https://ir.lib.vntu.edu.ua//handle/123456789/11 Науково-Технічна Бібліотека 2026-04-15T14:41:30Z https://ir.lib.vntu.edu.ua//handle/123456789/51160 Оптичний безпілотний засіб для екологічного моніторингу якості повітря у міському середовищі Мальцев, С. В.; Дудатьєв, І. А.; Maltsev, S. V.; Dudatiev, I. A. This article presents the results of a comprehensive study, aimed at the development of an innovative optical unmanned aerial system designed for real-time air quality monitoring in urban environments. The main focus is on the application of the infrared optical absorption method, which allows for ive and sensitive detection of key air pollutants — carbon dioxide (CO₂), carbon monoxide (CO), methane (CH₄), sulfur dioxide (SO₂), and nitrogen dioxide (NO₂). The study thoroughly analyzes the sources, typical concentration ranges, and environmental impacts of these gases in urban air. The optimal absorption bands for each gas were ed based on spectroscopic data the HITRAN database, which improved the accuracy and ivity of measurements. A structural diagram of the sensor module is proposed and implemented, including an IR radiation source, photodetector, optical system, and a stabilized anti-vibration platform adapted for installation on a quadcopter-type UAV. The sensor's mathematical model is based on the Beer–Lambert–Bouguer law and considers the influence of temperature, pressure, altitude, optical path length, and absorption parameters. Special attention is given to the relationship between the output voltage of the photodiode and the gas concentration, enabling precise quantitative analysis. Experimental studies conducted in Vinnytsia confirmed the stable performance of the device under various atmospheric conditions and the reliability of the CO₂ concentration measurements. The recorded concentrations were within typical urban air levels, indicating the adequacy and practical value of the developed system. In conclusion, the efficiency of using a mobile optical sensor based on UAV for environmental air monitoring in urban settings is substantiated. Prospects for system enhancement are outlined, including the implementation of multi-gas analysis, wireless data transmission, and integration into smart urban environmental monitoring platforms.; Висвітлено результати комплексного дослідження, спрямованого на розробку інноваційного оптичного безпілотного засобу, який забезпечує оперативний контроль якості атмосферного повітря в реальних умовах урбанізованого середовища. Основний акцент поставлено на застосуванні інфрачервоного оптико-абсорбційного методу, який дозволяє селективно й чутливо виявляти концентрації ключових газів-забруднювачів — вуглекислого газу (CO₂), чадного газу (CO), метану (CH₄), сірчистого ангідриду (SO₂) та діоксиду азоту (NO₂). У дослідженні детально проаналізовано джерела, концентраційні межі та екологічні наслідки присутності цих газів у міському повітрі. Обґрунтовано вибір оптимальних смуг поглинання для кожного з газів на основі спектроскопічних даних з бази HITRAN, що дало змогу підвищити точність і селективність вимірювань. Запропоновано та реалізовано структурну схему сенсорного модуля, що включає джерело ІЧ-випромінювання, фотоприймач, оптичну систему та стабілізовану антивібраційну платформу, адаптовану для встановлення на БПЛА типу квадрокоптер. Математична модель функціонування сенсора базується на законі Бугера–Ламберта–Бера та враховує вплив температури, тиску, висоти над рівнем моря, довжини оптичного шляху та параметрів поглинання. Особливу увагу приділено залежності вихідної напруги фотодіода від концентрації досліджуваного газу, що дозволяє здійснювати точну кількісну оцінку. Результати експериментів, проведених у місті Вінниці, підтвердили стабільну роботу пристрою за різних атмосферних умов та достовірність вимірюваних значень CO₂. Отримані концентрації перебувають у межах, характерних для міського повітря, що свідчить про релевантність та практичну цінність розробленого засобу. У підсумку доведено ефективність використання мобільного оптичного сенсора на базі БПЛА для екологічного моніторингу в умовах міста. Окреслено перспективи вдосконалення системи шляхом реалізації мультигазового аналізу, впровадження бездротової передачі даних та інтеграції у смарт-системи управління міським середовищем. 