluetooth, Wi-Fi, UWB, GPRS, а також новітні рішення для розподілених сенсорних мереж нового покоління. Кожна технологія оцінюється за критеріями дальності, швидкості передачі даних, енергоспоживання та стійкості до перешкод, що дозволяє визначити їх доцільність для різних видів неруйнівного контролю, включаючи моніторинг стану металевих конструкцій, трубопроводів, резервуарів, елементів авіації та суднобудування, а також обладнання атомних та хімічних підприємств. Значна увага приділяється топологіям бездротових мереж, серед яких розглянуто точка-точка, зірка, багатостільникова (mesh) та кільцева. Представлено порівняння їх характеристик з точки зору надійності, масштабо-ваності, складності конфігурації та ефективності інтеграції в промислові об'єкти. У контексті не-руйнівного контролю (НК) топології визначають не лише ефективність передачі даних, але й здатність мережі забезпечувати відмовостійкість та безперервний моніторинг критичних об'єктів, де втрата зв'язку навіть на короткий час може призвести до ненадійної оцінки технічного стану. У статті показано, що правильне поєднання сучасних технологій та відповідної топології дозволяє створювати масштабовані, надійні та енергоефективні системи НК, які можуть забезпечити своєчасне виявлення дефектів, прогнозувати стан матеріалів та конструкцій, а також підвищити безпеку виробничих процесів. Крім того, використання бездротових мереж спрощує організацію дистанційного моніторингу, зменшує потребу у фізичному доступі до об'єктів та дозволяє інтегрувати дані з різних джерел у діагностичні системи.
Підвищення точності ультразвукових лічильників газу шляхом градуювання на еталонній базі ДП «Івано-Франківськстандартметрологія»
У статті досліджується процес градуювання ультразвукових лічильників газу як ключовий елемент забезпечення надійності та точності системи обліку. Завдяки своїм перевагам – відсутності механічних рухомих елементів, високій точності вимірювань, стабільності характеристик і тривалому терміну служби – ультразвукові лічильники набувають дедалі більшого поширення. Водночас, для підвищення точності ультразвукових лічильників газу можливо провести їх градуювання, оскільки вони містять вбудовані пристрої корекції похибок. У роботі запропоновано та проаналізовано математичні методи корекції похибок, зокрема із застосуванням сталого коефіцієнта, поліноміальних функцій другого–четвертого порядків та кусково-лінійної апроксимації. Представлено результати експериментальних досліджень і проведено розрахунок середньозважених похибок. Показано, що виконання градуювання істотно зменшує невизначеність вимірювань дозволяє зменшити систематичні відхилення та підвищити достовірність даних вимірювань. Окрему увагу приділено еталонним установкам ДП «ІВАНО-ФРАНКІВСЬКСТАНДАРТМЕТРОЛОГІЯ», зокрема обґрунтовано необхідність проведення градуювання на еталонних установках, що забезпечують виконання вимірювань із найменшим значенням невизначеності. Додатково підкреслюється, що результати градуювання мають безпосередній вплив на комерційний облік газу, а отже, такі роботи повинні виконуватись тільки в акредитованих лабораторіях, які володіють відповідним досвідом та обладнанням.
Модель лічильника для вимірювання об’єму та енергії газу
. Об’єктом дослідження в роботі є методи вимірювання об’єму та енергії природного газу. Метою роботи є розробка удосконаленого методу та моделі лічильника для вимірювання об’єму та енергії природного газу з використанням інфокомунікаційних технологій. Наведено огляд ряду існуючих засобів вимірювань об’єму природного газу та розроблених засобів та пристроїв для вимірювання енергії газу. Виявлено, що лічильники, які використовуються для комерційного обліку природного газу, вимірюють лише об’єм газу, а відповідне значення енергії газу визначається розрахунковим методом, що, з метрологічної точки зору, не є вимірюванням енергії. Розроблені та описані в науковій літературі нові моделі лічильників енергії природного газу мають можливість вимірювання тим чи іншим методом енергії природного газу та відображення значення виміряної енергії газу на їх відлікових пристроях, але у цих засобах вимірювань відсутні пристрої для передавання даних про виміряні значення енергії газу до газопостачальних організацій. Розроблено модель лічильника об’єму та енергії природного газу, який зможе реалізувати облік природного газу в одиницях об’єму та одиницях енергії газу з подальшим передаванням даних про обліковані обсяги газу до газопостачальних організацій. Використання пропонованого лічильника енергії газу забезпечить здійснення комерційного обліку енергії газу з усіма необхідними атрибутами такого обліку: вимірювання енергії природного газу, відображення виміряних значень на відліковому пристрої лічильника та автоматичне передавання показів про спожиту енергію до газопостачальних організацій. Проведено порівняльний аналіз розробленого в даній статті лічильника об’єму та енергії газу з лічильниками, що зараз використовуються для комерційного обліку природного газу та з розробленими конструкціями лічильників газу. Проведений аналіз засвідчив переваги розробленого лічильника у порівнянні з існуючими аналогами.
