Інтелектуальна система контролю енергоспоживання будівлі з використанням бездротової сенсорної мережі

Фурса, Дмитро Сергійович
Please use this identifier to cite or link to this item: https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/10076
Title:	Інтелектуальна система контролю енергоспоживання будівлі з використанням бездротової сенсорної мережі
Authors:	Зубко, Ігор Анатолійович Фурса, Дмитро Сергійович
Keywords:	інтелектуальна система, контроль енергоспоживання, енергоефективність будівель, бездротова сенсорна мережа, Інтернет речей, IoT, енергетичний менеджмент, сенсорний вузол, моніторинг енергоспоживання, аналіз даних, оптимізація енергоспоживання, автоматизована система управління будівлею, розумна будівля, бездротовий зв’язок, Zigbee, LoRaWAN, Thread, Wi-Fi, моделювання, програмна реалізація, тестування системи
Issue Date:	Jun-2026
Abstract:	У кваліфікаційній роботі розроблено інтелектуальну систему контролю енергоспоживання будівлі з використанням бездротової сенсорної мережі. Проведено аналіз сучасних систем енергомоніторингу, принципів енергоефективності будівель, інтелектуальних систем управління енергоспоживанням і технологій бездротового передавання даних. Визначено функціональні та технічні вимоги до системи, спрямованої на автоматизований збір, моніторинг, аналіз і оптимізацію використання енергетичних ресурсів. Розроблено модель взаємодії сенсорних вузлів, контролера та програмного забезпечення, а також визначено методи збору й аналізу даних енергоспоживання. Запропоновано алгоритм контролю та оптимізації енергоспоживання, який передбачає отримання сенсорних даних, їх обробку, виявлення відхилень і формування рекомендацій щодо раціонального використання ресурсів. Виконано програмну реалізацію та тестування інтелектуальної системи. Розглянуто можливості застосування бездротових сенсорних мереж для зонального моніторингу, контролю роботи інженерного обладнання та підвищення ефективності керування будівлею. Практичне значення роботи полягає у можливості використання розробленого рішення в житлових, адміністративних, навчальних і виробничих будівлях для виявлення нераціонального споживання енергії, зменшення енергетичних втрат і експлуатаційних витрат, а також удосконалення систем автоматизації та енергетичного менеджменту.
URI:	https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/10076
Appears in Collections:	123 Комп’ютерна інженерія (Спеціалізовані комп’ютерні системи)
Files in This Item:
File	Description	Size	Format
Б_123_2026_Фурса.pdf Restricted Access		1.01 MB	Adobe PDF	View/Open Request a copy
Show full item record
Extracted text
 
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ 
ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ 
ФАКУЛЬТЕТ ІНФОРМАЦІЙНИХ ТЕХНОЛОГІЙ І СИСТЕМ 
КАФЕДРА РОБОТОТЕХНІКИ ТА СПЕЦІАЛІЗОВАНИХ 
КОМП’ЮТЕРНИХ СИСТЕМ 
 
 
 
 
 
 
 
ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА 
до кваліфікаційної роботи 
освітнього ступеня «бакалавр» 
 
 
на тему: «Інтелектуальна система контролю енергоспоживання 
будівлі з використанням бездротової сенсорної мережі» 
 
 
 
 Виконав здобувач вищої освіти 4 курсу, 
  групи СКС-2207 
  Спеціальності 123 «Комп’ютерна  
  інженерія»  
  (освітня програма 
  «Спеціалізовані комп’ютерні 
  системи») 
   
  Дмитро ФУРСА 
  (ім’я та ПРІЗВИЩЕ) 
 Керівник Ігор ЗУБКО 
  (ім’я та ПРІЗВИЩЕ) 
 Рецензент  
  (ім’я та ПРІЗВИЩЕ) 
   
Захист дозволяю:   
зав. кафедри, д.т.н., професор   Валентина ЛУКАШЕНКО 
 (підпис)  (ім’я та ПРІЗВИЩЕ) 
 
 
Черкаси 2026 
1 
 
 
ЗМІСТ 
ПЕРЕЛІК УМОВНИХ СКОРОЧЕНЬ……………………………………………..…..……4 
ВСТУП…………………………………………………………………………………….……….6 
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ……………………………………………10 
1. СТАН ПРЕДМЕТУ ДОСЛІДЖЕННЯ, ТА ФОРМУВАННЯ ЗАВДАНЬ…...…10 
1.1 Аналіз сучасних систем контролю енергоспоживання будівель….….…10 
1.1.1 Основні принципи енергомоніторингу та енергоефективності 
будівель……………………………………………………………………………….10 
1.1.2 Огляд сучасних інтелектуальних систем управління 
енергоспоживанням…………………………………………………………….…18 
1.2 Особливості використання бездротових сенсорних мереж  
у будівлях………………………………………………………………………………..…25 
1.2.1 Структура та принципи функціонування бездротових  
сенсорних мереж…………………………………………………………………...25 
1.2.2 Протоколи передачі даних та енергоефективність  
сенсорних вузлів…………………………………………………………………...32 
1.3 Формування вимог та постановка задачі розроблення системи………...41 
1.3.1 Визначення функціональних та технічних вимог  
до системи………………………………………………………………………..….41 
1.3.2 Постановка задачі створення інтелектуальної системи  
контролю……………………………………………………………………………..49 
Висновки до розділу 1………………………………………………………………..…55 
2. МЕТОДИ АБО МОДЕЛІ СТВОРЕННЯ КОМПОНЕНТІВ ТА ЇХ 
ДОСЛІДЖЕННЯ………………………………………………………………………………..57 
2.1 Методи збору та аналізу даних енергоспоживання……………………..….57 
2.2 Модель взаємодії сенсорної мережі, контролера та програмного 
забезпечення…………………………………………………………………………..…..63 
Висновки до розділу 2………………………………………………………………….70 
2 
 
 
3. АЛГОРИТМИ, ПРОГРАМНІ ЗАСОБИ ДЛЯ ПІДВИЩЕННЯ 
ЕФЕКТИВНОСТІ МЕТОДІВ, МОДЕЛЕЙ, КОМПОНЕНТІВ………………………71 
3.1 Розроблення алгоритму контролю та оптимізації  
енергоспоживання…………………………………………………………………….…71 
3.2 Програмна реалізація та тестування інтелектуальної системи……….…77 
Висновки до розділу 3………………………………………………………………….98 
ВИСНОВКИ……………………………………………………………………………………..99 
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ………………………………………….……..102 
Додаток А Методи збору та аналізу даних енергоспоживання……………….…..110 
Додаток Б Алгоритм контролю та оптимізації енергоспоживання 
будівлі…………………………………………………………………………………………….111 
 
 
 
 
 
3 
 
 
ПЕРЕЛІК УМОВНИХ СКОРОЧЕНЬ 
 BMS Building Management System, система керування будівлею; 
програмно-апаратна система для контролю та управління 
інженерними системами будівлі. 
DB Database, база даних. 
EMS Energy Management System, система енергетичного 
менеджменту; система для моніторингу, аналізу та оптимізації 
використання енергетичних ресурсів. 
HVAC Heating, Ventilation and Air Conditioning, системи опалення, 
вентиляції та кондиціювання. 
IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers, Інститут інженерів 
з електротехніки та електроніки; міжнародна професійна 
організація, що розробляє технічні стандарти. 
IEEE Стандарт бездротового зв’язку для низькошвидкісних і 
802.15.4 низькоенергетичних персональних мереж, на основі якого 
працюють окремі сенсорні технології. 
IoT Internet of Things, Інтернет речей; концепція об’єднання 
сенсорів, контролерів, виконавчих пристроїв і програмних 
модулів у мережеве середовище для збирання, передавання та 
аналізу даних. 
IP Internet Protocol, мережевий протокол, який забезпечує 
адресацію та передавання даних у комп’ютерних мережах. 
IPv6 Internet Protocol version 6, шоста версія інтернет-протоколу з 
розширеним адресним простором. 
ISO 50001 Міжнародний стандарт систем енергетичного менеджменту, 
що визначає підходи до поліпшення енергетичних результатів 
організації. 
LAN Local Area Network, локальна комп’ютерна мережа. 
LoRaWAN Long Range Wide Area Network, бездротова мережа великої 
дальності з низьким енергоспоживанням для передавання 
невеликих обсягів даних. 
LPWAN Low Power Wide Area Network, низькоенергетична глобальна 
мережа для передавання даних на значні відстані. 
RF Radio Frequency, радіочастота; використовується для 
бездротового передавання сигналів. 
4 
 
 
Thread Бездротовий протокол на основі IEEE 802.15.4 для створення 
захищених IP-мереж із великою кількістю пристроїв. 
UI User Interface, користувацький інтерфейс. 
Wi-Fi Технологія бездротового передавання даних у локальних 
мережах. 
WSN Wireless Sensor Network, бездротова сенсорна мережа; 
сукупність сенсорних вузлів, які передають виміряні параметри 
без використання кабельної інфраструктури. 
Zigbee Бездротовий протокол передавання даних для 
низькоенергетичних мереж моніторингу та керування, що часто 
використовується в системах автоматизації будівель. 
АСУ Автоматизована система управління. 
АСУБ Автоматизована система управління будівлею. 
БСМ Бездротова сенсорна мережа. 
ЕЕ Енергоефективність. 
ЕМ Енергетичний менеджмент. 
ІСКЕБ Інтелектуальна система контролю енергоспоживання будівлі. 
кВт•год Кіловат-година, одиниця вимірювання спожитої електричної 
енергії. 
ПАК Програмно-апаратний комплекс. 
ПЗ Програмне забезпечення. 
СВ Сенсорний вузол. 
СКС Спеціалізовані комп’ютерні системи. 
API Application Programming Interface, програмний інтерфейс 
прикладних застосунків, який забезпечує взаємодію між 
програмними компонентами. 
BACnet Building Automation and Control Networks, протокол 
автоматизації та керування будівлями, який використовується 
для взаємодії обладнання різних виробників. 
BLE Bluetooth Low Energy, енергоощадна технологія Bluetooth для 
передавання невеликих обсягів даних між пристроями. 
Bluetooth Технологія сітчастої бездротової взаємодії пристроїв на основі 
Mesh Bluetooth, що використовується для освітлення, сенсорів і 
керування обладнанням. 
 
5 
 
 
ВСТУП 
 
Актуальність дослідження. Сучасний розвиток інформаційних 
технологій, автоматизованих систем керування та концепції «розумної 
будівлі» зумовлює необхідність створення ефективних засобів контролю, 
аналізу й оптимізації енергоспоживання. Будівлі житлового, адміністратив-
ного, навчального та виробничого призначення споживають значну 
частину енергетичних ресурсів, тому питання раціонального використання 
електроенергії, теплової енергії, освітлення, вентиляції та кліматичного 
обладнання набуває особливої актуальності. Традиційні системи обліку 
енергоспоживання часто не забезпечують достатньої оперативності, 
деталізації та гнучкості, оскільки вони переважно фіксують загальні 
показники без можливості постійного моніторингу окремих зон, 
приміщень або технічних вузлів будівлі.  
Особливого значення в таких системах набуває використання 
бездротових сенсорних мереж, які дають змогу організувати розподілений 
моніторинг параметрів будівлі без складного прокладання кабельної 
інфраструктури. Сенсорні вузли можуть фіксувати показники температури, 
вологості, освітленості, присутності людей, споживання електроенергії 
окремими пристроями, стану інженерних систем та інших параметрів, що 
впливають на енергетичну ефективність. Завдяки бездротовому 
передаванню даних така система є більш гнучкою, масштабованою та 
зручною для впровадження як у нових, так і в уже наявних будівлях. 
Водночас застосування інтелектуальних алгоритмів обробки інформації 
дозволяє перейти від простого спостереження за енергоспоживанням до 
активного керування ним, що є важливим напрямом розвитку сучасних 
комп’ютеризованих систем автоматизації. 
Проблематика інтелектуального контролю енергоспоживання 
будівель, енергетичного менеджменту, «розумних» будівель та бездрото-
вих сенсорних мереж розглядається у працях зарубіжних і українських 
6 
 
 
дослідників. Серед зарубіжних науковців, які досліджували питання 
бездротових сенсорних мереж, енергоменеджменту будівель, інтелектуаль-
ного моніторингу та автоматизованого керування, варто назвати таких 
авторів: М. Бек [54], Б. Бецерік-Гербер [53], Дж. Буджадар [54], Г. Грінд-
волл [55],   А. Казмі [56],   Н. Наджі [57], М. О’Грейді [56], Г. О’Гейр [56], 
Г. Ревель [55], О. Вермесан [55]. Серед українських науковців, праці яких 
пов’язані з питаннями енергетичного менеджменту, енергоефективності, 
автоматизованих систем, сенсорних мереж і сучасних підходів до 
управління енергоспоживанням, можна виокремити   таких дослідників в 
алфавітному порядку: В. Козик [20; 21], О. Кириленко [18; 19], О. Лисенко 
[25; 26; 27], О. Марко [20; 21]. 
Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. 
Бакалаврська робота виконана відповідно до навчальних і науково-
дослідних напрямів кафедри, пов’язаних із розробленням спеціалізованих 
комп’ютерних систем, вбудованих пристроїв, бездротових сенсорних 
мереж та інтелектуальних інформаційних технологій. Обрана тема 
узгоджується з планами організації щодо дослідження й упровадження 
програмно-апаратних рішень, спрямованих на автоматизований контроль 
енергоспоживання будівель, підвищення енергоефективності та оптиміза-
цію роботи інженерних систем на основі даних, отриманих від сенсорних 
пристроїв. 
Мета дослідження полягає у розробленні інтелектуальної системи 
контролю енергоспоживання будівлі з використанням бездротової 
сенсорної мережі для моніторингу, аналізу та оптимізації використання 
енергетичних ресурсів. 
Завдання дослідження: 
1. Проаналізувати сучасні системи контролю енергоспоживання 
будівель, основні принципи енергомоніторингу та підходи до 
підвищення енергоефективності. 
7 
 
 
2. Розглянути особливості використання бездротових сенсорних мереж 
у будівлях, їх структуру, принципи функціонування, протоколи 
передачі даних та енергоефективність сенсорних вузлів. 
3. Сформувати функціональні й технічні вимоги до інтелектуальної 
системи контролю енергоспоживання будівлі та здійснити 
постановку задачі її розроблення. 
4. Розробити модель взаємодії сенсорної мережі, контролера та 
програмного забезпечення, а також визначити методи збору й 
аналізу даних енергоспоживання. 
5. Розробити алгоритм контролю та оптимізації енергоспоживання, 
виконати програмну реалізацію і тестування інтелектуальної 
системи. 
Об’єкт дослідження – процес контролю та оптимізації енерго-
споживання будівлі з використанням сучасних інформаційних технологій. 
Предмет дослідження – методи, моделі та програмно-апаратні засоби 
побудови інтелектуальної системи контролю енергоспоживання на основі 
бездротової сенсорної мережі. 
Методи дослідження. В роботі використано методи аналізу й 
узагальнення науково-технічної літератури для дослідження сучасних 
систем контролю енергоспоживання та бездротових сенсорних мереж. Для 
побудови структури інтелектуальної системи застосовано системний 
аналіз, моделювання та проєктування програмно-апаратних комплексів. 
Під час розроблення й перевірки системи використано методи обробки та 
аналізу даних, програмного моделювання, тестування й оцінювання 
ефективності функціонування розробленого рішення. 
Наукова новизна одержаних результатів полягає у розробленні 
підходу до побудови інтелектуальної системи контролю енергоспоживання 
будівлі на основі бездротової сенсорної мережі, що забезпечує 
автоматизований збір, аналіз і моніторинг даних у режимі реального часу. 
8 
 
 
Удосконалено модель взаємодії сенсорних вузлів, контролера та 
програмного забезпечення, а також розвинуто алгоритми контролю й 
оптимізації використання енергетичних ресурсів для зменшення 
енергетичних втрат у будівлі. 
Практичне значення одержаних результатів полягає у можливості 
використання розробленої інтелектуальної системи для моніторингу й 
контролю енергоспоживання в житлових, адміністративних, навчальних і 
виробничих будівлях. Запропоновані алгоритми та програмно-апаратні 
рішення можуть застосовуватися для підвищення енергоефективності, 
зменшення витрат, виявлення нераціонального використання ресурсів, 
проєктування систем «розумна будівля», IoT-рішень і в навчальному 
процесі. 
Апробація дослідження.  
 
 
 
Публікації.  
 
 
 
Структура та обсяг бакалаврської роботи. Робота складається зі 
вступу, трьох розділів, семи підрозділів, висновків до кожного розділу, 
загальних висновків, списку використаних джерел та додатків. Загальний 
обсяг роботи становить 116 сторінок комп'ютерного тексту. Основний 
зміст викладено на 101 сторінці. Список використаних джерел складається 
з 57 найменувань, з них 5 іноземною мовою. 
 
