News of the Kabardino-Balkarian Scientific Center of the Russian Academy of SciencesNews of the Kabardino-Balkarian Scientific Center of the Russian Academy of SciencesИзвестия Кабардино-Балкарского научного центра РАН1991-66392949-194026073610.35330/1991-6639-2024-26-3-92-102UQHPNIИнформатика и информационные процессыInformatics and information processesResearch ArticleInformation support of data processing operations of Internet of things devices in automated information eco-monitoring systemИнформационное обеспечение процессов обработки данных устройств интернета вещей в автоматизированной информационной системе экомониторингаhttps://orcid.org/0000-0001-8918-16507888-7886СмирновНиколай НиколаевичSmirnovNikolay N.
Russian Federation

Post-graduate Student, Associate Professor of the Department of Information Technologies, Artificial Intelligence and Social Technologies of Digital Society

аспирант кафедры информационных технологий, искусственного интеллекта и общественно-социальных технологий цифрового общества

cheshire1711@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0003-1569-47658442-7210КузнецовАндрей СергеевичKuznetsovAndrey S.
Russian Federation

Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the Department of Information Technologies, Artificial Intelligence and Social Technologies of Digital Society

канд. тех. наук, доцент кафедры информационных технологий, искусственного интеллекта и общественно-социальных технологий цифрового общества

askgoogle@internet.ruRussian State Social UniversityРоссийский государственный социальный университетru15062024202426311–151921022807202428072024Copyright ©; 2024, Smirnov N.N., Kuznetsov A.S.Copyright ©; 2024, Смирнов Н.Н., Кузнецов А.С.2024Smirnov N.N., Kuznetsov A.S.Смирнов Н.Н., Кузнецов А.С.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://journals.rcsi.science/1991-6639/article/view/260736

This scientific article examines in detail the main approaches to creating an information description of the processing operations and intelligent analysis of data obtained from digital sensors – Internet of things devices in an automated environmental monitoring information system. A brief classification of data mining is given. A general description of the data obtained from Internet of things devices in an automated environmental monitoring information system is given. Based on structural analysis and a systematic approach, a formalized description of data processing operations in the environmental monitoring information system has been created. Based on the methodological principles of the structural description of systems, an analysis of information flows in an automated environmental monitoring system was carried out. A generalized visual information model of the process of environmental monitoring has been constructed. A functional decomposition of the generalized model has been carried out, and the constituent subprocesses have been identified. Based on the IDEF0 functional modeling methodology, visual functional models of data processing and analysis processes in an automated environmental monitoring information system were built in the form of structured diagrams necessary for detailing all stages and operations. During the decomposition, five functional blocks were identified. The development of information support for data processing and analysis processes in automated information systems for environmental monitoring was carried out using the example of processing data received from an Internet of things devices.

В данной научной статье подробно рассмотрены основные подходы к созданию информационного описания процессов обработки и интеллектуального анализа данных, получаемых с цифровых датчиков, – устройств интернета вещей в автоматизированной информационной системе экологического мониторинга. Приведена краткая классификация методов интеллектуального анализа данных. Дана общая характеристика данных, получаемых с устройств интернета вещей в автоматизированной информационной системе экологического мониторинга. На основе структурного анализа и системного подхода создано формализованное описание процессов обработки данных в информационной системе экологического мониторинга. На основе методологических принципов структурного описания систем проведен анализ информационных потоков в автоматизированной системе экологического мониторинга. Построена обобщенная визуальная информационная модель процесса проведения экологического мониторинга. Выполнена функциональная декомпозиция обобщенной модели, выделены составляющие подпроцессы. На основе методологии функционального моделирования IDEF0 выполнено построение визуальных функциональных моделей процессов обработки и анализа данных в автоматизированной информационной системе экологического мониторинга в виде структурированных диаграмм, необходимых для детализации всех стадий и операций. В ходе проведения декомпозиции выделено пять функциональных блоков. Выполнена разработка информационного обеспечения процессов обработки и анализа данных в автоматизированной информационной системе экологического мониторинга на примере обработки данных, полученных с устройств интернета вещей.