Стохастичні та інтелектуальні моделі в системах діагностики та керування артилерійськими комплексами
У статті розглянуто застосування стохастичних та інтелектуальних моделей для підвищення ефективності систем діагностики та адаптивного керування сучасними артилерійськими комплексами. Особлива увага приділена стохастичним моделям на основі ланцюгів Маркова, які забезпечують імовірнісне відображення переходів між станами, деградації системи та невизначеностей, що впливають на ефективність функціонування артилерії. Паралельно представлено узагальнену нечітку модель, здатну вирішувати такі ключові завдання, як діагностику зношення стволів, корекцію прицілу в умовах невизначеностей, оптимізацію управління батареєю з урахуванням факторів середовища у зоні ведення вогню та параметрів окремих гармат, а також автоматичне керування приводами наведення шляхом інтеграції нечіткого виведення з сучасними принципами керування. Показано, що поєднане використання цих підходів створює синергетичний ефект, коли прогностична строгість марківських моделей доповнюється адаптивними можливостями прийняття рішень на основі нечіткої логіки. Така інтеграція формує надійну основу для підвищення точності, надійності, живучості та ефективності артилерійських систем в динамічних умовах бойових дій. Отримані результати підкреслюють важливість гібридних моделей у розвитку артилерійських комплексів нового покоління та визначають перспективні напрями подальших досліджень, зокрема їхню реалізацію в режимі реального часу, масштабну системну інтеграцію та експериментальну верифікацію.
Інтелектуальна система збору та обробки даних на базі мікроконтролера з інтеграцією у SCADA
Основною проблемою для систем керування багатьох сучасних процесів є обмеження у зборі даних безпосередньо на об'єктах експлуатації, а також затримки, що виникають під час ухвалення рішень в умовах надзвичайних ситуацій. Ці обмеження можуть призвести до зниження ефективності роботи системи, зменшення терміну її служби або, навіть, виходу з ладу. Раніше подібні проблеми частково вирішувалися шляхом впровадження систем SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition), які забезпечують централізований моніторинг і управління розподіленими об'єктами. Проте в контексті розроблюваного об’єкта цього підходу недостатньо через специфіку об'єкта керування, який потребує точної та миттєвої обробки інформації з різних сенсорів, зокрема напруги, струму й температури. У зв’язку з цим дослідження фокусується на розробці та впровадженні методики, що передбачає інтеграцію сенсорів у SCADA-систему для підвищення рівня контролю, безпеки та оптимізації роботи. Такий підхід має особливу актуальність для сфер електромобільного транспорту, автономних енергетичних систем та інших галузей, де використовуються літієві акумулятори з високими вимогами до надійності. Метод реалізації системи передбачає використання мікроконтролера Arduino для зчитування даних з сенсорів напруги, струму та температури. Ці дані передаються до бази даних MySQL, звідки відображаються в середовищі SCADA-системи InTouch for System Platform, яка виконує функції візуалізації та моніторингу. Такий підхід дозволяє створити ефективну архітектуру для реального часу, у якій можливо миттєво реагувати на зміни параметрів батареї. Базу даних спроєктовано для накопичення та аналізу інформації про критичні параметри системи, зокрема напругу, струм, температуру та рівень заряду, що забезпечує комплексний підхід до діагностики та прогнозування стану енергосистеми.