9 
 
 
1. СТАН ПРЕДМЕТУ ДОСЛІДЖЕННЯ, ТА ФОРМУВАННЯ 
ЗАВДАНЬ 
 
1.1 Аналіз сучасних систем контролю енергоспоживання будівель 
1.1.1 Основні принципи енергомоніторингу та енергоефективності 
будівель 
 
Енергоспоживання будівель є однією з важливих складових загальної 
проблеми раціонального використання енергетичних ресурсів, оскільки 
саме будівлі потребують значних обсягів електричної та теплової енергії 
для освітлення, опалення, охолодження, вентиляції, водопостачання, 
роботи побутового й інженерного обладнання. За даними Міжнародного 
енергетичного агентства, експлуатаційне використання енергії в будівлях 
становить близько 30% світового кінцевого енергоспоживання, що 
підтверджує значущість цього сектору для енергетичної політики та 
технічної модернізації. В країнах Європейського Союзу будівлі 
споживають близько 40% енергії, а значна частина цього споживання 
припадає на опалення, охолодження та гаряче водопостачання. 
Впровадження сучасних систем контролю енергоспоживання є не лише 
технічним завданням, а й важливою умовою підвищення енергоефектив-
ності, зменшення витрат і забезпечення стабільної роботи будівель різного 
призначення [7, с. 90]. 
Поняття енергомоніторингу охоплює систематичне збирання, 
вимірювання, передавання, оброблення та інтерпретацію даних про 
використання енергетичних ресурсів у будівлі. Його основне завдання 
полягає не тільки у фіксації факту споживання енергії, а й у виявленні 
закономірностей, відхилень, нераціональних режимів роботи обладнання 
та потенційних джерел енергетичних втрат. На відміну від звичайного 
обліку, який часто обмежується періодичним зняттям показників 
10 
 
 
лічильників, енергомоніторинг передбачає постійне або регулярне 
отримання деталізованої інформації щодо роботи окремих систем, 
приміщень, груп споживачів чи технічних вузлів. Така деталізація створює 
основу для подальшого аналізу, прийняття обґрунтованих управлінських 
рішень і впровадження автоматизованого контролю енергоспоживання. 
Енергоефективність будівлі визначається співвідношенням між 
кількістю енергії, яка витрачається на забезпечення необхідних умов 
експлуатації, та фактичним рівнем комфорту, функціональності й безпеки 
для користувачів. Будівля може вважатися енергоефективною не тоді, коли 
споживання енергії зменшується будь-якою ціною, а тоді, коли ресурси 
використовуються раціонально без погіршення умов перебування людей і 
без порушення роботи інженерних систем. У цьому контексті важливо 
враховувати температуру повітря, якість освітлення, рівень вологості, 
режим роботи вентиляційного обладнання, завантаженість приміщень і 
графік використання будівлі [7, с. 91]. 
Основним принципом енергомоніторингу є безперервність або 
достатня регулярність спостереження за параметрами енергоспоживання. 
Якщо дані збираються епізодично, система не може своєчасно виявити 
короткочасні пікові навантаження, аварійні стани, нехарактерні режими 
роботи обладнання або зайве споживання у неробочий час. Регулярний 
збір інформації дозволяє побачити реальну динаміку використання енергії 
протягом доби, тижня, сезону або навчального чи виробничого циклу. 
Сучасні системи контролю орієнтуються на автоматичне отримання даних 
у режимі, близькому до реального часу, що дає змогу оперативно 
реагувати на зміни [22, с. 12]. 
Важливим принципом енергомоніторингу є точність вимірювання, 
оскільки помилкові або неповні дані можуть призвести до неправильних 
висновків щодо стану енергоспоживання. Для контролю можуть 
використовуватися електролічильники, датчики струму, напруги, 
11 
 
 
температури, освітленості, вологості, руху, присутності людей та інші 
сенсорні пристрої, які формують інформаційну основу системи. Точність 
отриманих показників залежить від якості сенсорів, правильності їх 
розміщення, стабільності каналу передавання даних і коректності 
програмної обробки інформації. Енергомоніторинг повинен спиратися на 
узгоджену роботу апаратних і програмних компонентів, які забезпечують 
достовірність отриманих результатів [22, с. 13]. 
Не менш важливим є принцип порівнюваності даних, який дає змогу 
зіставляти показники енергоспоживання за різні періоди, між різними 
приміщеннями або між окремими групами обладнання. Для цього 
необхідно враховувати не тільки абсолютні значення спожитої енергії, а й 
умови, за яких ці значення були отримані. Наприклад, підвищене 
споживання теплової енергії взимку може бути закономірним, але 
надмірне навантаження системи опалення за відносно м’яких погодних 
умов може свідчити про втрати тепла або неефективне регулювання. 
Порівняльний аналіз дозволяє відокремити природні коливання 
споживання від проблемних ситуацій, які потребують технічного 
втручання [33, с. 79]. 
В сучасній практиці енергомоніторингу значну роль відіграє 
використання енергетичних показників, які допомагають оцінювати 
результативність споживання ресурсів. До таких показників можуть 
належати загальне споживання електроенергії, питоме споживання на 
одиницю площі, витрати енергії на одного користувача, середньодобове 
навантаження, пікове споживання, тривалість роботи обладнання та 
співвідношення між фактичним і нормативним рівнем використання 
ресурсів. У стандарті ISO 50001 енергетичний менеджмент розглядається 
як системний підхід до поліпшення використання енергії, що передбачає 
встановлення цілей, вимірювання результатів і постійне вдосконалення 
процесів. Система контролю енергоспоживання повинна не лише 
12 
 
 
показувати числові значення, а й давати змогу оцінювати ефективність 
прийнятих технічних рішень. 
Сучасні системи контролю енергоспоживання будівель можуть мати 
різний рівень складності: від локальних засобів обліку до комплексних 
інтелектуальних систем, які поєднують сенсори, контролери, програмне 
забезпечення та алгоритми аналізу даних. Найпростіші системи лише 
відображають поточні показники споживання, тоді як більш розвинені 
рішення здатні накопичувати історичні дані, будувати графіки, формувати 
повідомлення про відхилення та підтримувати автоматичне керування 
окремими пристроями. Інтелектуальний підхід передбачає використання 
правил, моделей або алгоритмів, які допомагають визначати оптимальні 
режими роботи обладнання залежно від реальних умов [33, с. 80]. 
Важливою складовою енергомоніторингу є контроль електро-
споживання, оскільки електроенергія використовується майже всіма 
технічними системами будівлі. Освітлення, комп’ютерна техніка, серверне 
обладнання, вентиляційні установки, насоси, кондиціонери, зарядні 
пристрої та побутові прилади формують значну частину навантаження, яке 
може змінюватися протягом доби. Якщо система здатна визначати, у які 
періоди та які групи споживачів створюють найбільше навантаження, це 
відкриває можливість для перерозподілу режимів роботи, вимкнення 
зайвих пристроїв або обмеження пікових навантажень. Особливо цінним є 
контроль у приміщеннях, де обладнання часто залишається увімкненим 
після завершення робочого часу або використовується без фактичної 
потреби [42, с. 74]. 
Не менш суттєвим є моніторинг теплових процесів, адже опалення, 
охолодження та вентиляція часто становлять найбільшу частку 
енергоспоживання будівель. Температурні датчики, сенсори вологості та 
пристрої контролю якості повітря дають змогу оцінити, чи відповідають 
режими роботи кліматичного обладнання реальним потребам користува-
13 
 
 
чів. Якщо система опалення працює з надлишковою інтенсивністю за 
відсутності людей у приміщенні, це призводить до непродуктивного 
використання енергії. Водночас недостатній контроль вентиляції або 
кондиціювання може погіршувати умови перебування людей, тому 
завдання енергоефективності має поєднувати економію з підтриманням 
належного мікроклімату [42, с. 75]. 
Принцип зонального контролю полягає в тому, що будівля 
розглядається не як єдиний споживач енергії, а як сукупність окремих 
функціональних зон із різними режимами використання. Наприклад, 
навчальні аудиторії, коридори, службові приміщення, технічні кімнати, 
лабораторії та зони загального користування мають різні потреби в 
освітленні, опаленні, вентиляції й електроживленні. Зональний підхід 
дозволяє уникати ситуацій, коли енергія витрачається однаково в усіх 
частинах будівлі незалежно від їх фактичного завантаження.  
Особливу роль у підвищенні ефективності енергомоніторингу 
відіграють бездротові сенсорні мережі, які дають можливість збирати дані 
з багатьох точок будівлі без значного втручання в наявні інженерні 
комунікації. Такі мережі складаються з сенсорних вузлів, які вимірюють 
параметри середовища або енергоспоживання, передають інформацію до 
контролера чи шлюзу, а далі вона обробляється програмними засобами. У 
дослідженнях А. Казмі [56] підкреслюється, що застосування бездротових 
сенсорних мереж у системах енергетичного керування будівлями 
розширює можливості деталізованого моніторингу та підтримки 
енергоощадних рішень [50, с. 96]. 
Застосування сенсорних мереж дає змогу отримувати не лише дані 
про споживання енергії, а й інформацію про фактори, які впливають на це 
споживання. До таких факторів належать присутність людей у приміщенні, 
рівень природного освітлення, температура зовнішнього й внутрішнього 
повітря, вологість, час доби, сезонність, режим роботи обладнання та 
14 
 
 
особливості використання окремих зон будівлі. Якщо система аналізує ці 
параметри разом, вона може точніше визначати причини перевитрат і 
пропонувати більш обґрунтовані способи їх усунення [50, с. 97]. 
Для сучасних систем контролю важливим є принцип автоматизованої 
обробки даних, оскільки великі масиви вимірювань неможливо ефективно 
аналізувати вручну. Програмне забезпечення повинно групувати 
показники, виявляти відхилення, формувати звіти, порівнювати поточні 
значення з попередніми періодами та подавати інформацію у зрозумілій 
для користувача формі. В роботах М. О’Грейді [56] питання інтелектуаль-
ного опрацювання даних у контексті будівельного енергоменеджменту 
пов’язується з необхідністю перетворення сенсорної інформації на 
практично корисні рішення. 
Одним із важливих завдань енергомоніторингу є виявлення аномалій 
у споживанні енергії. Аномальними можуть бути різкі стрибки 
навантаження, тривала робота обладнання у неробочий час, невідповід-
ність між присутністю людей і активністю систем освітлення чи 
вентиляції, а також надмірне споживання в окремих приміщеннях. Такі 
ситуації можуть виникати через технічні несправності, неправильні 
налаштування, зношення обладнання, людський фактор або неузгодже-
ність між режимом роботи будівлі та роботою інженерних систем. Якщо 
інтелектуальна система здатна своєчасно ідентифікувати такі відхилення, 
вона може запобігати зайвим витратам і знижувати ризик подальших 
технічних проблем [30, с. 12]. 
Енергомоніторинг також пов’язаний із прогнозуванням, оскільки 
ефективне керування енергоспоживанням потребує не лише аналізу 
минулих і поточних даних, а й передбачення майбутніх навантажень. 
Прогноз може будуватися на основі історичних показників, графіку 
використання будівлі, погодних умов, кількості користувачів і типових 
сценаріїв роботи обладнання. У працях Б. Бецерік-Гербер [53] значна увага 
15 
 
 
приділяється використанню даних і цифрових технологій для підвищення 
ефективності функціонування будівельних об’єктів, що добре узгоджуєть-
ся з ідеєю інтелектуального контролю енергоспоживання. Прогностичні 
можливості системи дозволяють не просто реагувати на вже наявні 
проблеми, а попереджати їх шляхом завчасного коригування режимів 
роботи [30, с. 13]. 
Принцип енергоефективності передбачає, що зменшення споживання 
ресурсів повинно досягатися комплексно, а не шляхом механічного 
обмеження роботи обладнання. Наприклад, вимкнення освітлення або 
вентиляції без урахування потреб користувачів може створити дискомфорт 
і знизити якість експлуатації приміщення. Раціональнішим є підхід, за 
якого система автоматично враховує присутність людей, рівень 
природного світла, температуру, час доби та встановлені нормативні 
параметри. Енергоефективність у сучасній будівлі має базуватися на 
балансі між економією, комфортом, безпекою та надійністю роботи 
технічних систем. 
Важливе значення має інтеграція енергомоніторингу з автоматизова-
ним керуванням інженерними системами. Якщо система лише відображає 
дані, користувач або оператор повинен самостійно приймати рішення та 
виконувати відповідні дії, що може бути повільним і не завжди точним 
процесом. Якщо ж контроль поєднується з автоматич-ним регулюванням, 
система може самостійно змінювати режими освітлення, вентиляції, 
опалення або роботи окремих електричних пристроїв у межах заданих 
правил [19, с. 24]. 
Український контекст проблеми енергоефективності має особливе 
значення через потребу в ощадливому використанні ресурсів, модернізації 
інженерних систем і підвищенні стійкості енергетичної інфраструктури. 
Дослідження О. Кириленка [18; 19] пов’язані з питаннями функціонування 
енергетичних систем, електроенергетики та надійності енергозабезпечен-
16 
 
 
ня, що є важливим підґрунтям для розуміння ролі керування 
навантаженням на рівні окремих об’єктів. Контроль енергоспоживання 
будівель у цьому контексті можна розглядати як один із локальних 
інструментів зменшення надмірного навантаження на енергосистему. Чим 
точніше будівля споживає енергію відповідно до реальних потреб, тим 
менше виникає непродуктивних витрат і непередбачуваних пікових 
навантажень [18, с. 47]. 
Сучасні системи енергомоніторингу повинні бути масштабованими, 
тобто здатними розширюватися залежно від кількості приміщень, сенсорів, 
контрольованих параметрів і технічних завдань. Для невеликої будівлі 
може бути достатньо обмеженої кількості сенсорів і простого програмного 
інтерфейсу, тоді як для складного об’єкта необхідна більша кількість точок 
вимірювання та розвинені засоби аналізу. О. Лисенко у своїх працях, 
пов’язаних із сенсорними мережами та інформаційними система-ми, 
розглядає питання організації взаємодії між вузлами, передавання   даних і 
забезпечення працездатності мережевих рішень [25, с. 22]. 
Ефективність системи контролю значною мірою залежить від якості 
зворотного зв’язку, який вона надає користувачу або оператору. Якщо 
інформація подається у складній, перевантаженій або незрозумілій формі, 
навіть точні дані можуть не привести до правильних рішень. Тому система 
повинна відображати ключові показники, попереджати про відхилення, 
показувати тенденції та допомагати швидко визначати проблемні ділянки 
будівлі. В дослідженнях О. Лисенко наголошується на значенні 
інтелектуальних середовищ і контекстно орієнтованих технологій, що є 
близьким до завдання створення систем, які не просто збирають 
інформацію, а допомагають людині ефективно взаємодіяти з технічним 
середовищем [26, с. 133]. 
Окрему увагу в енергомоніторингу слід приділяти енергоефективності 
самих сенсорних вузлів, оскільки бездротові пристрої часто працюють від 
17 
 
 
автономних джерел живлення. Якщо сенсор споживає занадто багато 
енергії, потребує частого обслуговування або швидко втрачає працездат-
ність, це знижує надійність усієї системи. Тому для таких рішень 
важливими є режими періодичного передавання даних, оптимізація 
частоти вимірювань, використання енергоощадних протоколів і раціональ-
не керування активністю вузлів. Збалансована робота сенсорної мережі 
дозволяє отримувати достатньо точну інформацію без зайвого навантажен-
ня на канали зв’язку та джерела живлення [42, с. 75]. 
Системи контролю енергоспоживання будівель повинні враховувати 
також питання надійності та стійкості роботи. Втрата частини даних, 
тимчасове відключення окремого сенсора, нестабільність бездротового 
зв’язку або помилки програмної обробки можуть впливати на якість 
аналізу.  
Загалом основні принципи енергомоніторингу та енергоефективності 
будівель полягають у точному вимірюванні, регулярному зборі даних, 
аналізі споживання, виявленні відхилень, прогнозуванні навантажень і 
підтримці раціонального керування технічними системами.  
 
