ДОСЛІДЖЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ДРОНА ДЛЯ МОНІТОРИНГУ УМОВ ПРАЦІ ТА ТЕХНОГЕННОЇ БЕЗПЕКИ НА ПІДПРИЄМСТВАХ ГІРНИЧО-МЕТАЛУРГІЙНОГО КОМПЛЕКСУ
DOI:
https://doi.org/10.32782/3041-2080/2026-7-23Ключові слова:
безпілотні літальні апарати, моніторинг умов праці, техногенна безпека, гірничо- металургійний комплекс, сенсорні системи, ефективність, кіберфізичні системи, виробничі ризики, охорона праці.Анотація
У статті досліджено ефективність застосування безпілотних літальних апаратів для моніторингу умов праці та параметрів техногенної безпеки на підприємствах гірничо-металургійного комплексу. Обґрунтовано актуальність переходу від традиційних дискретних методів контролю до безперервного кіберфізичного моніторингу виробничого середовища. Запропоновано концептуально-аналітичну модель системи моніторингу, у межах якої дрон розглядається як мобільний сенсорний агент, здатний забезпечувати просторово-часову безперервність збору даних. Сформовано багатокритеріальну систему оцінювання ефективності, що включає показники точності, оперативності, просторового покриття, надійності, енергоефективності та адаптивності. Встановлено, що експлуатаційні фактори, зокрема температура, запиленість, вібрації та електромагнітні завади, мають нелінійний вплив на метрологічні характеристики сенсорних систем, зумовлюючи зростання похибок вимірювань. Доведено, що застосування дронів дозволяє скоротити час збору інформації у 1,5–2 рази, забезпечити коефіцієнт просторового покриття до 0,8–0,9 та підвищити достовірність виявлення небезпечних факторів. Водночас виявлено компроміс між швидкістю переміщення платформи та точністю вимірювань, що потребує оптимізації режимів польоту та використання адаптивних алгоритмів керування. Оцінено економічну ефективність впровадження безпілотних технологій, яка формується як за рахунок зниження трудових витрат та часу виконання вимірювань, так і через зменшення виробничих ризиків. Визначено, що строк окупності системи становить у середньому 1,5–3 роки. Розроблено рекомендації щодо інтеграції дронів у систему управління охороною праці на основі принципів багаторівневої інтеграції, адаптивного моніторингу та даноорієнто- ваного управління ризиками
Посилання
Badri A., Boudreau-Trudel B., Souissi A. S. Occupational health and safety in the industry 4.0 era: a cause for major concern? Safety science. 2018. Vol. 109. P. 403–411. URL: https://doi.org/10.1016/j.ssci.2018.06.012 (date of access: 19.03.2026).
Basner M.et al. Auditory and non-auditory effects of noise on health. The lancet. 2014. Vol. 383, № 9925. P. 1325–1332. URL: https://doi.org/10.1016/s0140-6736(13)61613-x (date of access: 19.03.2026).
Osman E., Pala K. Occupational exposure to wood dust and health effects on the respiratory system in a minor industrial estate in Bursa/Turkey. International journal of occupational medicine and environmental health. 2009. Vol. 22, № 1. URL: https://doi.org/10.2478/v10001-009-0008-5 (date of access: 19.03.2026).
Parsons K. Human thermal environments. Taylor & Francis Group, 2015. 626 p. URL: https://doi. org/10.1201/b16750 (date of access: 19.03.2026).
Lee J., Jin C., Bagheri B. Cyber physical systems for predictive production systems. Production engineering. 2017. Vol. 11, № 2. P. 155–165. URL: https://doi.org/10.1007/s11740-017-0729-4 (date of access: 19.03.2026).
Lee J. et al. Industrial big data analytics and cyber-physical systems for future maintenance & service innovation. Procedia CIRP. 2015. Vol. 38. P. 3–7. DOI: https://doi.org/10.1016/j.procir.2015.08.026 (date of access: 19.04.2026).
ДСТУ ISO 45001:2019. Системи управління охороною здоров’я та безпекою праці. Вимоги та настанови щодо застосування (ISO 45001:2018, IDT). На заміну ДСТУ OHSAS 18001:2010 ; чинний від 2021-01-01. Вид. офіц. ДСТУ OHSAS 18001:2010. URL: https://surl.li/yoptmn (дата звернення: 19.03.2026).
NIOSH manual of analytical methods (2014-151) | NIOSH | CDC. Centers for Disease Control and Prevention | CDC. URL: https://www.cdc.gov/niosh/nmam/default.html (date of access: 19.03.2026).
Sharma S.et al. UAV for surveillance and environmental monitoring. Indian journal of science and technology. 2016. Vol. 9, no. 43. URL: https://doi.org/10.17485/ijst/2016/v9i43/104396 (date of access: 19.03.2026).