Використання ПІД-регулятора та інформаційно-вимірювального комплексу для надійного моделювання й програмування електродвигунів
Робота присвячена розробленню алгоритму вибору та використання різновидів PID-контролера, а також налаштуванню його параметрів для моделювання роботи, контролю швидкості та положення DC-двигуна (двигуна постійного струму). Здійснивши аналіз характеристик двигуна постійного струму та датчиків швидкості і положення системи (найчастіше енкодера), отримано можливість забезпечити безпечні умови роботи та надати експериментатору інформацію про обмеження роботи двигуна, його можливості та розрахувати оптимальні умови роботи. В якості навчального обладнання використано тренажер контролю двигуна постійного струму QNET DCMCT. В процесі досліджень проведено ударний тест – перевірку на базі крокової реакції стабільності системи. Подається кроковий сигнал на вхід, і після цього визначається результат, тобто вихідний сигнал системи. Для контролю положення DC-двигуна рекомендується використовувати метод Циглера-Ніколса. Це двоетапний метод налаштування контуру, який фактично полягає в проведенні спеціального тесту для кількісної оцінки поведінки процесу, з точки зору того, як швидко і наскільки змінна процесу варіюється при зміні керуючого впливу (командного значення). На основі цього за певним набором емпіричних формул для переведення результатів цих тестів здійснюються відповідні налаштування продуктивності та параметри керування контролера. Суть методу полягає у визначенні критичного періоду Tu (ultimate period) та критичного коефіцієнта підсилення Pu (Ku) (ultimate gain). Під час цього контролер тимчасово відключає свій PID-алгоритм і замінює його на реле ON/OFF, яке змушує змінну процесу коливатися. Ці отримані величини добре описують поведінку процесу, щоб визначити, як слід налаштувати PID-регулятор, щоб отримати бажану продуктивність замкненого контура.
Дослідження роботи ПІД- та MPC-регуляторів на основі еталонної моделі в умовах часткової невизначеності
Об’єктом дослідження в роботі є одноконтурна система автоматизованого керування, побудована на основі еталонної моделі. Метою даної роботи є порівняльний аналіз ефективності ПІД- та MPC-регуляторів, синтезованих на основі еталонної моделі, в умовах часткової параметричної невизначеності об'єкта керування. Наведено огляд ряду існуючих вітчизняних та закордонних досліджень у сфері використання ПІД та MPC-регуляторів для аналізу та порівняння. Поставлено та реалізовано імітаційний експеримент для системи керування з двома джерелами невизначеності – вхідної величини та параметрична невизначеність. Експеримент реалізовано програмними засобами MATLAB Simulink на основі еталонної моделі другого порядку з одиничними коефіцієнтами, яка описує аперіодичний процес із загасанням. Розмах варіювання накладених відхилень складає 10% та 20%, тривалість експерименту – 50 часових відрізків. Першим етапом аналізу є графічна побудова результатів імітаційного експерименту. Результати показують, що системи з ПІД-регулятором загалом демонструють вищу стабільність в умовах часткової невизначеності, ніж MPC-регулятор. Не нашу думку, це пояснюється особливістю алгоритму роботи MPC-регулятора, зокрема лінеаризацією моделі на горизонті прогнозування. На другому етапі аналізу проведено обчислення, які показали, що система з ПІД-регулятором у середньому в умовах часткової невизначеності демонструє нижче значення вихідної величини порівняно з еталонним на 0,3 … 1,5%. Водночас система з MPC-регулятором, в умовах часткової невизначеності, в середньому показує на 1,3 … 2,6% нижче значення вихідної величини у порівнянні з еталонним. Таким чином, за однакового оцінюваного рівня невизначеностей, відхилення вхідних і керуючих параметрів більше погіршує якість процесу регулювання, ніж параметрична невизначеність об’єкту керування. У цьому ж імітаційному експерименті MPC-регулятор показав гіршу стійкість до умов невизначеності, ніж ПІД-регулятор. В умовах часткової невизначеності ПІД-регулятор в середньому показав недорегулювання щодо завдання, а MPC-регулятор – перерегулювання. Ключові слова: параметрична невизначеність, ПІД-регулятор, модельно-прогностичний регулятор, імітаційний експеримент, MATLAB Simulink.