1.1.2 Огляд сучасних інтелектуальних систем управління 
енергоспоживанням 
 
Сучасні інтелектуальні системи управління енергоспоживанням 
будівель формуються як комплекс програмно-апаратних засобів, 
призначених для збирання даних, аналізу показників, автоматизованого 
регулювання обладнання та підтримки енергоощадних режимів роботи. Їх 
поява зумовлена тим, що будівлі споживають значну частину енергетичних 
ресурсів, а традиційні засоби обліку не завжди дають змогу швидко 
виявляти перевитрати, пікові навантаження та неефективні режими 
експлуатації. За даними Міжнародного енергетичного агентства, 
18 
 
 
експлуатаційне використання енергії в будівлях становить близько 30% 
світового кінцевого енергоспоживання, що пояснює потребу в точному 
контролі й автоматизованому керуванні цим сектором [27, с. 104]. 
На відміну від звичайних систем обліку, інтелектуальні рішення не 
обмежуються фіксацією кількості спожитої електричної чи теплової 
енергії. Вони здатні аналізувати динаміку споживання, порівнювати 
поточні показники з попередніми періодами, визначати відхилення та 
формувати інформацію для прийняття управлінських рішень. Такі системи 
можуть враховувати не лише дані лічильників, а й показники температури, 
вологості, освітленості, присутності людей, графіки роботи приміщень і 
стан інженерного обладнання.  
Основою сучасних систем управління енергоспоживанням є поєднан-
ня засобів вимірювання, контролерів, каналів передавання даних, 
програмного забезпечення та алгоритмів обробки інформації. Сенсорні 
пристрої фіксують параметри середовища й технічних систем, після чого 
інформація передається до центрального модуля або хмарної платформи 
для подальшого аналізу. Програмна частина системи виконує оброблення 
даних, відображає поточний стан енергоспоживання, формує поперед-
ження та може ініціювати керуючі дії. В результаті система перетворює 
окремі вимірювання на цілісну інформаційну картину, необхідну для 
зменшення непродуктивних витрат енергії [30, с. 12]. 
Інтелектуальність таких систем проявляється у здатності автоматично 
визначати закономірності, виявляти нераціональні режими роботи та 
пропонувати або виконувати оптимальні дії. Наприклад, якщо в 
приміщенні відсутні люди, система може зменшити інтенсивність 
освітлення, скоригувати температуру або перевести вентиляційне 
обладнання в економний режим. Якщо ж зафіксовано різке зростання 
споживання електроенергії, система може надіслати повідомлення 
оператору або автоматично обмежити роботу другорядних навантажень.  
19 
 
 
Важливою групою сучасних рішень є системи енергетичного 
менеджменту будівель, які орієнтовані на комплексне відстеження 
використання енергоресурсів і підтримку постійного поліпшення 
енергетичних показників. Вони можуть працювати з даними про 
електроенергію, теплову енергію, воду, газ, мікроклімат і технічний стан 
обладнання. Міжнародний стандарт ISO 50001 визначає енергетичний 
менеджмент як системний підхід до поліпшення енергетичних результатів, 
зокрема енергоефективності, використання та споживання енергії. Для 
інтелектуальних систем це означає, що контроль повинен бути не разовою 
дією, а постійним процесом вимірювання, аналізу, оцінювання та 
вдосконалення [27, с. 105]. 
Одним із поширених прикладів сучасних систем є Siemens Desigo CC, 
яка позиціонується як платформа централізованого керування будівлею. 
Вона використовується для узгодженого контролю систем опалення, 
вентиляції, кондиціювання, освітлення та інших технічних підсистем, що 
дає змогу знижувати експлуатаційні витрати завдяки оптимізованому 
використанню енергії. Важливою особливістю таких рішень є можливість 
отримувати дані з різних джерел і подавати їх оператору в єдиному 
середовищі для контролю стану будівлі.  
Іншим прикладом є EcoStruxure Building Operation від Schneider 
Electric, що належить до систем керування будівлями з орієнтацією на 
енергоефективність, декарбонізацію та оптимізацію роботи технічних 
систем. У цьому рішенні передбачено єдиний центр моніторингу, 
керування й оптимізації, який дає змогу працювати з різними інженерними 
системами будівлі. Важливим напрямом таких платформ є поєднання 
даних про енергоспоживання, стан обладнання, умови перебування людей 
і показники сталого функціонування [30, с. 13]. 
До сучасних засобів автоматизації також належить Metasys від 
Johnson Controls, який використовується для керування технічними 
20 
 
 
системами будівель і підтримки енергетичної ефективності. Платформа 
орієнтована на оптимізацію щоденної експлуатації, зниження витрат, 
підвищення надійності та створення комфортних умов для користувачів. У 
таких системах важливе значення мають аналітичні засоби, які 
допомагають не лише бачити поточний стан, а й оцінювати тенденції, 
ризики та потенційні причини перевитрат [41, с. 146]. 
Серед сучасних програмних рішень окреме місце займають 
платформи, орієнтовані на вуглецевий та енергетичний менеджмент, 
наприклад Honeywell Forge Sustainability+ for Buildings. Такий підхід 
передбачає не лише контроль споживання енергії, а й оцінювання впливу 
будівлі на рівень викидів, витрати ресурсів і досягнення показників 
сталого розвитку. Платформа інтегрує розрізнені енергетичні дані та 
забезпечує видимість показників, пов’язаних з енергоспоживанням і 
вуглецевим слідом будівлі. Сучасні системи управління поступово 
переходять від локального технічного контролю до ширшого аналізу 
енергетичної та екологічної ефективності. 
Інтелектуальні системи управління енергоспоживанням можуть 
працювати як у межах однієї будівлі, так і на рівні групи об’єктів. Для 
великих організацій, навчальних закладів, готельних комплексів або 
адміністративних установ важливо мати змогу порівнювати 
енергоспоживання між кількома будівлями, визначати найбільш витратні 
об’єкти та оцінювати результативність впроваджених заходів. У таких 
випадках система повинна забезпечувати централізований збір інформації, 
формування звітів і доступ до показників у зручному для аналізу вигляді.  
Однією з ключових функцій сучасних інтелектуальних систем є 
автоматичне керування освітленням. Освітлювальні системи можуть 
регулюватися залежно від присутності людей, рівня природного світла, 
часу доби та заданих сценаріїв використання приміщення. Наприклад, у 
коридорах, аудиторіях, офісах або зонах загального користування 
21 
 
 
освітлення може вмикатися лише за потреби та змінювати інтенсивність 
відповідно до поточних умов [41, с. 147]. 
Важливим напрямом є інтелектуальне керування системами опалення, 
вентиляції та кондиціювання. Такі системи споживають значну частину 
енергії, тому їх робота повинна враховувати фактичну температуру, якість 
повітря, присутність людей і зовнішні погодні умови. У країнах 
Європейського Союзу значна частина енергії в будівлях витрачається саме 
на опалення, охолодження та гаряче водопостачання, що підкреслює 
важливість автоматизованого регулювання цих процесів. Інтелектуальне 
керування кліматичним обладнанням дозволяє уникати надмірного 
нагрівання, переохолодження та зайвої роботи вентиляції у періоди 
низького завантаження приміщень. 
Сучасні системи також широко використовують функцію виявлення 
аномалій у споживанні енергії. Аномаліями можуть бути різкі стрибки 
електричного навантаження, тривала робота обладнання після завершення 
робочого дня, нетипове споживання у вихідні дні або невідповідність між 
показниками сенсорів і заданими режимами. Виявлення таких ситуацій дає 
змогу швидко знаходити несправності, неправильні налаштування, втрати 
енергії або порушення експлуатаційних правил. У практичному вимірі це 
може означати своєчасне виявлення несправного кондиціонера, 
надмірного навантаження на електромережу чи залишеного увімкненим 
обладнання [1, с. 12]. 
Важливим елементом інтелектуального управління є прогнозування 
енергоспоживання. Система може використовувати історичні дані, графіки 
зайнятості приміщень, сезонні коливання, температуру зовнішнього 
повітря та інші фактори для передбачення майбутнього навантаження. 
Завдяки прогнозуванню можна завчасно підготувати інженерні системи до 
зміни умов, зменшити пікові навантаження та уникнути нераціонального 
використання ресурсів. Наприклад, у навчальному корпусі система може 
22 
 
 
враховувати розклад занять і змінювати режими опалення чи вентиляції 
залежно від фактичного використання аудиторій [1, с. 13]. 
Суттєву роль у сучасних системах відіграє обмін даними між різними 
технічними засобами. Для цього застосовуються спеціалізовані протоколи, 
які дають змогу об’єднувати обладнання різних виробників у спільне 
середовище керування. Одним із відомих протоколів є BACnet, створений 
для потреб автоматизації будівель, зокрема керування опаленням, 
вентиляцією, кондиціюванням, освітленням, енергетичним менеджментом 
та іншими технічними системами.  
Інтелектуальні системи управління енергоспоживанням дедалі 
частіше поєднуються з технологіями Інтернету речей. Це означає, що 
сенсори, контролери, виконавчі пристрої та програмні модулі можуть бути 
пов’язані через мережеві засоби й передавати дані для централізованої або 
розподіленої обробки. Такий підхід особливо важливий для будівель, у 
яких потрібно контролювати багато приміщень, різні типи обладнання та 
змінні умови експлуатації. Завдяки цьому система отримує більшу 
гнучкість, а користувач або оператор може контролювати показники не 
лише локально, а й віддалено [10, с. 12]. 
Хмарні платформи стали ще одним важливим напрямом розвитку 
систем управління енергоспоживанням. Вони дозволяють накопичувати 
великі обсяги даних, проводити аналітичну обробку, порівнювати 
показники між об’єктами та забезпечувати доступ до інформації через 
вебінтерфейси або мобільні застосунки. Для організацій це зручно, 
оскільки не завжди потрібно розміщувати складну обчислювальну 
інфраструктуру безпосередньо в будівлі. Водночас використання таких 
платформ потребує належного захисту даних, контролю доступу та 
забезпечення стабільності передавання інформації. 
В сучасних системах управління енергоспоживанням значна увага 
приділяється візуалізації показників. Графіки, інформаційні панелі, карти 
23 
 
 
приміщень, звіти, попередження та порівняльні таблиці допомагають 
швидко оцінити стан енергоспоживання й виявити проблемні ділянки. 
Якщо система подає інформацію зрозуміло, оператор може оперативно 
реагувати на відхилення та приймати обґрунтовані рішення. Візуальне 
подання даних також важливе для керівників, енергоменеджерів і 
технічного персоналу, оскільки кожна група користувачів потребує різного 
рівня деталізації [10, с. 13]. 
Системи управління енергоспоживанням можуть забезпечувати не 
лише моніторинг, а й автоматичне формування звітності. Звіти дають 
змогу оцінювати споживання за добу, тиждень, місяць або сезон, 
порівнювати фактичні показники з плановими, визначати частку окремих 
систем у загальних витратах і фіксувати результати впроваджених заходів. 
У межах енергетичного менеджменту така інформація є необхідною для 
контролю цілей, виявлення тенденцій і підтвердження ефективності 
прийнятих рішень.  
Окрему увагу слід приділяти здатності інтелектуальних систем 
підтримувати баланс між економією енергії та комфортом користувачів. 
Надмірне скорочення енергоспоживання може призвести до недостатнього 
освітлення, погіршення мікроклімату або зниження якості повітря в 
приміщенні. Тому система повинна враховувати мінімально допустимі 
параметри комфорту та безпеки, не допускаючи ситуацій, коли економія 
досягається за рахунок погіршення умов перебування людей. Ефективне 
управління енергоспоживанням має забезпечувати раціональне 
використання ресурсів без зниження функціональності будівлі [19, с. 24]. 
Отже, сучасні інтелектуальні системи управління енергоспоживанням 
є складними програмно-апаратними рішеннями, які поєднують 
моніторинг, аналіз, прогнозування, автоматичне регулювання та 
інформаційну підтримку користувачів.  
 
24 
 
 
1.2 Особливості використання бездротових сенсорних мереж у 
будівлях 
1.2.1 Структура та принципи функціонування бездротових 
сенсорних мереж 
 
Бездротові сенсорні мережі є важливою складовою сучасних систем 
автоматизованого контролю енергоспоживання будівель, оскільки вони 
забезпечують збирання даних із багатьох точок без необхідності 
прокладання великої кількості кабельних ліній. Такі мережі складаються з 
окремих сенсорних вузлів, які вимірюють параметри середовища, 
технічного стану обладнання або рівня споживання енергії та передають 
отриману інформацію до центрального пристрою обробки. У будівлях 
сенсорні мережі можуть застосовуватися для контролю температури, 
вологості, освітленості, руху, присутності людей, електричного 
навантаження, стану вікон, дверей, опалювального обладнання та 
вентиляційних систем. Завдяки цьому формується інформаційна основа 
для прийняття рішень щодо оптимізації енергоспоживання, зменшення 
перевитрат  і   підвищення   ефективності   роботи інженерних систем [21, 
с. 35]. 
Головною особливістю бездротової сенсорної мережі є те, що її 
елементи можуть розміщуватися в різних частинах будівлі та взаємодіяти 
між собою за допомогою радіоканалу. Це дає змогу охоплювати ті зони, де 
встановлення дротових засобів вимірювання є технічно складним, дорогим 
або небажаним через особливості експлуатації приміщень. Сенсорні вузли 
можуть працювати автономно, отримуючи живлення від батарей, 
акумуляторів або енергоощадних джерел, що особливо важливо для систем 
тривалого моніторингу. В контексті контролю енергоспоживання така 
гнучкість дозволяє оперативно додавати нові точки вимірювання, 
25 
 
 
змінювати місця встановлення датчиків і поступово розширювати систему 
відповідно до потреб будівлі [30, с. 12]. 
Типовий сенсорний вузол складається з вимірювального елемента, 
мікроконтролера, радіомодуля та джерела живлення. Вимірювальний 
елемент відповідає за отримання фізичних параметрів, наприклад 
температури, вологості, освітленості або струму в електричному колі. 
Мікроконтролер обробляє первинні дані, перетворює їх у придатний для 
передавання формат і може виконувати прості обчислення або фільтрацію 
показників. Радіомодуль забезпечує бездротове передавання інформації, а 
джерело живлення визначає тривалість автономної роботи вузла та 
потребу в технічному обслуговуванні. 
В будівлях сенсорні вузли можуть виконувати різні функції залежно 
від завдань системи контролю. Одні вузли призначені тільки для 
вимірювання параметрів, інші можуть також виконувати керуючі дії, 
наприклад вмикати або вимикати реле, передавати сигнал на регулятор 
освітлення чи змінювати режим роботи кліматичного обладнання. Частина 
пристроїв може діяти як проміжні ретранслятори, передаючи дані від 
віддалених сенсорів до центрального вузла. Розподіл функцій дозволяє 
створювати мережу, у якій окремі пристрої виконують конкретні завдання, 
але разом забезпечують цілісний процес моніторингу та керування. 
Центральним елементом бездротової сенсорної мережі часто є шлюз 
або контролер, який приймає дані від сенсорних вузлів і передає їх до 
програмного забезпечення. Шлюз може підключатися до локальної мережі, 
серверу, хмарної платформи або системи керування будівлею, 
забезпечуючи зв’язок між сенсорним рівнем і рівнем обробки інформації. 
У системах контролю енергоспоживання саме через шлюз дані можуть 
потрапляти до інформаційної панелі, бази даних або модуля аналітики.  
Принцип роботи бездротової сенсорної мережі ґрунтується на 
послідовності дій, що включає вимірювання, первинну обробку, 
26 
 
 
передавання, приймання, збереження та аналіз даних. Спочатку сенсор 
фіксує певний параметр, після чого мікроконтролер перевіряє отримане 
значення, за потреби виконує його перетворення та формує повідомлення 
для передавання. Потім радіомодуль надсилає інформацію до найближчого 
вузла, шлюзу або безпосередньо до центрального контролера залежно від 
способу організації мережі. Після отримання даних програмна система 
може порівнювати їх із заданими межами, зберігати в базі, відображати на 
екрані або використовувати для автоматичного керування обладнанням 
[17, с. 64]. 
В бездротових сенсорних мережах можуть застосовуватися різні 
способи взаємодії між вузлами, зокрема пряме передавання даних до 
шлюзу, багатокрокова передача через проміжні пристрої або мережевий 
обмін між багатьма рівноправними вузлами. Для невеликих приміщень 
може бути достатньо простого варіанта, коли кожен сенсор передає 
інформацію безпосередньо до контролера. Для більших будівель більш 
ефективним є варіант, за якого частина пристроїв передає дані через інші 
вузли, що дає змогу збільшити зону покриття [30, с. 13]. 
Одним із поширених варіантів організації бездротової сенсорної 
мережі є сітчаста взаємодія, за якої вузли можуть передавати дані не лише 
до центрального пристрою, а й один через одного. Це підвищує стійкість 
мережі, оскільки у разі тимчасової недоступності одного каналу 
інформація може бути передана іншим шляхом. Даний принцип 
використовується в низці технологій для розумних будівель і домашньої 
автоматизації, зокрема в Zigbee, що базується на IEEE 802.15.4 і 
призначена для низькоенергетичних мереж моніторингу та керування. 
Zigbee застосовується в системах автоматизації, промислового контролю 
та інших мережах із невеликим обсягом переданих даних, де важливими є 
економне живлення і підтримка багатьох пристроїв. 
27 
 
 
Іншим прикладом технології, що використовується у будівлях, є 
Bluetooth Mesh, який застосовується для освітлення, сенсорів і керування 
обладнанням у межах розумного середовища. Bluetooth Mesh дозволяє 
пристроям обмінюватися повідомленнями в межах мережі, де окремі вузли 
можуть передавати інформацію далі, розширюючи охоплення системи. В 
практичному застосуванні це важливо для керування освітленням у 
коридорах, офісах, навчальних приміщеннях або комерційних будівлях, де 
велика   кількість   світильників  і датчиків має працювати узгоджено [17, 
с. 65]. 
Для будівель великої площі, кампусів, складських приміщень або 
об’єктів із підвальними зонами застосовуються також мережі на основі 
LoRaWAN. Така технологія орієнтована на передавання невеликих обсягів 
даних на значні відстані з низьким енергоспоживанням, що робить її 
придатною для лічильників, сенсорів заповненості, датчиків стану 
обладнання та інших пристроїв, які не потребують постійного 
високошвидкісного зв’язку. LoRa Alliance зазначає, що LoRaWAN може 
використовуватися для розумних будівель, об’єктів і кампусів, а також 
інтегруватися з наявними системами керування будівлями та BACnet. 
Завдяки цьому така технологія може доповнювати вже встановлені 
системи, додаючи нові точки збору даних без масштабної модернізації 
інженерної інфраструктури [2, с. 74]. 
Вибір технології бездротового зв’язку залежить від багатьох чинників, 
серед яких площа будівлі, кількість сенсорних вузлів, товщина стін, рівень 
радіоперешкод, частота передавання даних і вимоги до автономної роботи. 
Для коротких відстаней і частого обміну даними можуть використову-
ватися одні рішення, тоді як для віддалених або важкодоступних зон 
доцільніше застосовувати мережі з більшою дальністю передавання. У 
системах енергомоніторингу зазвичай не потрібна висока швидкість 
обміну, оскільки датчики передають порівняно невеликі пакети інформації. 
28 
 