формализацияпроцессы обработки данныхинтеллектуальный анализ данныхустройства интернета вещейинформационная система экомониторингаструктурный системный анализformalizationdata processing operationsdata miningInternet of things devicesenvironmental monitoring information systemstructural system analysisOrekhov A.A. Research and development of hardware and software complex for environmental monitoring of surface and groundwater based on the geoelectric control method. Uchenyye zapiski Rossiyskogo gosudarstvennogo gidrometeorologicheskogo universiteta [Scientific notes of the Russian State Hydrometeorological University]. 2013. No. 28. Pp. 72–77. EDN: QJINNZ. (In Russian)Орехов А. А. Исследование и разработка программно-аппаратного комплекса для экологического мониторинга поверхностных и подземных вод на базе метода геоэлектрического контроля // Ученые записки Российского государственного гидрометеорологического университета. 2013. № 28. С. 72–77. EDN: QJINNZKuzichkin O.R., Dorofeev N.V., Tsaplev A.V. et al. Methods and means of automated geodynamic control and geoecological monitoring. Radio engineering and telecommunication systems. 2014. No. 1(13). Pp. 63–72. EDN: RWRIPF. (In Russian)Кузичкин О. Р., Дорофеев Н. В., Цаплев А. В. и др. Методы и средства автоматизированного геодинамического контроля и геоэкологического мониторинга // Радиотехнические и телекоммуникационные системы. 2014. № 1(13). С. 63–72. EDN: RWRIPFKolesenkov A.N. Modern approaches to data processing in the construction of geoinformation systems for environmental monitoring. Izvestiya Tul'skogo gosudarstvennogo universiteta. Tekhnicheskiye nauki [Bulletin of the Tula State University. Technical sciences]. 2016. No. 9. Pp. 103–112. EDN: WYYAMH. (In Russian)Колесенков А. Н. Современные подходы к обработке данных при построении геоинформационных систем экологического мониторинга // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2016. № 9. С. 103–112. EDN: WYYAMHZamyatin A.V. Methods of data mining in regional aerospace monitoring systems. Vestnik SGUGiT (Sibirskogo gosudarstvennogo universiteta geosistem i tekhnologiy) [Bulletin of SSUGiT (Siberian State University of geosystems and technologies)]. 2016. No. 4(36). Pp. 74–88. EDN: XQYXMV. (In Russian)Замятин А. В. Методы интеллектуального анализа данных в региональных системах аэрокосмического мониторинга // Вестник СГУГиТ (Сибирского государственного университета геосистем и технологий). 2016. №. 4 (36). С. 74–88. EDN: XQYXMVSpevakova S.V., Spevakov A.G., Chernetskaya I.V. Mathematical model for processing multispectral data for a mobile platform for environmental monitoring. Proceedings of the Southwest State University. Series: Control, computer engineering, information science. Medical instruments engineering. 2023. No. 13(2). Pp. 153–169. DOI: 10.21869/ 2223-1536-2023-13-2-153-169. (In Russian)Спевакова С. В., Спеваков А. Г., Чернецкая И. В. Математическая модель обработки мультиспектральных данных для мобильной платформы экологического мониторинга // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Управление, вычислительная техника, информатика. Медицинское приборостроение. 2023. № 13(2). С. 153–169. DOI: 10.21869/2223-1536-2023-13-2-153-169Kuznetsov A.S. Information support of quality management processes for products made of multicomponent elastomer composites. News of the Kabardino-Balkarian Scientific Center of RAS. 2024. No. 1(117). Pp. 21–28. (In Russian)Кузнецов А. С. Информационное обеспечение процессов управления качеством продукции из многокомпонентных эластомерных композитов // Известия Кабардино-Балкарского научного центра РАН. 2024. № 1(117). С. 21–28.Abramova A.G., Plugotarenko N.K., Petrov V.V., Markina A.V. Systems approach to the development of urban automated environmental monitoring systems. Ingineering journal of DON. 2012. No. 4–2. P. 1. EDN: PVJBVR. (In Russian)Абрамова А. Г., Плуготаренко Н. К., Петров В. В., Маркина А. В. Системный подход к разработке городских автоматизированных систем экологического мониторинга // Инженерный вестник Дона. 2012. № 4–2. С. 1. EDN: PVJBVRChernyshova G.Yu., Samarkina E.A. Methods of data mining for forecasting financial time series. Izvestiya Saratovskogo universiteta. Novaya seriya. Seriya Ekonomika. Upravleniye. Pravo [Bulletin of the Saratov University. New series. Series Economy. Management. Law]. 