Застосування систем диференціальних рівнянь у дослідженні соціо-екологічних процесів
У статті розглянуто застосування методів математичного моделювання для аналізу соціо-екологічних систем на основі системи лінійних диференціальних рівнянь зі сталими коефіцієнтами. Запропонована модель дозволяє описати взаємодію між трьома основними факторами: чисельністю населення регіону, рівнем забруднення довкілля та станом флори. Для побудови системи застосовано підхід Лотки-Вольтерри, що забезпечує можливість дослідження стійкості рішень та поведінки системи залежно від початкових умов і параметрів.Методика передбачає визначення коефіцієнтів моделі за допомогою експертних оцінок із застосуванням критерію узгодженості Кендалла, що гарантує достовірність отриманих результатів. Наведено приклади використання статистичних даних та пояснено, як модифікація початкових умов впливає на стабільність соціо-екологічних систем. Окрему увагу приділено проблемам жорстких систем, що виникають при значному розходженні власних значень матриці коефіцієнтів, та запропоновано способи їх уникнення за допомогою нормалізації коефіцієнтів. Отримані результати мають важливе практичне значення для прогнозування динаміки соціо-екологічних процесів та прийняття управлінських рішень щодо оптимізації використання природних ресурсів. Запропонована модель може застосовуватися для оцінювання екологічної рівноваги, планування заходів зі зменшення рівня забруднення та підтримки стійкого розвитку регіону.
Розширення можливостей традиційних ультразвукових приладів для досліджень, вимірювань, контролю та діагностики
Переваги використання електромагнітно-акустичних перетворювачів (ЕМАП) при контролі якості поверхні та внутрішніх об’ємів феромагнітних металовиробів поздовжніми та поперечними хвилями та хвилями Релея відомі і широко використовуються. Частина традиційних контактних ультразвукових дефектоскопів, товщиномірів тощо, як правило, постачаються ЕМАП з постійними магнітами, які мають ряд суттєвих недоліків. Останнім часом розроблено перетворювачі, що і використовують імпульсні джерела магнітного поля, ускладнюючи, таким чином, конструкцію ультразвукових приладів та технологію їх використання. При цьому існує нагальна необхідність пристосовувати такі ультразвукові прилади для контролю металовиробів виготовлених з різних феромагнітних матеріалів. В результаті ультразвукові прилади з ЕМАП з імпульсним намагнічуванням є суттєво дорогими і потребують індивідуального налаштування при контролі металовиробів із різних феромагнітних матеріалів. Для вирішення цієї проблеми запропоновано розробити універсальний додатковий засіб до традиційних ультразвукових дефектоскопів, який дасть можливість виконувати контроль, не використовуючи ЕМАП індивідуального типу. В роботі наведено дані з розробки універсального додаткового засобу, який дає можливість використовувати ЕМАП з імпульсним намагнічуванням для контролю феромагнітних металовиробів з будь-якого матеріалу з корекцією раціональних параметрів контролю; використання пакетних ультразвукових імпульсів; встановлення раціонального часового положення імпульсів намагнічування та високочастотного імпульсу; пригнічення вільних коливань у ланцюгах додаткового засобу. Такий засіб може використовуватися разом з більшістю стандартних ультразвукових приладів, зменшуючи витрати на їх виготовлення та експлуатацію.