 
Натомість критичними є стабільність зв’язку, енергоощадність, 
масштабованість і здатність працювати в умовах змінного навантаження. 
В будівлях бездротові сенсорні мережі мають враховувати фізичні 
перешкоди, які можуть впливати на якість сигналу. Залізобетонні 
конструкції, металеві двері, ліфтові шахти, електрощитові, серверні 
кімнати та технічні приміщення можуть послаблювати або спотворювати 
радіосигнал. Через це під час розміщення сенсорів важливо враховувати не 
лише місце вимірювання параметра, а й можливість стабільної передачі 
інформації. Якщо вузол встановлено у зоні слабкого сигналу, система 
може отримувати дані із затримками, втратами або нерегулярними 
інтервалами, що знижує якість моніторингу [2, с. 75]. 
Одним із принципів функціонування бездротової сенсорної мережі є 
періодичність вимірювань і передавання даних. Сенсорний вузол не 
обов’язково має бути активним постійно, оскільки це швидко витрачає 
енергію батареї та створює зайве навантаження на мережу. У багатьох 
системах вузол перебуває у режимі очікування, а в задані моменти часу 
активується, виконує вимірювання, передає дані та знову переходить у 
режим зниженого енергоспоживання [23, с. 25]. 
Частота передавання даних повинна відповідати характеру контрольо-
ваного параметра. Наприклад, температура або вологість у приміщенні 
зазвичай змінюються відносно повільно, тому немає потреби передавати 
такі показники щосекунди. Натомість дані про різкий стрибок 
електричного навантаження, аварійний стан обладнання або відкриття 
технічного доступу можуть потребувати негайного передавання.  
Важливим елементом роботи бездротової сенсорної мережі є 
адресація вузлів і розпізнавання джерела даних. Кожен сенсорний пристрій 
повинен мати ідентифікатор, який дозволяє системі визначити, з якого 
приміщення, зони або технічного вузла отримано інформацію. Без цього 
неможливо правильно інтерпретувати показники, порівнювати їх із 
29 
 
 
допустимими межами або прив’язувати дані до конкретного обладнання. В 
системах енергоспоживання така ідентифікація особливо важлива, 
оскільки дозволяє бачити не лише загальне навантаження, а й внесок 
окремих приміщень, груп пристроїв або функціональних зон [18, с. 48]. 
Передавання даних у сенсорних мережах повинно бути не тільки 
стабільним, а й захищеним. Оскільки інформація про енергоспоживання, 
присутність людей або роботу обладнання може мати експлуатаційне 
значення, доступ до неї має бути обмеженим для сторонніх осіб. У 
сучасних протоколах застосовуються механізми автентифікації, 
шифрування та контролю доступу, які зменшують ризики перехоплення 
або підміни даних. Для будівельних систем це важливо ще й тому, що 
некоректні або навмисно змінені показники можуть спричинити 
неправильне керування освітленням, опаленням, вентиляцією чи 
електричними навантаженнями [23, с. 26]. 
Сенсорна мережа в будівлі може бути інтегрована з системами 
автоматизації, які працюють на основі стандартизованих протоколів 
обміну. Одним із поширених стандартів у сфері автоматизації будівель є 
BACnet, який забезпечує взаємодію мережевого обладнання та керуючих 
пристроїв різних виробників. BACnet використовується для систем 
опалення, вентиляції, кондиціювання, освітлення, енергетичного 
менеджменту й інших технічних засобів будівлі. Завдяки такій взаємодії 
бездротові сенсори можуть не лише передавати інформацію окремій 
програмі, а й доповнювати ширшу систему контролю інженерних процесів. 
Практичне застосування бездротових сенсорних мереж у будівлях 
часто пов’язане з контролем освітлення. Датчики руху та освітленості 
можуть передавати інформацію про наявність людей і рівень природного 
світла, а система на основі цих даних регулює роботу світильників. У 
коридорах, аудиторіях, офісах або допоміжних приміщеннях це дає змогу 
уникати ситуацій, коли освітлення працює за відсутності користувачів. 
30 
 
 
Якщо система додатково враховує час доби та графік використання 
приміщень, вона може підтримувати комфортний рівень освітлення з 
меншими витратами електроенергії [18, с. 49]. 
Ще одним прикладом використання сенсорних мереж є контроль 
мікроклімату. Температурні датчики, сенсори вологості та пристрої 
контролю якості повітря можуть передавати дані до системи, яка змінює 
режими опалення, вентиляції або кондиціювання. Якщо в приміщенні 
немає людей, система може зменшити інтенсивність роботи обладнання, а 
перед початком активного використання повернути параметри до 
потрібного рівня.  
Бездротові сенсорні мережі також можуть застосовуватися для 
контролю електричного навантаження окремих груп обладнання. За 
допомогою датчиків струму, розумних розеток або модулів обліку можна 
отримувати інформацію про споживання комп’ютерної техніки, 
освітлювальних ліній, насосів, кондиціонерів, серверного обладнання чи 
побутових пристроїв. Дані дають змогу виявляти надмірне споживання, 
роботу обладнання у неробочий час або нехарактерні зміни навантаження. 
Для інтелектуальної системи контролю це є основою не лише для 
звітності, а й для автоматичного формування рекомендацій або керуючих 
дій [30, с. 12]. 
Особливістю бездротових сенсорних мереж є необхідність 
забезпечення балансу між кількістю даних і ресурсами системи. Якщо 
передавати надто багато повідомлень, зростає навантаження на радіоканал, 
швидше розряджаються автономні джерела живлення та збільшується 
обсяг інформації, яку потрібно обробляти. Якщо ж даних буде занадто 
мало, система може пропустити важливі зміни в енергоспоживанні або 
стані обладнання. Налаштування інтервалів вимірювання, порогів 
спрацювання та правил передавання є одним із ключових чинників 
ефективної роботи мережі. 
31 
 
 
Стабільність функціонування сенсорної мережі залежить від здатності 
системи працювати в умовах часткових збоїв. Окремий вузол може 
тимчасово втратити зв’язок, розрядити батарею, вийти з ладу або 
передавати некоректні показники через несправність сенсора. Система 
повинна виявляти такі ситуації, повідомляти про них оператора та не 
робити критичних висновків на основі сумнівних даних. Для цього можуть 
застосовуватися контрольні повідомлення, перевірка діапазонів значень, 
порівняння  з   сусідніми сенсорами та збереження історії вимірювань [30, 
с. 13]. 
Загалом бездротові сенсорні мережі в будівлях забезпечують гнучкий, 
масштабований і відносно економний спосіб отримання інформації про 
стан середовища, обладнання та енергоспоживання. Їх функціонування 
ґрунтується на взаємодії сенсорних вузлів, каналів бездротового зв’язку, 
шлюзів, контролерів і програмних засобів аналізу.  
 
 
1.2.2 Протоколи передачі даних та енергоефективність сенсорних 
вузлів 
 
Протоколи передачі даних є однією з ключових складових бездрото-
вих сенсорних мереж, оскільки саме вони визначають порядок обміну 
інформацією між сенсорними вузлами, контролерами, шлюзами та 
програмними засобами обробки даних. В системах контролю енерго-
споживання будівель такі протоколи повинні забезпечувати стабільне 
передавання невеликих обсягів інформації, низьке енергоспоживання, 
захищеність, масштабованість і здатність працювати в умовах 
радіоперешкод. На відміну від мультимедійних або високошвидкісних 
мереж, сенсорні мережі зазвичай передають короткі повідомлення, які 
містять показники температури, вологості, освітленості, електричного 
32 
 
 
навантаження, стану обладнання або присутності людей. Головним 
критерієм ефективності протоколу є не максимальна швидкість 
передавання, а надійність, економність і відповідність умовам експлуатації 
конкретної будівлі [45, с. 93]. 
У бездротових сенсорних мережах протокол визначає, як саме 
пристрій підключається до мережі, як ідентифікується, як передає дані, як 
отримує підтвердження доставки та як переходить у режими зниженого 
енергоспоживання. Для сенсорного вузла це має принципове значення, 
оскільки більшість таких пристроїв працює від батареї або акумулятора й 
повинна зберігати працездатність протягом тривалого часу. Якщо 
протокол вимагає постійної активності радіомодуля, вузол швидко 
витрачає енергію, навіть коли фактичних вимірювань небагато. Для систем 
енергомоніторингу важливо використовувати такі засоби зв’язку, які 
дозволяють пристроям більшу частину часу перебувати у режимі 
очікування та активуватися лише для вимірювання або передавання 
повідомлення. 
Одним із базових стандартів для низькошвидкісних бездротових 
мереж є IEEE 802.15.4, який використовується як основа для низки 
технологій Інтернету речей і сенсорного моніторингу. Цей стандарт 
орієнтований на мережі з невисокою швидкістю передавання даних, малим 
енергоспоживанням і можливістю роботи великої кількості пристроїв. Він 
використовується як технічна основа для таких рішень, як Zigbee і Thread, 
що застосовуються у сфері автоматизації будівель, побутових системах, 
промисловому моніторингу та інших сенсорних мережах. Для контролю 
енергоспоживання будівель значення цього стандарту полягає в тому, що 
він дає змогу створювати компактні, енергоощадні та придатні для 
масового встановлення сенсорні вузли [21, с. 35]. 
Zigbee є одним із найвідоміших протоколів, які застосовуються для 
бездротового моніторингу та керування пристроями в будівлях. Він 
33 
 
 
призначений для низьковартісних і низькоенергетичних мереж, де 
пристрої передають порівняно невеликі обсяги даних і можуть працювати 
впродовж тривалого часу від автономних джерел живлення. Zigbee широко 
використовується в системах освітлення, домашньої автоматизації, 
контролю клімату, промислового моніторингу та керування побутовими 
пристроями. Для інтелектуальної системи контролю енергоспоживання 
його перевагою є можливість побудови сітчастої взаємодії між вузлами, 
коли дані можуть передаватися через проміжні пристрої, що розширює 
покриття мережі [45, с. 94]. 
Сітчастий принцип взаємодії є важливим для будівель, де радіосигнал 
може послаблюватися через стіни, перекриття, металеві конструкції, 
технічні приміщення або значну відстань між сенсором і центральним 
шлюзом. Якщо кожен пристрій повинен передавати інформацію лише 
безпосередньо до контролера, то зона покриття мережі буде обмеженою та 
залежною від якості сигналу в конкретній точці. У сітчастій мережі 
частина пристроїв може виконувати функцію проміжної передачі, завдяки 
чому повідомлення від віддаленого сенсора доходить до шлюзу через інші 
вузли [29, с. 96]. 
Bluetooth Low Energy та Bluetooth Mesh також використовуються в 
сучасних системах керування будівлями, особливо там, де важливе 
поєднання сенсорів, освітлення та керуючих пристроїв. Bluetooth 
Networked Lighting Control розглядається як стандартизований підхід до 
бездротового керування освітленням, у якому світильники, датчики й 
пристрої керування можуть бути індивідуально адресованими та здатними 
передавати дані. Для будівель це важливо, оскільки освітлювальні мережі 
часто охоплюють значну частину приміщень і можуть одночасно 
виконувати роль середовища для збору інформації про зайнятість, 
температуру, вологість або якість повітря. В системах енергоспоживання 
Bluetooth-рішення можуть застосовуватися для автоматичного вимкнення 
34 
 
 
освітлення, регулювання яскравості та збору інформації про використання 
приміщень [29, с. 97]. 
Bluetooth Mesh відрізняється від звичайного з’єднання Bluetooth тим, 
що підтримує взаємодію багатьох пристроїв у межах однієї мережі. Це дає 
змогу використовувати його не тільки для простого підключення одного 
датчика до одного приймача, а й для створення більшої мережі 
освітлювальних приладів, вимикачів, сенсорів і виконавчих пристроїв. У 
будівлях такий підхід може бути корисним для коридорів, офісних 
приміщень, навчальних аудиторій, складських зон і просторів загального 
користування. Водночас під час використання Bluetooth Mesh необхідно 
враховувати навантаження на мережу, кількість ретрансляцій, частоту 
повідомлень і режим живлення пристроїв, оскільки ці чинники 
безпосередньо впливають на енергоефективність вузлів. 
Thread є ще одним сучасним протоколом, орієнтованим на 
низькоенергетичні пристрої Інтернету речей. Він базується на IEEE 
802.15.4, підтримує IPv6 і призначений для створення захищених сітчастих 
мереж із великою кількістю пристроїв. Особливістю Thread є те, що він 
дозволяє сенсорним вузлам бути частиною IP-мережі, що полегшує 
інтеграцію з іншими цифровими системами та сервісами. Для будівель це 
може бути корисним у випадках, коли потрібно поєднати сенсори, 
контролери, шлюзи й програмні застосунки в єдиному інформаційному 
середовищі без надмірної залежності від закритих рішень окремих 
виробників [19, с. 25]. 
LoRaWAN застосовується там, де необхідно забезпечити передавання 
невеликих обсягів даних на значну відстань із дуже низьким 
енергоспоживанням. Така технологія належить до низькоенергетичних 
глобальних мереж і часто використовується для сенсорів, лічильників, 
систем моніторингу стану обладнання, контролю заповненості приміщень, 
технічних зон або інженерних об’єктів. У великих будівлях, на територіях 
35 
 
 
підприємств, у кампусах або складських комплексах LoRaWAN може бути 
доцільним рішенням, оскільки один шлюз здатний обслуговувати значну 
кількість сенсорних пристроїв. Для контролю енергоспоживання це 
означає можливість збирати дані з віддалених або важкодоступних місць 
без частого обслуговування вузлів і без прокладання кабельних каналів. 
Вибір між Zigbee, Bluetooth Mesh, Thread, LoRaWAN, Wi-Fi та іншими 
протоколами залежить від конкретних технічних умов і завдань системи. 
Якщо потрібна взаємодія багатьох близько розміщених сенсорів, 
доцільними можуть бути сітчасті мережі на основі Zigbee, Thread або 
Bluetooth Mesh. Якщо необхідно передавати дані з великих відстаней і з 
мінімальним енергоспоживанням, перевагу можуть мати LoRaWAN-
рішення. Якщо ж система потребує більшої пропускної здатності, 
наприклад для передавання складніших даних або підключення до наявної 
локальної мережі, може використовуватися Wi-Fi, хоча для автономних 
сенсорів він зазвичай є менш економним [19, с. 26]. 
Wi-Fi має широку поширеність у будівлях, однак не завжди є 
найкращим вибором для батарейних сенсорних вузлів. Його перевагою є 
висока швидкість передавання даних, підтримка наявної мережевої 
інфраструктури та простота інтеграції з серверами або хмарними 
платформами. Проте Wi-Fi-модулі зазвичай споживають більше енергії, 
ніж спеціалізовані низькоенергетичні протоколи, тому їх доцільніше 
використовувати для пристроїв із постійним живленням. В системах 
енергомоніторингу Wi-Fi може застосовуватися для шлюзів, контролерів, 
панелей керування або розумних лічильників, які не мають жорстких 
обмежень щодо автономності [31, с. 37]. 
Енергоефективність сенсорного вузла визначається сукупністю 
апаратних, програмних і мережевих чинників. До апаратних чинників 
належать тип мікроконтролера, якість радіомодуля, параметри сенсора, 
ємність батареї, схема живлення та наявність режимів зниженого 
36 
 
 
споживання. До програмних чинників належать частота вимірювань, 
спосіб обробки даних, тривалість активного режиму, правила переходу в 
режим очікування та обсяг переданих повідомлень. Мережеві чинники 
охоплюють дальність передавання, кількість повторних спроб, рівень 
сигналу, спосіб маршрутизації та навантаження на канал зв’язку. 
Найбільше енергії в сенсорному вузлі часто споживає саме радіо-
модуль, особливо під час передавання даних. Навіть якщо вимірювальний 
сенсор і мікроконтролер є досить економними, часте передавання 
повідомлень може суттєво скоротити строк автономної роботи пристрою. 
Тому в енергоощадних мережах вузол повинен передавати тільки 
необхідні дані, уникати зайвих повторів і не підтримувати радіоканал 
активним без потреби. Оптимальним є такий режим, коли пристрій більшу 
частину часу перебуває в стані сну, періодично прокидається, виконує 
вимірювання, передає коротке повідомлення й знову переходить у режим 
мінімального споживання [31, с. 38]. 
Частота вимірювання має відповідати фізичній природі контрольо-
ваного параметра. Температура, вологість або рівень освітленості в 
приміщенні зазвичай змінюються поступово, тому надто часте зчитування 
таких даних не завжди має практичний сенс. Натомість контроль струму, 
відкриття дверей, спрацювання датчика руху або різкого зростання 
навантаження може потребувати швидшої реакції [21, с. 35]. 
Періодичне передавання даних зручне для формування історії 
енергоспоживання, побудови графіків і порівняння показників за різні 
проміжки часу. Наприклад, сенсор температури може передавати дані раз 
на кілька хвилин, а лічильник електроенергії — з інтервалом, достатнім 
для аналізу навантаження без перевантаження мережі. Якщо інтервал 
надто короткий, збільшується витрата енергії та кількість повідомлень, які 
потрібно обробити. Якщо інтервал надто великий, система може втратити 
37 
 