2025-01-01T00:00:00Z https://ir.lib.vntu.edu.ua//handle/123456789/51159 Реалізація двовходового дискретного перцептрона зі зміщеними синаптичними сигналами на ПЛІС засобами ALTERAHDL Яковин, С. В.; Мельничук, С. І.; Мануляк, І. З.; Yakovyn, S. V.; Melnychuk, S. I.; Manuliak, I. Z. The paper proposes and experimentally investigates a hardware implementation of a discrete two-input probabilistic perceptron on a Field-Programmable Gate Array (FPGA). The perceptron is constructed three elementary modules — shift2b (synaptic signal shifting via simple addition), cnts (aggregation based on counting the number of unique values), and cmp2b (a two-bit activation comparator). The hardware implementation of the discrete perceptron relies on shifting input signals using an integer addition operation, which significantly reduces hardware requirements. Additionally, the proposed perceptron architecture ensures minimal component complexity (2–3 logic elements per block) and enables, by merely altering the weights and threshold, the emulation of six basic Boolean operations — OR, AND, XOR, NOR, NAND, and XNOR. This approach enables the creation of hardware mono-structural components based on a unified block, capable of implementing different logical functions depending on application requirements. Functional simulation confirmed the correctness of all implemented truth tables, and timing analysis indicated a critical path delay of 16.7 ns, corresponding to an operating frequency of approximately 60 MHz without pipelining. The derived analytical relations demonstrate the potential for reducing hardware resource usage compared to traditional linear adders when synthesizing first- and second-order logic functions. The proposed approach paves the way for scaling to a higher number of inputs, integration of statistical (probabilistic) aggregation criteria, and the development of embedded on-chip learning procedures. The results confirm the viability of using discrete perceptron structures as lightweight, energy-efficient classifiers in real-time systems and specialized neural network accelerators.Запропоновано й експериментально досліджено апаратну реалізацію дискретного двовходового ймовірнісного перцептрона на програмованій логічній інтегральній схемі (ПЛІС). Перцептрон побудовано з трьох елементарних модулів — shift2b (зміщення синаптичних сигналів простим додаванням), cnts (агрегація на основі підрахунку кількості унікальних значень) і cmp2b (активаційний двобітовий компаратор). Апаратна реалізація дискретного перцептрона ґрунтується на використанні зміщення вхідних сигналів шляхом використання цілочислової операції додавання, що дозволяє знизити апаратні потреби. Запропонована архітектура реалізації перцептрона забезпечує мінімальну компонентну складність (2—3 логічні елементи на блок) та дозволяє, шляхом лише зміни ваг і порога, відтворити шість базових булевих операцій — OR, AND, XOR, NOR, NAND, XNOR. Такий підхід в перспективі дозволяє створювати апаратно моноструктурні компоненти на основі єдиного блока, що в залежності від потреб може реалізовувати різні логічні функції. Функціональне моделювання підтвердило коректність реалізації всіх заданих таблиць істинності, а інструментальний аналіз затримок показав критичний шлях 16,7 нс, що відповідає робочій частоті близько 60 МГц без конвеєризації. Отримані аналітичні співвідношення демонструють можливість зменшення апаратних ресурсів порівняно з традиційним лінійним суматором з синтезом логічних функцій першого та другого порядку. Запропонований підхід відкриває можливості масштабування на більшу кількість входів, інтеграції статистичних (ймовірнісних) критеріїв агрегації та розробки вбудованих процедур он-чіп-навчання. Результати підтверджують перспективність використання дискретних перцептронних структур як легковагових, енергоефективних класифікаторів у системах реального часу та спеціалізованих нейромережевих компонентах.; The paper proposes and experimentally investigates a hardware implementation of a discrete two-input probabilistic perceptron on a Field-Programmable Gate Array (FPGA). The perceptron is constructed three elementary modules — shift2b (synaptic signal shifting via simple addition), cnts (aggregation based on counting the number of unique values), and cmp2b (a two-bit activation comparator). The hardware implementation of the discrete perceptron relies on shifting input signals using an integer addition operation, which significantly reduces hardware requirements. Additionally, the proposed perceptron architecture ensures minimal component complexity (2–3 logic elements per block) and enables, by merely altering the weights and threshold, the emulation of six basic Boolean operations — OR, AND, XOR, NOR, NAND, and XNOR. This approach enables the creation of hardware mono-structural components based on a unified block, capable of implementing different logical functions depending on application requirements. Functional simulation confirmed the correctness of all implemented truth tables, and timing analysis indicated a critical path delay of 16.7 ns, corresponding to an operating frequency of approximately 60 MHz without pipelining. The derived analytical relations demonstrate the potential for reducing hardware resource usage compared to traditional linear adders when synthesizing first- and second-order logic functions. The proposed approach paves the way for scaling to a higher number of inputs, integration of statistical (probabilistic) aggregation criteria, and the development of embedded on-chip learning procedures. The results confirm the viability of using discrete perceptron structures as lightweight, energy-efficient classifiers in real-time systems and specialized neural network accelerators. 