Застосування комп'ютерного зору для визначення розмірів краплі рідини на цифрових зображеннях
В статті вирішується задача визначення розмірів краплі рідини на цифровому зображенні з використанням технологій комп'ютерного зору засобами бібліотеки OpenCV, що може бути використано для слідження поверхневих властивостей рідин, зокрема крайового кута змочування. Крайовий кут змочування розраховують на основі виміряного радіуса основи або меридіану і заданого об'єму краплі рідини. Вимірювати радіус краплі рідини пропонується шляхом отримання цифрового зображення краплі, а радіус визначати алгоритмами комп'ютерного зору. В статті показано, що алгоритми комп'ютерного зору передбачають виконання ряду операцій. Спочатку кольорове зображення перетворюють на сіре. Далі виконують розмиття зображення згорткою гаусовим ядром для зменшення впливу шуму. Наступним етапом є виділення контурів об’єктів на зображенні алгоритмом Кенні, який обчислює згортку за допомогою оператора Собеля. Подальша обробка зображення виконується шляхом фільтрації для проріджування країв контурів і придушення контурів з використанням двох порогових рівнів. Це дозволяє отримати контури товщиною в один піксель і усунути ізольовані ділянки контурів, що не належать дійсному контуру краплі, а є результатом неусуненого шуму на зображенні. В роботі вказано, що правильний вибір цих порогів впливає на ефективність алгоритму детектування країв. Заключним етапом є застосування алгоритму сканування зображення для формування масивів координат пікселів зображення, які належать контуру краплі. На основі масиву координат пікселів визначають радіус кола, який їм відповідає. Реальні розміри краплі на зображенні перераховують з використанням калібрувального об'єкта відомих розмірів. Таким об'єктом може бути тіло простої форми – квадрат, круг тощо. На основі виміряних і відомих розмірів калібрувального тіла розраховують коефіцієнт перетворення цифрового зображення. Запропонований алгоритм реалізовується функціями бібліотеки OpenCV: cvtColor, GaussianBlur findContours і minEnclosingCircle, що дозволяє ефективно розробляти програмне забезпечення із використанням бібліотек OpenCV. Таке програмне забезпечення може бути впроваджене на мікрокомп'ютерах, що відкриває широкі можливості для розроблення приладів для дослідження поверхневих властивостей рідин.
Оцінка особливостей застосування класифікаційно-порівняльного методу обробки каротажних даних
У нафтовидобувній галузі об’єктом дослідження є виявлення параметричної схожості та відмінностей між свердловинами з метою підвищення точності геологічного моделювання, оптимізації бурових робіт і прогнозування продуктивності пластів. У статті представлено модель для класифікації та порівняння каротажних даних свердловин на основі сучасних методів машинного та глибокого навчання. Наведено аналітичний огляд існуючих підходів до оцінювання кореляції між свердловинами, зокрема методів ручного аналізу, що базуються на експертних оцінках фахівців галузі, та використання простих коефіцієнтів подібності. Такі методи мають суттєві обмеження, пов’язані з високою суб’єктивністю, низькою відтворюваністю результатів і складністю масштабування на великі обсяги даних. Для подолання зазначених недоліків запропоновано підхід на основі глибокого навчання, який забезпечує автоматизацію процесів аналізу, підтримки та прийняття рішень у дослідженні свердловин. Розроблено модель, що використовує архітектуру рекурентної нейронної мережі (RNN), орієнтовану на обробку послідовних даних і виявлення довгострокових залежностей між ними, з використанням шарів нейронної мережі для оцінки подібності. Запропоновано візуалізацію на основі схем оцінки подібності для пари інтервалів та схему порівняльного навчання на основі триплетних втрат. Ефективність моделі оцінюється за допомогою метрик класифікації та кластеризації, що дозволяє кількісно визначити якість групування свердловин за параметрами подібності. Реалізований підхід є універсальним та надійним методом для впровадження процесу автоматизованого аналізу свердловин, спрямованого на зменшення залучення ручної праці фахівців і підвищення ефективності.