 
важливі зміни, тому налаштування періодичності повинно враховувати 
технічну мету вимірювання [45, с. 93]. 
Подієвий режим є корисним у випадках, коли сенсор має реагувати не 
на постійну зміну показника, а на конкретну подію. Наприклад, датчик 
руху може передавати повідомлення лише після виявлення присутності 
людини, а датчик відкриття вікна — тільки після зміни стану. Такий підхід 
значно зменшує кількість переданих даних і подовжує строк роботи від 
батареї. В системі енергоконтролю це особливо корисно для автоматич-
ного вимкнення освітлення, корекції опалення, зменшення вентиляції або 
виявлення ситуацій, коли енергія витрачається без фактичної потреби. 
Важливим способом підвищення енергоефективності є локальна 
попередня обробка даних безпосередньо на сенсорному вузлі. Замість того 
щоб передавати кожне виміряне значення, мікроконтролер може 
порівнювати його з попереднім показником, фільтрувати випадкові 
коливання або надсилати повідомлення лише після перевищення заданого 
порога. Наприклад, якщо температура змінюється в межах незначної 
похибки, вузол може не передавати нове повідомлення, оскільки воно не 
впливає на рішення системи.  
Маршрутизація даних також впливає на енергоспоживання сенсорних 
вузлів. У сітчастих мережах деякі пристрої можуть передавати не лише 
власні дані, а й повідомлення від сусідніх вузлів, що підвищує їх 
енергетичне навантаження. Якщо такий вузол працює від батареї, його 
ресурс може вичерпуватися швидше, ніж у пристроїв, які тільки 
виконують вимірювання. В практичних системах роль постійних 
ретрансляторів часто надають пристроям із живленням від електромережі, 
наприклад розумним вимикачам, реле, світильникам або стаціонарним 
контролерам. 
Рівень радіосигналу безпосередньо пов’язаний з енергоефективністю 
мережі, оскільки слабкий зв’язок може спричинити повторні спроби 
38 
 
 
передавання. Якщо сенсор розміщено занадто далеко від шлюзу або між 
ними є значні перешкоди, повідомлення можуть губитися, а пристрій 
витрачатиме додаткову енергію на повторне надсилання. У будівлях це 
особливо актуально для підвальних приміщень, технічних зон, 
електрощитових, серверних кімнат або місць із великою кількістю 
металевих поверхонь. Енергоефективність вузла залежить не лише від його 
електронних характеристик, а й від правильного розміщення в мережі. 
Захищеність передачі даних також має зв’язок з енергоспоживанням, 
оскільки шифрування, автентифікація та перевірка цілісності повідомлень 
потребують обчислювальних ресурсів. Проте в системах контролю 
будівель відмова від захисту є неприйнятною, адже дані про енерго-
споживання, присутність людей, стан обладнання або режими роботи 
приміщень можуть мати експлуатаційне значення. Сучасні протоколи 
зазвичай передбачають механізми захищеного обміну, які дозволяють 
поєднувати безпеку з помірним енергоспоживанням [45, с. 94]. 
В системах енергомоніторингу велике значення має сумісність 
протоколів із програмними платформами та обладнанням різних 
виробників. Якщо всі пристрої працюють лише в закритому середовищі 
одного виробника, розширення системи може бути складним і дорогим. 
Використання поширених стандартів і відкритіших підходів до обміну 
даними полегшує підключення нових сенсорів, шлюзів, контролерів і 
аналітичних модулів. Наприклад, протоколи, сумісні з IP-мережами або 
системами автоматизації будівель, дозволяють простіше об’єднувати дані 
енергоспоживання з інформацією про освітлення, мікроклімат і 
присутність людей [21, с. 35]. 
Для передавання даних від сенсорної мережі до вищого рівня системи 
часто застосовуються протоколи прикладного рівня, зокрема MQTT або 
HTTP. MQTT широко використовується в IoT-рішеннях, оскільки 
підтримує обмін повідомленнями за моделлю публікації та підписки, що 
39 
 
 
зручно для передавання даних від багатьох сенсорів до сервера або 
хмарної платформи. В такій схемі сенсорний вузол або шлюз публікує 
повідомлення в певній темі, а програмні модулі отримують лише ті дані, 
які їм потрібні для аналізу чи керування. Для систем контролю 
енергоспоживання це зручно, оскільки дані від різних сенсорів можна 
структуровано розподіляти між інформаційними панелями, базами даних і 
алгоритмами оптимізації [17, с. 65]. 
Енергоефективність сенсорних вузлів залежить також від типу 
живлення та умов експлуатації. Батарейні пристрої є зручними для 
встановлення в уже наявних будівлях, але потребують контролю рівня 
заряду та періодичного обслуговування. Пристрої з живленням від 
електромережі мають менше обмежень щодо частоти передавання даних, 
однак їх встановлення може бути пов’язане з додатковими технічними 
роботами. В деяких випадках можуть використовуватися елементи 
енергозбирання, наприклад отримання невеликої кількості енергії від 
світла, тепла або руху, однак такі рішення залежать від умов конкретного 
приміщення. 
У великих будівлях доцільно застосовувати комбінований підхід, коли 
різні протоколи використовуються для різних завдань. Наприклад, 
LoRaWAN може застосовуватися для віддалених сенсорів і лічильників, 
Zigbee або Thread — для локальних мереж датчиків і виконавчих 
пристроїв, а Wi-Fi або Ethernet — для шлюзів і серверних компонентів. 
Такий підхід дозволяє не обмежувати систему можливостями одного 
протоколу, а вибирати найбільш відповідний спосіб зв’язку для кожної 
групи пристроїв [24, с. 66]. 
Отже, протоколи передачі даних і енергоефективність сенсорних 
вузлів є взаємопов’язаними чинниками, які визначають якість роботи 
бездротової сенсорної мережі в будівлі.  
 
40 
 
 
1.3 Формування вимог та постановка задачі розроблення системи 
1.3.1 Визначення функціональних та технічних вимог до системи 
 
Формування вимог до інтелектуальної системи контролю енерго-
споживання будівлі є важливим етапом її розроблення, оскільки саме 
вимоги визначають, які функції повинна виконувати система, які 
параметри вона має контролювати та в яких умовах має працювати. Така 
система повинна забезпечувати не лише збір даних про споживання 
енергії, а й їх обробку, збереження, аналіз, візуальне подання та 
використання для прийняття рішень щодо оптимізації роботи обладнання. 
В сучасних умовах контроль енергоспоживання розглядається як складова 
енергетичного менеджменту, що передбачає системне підвищення 
ефективності використання ресурсів [22, с. 12]. 
Функціональні вимоги визначають перелік дій, які система повинна 
виконувати під час експлуатації. Для інтелектуальної системи контролю 
енергоспоживання основними функціями є вимірювання параметрів, 
передавання даних, реєстрація показників, аналіз динаміки споживання, 
виявлення відхилень і формування повідомлень для користувача або 
оператора. Система має працювати з даними від сенсорних вузлів, що 
контролюють електричне навантаження, температуру, вологість, 
освітленість, присутність людей та інші параметри, які впливають на 
рівень енергоспоживання. Завдяки цьому вона повинна забезпечувати 
комплексне бачення стану будівлі, а не обмежуватися лише загальними 
показниками лічильника електроенергії [44, с. 49]. 
Однією з першочергових функціональних вимог є автоматизований 
збір даних від сенсорних вузлів. Система повинна отримувати інформацію 
без постійного ручного втручання користувача, оскільки ручне зняття 
показників не забезпечує достатньої оперативності та деталізації. 
Автоматизований збір даних дозволяє фіксувати зміни параметрів 
41 
 
 
упродовж доби, визначати пікові навантаження, порівнювати споживання 
в різні періоди та виявляти нехарактерні режими роботи обладнання. 
Особливо важливо, щоб дані надходили з різних зон будівлі, оскільки 
енергоспоживання аудиторій, коридорів, технічних приміщень, офісів або 
лабораторій може істотно відрізнятися [44, с. 50]. 
Система повинна підтримувати збереження історичних даних, 
оскільки поточні показники мають обмежену цінність без можливості 
порівняння з попередніми періодами. Історія вимірювань дає змогу 
аналізувати тенденції, визначати сезонні зміни, оцінювати вплив режиму 
використання будівлі та перевіряти результативність енергоощадних 
заходів. Дані можуть зберігатися у локальній базі, на сервері або у 
хмарному середовищі залежно від технічних можливостей і вимог до 
доступу. В будь-якому випадку збереження інформації повинно бути 
організоване так, щоб користувач міг отримати дані за потрібний проміжок 
часу та порівняти їх із нормативними або очікуваними значеннями. 
Важливою функціональною вимогою є візуалізація результатів 
енергомоніторингу. Користувач або оператор повинен мати змогу швидко 
оцінити стан системи, переглянути поточні показники, побачити графіки 
споживання, отримати повідомлення про відхилення та визначити зони з 
найбільшими витратами енергії. Візуальне подання даних повинно бути 
зрозумілим, оскільки надмірно складна форма відображення ускладнює 
прийняття рішень і знижує ефективність використання системи. 
Наприклад, інформаційна панель може відображати загальне споживання 
будівлі, споживання за окремими приміщеннями, температуру, 
освітленість, стан сенсорів і попередження про перевищення допустимих 
меж [32, с. 33]. 
Система повинна мати функцію виявлення відхилень від заданих або 
очікуваних параметрів. До таких відхилень можуть належати перевищення 
споживання електроенергії, робота обладнання у неробочий час, 
42 
 
 
невідповідність між присутністю людей і ввімкненим освітленням, 
надмірне нагрівання приміщення або різке зростання електричного 
навантаження. Виявлення таких ситуацій дозволяє своєчасно реагувати на 
неефективне використання ресурсів або можливі технічні несправності. 
Система має не просто фіксувати факт відхилення, а й передавати 
користувачу інформацію у вигляді повідомлення, попередження або 
позначення проблемної зони [32, с. 34]. 
Окремою функціональною вимогою є можливість формування 
керуючих дій або рекомендацій щодо оптимізації енергоспоживання. Якщо 
система виявляє, що освітлення працює у порожньому приміщенні, вона 
може запропонувати вимкнення або виконати це автоматично за умови 
наявності виконавчого пристрою. Якщо температура в приміщенні 
перевищує задані межі, система може надіслати сигнал для корекції 
режиму опалення чи кондиціювання.  
Функціональні вимоги повинні також передбачати налаштування 
порогових значень і режимів роботи. Різні приміщення будівлі мають різне 
призначення, тому однакові параметри не завжди можуть бути 
прийнятними для всіх зон. Наприклад, навчальна аудиторія, серверне 
приміщення, коридор і службовий кабінет потребують різних 
температурних умов, рівнів освітлення та режимів використання 
електрообладнання. Система повинна давати змогу встановлювати 
індивідуальні межі для окремих зон, сенсорів або груп обладнання, щоб 
контроль був не формальним, а адаптованим до фактичних умов 
експлуатації [27, с. 104]. 
Система повинна підтримувати роботу з різними типами сенсорів і 
вимірювальних пристроїв. Для контролю енергоспоживання недостатньо 
лише одного типу даних, оскільки рівень витрат енергії залежить від 
багатьох чинників. Доцільним є використання датчиків струму, напруги, 
43 
 
 
температури, вологості, освітленості, руху, відкриття вікон або дверей, а 
також модулів обліку електроенергії [27, с. 105]. 
Технічні вимоги до системи визначають її апаратні, програмні, 
мережеві та експлуатаційні характеристики. До таких вимог належать 
точність вимірювання, стабільність передавання даних, енергоефектив-
ність сенсорних вузлів, захищеність інформації, можливість масштабуван-
ня, надійність роботи та сумісність із поширеними протоколами. На 
технічному рівні система повинна забезпечувати безперервність або 
достатню регулярність моніторингу, навіть якщо частина сенсорів 
тимчасово втратила зв’язок або працює з обмеженою енергією. Технічні 
вимоги визначають, наскільки система буде придатною для використання в 
умовах звичайної будівлі з різними приміщеннями, перешкодами для 
радіосигналу та змінним навантаженням. 
Однією з найважливіших технічних вимог є точність і достовірність 
вимірювань. Якщо сенсорні вузли передають некоректні показники, 
система може помилково визначити перевитрати, не зафіксувати аварійний 
режим або сформувати неправильні рекомендації. Для електричних 
параметрів важливими є коректність вимірювання струму, напруги, 
потужності та спожитої енергії, а для мікроклімату — точність 
температури, вологості й освітленості. Крім того, система повинна мати 
механізми перевірки даних, наприклад фільтрацію випадкових значень, 
відкидання явно неможливих показників або порівняння показників 
кількох сенсорів у близьких зонах [47, с. 90]. 
До технічних вимог належить стабільність бездротового зв’язку між 
сенсорними вузлами, контролером і програмним забезпеченням. Будівля 
може мати стіни, перекриття, металеві конструкції, електрощитові, 
серверні приміщення та інші перешкоди, які впливають на якість 
радіосигналу. Тому система повинна підтримувати такий спосіб 
передавання даних, який забезпечує надійну роботу в реальних умовах 
44 
 
 
експлуатації. Наприклад, у невеликих приміщеннях може бути достатньо 
прямого зв’язку між сенсором і шлюзом, а для більших об’єктів доцільно 
використовувати сітчасту взаємодію або додаткові проміжні вузли. 
Під час визначення технічних вимог важливо враховувати підтримку 
поширених протоколів обміну даними. У системах автоматизації будівель 
значну роль відіграє BACnet, який є глобальним протоколом для мереж 
автоматизації та керування будівлями й підтримується ASHRAE як 
стандарт для взаємодії обладнання різних виробників. Його використання 
дозволяє простіше інтегрувати систему енергомоніторингу з опаленням, 
вентиляцією, кондиціюванням, освітленням та іншими технічними 
засобами [47, с. 91]. 
Енергоефективність сенсорних вузлів є окремою технічною вимогою, 
особливо якщо пристрої працюють від батарей або акумуляторів. 
Сенсорний вузол повинен споживати мінімальну кількість енергії під час 
очікування, вимірювання та передавання даних, оскільки часта заміна 
елементів живлення у великій мережі ускладнює експлуатацію. Для цього 
система має підтримувати режими сну, подієве передавання даних, 
оптимальні інтервали вимірювання та зменшення кількості зайвих 
повідомлень. Наприклад, датчик температури може передавати 
інформацію не щосекунди, а через заданий проміжок часу або лише у разі 
суттєвої зміни показника. 
Ще однією технічною вимогою є масштабованість системи. На 
початковому етапі система може контролювати обмежену кількість 
приміщень, однак у процесі експлуатації може виникнути потреба додати 
нові сенсори, виконавчі пристрої, зони контролю або додаткові параметри. 
Система повинна дозволяти розширення без повної заміни апаратної та 
програмної частини. Масштабованість особливо важлива для навчальних, 
адміністративних або виробничих будівель, де кількість контрольованих 
приміщень і обладнання може поступово збільшуватися [20, с. 41]. 
45 
 
 
Надійність системи передбачає її здатність стабільно працювати 
протягом тривалого часу та зберігати працездатність у разі часткових 
збоїв. Окремий сенсор може тимчасово втратити зв’язок, передати 
некоректне значення або розрядити батарею, однак це не повинно 
повністю зупиняти роботу системи. Програмне забезпечення має фіксувати 
такі ситуації та повідомляти користувача про проблемний вузол, втрату 
сигналу або необхідність технічного обслуговування. Надійність також 
передбачає збереження даних у разі короткочасного відключення 
живлення або порушення зв’язку між окремими компонентами [, с. 12]. 
Безпека даних є обов’язковою технічною вимогою, оскільки система 
може обробляти інформацію про роботу будівлі, присутність людей, 
енергетичні навантаження та стан технічного обладнання. Несанкціонова-
ний доступ до таких даних або керуючих функцій може призвести до 
неправильного регулювання обладнання, витоку службової інформації або 
порушення нормальної експлуатації будівлі. У сфері енергетичних систем 
питання захищеного обміну даними розглядається в серії IEC 62351, яка 
стосується безпеки енергетичного менеджменту та пов’язаного 
інформаційного обміну [20, с. 42]. 
Технічні вимоги повинні передбачати зручність обслуговування 
сенсорної мережі. Користувач або технічний персонал має отримувати 
інформацію про стан пристроїв, рівень заряду батарей, якість сигналу, 
частоту передавання даних і можливі несправності. Якщо система не 
повідомляє про деградацію роботи сенсорів, оператор може не знати, що 
частина даних є неповною або застарілою. Тому важливо, щоб програмна 
частина системи мала засоби самоконтролю, які дозволяють швидко 
визначити проблемні вузли й підтримувати працездатність мережі. 
Система повинна забезпечувати коректну роботу з часом і 
синхронізацією даних. Для аналізу енергоспоживання важливо знати не 
лише значення показника, а й точний момент його отримання. Якщо дані 
46 
 
 
від різних сенсорів надходять із різними часовими зміщеннями або без 
позначки часу, ускладнюється порівняння подій і визначення причин 
перевитрат. Кожне вимірювання повинно супроводжуватися часовою 
міткою, а система має забезпечувати узгодженість даних у межах усієї 
мережі [39, с. 54]. 
Функціональні та технічні вимоги мають враховувати можливість 
формування звітів. Звіти потрібні для оцінювання добового, тижневого, 
місячного або сезонного споживання, порівняння приміщень, виявлення 
пікових періодів і визначення ефективності прийнятих заходів. У звіті 
можуть відображатися загальні витрати енергії, зміни навантаження, 
середні значення параметрів, кількість виявлених відхилень і рекомендації 
щодо оптимізації [43, с. 75]. 
Важливою вимогою є підтримка інтелектуального аналізу даних. 
Система повинна мати змогу не лише відображати значення, а й обробляти 
їх за певними правилами, порівнювати з порогами, виявляти 
закономірності та визначати потенційні причини перевитрат. Наприклад, 
якщо освітлення працює в приміщенні без зафіксованої присутності 
людей, система може класифікувати це як нераціональне використання 
енергії. Якщо електричне навантаження зростає одночасно з підвищенням 
температури в приміщенні, система може вказати на можливу неефективну 
роботу кліматичного обладнання або надмірне тепловиділення від техніки. 
Під час формування вимог слід враховувати здатність будівлі 
використовувати розумні технології для енергоефективного керування. У 
європейській практиці для цього застосовується індикатор Smart Readiness 
Indicator, який оцінює здатність будівлі використовувати розумні 
технології, реагувати на потреби користувачів і підтримувати енерго-
ефективні стратегії керування. Для інтелектуальної системи контролю 
енергоспоживання це означає, що вона повинна забезпечувати не тільки 
вимірювання, а й адаптацію роботи технічних систем до фактичних умов.  
47 
 