Alvarado M. et al. Towards the development of a low cost airborne sensing system to monitor dust particles after blasting at open-pit mine sites. Sensors. 2015. Vol. 15, № 8. P. 19667–19687. URL: https://doi.org/10.3390/s150819667 (date of access: 19.03.2026).
Hu Z. et al. UAV aided aerial-ground iot for air quality sensing in smart city: architecture, technologies, and implementation. IEEE network. 2019. Vol. 33, no. 2. P. 14–22. URL: https://doi.org/10.1109/mnet.2019.1800214 (date of access: 19.03.2026).
Vanegas F., Gonzalez F. Enabling UAV navigation with sensor and environmental uncertainty in cluttered and gps-denied environments. Sensors. 2016. Vol. 16, № 5. P. 666. URL: https://doi.org/10.3390/s16050666 (date of access: 19.03.2026).
Sung Y., Dixit D., Tokekar P. Environmental hotspot identification in limited time with a UAV equipped with a downward-facing camera. 2021 IEEE international conference on robotics and automation (ICRA), Xi'an, China, 30 May – 5 June 2021. 2021. URL: ttps://doi.org/10.1109/icra48506.2021.9561185 (date of access:19.03.2026).
Rohi G., Ejofodomi O., Ofualagba G. Autonomous monitoring, analysis, and countering of air pollution using environmental drones. Heliyon. 2020. Vol. 6, № 1. P. e03252. URL: https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2020.e03252 (date of access: 19.03.2026).
Gupta L., Jain R., Vaszkun G. Survey of important issues in UAV communication networks. IEEE communications surveys & tutorials. 2016. Vol. 18, № 2. P. 1123–1152. URL: https://doi.org/10.1109/comst.2015.2495297 (date of access: 19.03.2026).
Akyildiz I. F. et al. Wireless sensor networks: a survey. Computer networks. 2002. Vol. 38, № 4. P. 393–422. URL: https://doi.org/10.1016/s1389-1286(01)00302-4 (date of access: 19.03.2026).
Reddy Basani D. K. et al. Sensor fusion techniques for drones in iot-based surveillance systems. International journal of multidisciplinary research and explorer. 2022. Vol. 2, № 5. P. 1–12. URL: https://doi.org/10.70454/ijmre.2022.20501 (date of access: 19.03.2026).
Забезпечення надійності та безпеки у сучасних безпроводових сенсорних мережах на основі впровадження метрики RSSI / П. Опенько та ін. Повітряна міць України. 2024. Т. 1, № 6. С. 131–136. URL: https://doi.org/10.33099/2786-7714-2024-1-6-131-136 (дата звернення: 19.03.2026).
Bouabdallah S., Siegwart R. Full control of a quadrotor. 2007 IEEE/RSJ international conference on intelligent robots and systems, San Diego, CA, USA, 29 October – 2 November 2007. 2007. URL: https://doi.org/10.1109/iros.2007.4399042 (date of access: 19.03.2026).
Hoffmann G. et al. Quadrotor helicopter flight dynamics and control: theory and experiment. AIAA guidance, navigation and control conference and exhibit, Hilton Head, South Carolina. Reston, Virigina, 2007. URL: https://doi.org/10.2514/6.2007-6461 (date of access: 19.03.2026).
Atzori L., Iera A., Morabito G. The internet of things: a survey. Computer networks. 2010. Vol. 54, № 15. P. 2787–2805. URL: https://doi.org/10.1016/j.comnet.2010.05.010 (date of access: 19.04.2026). 22. Gubbi J. et al. Internet of Things (IoT): a vision, architectural elements, and future directions. Future generation computer systems. 2013. Vol. 29, № 7. P. 1645–1660. URL: https://doi.org/10.1016/j.
future.2013.01.010 (date of access: 19.04.2026).
Al-Fuqaha A. et al. Internet of things: a survey on enabling technologies, protocols, and applications. IEEE communications surveys tutorials. 2015. Vol. 17, № 4. P. 2347–2376. URL: https://doi.org/10.1109/comst.2015.2444095 (date of access: 19.04.2026).
Real-time big data analytical architecture for remote sensing application. International journal of advance engineering and research development. 2016. Vol. 3, no. 12. URL: https://doi.org/10.21090/ijaerd.79669 (date of access: 19.04.2026).
Hossein Motlagh N., Taleb T., Arouk O. Low-Altitude unmanned aerial vehicles-based internet of things services: comprehensive survey and future perspectives. IEEE internet of things journal. 2016. Vol. 3, no. 6. P. 899–922. URL: https://doi.org/10.1109/jiot.2016.2612119 (date of access: 19.04.2026).
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