Програмна реалізація mavlink-телеметрії для безпілотних авіаційних систем на базі контролерів PIXHAWK
У статті представлено комплексне дослідження процесів отримання, парсингу, обробки та аналітичного використання телеметричних даних, що надходять із польотних контролерів стандарту Pixhawk, які широко застосовуються у сфері безпілотних авіаційних систем. Детально описано архітектуру відкритої апаратної платформи Pixhawk, її модульну структуру, принципи взаємодії між сенсорами, контролерами та зовнішніми обчислювальними модулями. Розглянуто склад і функціональні особливості основних сенсорів, які забезпечують формування телеметричних потоків у режимі реального часу. Особливу увагу приділено аналізу комунікаційного протоколу MAVLink, який є базовим для передачі даних між апаратною частиною дрону та наземними станціями. Наводяться практичні приклади реалізації парсингу телеметрії з використанням мови програмування Python та спеціалізованих бібліотек, таких як pymavlink та DroneKit-Python. Аналізуються можливості застосування отриманих даних для моніторингу стану безпілотного апарату в реальному часі, пост-польотного аналізу та розробки систем підвищення автономності та безпеки польотів. У роботі проведено розбір структури пакетів, типів повідомлень, принципів їх кодування, а також описано механізми виявлення та корекції помилок. У дослідженні оцінюються можливості застосування оброблених телеметричних даних для моніторингу технічного стану безпілотного апарату в реальному часі, виконання постпольотного аналізу та оптимізації параметрів керування.
Розроблення апаратно-програмного комплексу для тестування компонентів систем керування на базі RTU SCADAPack 474
Розроблення, тестування та експлуатація сучасних систем керування технологічними об’єктами передбачає комплексне вирішення окремих інженерно-технічних і наукових задач. Об’єктом досліджень є інформаційні процеси при забезпеченні режимів роботи технологічного обладнання. В роботі вирішується науково-технічна задача розроблення апаратно-програмних засобів для тестування компонентів систем керування на базі RTU SCADAPack 474 (Schneider Electric, Франція). RTU сімейства SCADAPack, крім іншого, забезпечують розширений робочий температурний діапазон та інтегрований протокол телекерування DNP3, що робить можливим та ефективним їх застосування для важких умов експлуатації. Розроблено апаратно-програмний комплекс для тестування компонентів систем керування на базі RTU SCADAPack 474, інструментального програмного забезпечення RemoteConnect, GEOScada Expert та промислової комунікації Modbus/TCP. Виконано конфігурування апаратних засобів, параметрування цифрових і аналогових входів-виходів, налагодження комунікаційного середовища. Розроблено прикладне програмне забезпечення на мові FBD (Fuction Block Diagram) стандарту IEC 61131‑3. Виконано параметрування цифрових і аналогових тегів на рівні RTU SCADAPack та їх інтеграцію в GEOScada Expert. Розроблено проєкт в GEOScada Expert для задач тестування компонентів систем керування. Досліджено інформаційні процеси взаємодії між окремими компонентами апаратно-програмного комплексу, що дозволило вирішити задачу побудови цілісної, вертикально-інтегрованої системи керування. Особливість дослідження – апробація застосування RTU SCADAPack 474 в режимі симуляції, що дозволяє використовувати і масштабувати інструментальне програмне забезпечення RemoteConnect в межах навчальних програм і курсів без наявного фізичного обладнання.
Застосування методу кластеризації для прогнозування значень продуктивності відцентрового нагнітача
Проаналізовано підходи до прогнозування значень об’ємної продуктивності відцентрового нагнітача, що базуються на методах кластеризації. Основною перевагою запропонованих підходів над традиційними моделями прогнозування є їхня здатність враховувати стохастичний характер експериментальних даних та використовувати сучасні інформаційні технології, зокрема елементи нечіткої логіки, штучні нейронні мережі та генетичні алгоритми. Завдяки використанню багаторазових ітеративних процедур забезпечується поступове зниження похибки цільової функції до необхідного рівня, що сприяє підвищенню точності прогнозних результатів. Зокрема, розроблено метод прогнозування на основі алгоритму Fuzzy C-Means, який ґрунтується на концепції нечітких c-середніх. Його реалізацію здійснено в програмному середовищі Matlab. У межах цього підходу було встановлено 20 кластерів, а кількість ітераційних кроків складала до 100. Отримане середньоквадратичне відхилення становить 0.04, що свідчить про