 
Окремою вимогою є можливість ручного керування та коригування 
автоматичних рішень. Навіть якщо система має інтелектуальні алгоритми, 
користувач або оператор повинен мати змогу змінити режим роботи, 
вимкнути певну функцію, встановити нові межі або вручну активувати 
обладнання. Це потрібно для ситуацій, коли фактичні умови відрізняються 
від типового сценарію, наприклад під час ремонтних робіт, позапланових 
заходів або зміни режиму використання приміщень. Поєднання автоматич-
ного і ручного керування підвищує гнучкість системи та зменшує ризик 
некоректних дій [39, с. 55]. 
Технічні вимоги до програмної частини повинні передбачати простоту 
використання та логічну організацію доступу до функцій. Користувач має 
швидко знаходити поточні показники, переглядати історію, налаштовувати 
пороги, отримувати попередження та формувати звіти без надмірної 
складності. Для адміністратора системи важливими є додавання нових 
сенсорів, перевірка стану мережі, керування правами доступу та 
налаштування параметрів обміну даними. Якщо програмне середовище є 
незручним, навіть технічно якісна система може використовуватися 
неповноцінно. 
Функціональні вимоги повинні охоплювати також повідомлення про 
критичні та попереджувальні стани. Критичними можуть бути перевищен-
ня допустимого електричного навантаження, відмова важливого сенсора, 
різке відхилення температури або зникнення зв’язку з контролером. 
Попереджувальні повідомлення можуть стосуватися поступового зростан-
ня енергоспоживання, низького заряду батареї, нестабільного сигналу або 
роботи обладнання у нетиповий час [43, с. 76]. 
Загалом функціональні й технічні вимоги до інтелектуальної системи 
контролю енергоспоживання будівлі мають забезпечувати її здатність 
збирати, передавати, обробляти, аналізувати та використовувати дані для 
оптимізації енергетичних процесів.  
48 
 
 
1.3.2 Постановка задачі створення інтелектуальної системи 
контролю 
 
Постановка задачі створення інтелектуальної системи контролю 
енергоспоживання будівлі передбачає визначення мети її функціонування, 
складу основних компонентів, способів отримання даних, принципів їх 
обробки та очікуваних результатів роботи. Така система має забезпечувати 
не лише фіксацію показників споживання енергії, а й формування 
інформаційної основи для виявлення нераціональних режимів роботи 
обладнання. Основним завданням є створення програмно-апаратного 
рішення, яке дає змогу контролювати енергоспоживання в окремих зонах 
будівлі за допомогою бездротової сенсорної мережі. В межах цієї задачі 
будівля розглядається як сукупність приміщень, технічних пристроїв і 
споживачів енергії, стан яких може змінюватися залежно від часу доби, 
присутності людей, температурних умов та режиму експлуатації [20, с. 42]. 
Створювана система повинна мати здатність отримувати дані від 
сенсорних вузлів, які розміщуються в різних частинах будівлі та 
контролюють параметри, пов’язані з енергоспоживанням. До таких 
параметрів належать електричне навантаження, температура, вологість, 
освітленість, рух, присутність людей, стан окремих електроприладів або 
інженерного обладнання. Отримані дані мають передаватися до 
центрального контролера або шлюзу, а далі оброблятися програмним 
забезпеченням для подальшого аналізу [45, с. 93]. 
Вихідною умовою постановки задачі є потреба у зменшенні 
непродуктивного споживання енергії в будівлях, де значна частина 
ресурсів може витрачатися через несвоєчасне вимкнення освітлення, 
неузгоджену роботу кліматичного обладнання або відсутність деталізова-
ного моніторингу. Звичайні лічильники дають змогу визначити загальний 
обсяг споживання, але не завжди дозволяють зрозуміти, у якому саме 
49 
 
 
приміщенні або за рахунок якого обладнання виникає перевитрата. 
Інтелектуальна система повинна усунути це обмеження шляхом збору 
даних із кількох контрольних точок [45, с. 94]. 
В межах розроблення системи необхідно визначити перелік вхідних 
даних, які будуть використовуватися для аналізу енергоспоживання. 
Вхідними даними можуть бути значення струму, напруги, потужності, 
температури, вологості, освітленості, стану датчика руху, стану 
виконавчого пристрою та час отримання кожного вимірювання. Кожен 
показник повинен мати прив’язку до конкретного сенсорного вузла, 
приміщення або зони будівлі, оскільки без цього неможливо виконати 
коректний аналіз.  
Задача створення системи передбачає вибір способу передавання 
даних між сенсорними вузлами та центральним пристроєм. Оскільки 
система орієнтована на використання бездротової сенсорної мережі, 
передавання даних має здійснюватися без прокладання додаткових 
кабельних ліній між усіма точками вимірювання. Це особливо важливо для 
вже наявних будівель, де встановлення нових дротових каналів може бути 
складним, дорогим або небажаним з технічних причин. Бездротовий 
зв’язок повинен забезпечувати достатню стабільність, захищеність і 
дальність передавання, щоб дані надходили до системи регулярно та без 
значних втрат [26, с. 134]. 
Окремим завданням є забезпечення енергоефективності самих 
сенсорних вузлів. Якщо система контролю енергоспоживання використо-
вує пристрої, які швидко розряджаються або потребують частого 
обслуговування, її експлуатаційна ефективність знижується. Тому сенсорні 
вузли мають працювати в режимах зниженого споживання, активуватися 
лише для вимірювання або передавання даних і не створювати надмірного 
навантаження на власне джерело живлення. В практичному вимірі це 
означає необхідність визначити оптимальні інтервали збору інформації, 
50 
 
 
правила переходу в режим очікування та умови негайного передавання 
повідомлень [26, с. 135]. 
Постановка задачі також передбачає визначення функцій програмної 
частини системи. Програмне забезпечення повинно приймати дані від 
контролера або шлюзу, перевіряти їх коректність, зберігати у 
структурованому вигляді, відображати користувачу та використовувати 
для аналізу. Воно має підтримувати перегляд поточних значень, історії 
вимірювань, стану сенсорних вузлів, попереджень і результатів обробки.  
Важливим елементом задачі є обробка даних, отриманих від сенсорної 
мережі. Система повинна вміти відокремлювати значущі зміни від 
випадкових коливань, виявляти перевищення встановлених меж і формува-
ти висновки щодо режиму роботи обладнання. Наприклад, якщо датчик 
присутності не фіксує людей у приміщенні, але освітлення або частина 
електрообладнання продовжує працювати, система може розпізнати це як 
нераціональне споживання. Якщо електричне навантаження різко зростає у 
нетиповий час, це може бути підставою для формування попередження 
оператору. 
Система повинна підтримувати порівняння поточних показників із 
попередніми значеннями та встановленими нормативними або робочими 
межами. Такий підхід дозволяє визначати не лише абсолютне споживання, 
а й характер його зміни у часі. Наприклад, підвищення споживання в 
робочий час може бути закономірним, тоді як аналогічний рівень 
навантаження вночі або у вихідний день може свідчити про неефективне 
використання обладнання [17, с. 64]. 
Під час створення системи необхідно визначити правила формування 
попереджень і повідомлень. Повідомлення можуть стосуватися 
перевищення електричного навантаження, нестандартного режиму роботи 
обладнання, низького заряду сенсорного вузла, втрати зв’язку або виходу 
параметрів мікроклімату за встановлені межі. Система повинна розрізняти 
51 
 
 
критичні повідомлення, які потребують швидкої реакції, та інформаційні 
повідомлення, що мають довідковий характер [17, с. 65]. 
Одним із завдань є створення механізму візуального подання 
інформації про енергоспоживання. Користувач повинен мати змогу 
переглядати загальні показники будівлі, значення за окремими зонами, 
графіки зміни параметрів, стан сенсорів і перелік зафіксованих відхилень. 
Відображення інформації має бути зрозумілим для технічного персоналу й 
осіб, відповідальних за експлуатацію будівлі. Наприклад, на екрані 
системи можуть відображатися поточне споживання електроенергії, 
температура в приміщеннях, рівень освітленості та стан підключених 
вузлів [33, с. 79]. 
Постановка задачі повинна передбачати не лише моніторинг, а й 
можливість оптимізації енергоспоживання. Оптимізація може здійснюва-
тися через рекомендації користувачу або через автоматичне керування 
виконавчими пристроями, якщо такі передбачені у системі. Наприклад, за 
відсутності людей у приміщенні система може рекомендувати вимкнути 
освітлення або подати керуючий сигнал на реле. Якщо температура 
перевищує встановлені межі, система може сформувати рекомендацію 
щодо зміни режиму опалення, вентиляції чи кондиціювання. 
Система повинна враховувати, що автоматичне керування не може 
здійснюватися без урахування безпеки та комфорту користувачів. 
Зменшення енергоспоживання не повинно призводити до недостатнього 
освітлення, погіршення мікроклімату або відключення обладнання, яке 
необхідне для нормальної роботи приміщення. Тому керуючі дії мають 
виконуватися лише в межах установлених правил і з можливістю ручного 
втручання.  
У задачі створення системи необхідно визначити критерії 
ефективності її роботи. До таких критеріїв можуть належати точність 
отримання даних, регулярність передавання показників, швидкість 
52 
 
 
виявлення відхилень, зручність перегляду інформації, стабільність роботи 
сенсорної мережі та можливість зменшення непродуктивного споживання 
енергії. Важливим критерієм є здатність системи працювати тривалий час 
без частого технічного втручання [33, с. 80]. 
Окремим аспектом постановки задачі є забезпечення збереження та 
цілісності даних. Дані енергомоніторингу повинні накопичуватися так, 
щоб їх можна було використовувати для аналізу за різні періоди, 
формування звітів і перевірки ефективності прийнятих рішень. Втрата 
даних або їх неправильна прив’язка до часу й місця вимірювання може 
зробити аналіз недостовірним. Система повинна мати засоби структуро-
ваного збереження інформації, перевірки її коректності та захисту від 
випадкового або несанкціонованого змінення. 
Задача створення інтелектуальної системи передбачає визначення 
ролей користувачів і рівнів доступу. Технічний адміністратор може мати 
право додавати сенсори, змінювати параметри мережі, налаштовувати 
правила обробки даних і керувати доступом інших користувачів. Оператор 
або відповідальна особа може переглядати показники, отримувати 
повідомлення, формувати звіти та приймати рішення щодо енерго-
збереження. Розмежування доступу потрібне для того, щоб запобігти 
випадковому зміненню критичних налаштувань і забезпечити контрольо-
вану експлуатацію системи [42, с. 66]. 
В межах постановки задачі слід врахувати можливість масштабування 
системи. На початковому етапі вона може охоплювати обмежену кількість 
сенсорів і приміщень, але надалі може виникнути потреба підключити нові 
вузли, додати інші параметри контролю або розширити функції аналізу. 
Тому програмна та апаратна частини повинні підтримувати поступове 
розширення без повної перебудови всієї системи. Це особливо важливо для 
будівель, у яких технічні потреби змінюються залежно від режиму 
53 
 
 
використання приміщень, кількості обладнання та вимог до енерго-
збереження. 
Система має бути придатною для впровадження в умовах звичайної 
експлуатації будівлі. Це означає, що встановлення сенсорів не повинно 
вимагати складних будівельних робіт, тривалого виведення приміщень з 
експлуатації або суттєвого втручання в наявні інженерні мережі. 
Бездротова сенсорна мережа дає змогу зменшити обсяг монтажних робіт і 
зробити систему більш гнучкою щодо розміщення вимірювальних 
пристроїв. При цьому кожне місце встановлення сенсора має бути обране 
так, щоб забезпечити достовірність вимірювань і стабільність передавання 
даних [20, с. 42]. 
Особливе значення має перевірка алгоритму виявлення нераціональ-
ного споживання енергії. Алгоритм повинен враховувати не один окремий 
показник, а сукупність даних, що характеризують стан приміщення або 
обладнання. Наприклад, робота освітлення може бути нормальною за 
наявності людей, але надмірною за відсутності руху протягом тривалого 
часу. Подібно до цього, підвищене електроспоживання може бути 
обґрунтованим у робочий період, але потребувати перевірки у нічний час 
або під час простою приміщення. 
Результатом виконання задачі має стати система, здатна збирати дані 
про енергоспоживання, аналізувати їх і надавати користувачу інформацію 
для прийняття рішень. Вона повинна забезпечувати контроль поточних 
параметрів, накопичення історії вимірювань, формування попереджень і 
підтримку оптимізації використання енергетичних ресурсів [42, с. 67]. 
Отже, постановка задачі створення інтелектуальної системи контролю 
енергоспоживання полягає у визначенні вимог до збору, передавання, 
обробки, збереження, аналізу та використання даних, отриманих від 
бездротової сенсорної мережі.  
 
54 
 
 
Висновки до розділу 1 
В результаті проведеного аналізу встановлено, що контроль енерго-
споживання будівель є важливим напрямом підвищення ефективності 
використання енергетичних ресурсів, оскільки традиційний облік не 
завжди дає змогу виявити причини перевитрат, нерівномірність 
навантаження та нераціональні режими роботи обладнання. Енерго-
моніторинг має ґрунтуватися на систематичному зборі, обробці та аналізі 
даних про електричне навантаження, температуру, вологість, освітленість, 
присутність людей і стан технічних систем. Поєднання цих параметрів 
дозволяє оцінити не лише кількість спожитої енергії, а й умови, за яких 
вона була використана.  
Сучасні інтелектуальні системи управління енергоспоживанням 
відрізняються від звичайних засобів обліку здатністю не лише фіксувати 
показники, а й аналізувати їх, порівнювати з попередніми значеннями, 
виявляти відхилення та підтримувати автоматизоване керування. Такі 
системи можуть працювати з різними типами даних, формувати 
повідомлення про нераціональне використання ресурсів, накопичувати 
історію вимірювань і відображати інформацію у зручній для користувача 
формі. Їх застосування дозволяє підвищити прозорість енергоспоживання, 
оскільки користувач отримує доступ не тільки до загальних показників, а й 
до деталізованої інформації за окремими приміщеннями або групами 
обладнання.  
Бездротові сенсорні мережі є доцільною технічною основою для 
створення системи контролю енергоспоживання, оскільки вони 
забезпечують гнучкий збір даних із різних точок будівлі без значного 
втручання в наявні інженерні комунікації. Сенсорні вузли можуть 
розміщуватися в окремих приміщеннях, технічних зонах, коридорах або 
біля конкретного обладнання, що дає змогу здійснювати зональний 
контроль і точніше визначати джерела перевитрат. Їх використання 
55 
 
 
дозволяє контролювати не лише електричне споживання, а й параметри 
середовища, які безпосередньо впливають на роботу освітлення, опалення, 
вентиляції та кондиціювання. Завдяки можливості поступового 
розширення така мережа може адаптуватися до потреб конкретної будівлі 
та забезпечувати стабільне надходження даних для подальшого аналізу. 
Ефективність роботи бездротової сенсорної мережі значною мірою 
залежить від вибору протоколів передачі даних, способу організації зв’язку 
та енергоефективності сенсорних вузлів. Для системи контролю 
енергоспоживання важливими є стабільність передавання інформації, 
захищеність даних, достатня дальність зв’язку, низьке енергоспоживання 
пристроїв і можливість роботи в умовах перешкод, характерних для 
будівель. Сенсорні вузли повинні підтримувати режими зниженого 
споживання, оптимальні інтервали вимірювання, подієве передавання 
повідомлень і контроль власного технічного стану.  
На основі проведеного дослідження сформовано основні 
функціональні й технічні вимоги до інтелектуальної системи контролю 
енергоспоживання будівлі та визначено постановку задачі її створення. 
Система повинна забезпечувати автоматизований збір, передавання, 
збереження, обробку й аналіз даних, отриманих від бездротової сенсорної 
мережі, а також виявляти відхилення, формувати попередження та 
підтримувати оптимізацію використання енергетичних ресурсів. 
Важливими вимогами є точність вимірювань, надійність зв’язку, 
масштабованість, захищеність інформації, зручність візуалізації показників 
і можливість роботи з різними типами сенсорів.  
Отже, сформована постановка задачі створює підґрунтя для 
розроблення програмно-апаратного рішення, здатного забезпечити 
ефективний контроль енергоспоживання будівлі на основі бездротової 
сенсорної мережі. 
 