2025-01-01T00:00:00Z https://ir.lib.vntu.edu.ua//handle/123456789/51158 Гідроімпульсний параметричний однокаскадний генератор імпульсів тиску з регульованим тиском «закриття» Обертюх, Р. Р.; Слабкий, А. В.; Шпак, О. В.; Obertykh, R. R.; Slabkyі, A. V.; Shpak, O. V. The paper presents the results of the analysis of the basic and design diagrams of parametric pressure pulse generators for a hydraulic pulse drive, which showed that parametric single-stage direct-acting pressure pulse generators with different connection schemes to the executive links of the hydraulic pulse drive of vibrating and vibro-impact machines can control the cycles of these low- or medium-power machines or be used as servo drives (first stages) of two- and multi-stage pressure pulse generators. The expediency of expanding the technological capabilities of vibrating and vibro-impact machines by improving the technical characteristics of pressure pulse generators, in particular, expanding the possible control parameters and constructing a hydraulic pulse drive based on high-rigidity elastic elements, such as slotted, ring and disc springs, has been established. The results of the study revealed the feasibility of regulating the closing pressure of the pressure pulse generator, which significantly improved the technical characteristics of the hydraulic pulse drive of vibration and vibration-impact machines. Based on the analysis of known circuits, designs and the principles of operation of parametric pressure pulse generators of a hydraulic pulse drive according to various connection schemes to the executive links of vibration or vibration-impact machines at the “input”, “at the output” and “combined”, a structural diagram and design of a parametric single-stage direct-action pressure pulse generator with a “combined” connection scheme with adjustable “closing” pressure has been developed. The process of regulating the “closing” pressure of the developed pressure pulse generator design has been analyzed, in particular the range of adjustable “closing” pressure for a given range of “opening” pressure changes, and the dependence of the pressure pulse frequency on the internal transmission ratio of the pressure pulse generator's shut-off and regulating element areas has been established.; Подано результати аналізу принципових і конструктивних схем параметричних генераторів імпульсів тиску гідроімпульсного приводу. Аналіз показав, що параметричні однокаскадні генератори імпульсів тиску прямої дії за різними схемами приєднання до виконавчих ланок гідроімпульсного приводу вібраційних та віброударних машин можуть керувати циклами цих машин малої або середньої потужності або використовуватись як сервоприводи (перші каскади) дво- та багато каскадних генераторів імпульсів тиску. Встановлено доцільність розширення технологічних можливостей вібраційних та віброударних машин шляхом покращення технічних характеристик генераторів імпульсів тиску, зокрема розширення можливих параметрів регулювання та побудова гідроімпульсного приводу на базі пружних елементів високої жорсткості, типу прорізних, кільцевих та тарілчастих пружин. В результаті виконаного дослідження встановлено доцільність регулювання тиску закриття генератора імпульсів тиску, що вагомо покращило технічні характеристики гідроімпульсного приводу вібраційних та віброударних машин. Ґрунтуючись на аналізі відомих схем та конструкцій і принципів функціонування параметричних генераторів імпульсів тиску гідроімпульсного приводу за різними схемами приєднання до виконавчих ланок вібраційних чи віброударних машин: «на вході», «на виході», «комбінована», розроблено конструктивну схему та конструкцію параметричного однокаскадного генератора імпульсів тиску прямої дії за схемою приєднання «комбінована» з регульованим тиском «закриття». Проаналізовано процес регулювання тиску «закриття» розробленої конструкції генератора імпульсів тиску, зокрема діапазону регульованого тиску «закриття» за заданого діапазону зміни тиску його «відкриття», та встановлено залежність частоти проходження імпульсів тиску від внутрішнього передатного числа площ запірного-регулювального елемента генератора імпульсів тиску. 