прийнятну точність моделі. Окрім цього, у роботі розглянуто альтернативний метод прогнозування на основі алгоритму субтрактивної нечіткої кластеризації. Побудова системи нечітких правил відбувалася автономно на основі експериментальних вимірювань із застосуванням моделі типу Сугено. Для кожного з досліджуваних об'єктів обчислювалося значення потенціалу, що характеризує ймовірність утворення кластера у його околі. Центри кластерів визначались ітераційно на основі точок із найбільшим потенціалом. У результаті середньоквадратичне відхилення, що було отримано для цього підходу, дорівнює 0.019, що підтверджує вищу точність прогнозування порівняно з методом Fuzzy C-Means. Апробація розглянутих методів здійснювалась на основі реальних експериментальних даних, що були зібрані під час експлуатації відцентрового нагнітача моделі 16 ГЦ2-396/53-78С у Долинському лінійному виробничому управлінні магістральних газопроводів у листопаді 2015 року
Інтелектуальні системи керування зварювальним роботом на основі штучного інтелекту: поточні технологічні досягнення та перспективи майбутнього
З метою підвищення рівня автоматизації, стабільності процесів і якості зварних з’єднань у сучасній промисловості активно впроваджується концепція інтелектуального керування зварюванням. У статті проаналізовано поточний стан розвитку технологій зварювальної автоматизації та окреслено основні напрями їх еволюції на найближчі п’ять років. Особливу увагу приділено застосуванню методів штучного інтелекту, таких як експертні системи, нечітка логіка, алгоритми машинного та глибокого навчання, а також комп’ютерний зір. Ці підходи використовуються для оптимізації параметрів процесу, моніторингу стану зварювальної ванни, виявлення дефектів у режимі реального часу та підвищення точності формування шва. Проте більшість існуючих рішень залишаються вузькоспеціалізованими, не забезпечуючи повної інтеграції між етапами підготовки, виконання та контролю зварювання. Значною проблемою залишається обмежена здатність систем працювати в онлайн-режимі та адаптуватися до змін умов процесу, таких як коливання температури, положення деталі або нестабільність дуги. У статті підкреслюється важливість розвитку онлайн-адаптивного керування на основі багатосенсорних даних і штучного інтелекту. Зокрема, розглядаються перспективи використання глибокого навчання для аналізу відеопотоків і термографічних зображень зварювальної ванни, що дозволяє здійснювати автоматичне регулювання параметрів у реальному часі. Застосування навчання з підкріпленням відкриває нові можливості для оптимізації траєкторій руху зварювальних роботів і вибору стратегії зварювання в умовах невизначеності. Крім того, впровадження технологій Інтернету речей (IoT) дає змогу створювати інтегровані мережі сенсорів і пристроїв, які обмінюються даними для побудови цифрових двійників зварювальних процесів. Зварювальна автоматизація може значно покращитися в ефективності, гнучкості та якості за допомогою використання цих AI-технологій. Це пов’язано з можливістю безпечної співпраці з людиною, автоматичної адаптації до змін середовища та прогнозування та запобігання дефектам.
Програмно-апаратний комплекс для організації голосового зв’язку в децентралізованих mesh-мережах
У статті представлено програмно-апаратний комплекс для організації голосового зв’язку в умовах децентралізованої багатохопової mesh-мережі, створений з використанням модулів Arduino Nano, ESP8266 та трансивера RFM95 на базі технології LoRa. Досліджено особливості функціонування mesh-топологій, зокрема чинники, що впливають на якість передавання голосу, такі як затримки, стабільність маршруту, кількість проміжних вузлів та рівень сигналу між ними. Проаналізовано сучасні рішення для децентралізованого зв’язку й визначено їхні обмеження щодо забезпечення голосової комунікації в реальному часі, що підкреслює необхідність розробки спеціалізованої архітектури. Розроблено програмне забезпечення, що реалізує маршрутизацію, обробку голосових пакетів, керування передачею даних і відображення топології через вебінтерфейс та MQTT. Створено прототипи вузлів і шлюзу, які забезпечують стабільну передачу даних у багатохоповій мережі. Експериментальні дослідження підтвердили працездатність комплексу, прийнятні затримки, стійкість до змін топології та можливість підтримки голосового зв’язку на дистанціях до 200 метрів. Запропоноване рішення демонструє можливість побудови автономних систем голосової комунікації для умов обмеженої інфраструктури та може слугувати основою для подальшої оптимізації та масштабування mesh-мереж.