56 
 
 
2. МЕТОДИ АБО МОДЕЛІ СТВОРЕННЯ КОМПОНЕНТІВ  
ТА ЇХ ДОСЛІДЖЕННЯ 
 
2.1 Методи збору та аналізу даних енергоспоживання 
 
Методи збору та аналізу даних енергоспоживання є основою 
функціонування інтелектуальної системи контролю, оскільки саме від 
якості отриманої інформації залежить точність подальших висновків і 
ефективність прийнятих рішень. У будівлях енергоспоживання формується 
під впливом багатьох чинників, серед яких робота освітлення, опалення, 
вентиляції, кондиціювання, комп’ютерної техніки, побутових приладів, 
серверного обладнання та інших електричних споживачів. Для отримання 
повної картини необхідно збирати не лише дані про кількість використаної 
електроенергії, а й супровідні параметри, які пояснюють причини зміни 
навантаження. До таких параметрів належать температура, вологість, 
освітленість, присутність людей, час доби, режим роботи приміщень і стан 
окремих пристроїв [45, с. 93]. 
Збір даних енергоспоживання може здійснюватися за допомогою 
лічильників електроенергії, сенсорів струму, датчиків напруги, розумних 
розеток, контролерів навантаження та сенсорних вузлів, які передають 
інформацію до програмного середовища. Традиційний спосіб обліку 
передбачає фіксацію загального споживання за певний період, однак для 
інтелектуальної системи цього недостатньо, оскільки загальний показник 
не дозволяє визначити, де саме виникає перевитрата. Більш ефективним є 
розподілений збір даних, коли вимірювання проводяться в окремих 
приміщеннях, зонах або біля конкретних груп обладнання. Такий підхід 
дає змогу встановити зв’язок між роботою окремих споживачів і загальним 
рівнем енергетичного навантаження будівлі [26, с. 133]. 
57 
 
 
Одним із важливих методів збору даних є пряме вимірювання 
електричних параметрів. Воно передбачає отримання інформації про 
струм, напругу, активну потужність, спожиту енергію та інші показники, 
які характеризують роботу електричних споживачів. Такі дані можуть 
використовуватися для оцінювання поточного навантаження, визначення 
пікових періодів і виявлення обладнання, яке працює нераціонально. В 
системі контролю енергоспоживання прямі вимірювання мають особливе 
значення, оскільки вони дають кількісну основу для аналізу та дозволяють 
порівнювати фактичні показники з установленими межами або 
очікуваними значеннями [45, с. 94]. 
Крім прямих електричних вимірювань, важливим є збір контекстних 
даних, які допомагають пояснити характер енергоспоживання. Наприклад, 
підвищене споживання електроенергії може бути обґрунтованим, якщо в 
приміщенні перебувають люди, працює обладнання та потрібне 
освітлення. Водночас аналогічний рівень навантаження у порожньому 
приміщенні або в неробочий час може свідчити про нераціональне 
використання ресурсів. Дані від датчиків присутності, руху, освітленості, 
температури та вологості дають змогу не лише фіксувати енерго-
споживання, а й інтерпретувати його відповідно до фактичних умов 
експлуатації будівлі [26, с. 134]. 
У бездротовій сенсорній мережі збір даних може здійснюватися 
періодично або подієво. Періодичний метод передбачає передавання 
показників через задані проміжки часу, що дозволяє формувати часові 
ряди та аналізувати динаміку споживання протягом доби, тижня чи місяця. 
Подієвий метод використовується тоді, коли сенсор передає інформацію 
лише після зміни стану або перевищення певного порога, наприклад після 
виявлення руху, відкриття вікна, різкого зростання навантаження чи зміни 
температури. Поєднання цих двох методів дозволяє зменшити кількість 
58 
 
 
зайвих повідомлень, продовжити автономну роботу сенсорних вузлів і 
водночас не втратити важливі події [45, с. 96]. 
Під час збору даних важливо забезпечити їх часову прив’язку, 
оскільки без точного часу отримання показника неможливо коректно 
оцінити динаміку енергоспоживання. Кожне вимірювання повинно 
супроводжуватися часовою міткою, яка дозволяє визначити момент 
виникнення навантаження, тривалість роботи обладнання та послідовність 
подій у системі. Наприклад, якщо спочатку зафіксовано присутність 
людей, а потім зростання споживання електроенергії, це може бути 
нормальним режимом роботи приміщення. Якщо ж навантаження зростає 
без жодних ознак використання приміщення, система може розглядати 
таку ситуацію як потенційне відхилення. 
Якість даних є одним із визначальних чинників ефективного аналізу 
енергоспоживання. Дані повинні бути точними, повними, актуальними, 
узгодженими між собою та захищеними від випадкових помилок. На 
практиці можуть виникати ситуації, коли сенсор передає некоректне 
значення, тимчасово втрачає зв’язок або дублює повідомлення через 
нестабільність каналу передачі. Перед аналізом необхідно виконувати 
первинну перевірку даних, яка передбачає фільтрацію явно помилкових 
значень, перевірку допустимих меж, усунення дублювання та позначення 
пропущених вимірювань [26, с. 135]. 
Первинна обробка даних може виконуватися як на рівні сенсорного 
вузла, так і на рівні контролера або програмного забезпечення. Якщо 
частина обробки виконується безпосередньо на сенсорному вузлі, це 
дозволяє зменшити обсяг переданої інформації та знизити навантаження на 
мережу. Наприклад, вузол може передавати значення лише тоді, коли воно 
суттєво відрізняється від попереднього або перевищує встановлений поріг. 
На рівні програмного забезпечення можуть застосовуватися складніші 
59 
 
 
методи обробки, зокрема згладжування показників, групування даних, 
розрахунок середніх значень і підготовка інформації до візуалізації. 
Одним із базових методів аналізу є порівняння поточних показників із 
пороговими значеннями. Для кожного параметра можуть задаватися 
допустимі межі, перевищення яких свідчить про можливу проблему або 
нераціональний режим роботи. Наприклад, якщо електричне навантаження 
перевищує встановлений рівень, система може сформувати попередження 
про пікове споживання. Якщо температура в приміщенні виходить за межі 
допустимого діапазону, це може свідчити про неефективну роботу 
опалення, кондиціювання або вентиляції. 
Іншим важливим методом є аналіз часових рядів, який дозволяє 
вивчати зміну енергоспоживання у часі. За допомогою такого аналізу 
можна визначити години найбільшого навантаження, тривалість роботи 
окремих систем, повторювані добові або тижневі закономірності та сезонні 
зміни. Наприклад, у навчальній або адміністративній будівлі споживання 
зазвичай зростає в робочий час і зменшується ввечері або у вихідні. Якщо 
система фіксує високий рівень споживання в періоди, коли будівля майже 
не використовується, це може вказувати на зайву роботу обладнання або 
неправильні налаштування [15, с. 55]. 
Для поглибленого аналізу можуть застосовуватися методи порівняння 
між окремими зонами будівлі. Якщо кілька приміщень мають подібне 
призначення, але одне з них споживає значно більше енергії, це може бути 
підставою для додаткової перевірки обладнання або режимів експлуатації. 
Таке порівняння дозволяє визначити ділянки з підвищеним навантаженням 
і зосередити увагу на тих місцях, де енергетичні втрати є найбільш 
імовірними. В поєднанні з даними про присутність людей, освітленість і 
температуру цей метод дає змогу точніше пояснити причини відмінностей 
у споживанні [4, с. 10]. 
 
60 
 
 
Аналіз енергоспоживання може також включати виявлення аномалій, 
тобто нетипових або небажаних відхилень від звичайного режиму роботи. 
Аномалією може бути різке зростання навантаження, тривала робота 
обладнання після завершення робочого часу, часті короткочасні стрибки 
споживання або невідповідність між станом приміщення та активністю 
споживачів енергії. Для виявлення таких ситуацій можуть використо-
вуватися прості правила, статистичні межі або порівняння з історичними 
даними. Головною метою такого аналізу є своєчасне виявлення ситуацій, 
які призводять до зайвих витрат або можуть свідчити про несправність 
обладнання [15, с. 56]. 
Важливою складовою аналізу є оцінювання взаємозв’язку між 
енергоспоживанням і умовами експлуатації приміщень. Наприклад, робота 
освітлення повинна співвідноситися з рівнем природного світла та 
присутністю людей, а робота опалення чи кондиціювання — з 
температурою, вологістю та режимом використання приміщення. Якщо 
система враховує лише електричне навантаження, вона може не завжди 
правильно оцінити причину його зміни. Поєднання енергетичних і 
контекстних даних дозволяє робити висновки більш обґрунтованими та 
зменшує ймовірність помилкового трактування показників [4, с. 11]. 
Для інтелектуальної системи контролю енергоспоживання важливим є 
не лише аналіз минулих і поточних даних, а й прогнозування майбутнього 
рівня споживання енергії, оскільки саме прогноз дає змогу завчасно 
оцінити можливі зміни навантаження та підготувати систему до них. 
Прогнозування може базуватися на історичних показниках споживання, 
типовому графіку використання будівлі, температурних умовах, рівні 
освітленості, кількості активних приміщень, присутності людей і 
повторюваних режимах роботи окремого обладнання. Завдяки такому 
підходу система може виявляти закономірності у використанні енергії, 
наприклад підвищене навантаження в робочі години, сезонне зростання 
61 
 
 
витрат на опалення чи кондиціонування, а також періоди зниженого 
споживання. На основі прогнозу інтелектуальна система здатна заздалегідь 
визначати ймовірні пікові навантаження або моменти нераціонального 
використання енергоресурсів, що дозволяє уникати перевантаження 
мережі та зайвих витрат. Це створює передумови для своєчасного 
коригування режимів роботи освітлення, вентиляції, опалення, 
кондиціонування та іншого обладнання, а також забезпечує більш 
ефективний, економний і раціональний розподіл енергетичних ресурсів у 
будівлі [15, с. 57]. 
Результати збору та аналізу даних повинні подаватися у формі, 
зручній для використання технічним персоналом або відповідальною 
особою. Для цього застосовуються графіки, таблиці, інформаційні панелі, 
повідомлення про відхилення, звіти за періодами та порівняльні 
показники. Важливо, щоб система не перевантажувала користувача 
надмірною кількістю числових даних, а виділяла ключові параметри, які 
потребують уваги. Наприклад, доцільним є відображення загального 
споживання, споживання за зонами, пікових навантажень, стану сенсорів і 
переліку зафіксованих відхилень (додаток А). 
Таким чином, методи збору та аналізу даних енергоспоживання 
повинні забезпечувати повний цикл роботи з інформацією: від отримання 
первинних показників до формування висновків щодо ефективності 
використання енергетичних ресурсів. Збір даних має бути автоматизо-
ваним, регулярним, точним і прив’язаним до конкретних зон будівлі, а 
аналіз повинен враховувати як кількісні показники споживання, так і 
контекстні умови експлуатації. Поєднання прямих вимірювань, сенсорних 
даних, часової обробки, порівняння з порогами, виявлення аномалій і 
візуалізації результатів створює основу для роботи інтелектуальної 
системи контролю.  
 
62 
 
 
2.2 Модель взаємодії сенсорної мережі, контролера та 
програмного забезпечення 
 
Модель взаємодії сенсорної мережі, контролера та програмного 
забезпечення передбачає поетапний обмін інформацією між 
вимірювальними пристроями, центральним керуючим елементом і 
програмним середовищем, у якому здійснюється обробка та аналіз даних. 
У такій системі сенсорна мережа виконує функцію отримання первинних 
показників із різних приміщень і технічних зон будівлі. Контролер 
приймає ці показники, перевіряє їхню коректність, упорядковує та передає 
далі для програмної обробки. Програмне забезпечення аналізує отриману 
інформацію, зберігає її, формує повідомлення про відхилення та підтримує 
прийняття рішень щодо оптимізації енергоспоживання. 
На першому рівні моделі розміщуються сенсорні вузли, які 
встановлюються в тих місцях будівлі, де необхідно контролювати 
параметри, пов’язані з використанням енергії. Такі вузли можуть 
розташовуватися в навчальних аудиторіях, кабінетах, коридорах, 
технічних приміщеннях, біля електрощитових, поруч із освітлювальними 
лініями, кліматичним обладнанням або окремими групами електричних 
споживачів. Кожен вузол відповідає за отримання певного типу даних: 
електричного навантаження, температури, вологості, освітленості, руху, 
присутності людей або стану обладнання. Для правильної роботи системи 
кожен пристрій має власний ідентифікатор, за яким визначається його 
місце встановлення, тип вимірювання та належність до конкретної зони 
будівлі [4, с. 13]. 
Сенсорний вузол складається з датчика, мікроконтролера, бездрото-
вого модуля та джерела живлення. Датчик фіксує фізичний параметр, 
наприклад силу струму, напругу, температуру, рівень освітленості або 
наявність руху в приміщенні. Мікроконтролер перетворює отриманий 
63 
 
 
сигнал у цифровий формат, виконує первинну обробку та формує 
інформаційне повідомлення для передавання. У повідомленні можуть 
міститися ідентифікатор вузла, тип параметра, виміряне значення, одиниця 
вимірювання, час отримання показника, рівень заряду батареї та службові 
дані про стан пристрою. 
Передавання даних від сенсорних вузлів до контролера здійснюється 
бездротовим каналом зв’язку. Залежно від умов будівлі, площі приміщень і 
кількості пристроїв може використовуватися пряме передавання або 
передавання через проміжні вузли. Якщо сенсор розташований близько до 
контролера й сигнал є стабільним, інформація може надходити 
безпосередньо до центрального пристрою. Якщо ж окремі приміщення 
віддалені, мають товсті стіни або інші перешкоди для радіосигналу, 
частина вузлів може виконувати роль проміжних передавачів, 
забезпечуючи доставку даних із важкодоступних зон [4, с. 14]. 
Контролер є центральним елементом взаємодії між сенсорною 
мережею та програмним забезпеченням. Він приймає повідомлення від 
сенсорних вузлів, розпізнає джерело інформації, перевіряє структуру 
отриманих даних і готує їх до подальшої передачі. Контролер може бути 
реалізований на основі мікрокомп’ютера, спеціалізованого шлюзу, плати з 
бездротовим модулем або вбудованого пристрою з можливістю 
підключення до локальної мережі. Його головна функція полягає в тому, 
щоб об’єднати розрізнені вимірювання від багатьох вузлів у 
впорядкований потік даних для програмної частини системи [9, с. 20]. 
Контролер повинен працювати з різними типами сенсорних вузлів, 
оскільки контроль енергоспоживання потребує аналізу кількох груп 
параметрів. Наприклад, один вузол може передавати дані про температуру, 
другий — про електричне навантаження, третій — про освітленість, 
четвертий — про присутність людей у приміщенні. Контролер приймає ці 
повідомлення, визначає їхній тип і передає у спільному форматі, 
64 
 
 
придатному для подальшої обробки. Завдяки цьому програмне 
забезпечення отримує не випадкові сигнали, а впорядковану інформацію, 
яку можна порівнювати, групувати й аналізувати [4, с. 15]. 
Важливою функцією контролера є первинна перевірка отриманих 
даних. Якщо сенсор передає значення, яке явно виходить за допустимі 
межі, дублює попереднє повідомлення або надходить без потрібних 
службових даних, контролер може позначити його як некоректне. Також 
контролер може фіксувати втрату зв’язку з окремим вузлом, низький 
рівень заряду батареї, нестабільний сигнал або відсутність даних протягом 
заданого часу. Така перевірка дозволяє підвищити якість інформації, яка 
надходить до програмного забезпечення, і зменшити ймовірність 
помилкових висновків. 
Програмне забезпечення виконує функції приймання, збереження, 
обробки та аналізу даних, отриманих від контролера. Воно працює з 
інформацією про електричні параметри, стан середовища, активність у 
приміщеннях і технічний стан сенсорної мережі. Дані групуються за 
приміщеннями, зонами, типами параметрів і часовими інтервалами. На 
основі цього система може визначати рівень енергоспоживання, виявляти 
перевищення встановлених меж, аналізувати закономірності та формувати 
повідомлення про нераціональні режими роботи обладнання. 
У програмному забезпеченні доцільно передбачити кілька логічних 
блоків, кожен із яких виконує окрему функцію. Перший блок приймає дані 
від контролера та перевіряє правильність формату повідомлень. Другий 
блок відповідає за збереження інформації в базі даних, де кожне 
вимірювання має часову мітку, ідентифікатор вузла, тип параметра й 
числове значення. Третій блок виконує аналітичну обробку, зокрема 
порівняння з пороговими значеннями, виявлення аномалій, розрахунок 
середніх показників, визначення пікових навантажень і порівняння 
окремих зон будівлі [9, с. 21]. 
65 
 
 
База даних є важливою частиною програмного рівня, оскільки саме в 
ній накопичується історія вимірювань і службова інформація про роботу 
системи. У ній можуть зберігатися показники енергоспоживання, 
температура, вологість, освітленість, дані про присутність людей, стан 
вузлів, події, повідомлення та налаштування порогових значень. Завдяки 
накопиченню даних система може аналізувати не тільки поточний стан, а й 
зміни за певний період часу. Це дає змогу визначати повторювані 
закономірності, порівнювати роботу різних зон і встановлювати причини 
підвищеного енергоспоживання [9, с. 22]. 
Обмін між контролером і програмним забезпеченням може 
здійснюватися через локальну мережу, Wi-Fi, Ethernet, USB-з’єднання або 
інший доступний канал. Якщо система функціонує в межах однієї будівлі, 
контролер може передавати дані на локальний комп’ютер або сервер. 
Якщо потрібен доступ із різних місць, програмна частина може працювати 
через вебзастосунок або хмарне середовище. У будь-якому випадку канал 
обміну повинен бути стабільним, захищеним і достатнім для регулярного 
передавання коротких повідомлень від сенсорної мережі. 
Модель взаємодії передбачає два основні напрями руху інформації. 
Перший напрям — від сенсорних вузлів до програмного забезпечення 
через контролер, тобто передавання виміряних значень і службових даних. 
Другий напрям — від програмного забезпечення до контролера та 
виконавчих пристроїв, тобто передавання команд, налаштувань або правил 
роботи. Завдяки цьому система може не лише отримувати інформацію про 
стан будівлі, а й впливати на роботу окремих технічних засобів, якщо це 
передбачено її функціональними можливостями [15, с. 56]. 
Керуючий напрям взаємодії активується після аналізу отриманих 
даних. Якщо програмне забезпечення виявляє перевищення допустимого 
енергоспоживання, роботу обладнання у неробочий час або невідповід-
ність між присутністю людей і активністю освітлення, воно може 
66 
 