2025-01-01T00:00:00Z https://ir.lib.vntu.edu.ua//handle/123456789/51157 Соціотехнічний підхід як шлях удосконалення безпекового простору в транспортній системі міста Кашканова, А. А.; Kashkanova, A. A. The article is devoted to the study of the socio-technical approach as an integrative means of improving the security space in the transport system of a modern city. Given the growing urbanization, the intensity of mobility and the complexity of infrastructure connections, security issues are becoming complex, requiring rethinking of traditional approaches. This is due not only to technical challenges, but also to the need to take into account social, behavioral and cultural factors that shape the dynamics of urban mobility. The study underlines that effective urban transport system should combine technical solutions (intelligent transport systems, automated control tools, digital platforms) with social mechanisms (behavioral models, public participation, institutional governance), forming a single socio-technical security framework. It is important that technical innovations are accompanied by feedback mechanisms citizens, which allows for prompt correction of management decisions and taking into account local needs. The potential of implementing Smart City technologies, in particular real-time monitoring systems, IoT, electronic identification and blockchain solutions, as factors for increasing transparency, manageability and trust in the transport sector is analyzed. Such technologies are able not only to optimize flows, but also to enhance the perception of safety among infrastructure users. A conceptual model of socio-technical interaction is proposed, which assumes synergy between engineering tools and social practices within the urban mobility ecosystem. Such a model is based on the principles of adaptability, inclusiveness and mutual responsibility, each component – the algorithm to the citizen — plays a role in maintaining safety. The results of the study can be used to optimize transport policy, form new urban development strategies and create a safe urban environment, technologies do not displace people, but work for their benefit. In this context, the socio-technical approach appears not as a technocratic concept, but as a humanistic framework for integrating innovations into real-life scenarios. The application of the socio-technical approach allows for a transition to sustainable and adaptive safety management, taking into account both engineering aspects and the socio-cultural context of the functioning of urban transport systems. This ensures the creation of more sustainable, equitable and human-centered urban mobility.; Досліджено соціотехнічний підхід як інтегративний засіб удосконалення безпекового простору в транспортній системі сучасного міста. З огляду на зростаючу урбанізацію, інтенсивність мобільності та ускладнення інфраструктурних зв’язків, питання безпеки набувають комплексного характеру, що потребує переосмислення традиційних підходів. Це зумовлено не лише технічними викликами, але й необхідністю врахування соціальних, поведінкових та культурних чинників, які формують динаміку міської мобільності. Дослідження обґрунтовує, що ефективна система міського транспорту має поєднувати технічні рішення (інтелектуальні транспортні системи, автоматизовані засоби контролю, цифрові платформи) з соціальними механізмами (поведінкові моделі, громадська участь, інституційне врядування), формуючи єдиний соціотехнічний каркас безпеки. Важливо, щоб технічні інновації супроводжувалися механізмами зворотного зв’язку від громадян, що дозволяє оперативно коригувати управлінські рішення та враховувати локальні потреби. Розгортання автономного транспорту, інтенсивна цифровізація логістичних процесів та впровадження технологій IoT породжують нові загрози для системи міської безпеки. Водночас цифрові рішення є ключовим чинником у формуванні безпечного й адаптивного урбаністичного простору типу Smart City, проте рівень їхньої ефективності прямо залежить від здатності враховувати соціальні та організаційні аспекти. Запропоновано концептуальну модель соціотехнічної взаємодії, яка передбачає синергію між інженерними інструментами і соціальними практиками в рамках екосистеми міської мобільності. Така модель базується на принципах адаптивності, інклюзивності та взаємної відповідальності, де кожний компонент — від алгоритму до громадянина — відіграє роль у підтримці безпеки. Результати дослідження можуть бути використані для оптимізації транспортної політики, формування нових стратегій міського розвитку та створення безпечного урбаністичного середовища, де технології не витісняють людину, а працюють на її благо. У цьому контексті соціотехнічний підхід постає не як технократична концепція, а як гуманістична рамка для інтеграції інновацій в реальні життєві сценарії. Застосування соціотехнічного підходу дозволяє перейти до сталого та адаптивного управління безпекою, враховуючи як інженерні аспекти, так і соціокультурний контекст функціонування міських транспортних систем. Це забезпечує створення стійкішої, справедливої та орієнтованої на людину міської мобільності. 2025-01-01T00:00:00Z