2019. No. 19. No. 2. Pp. 181–188. DOI: 10.18500/1994-2540-2019-19-2-181-188. (In Russian)Чернышова Г. Ю., Самаркина Е. А. Методы интеллектуального анализа данных для прогнозирования финансовых временных рядов // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия Экономика. Управление. Право. 2019. № 19. № 2. С. 181–188. DOI: 10.18500/1994-2540-2019-19-2-181-188Makarova E.A. Processing of semi-structured text data for use in analysis models. Information and mathematical technologies in science and management. 2023. No. 1(29). Pp. 178–189. DOI: 10.25729/ESI.2023.29.1.015. (In Russian)Макарова Е. А. Обработка слабоструктурированных текстовых данных для использования в моделях анализа // Информационные и математические технологии в науке и управлении. 2023. № 1(29). С. 178–189. DOI: 10.25729/ESI.2023.29.1.015Kropotov Yu.A., Proskuryakov A.Yu., Belov A.A., Kolpakov A.A. Models, algorithms of the automated monitoring and control system of environmental safety of industrial production. Systems of control, communication and security. 2015. No. 2. Pp. 184–197. EDN: TXOSMN. (In Russian)Кропотов Ю. А., Проскуряков А. Ю., Белов А. А., Колпаков А. А. Модели, алгоритмы системы автоматизированного мониторинга и управления экологической безопасности промышленных производств // Системы управления, связи и безопасности. 2015. № 2. С. 184–197. EDN: TXOSMNSerovikov S.A. Development of algorithms that ensure the functioning of the environmental monitoring system. Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta [Bulletin of the Voronezh State Technical University]. 2009. Vol. 5. No. 12. Pp. 238–243. EDN: LATILP. (In Russian)Серовиков С. А. Разработка алгоритмов, обеспечивающих функционирование системы экологического мониторинга // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2009. T. 5. № 12. С. 238–243. EDN: LATILPGuman O.M., Dovgopoly V.N., Zakharov A.V. Methodological foundations of information processing in local environmental monitoring. Izvestiya Ural'skogo gosudarstvennogo gornogo universiteta [Izvestia Ural State Mining University]. 2003. No. 18. Pp. 256–262. (In Russian)Гуман О. М., Довгополый В. Н., Захаров А. В. Методические основы обработки информации при локальном мониторинге окружающей среды // Известия Уральского государственного горного университета, 2003. № 18. С. 256–262.Noskova A.I., Tokranova M.V. Review of automated monitoring systems. Intellektual'nyye tekhnologii na transporte [Intelligent technologies in transport]. 2017. No. 1(9). Pp. 42–47. EDN: ZIAHDL. (In Russian)Носкова А. И., Токранова М. В. Обзор автоматизированных систем мониторинга // Интеллектуальные технологии на транспорте. 2017. № 1(9). С. 42–47. EDN: ZIAHDLVeretekhina S.V., Karyagina T.V., Kornyushko V.F. et al. Information system for monitoring the state of the natural environment according to the russian satellite. Ekoloji. 2018. Vol. 27. No. 106. Pp. 461–469. EDN: ZDOUMHVeretekhina S.V., Karyagina T.V., Kornyushko V.F. et al. Information system for monitoring the state of the natural environment according to the russian satellite // Ekoloji. 2018. Vol. 27. No. 106. Pp. 461–469. EDN: ZDOUMHSmirnov N.N. Analysis and forecasting of the environmental situation by means of space monitoring and neural network technologies. In the collection: Modern information technologies in education, science and industry. XXV International Conference, XXIII International Competition of Scientific and Scientific-Methodological Works, IX International Competition “Scientific School Community”. Moscow, 2023. Pp. 114–118. EDN: OQIEJL. (In Russian)Смирнов Н. Н. Анализ и прогнозирование экологической обстановки средствами космического мониторинга и нейросетевых технологий // В сборнике: Современные информационные технологии в образовании, науке и промышленности. XХV Международная конференция, XХIII Международный конкурс научных и научно-методических работ, IX Международный конкурс «Научное школьное сообщество». Москва, 2023. С. 114–118. EDN: OQIEJL