 
сформувати рекомендацію або команду. Контролер приймає цю команду 
та передає її на виконавчий пристрій, наприклад реле, регулятор 
освітлення, модуль керування навантаженням або інший елемент системи. 
Після виконання дії сенсорні вузли знову фіксують параметри, що 
дозволяє оцінити результат зміни режиму роботи [15, с. 57]. 
Особливу увагу потрібно приділити безпеці керуючих дій. Система не 
повинна автоматично вимикати обладнання, яке є критично важливим для 
роботи будівлі або безпеки людей. Наприклад, вимкнення освітлення може 
бути допустимим у порожньому кабінеті, але не повинно виконуватися в 
технічній зоні, де освітлення потрібне для безпечного доступу. Тому 
програмне забезпечення має враховувати тип приміщення, пріоритет 
обладнання, допустимі межі параметрів і можливість ручного втручання 
користувача. 
Користувач взаємодіє із системою через програмний інтерфейс. Через 
нього можна переглядати поточні показники, історію вимірювань, 
повідомлення про відхилення, стан сенсорних вузлів, рівень заряду 
батарей і якість зв’язку. Також користувач може змінювати налаштування, 
зокрема допустимі межі споживання, періодичність збору даних, правила 
формування повідомлень і параметри роботи окремих зон. Таким чином, 
інтерфейс є засобом керування системою та доступу до результатів її 
роботи [20, с. 42]. 
У моделі важливо розмежувати інформаційні потоки, службові потоки 
та керуючі потоки. Інформаційні потоки містять виміряні значення, які 
надходять від сенсорних вузлів до контролера й далі до програмного 
забезпечення. Службові потоки містять дані про стан сенсорів, заряд 
батарей, якість зв’язку, помилки передавання та активність вузлів. Керуючі 
потоки рухаються у зворотному напрямі та містять команди, нові 
налаштування, правила роботи або сигнали для виконавчих пристроїв. 
67 
 
 
Під час роботи системи важливо забезпечити узгодженість часу між 
усіма компонентами. Кожне вимірювання повинно мати часову мітку, щоб 
програмне забезпечення могло правильно визначити послідовність подій. 
Наприклад, якщо спочатку зафіксована присутність людей, а потім 
зростання електричного навантаження, це може відповідати нормальному 
використанню приміщення. Якщо ж навантаження зростає без ознак 
активності в зоні, система може розглядати таку ситуацію як потенційне 
відхилення [15, с. 58]. 
Сенсорна мережа повинна працювати так, щоб не створювати 
надмірного навантаження на канал зв’язку та джерела живлення вузлів. 
Для цього дані можуть передаватися з певною періодичністю або лише 
після суттєвої зміни параметра. Наприклад, температура може 
передаватися через заданий інтервал часу, а сигнал про різке збільшення 
навантаження або появу руху — одразу після події.  
У разі нестандартних ситуацій система повинна мати визначену логіку 
реагування. Якщо сенсорний вузол втрачає зв’язок, контролер фіксує 
відсутність даних і передає відповідну інформацію до програмного 
забезпечення. Якщо надходить некоректне значення, воно може бути 
позначене як сумнівне та не використовуватися для прийняття рішень. 
Якщо виявлено критичне перевищення енергоспоживання, програмне 
забезпечення формує повідомлення для користувача або ініціює керуючу 
дію відповідно до встановлених правил [17, с. 64]. 
Загальна послідовність роботи системи може бути описана як 
безперервний цикл. Спочатку сенсорні вузли вимірюють параметри в 
приміщеннях і біля електричних споживачів. Потім дані передаються 
бездротовою мережею до контролера, де проходять первинну перевірку й 
упорядкування. Далі програмне забезпечення зберігає інформацію, 
аналізує її, формує повідомлення або команди, після чого система знову 
отримує нові вимірювання для перевірки поточного стану будівлі. 
68 
 
 
 
Схема 2.1. Модель взаємодії сенсорної мережі, контролера та 
програмного забезпечення 
 
Таким чином, така модель забезпечує узгоджену роботу всіх 
компонентів системи для ефективного контролю та оптимізації 
енергоспоживання. 
69 
 
 
Висновки до розділу 2 
Ефективність інтелектуальної системи контролю енергоспоживання 
значною мірою залежить від правильно організованих методів збору, 
передавання, обробки та аналізу даних. Використання сенсорних вузлів 
дозволяє отримувати інформацію про електричне навантаження, 
температуру, вологість, освітленість, присутність людей та інші параметри, 
які впливають на рівень енергоспоживання будівлі. Поєднання прямих 
вимірювань із контекстними даними забезпечує більш точне визначення 
причин перевитрат енергії та створює основу для формування обґрунтова-
них рішень щодо оптимізації роботи технічних систем. 
Модель взаємодії сенсорної мережі, контролера та програмного 
забезпечення повинна забезпечувати безперервний цикл роботи системи, 
який включає вимірювання параметрів, передавання даних, первинну 
перевірку, збереження інформації, аналітичну обробку та формування 
повідомлень або керуючих дій. Сенсорна мережа виконує функцію 
отримання первинних показників із різних зон будівлі, контролер 
забезпечує узгодження й передавання інформації, а програмне 
забезпечення виконує аналіз, виявлення відхилень і підтримку прийняття 
рішень.  
Для стабільної роботи системи необхідно забезпечити узгодженість 
інформаційних потоків, коректність часових міток, захищеність каналів 
зв’язку та контроль стану сенсорних вузлів. Використання бази даних 
дозволяє накопичувати історію вимірювань, аналізувати зміни 
енергоспоживання за різні періоди, визначати повторювані закономірності 
та виявляти аномальні ситуації.  
Отже, запропонована модель взаємодії створює основу для побудови 
інтелектуальної системи контролю енергоспоживання будівлі, здатної 
забезпечити автоматизований моніторинг, аналіз і підтримку енерго-
ефективного керування технічними ресурсами. 
70 
 
 
3. АЛГОРИТМИ, ПРОГРАМНІ ЗАСОБИ ДЛЯ ПІДВИЩЕННЯ 
ЕФЕКТИВНОСТІ МЕТОДІВ, МОДЕЛЕЙ, КОМПОНЕНТІВ 
 
3.1 Розроблення алгоритму контролю та оптимізації 
енергоспоживання 
 
Алгоритм контролю та оптимізації енергоспоживання будівлі був 
розроблений як послідовна логіка роботи інтелектуальної системи, що 
забезпечує автоматизоване отримання даних, їх перевірку, аналітичну 
обробку та формування рішень щодо раціонального використання 
енергетичних ресурсів. Його основне призначення полягає в тому, щоб 
система могла не лише фіксувати поточні показники, а й визначати, чи 
відповідає рівень споживання фактичним умовам експлуатації приміщень. 
В межах алгоритму враховуються електричне навантаження, температура, 
вологість, освітленість, присутність людей, стан обладнання, час доби та 
налаштування для окремих зон будівлі.  
На початку роботи алгоритм виконує підготовку системи до 
функціонування. Активуються сенсорні вузли, контролер, модулі 
бездротового зв’язку, програмне забезпечення, база даних і засоби 
керування виконавчими пристроями. Для кожного сенсорного вузла 
задаються ідентифікатор, тип параметра, місце встановлення, належність 
до певної зони будівлі та допустимі межі вимірювань. Також у системі 
встановлюються робочі параметри: періодичність збору даних, порогові 
значення енергоспоживання, допустимі температурні межі, рівень 
освітленості, правила формування повідомлень і умови активації керуючих 
дій. 
Після підготовки системи сенсорні вузли починають отримувати 
первинні дані з контрольованих зон будівлі. Датчики струму та напруги 
фіксують електричне навантаження, температурні датчики передають дані 
71 
 
 
про мікроклімат, сенсори освітленості визначають рівень світла, а датчики 
руху або присутності фіксують активність людей у приміщенні. Залежно 
від типу параметра дані можуть надходити періодично або після настання 
певної події. Наприклад, температура може передаватися через визначені 
проміжки часу, тоді як сигнал про появу руху, перевищення навантаження 
або зміну стану обладнання надходить одразу після фіксації відповідної 
події. 
Кожен сенсорний вузол формує інформаційне повідомлення, яке 
містить не тільки виміряне значення, а й службові дані, необхідні для 
подальшої обробки. До складу такого повідомлення входять ідентифікатор 
вузла, назва або код зони, тип параметра, числове значення, одиниця 
вимірювання, час отримання показника, рівень заряду джерела живлення 
та статус пристрою. Така структура дає змогу системі точно визначити 
джерело інформації та правильно пов’язати вимірювання з конкретним 
приміщенням або обладнанням.  
Сформовані повідомлення передаються до контролера через 
бездротову сенсорну мережу. Якщо сенсорний вузол розташований у зоні 
стабільного сигналу, дані надходять до контролера безпосередньо. Якщо 
сигнал ослаблений через відстань, стіни, перекриття або технічні 
перешкоди, передавання може здійснюватися через проміжні вузли. Такий 
спосіб організації обміну дозволяє охопити різні частини будівлі та 
забезпечити надходження даних навіть із віддалених або технічно 
складних зон. 
Контролер приймає повідомлення від сенсорних вузлів і виконує їх 
первинну реєстрацію. Він визначає джерело даних, перевіряє наявність 
обов’язкових полів, оцінює правильність структури повідомлення та 
встановлює, чи придатне воно для подальшої обробки. Якщо повідомлення 
має правильний формат і містить усі необхідні дані, воно передається до 
програмного забезпечення. Якщо повідомлення пошкоджене, неповне або 
72 
 
 
не має ідентифікатора вузла, алгоритм позначає його як некоректне та не 
використовує для формування рішень. 
У межах алгоритму передбачено контроль технічного стану сенсорних 
вузлів. Система аналізує рівень заряду батареї, стабільність зв’язку, 
регулярність надходження повідомлень і наявність помилок передавання. 
Якщо заряд джерела живлення знижується нижче встановленої межі, 
формується повідомлення про потребу в обслуговуванні вузла. Якщо від 
певного сенсора не надходять дані протягом заданого часу, система фіксує 
втрату зв’язку та позначає відповідний вузол як тимчасово недоступний. 
Після перевірки технічного стану виконується оцінювання достовір-
ності виміряних значень. Алгоритм порівнює отримані показники з 
фізично можливими та допустимими межами для відповідного параметра. 
Наприклад, значення температури, яке явно не відповідає умовам 
приміщення, або різкий стрибок електричного навантаження без 
попередніх змін у роботі обладнання можуть бути позначені як сумнівні.  
Достовірні дані передаються до програмного забезпечення та 
зберігаються в базі даних. Для кожного запису фіксуються час 
вимірювання, ідентифікатор вузла, зона будівлі, тип параметра, числове 
значення та службова інформація про стан вузла. Накопичення історії 
вимірювань дозволяє аналізувати зміну енергоспоживання за різні 
проміжки часу, визначати повторювані закономірності та порівнювати 
поточні показники з попередніми. База даних у цьому алгоритмі виконує 
не лише функцію зберігання інформації, а й забезпечує основу для 
аналітичної обробки та прийняття рішень. 
Аналітична частина алгоритму починається з групування даних за 
зонами, типами параметрів і часовими інтервалами. Дані про електричне 
навантаження аналізуються разом із показниками присутності людей, 
освітленості, температури та режиму використання приміщення. Це 
дозволяє оцінити не тільки факт споживання енергії, а й умови, у яких 
73 
 
 
воно виникло. Наприклад, високий рівень електроспоживання у 
приміщенні з активною присутністю людей може бути допустимим, тоді 
як аналогічне навантаження у порожній зоні може свідчити про 
нераціональне використання ресурсів. 
Для контролю поточного стану використовується порівняння 
показників із установленими пороговими значеннями. Для кожної зони 
будівлі можуть бути задані власні межі електричного навантаження, 
температури, освітленості та допустимого часу роботи обладнання. Якщо 
отримане значення перевищує встановлену межу, алгоритм визначає тип 
відхилення та рівень його важливості.  
Окремо алгоритм аналізує відповідність енергоспоживання фактич-
ному використанню приміщення. Для цього порівнюються дані про 
присутність людей, рівень освітленості, електричне навантаження та час 
доби. Якщо освітлення або електрообладнання працює за відсутності 
людей, система класифікує таку ситуацію як потенційно нераціональне 
споживання. Якщо ж високе навантаження збігається з робочим періодом і 
активним використанням приміщення, алгоритм не розглядає його як 
порушення, а лише фіксує в історії вимірювань. 
Виявлення аномалій є важливою частиною розробленого алгоритму. 
До аномальних ситуацій належать різкі стрибки навантаження, тривала 
робота обладнання у неробочий час, нестандартні зміни температури, 
повторювані перевищення порогів або відсутність логічного зв’язку між 
станом приміщення та рівнем енергоспоживання. Алгоритм порівнює 
поточні дані з попередніми значеннями та типовими режимами роботи 
зони. Якщо відхилення є значним або повторюється протягом певного 
часу, система формує попередження для користувача. 
У процесі аналізу алгоритм визначає характер виявленого відхилення. 
Воно може бути інформаційним, попереджувальним або критичним. 
Інформаційний рівень використовується для незначних змін, які не 
74 
 
 
потребують негайного втручання, але мають бути зафіксовані. Поперед-
жувальний рівень застосовується тоді, коли спостерігається підвищене 
споживання або нетипова робота обладнання. Критичний рівень 
встановлюється у випадках, коли зафіксоване перевищення може 
призвести до значних енергетичних втрат, порушення роботи системи або 
потребує швидкої реакції відповідальної особи. 
Після визначення типу відхилення алгоритм формує відповідну 
реакцію системи. Якщо ситуація не потребує автоматичного втручання, 
програмне забезпечення створює повідомлення з описом проблеми, 
зазначенням зони, часу, параметра та рекомендованої дії. Якщо умови 
відповідають правилам автоматичного керування, система формує команду 
для контролера. Команда може бути спрямована на вимкнення 
другорядного навантаження, зміну режиму освітлення, коригування 
роботи виконавчого пристрою або оновлення параметрів окремої зони. 
Керуючі дії в алгоритмі виконуються лише з урахуванням обмежень 
безпеки та пріоритетності обладнання. Система не повинна автоматично 
вимикати критично важливі пристрої, обладнання безперервної роботи або 
технічні системи, від яких залежить безпека людей. Для кожної групи 
обладнання встановлюється статус: кероване, умовно кероване або 
некероване.  
Після надсилання команди контролер передає її виконавчому 
пристрою. Виконавчим пристроєм може бути реле, регулятор освітлення, 
модуль керування навантаженням або інший елемент, який здатний 
змінити стан підключеного обладнання. Після виконання дії система 
очікує нових вимірювань від сенсорних вузлів, щоб перевірити, чи 
змінився рівень споживання та чи було усунено відхилення. Якщо після 
виконання команди показники нормалізуються, подія фіксується як 
успішно опрацьована. 
75 
 
 
Якщо після керуючої дії відхилення зберігається, алгоритм повторно 
аналізує ситуацію та підвищує рівень повідомлення. Наприклад, якщо 
після вимкнення другорядного навантаження електроспоживання 
залишається надмірним, система може вказати на можливу несправність 
обладнання або потребу у втручанні технічного персоналу. Якщо датчики 
не підтверджують зміну стану після команди, алгоритм може зафіксувати 
неспрацювання виконавчого пристрою.  
Алгоритм також передбачає формування історії подій. До неї 
заносяться дані про отримані вимірювання, виявлені відхилення, 
повідомлення, команди, реакцію виконавчих пристроїв і результат 
повторної перевірки. Це дозволяє аналізувати, які проблеми виникали 
найчастіше, у яких зонах спостерігалося найбільше навантаження та які 
керуючі дії були найбільш ефективними.  
З метою оптимізації енергоспоживання алгоритм використовує не 
лише миттєві показники, а й накопичені дані за попередні періоди. На 
основі історії вимірювань система визначає типові години пікового 
навантаження, середні значення споживання для окремих зон, повторювані 
відхилення та періоди нераціональної роботи обладнання. Такі дані 
використовуються для коригування правил керування та формування 
більш точних повідомлень. Наприклад, якщо певна зона регулярно 
споживає енергію після завершення робочого часу, алгоритм може 
встановити для неї посилений контроль у відповідний період. 
Розроблений алгоритм забезпечує безперервний цикл роботи системи. 
Сенсорні вузли здійснюють вимірювання, контролер приймає та перевіряє 
дані, програмне забезпечення зберігає й аналізує інформацію, після чого 
формуються повідомлення або керуючі дії. Після кожної реакції системи 
знову надходять нові вимірювання, які дають змогу перевірити стан 
будівлі та оцінити ефективність виконаних дій (додаток Б). 
 
76 
 
 
3.2 Програмна реалізація та тестування інтелектуальної системи 
 
Програмна реалізація інтелектуальної системи контролю енерго-
споживання будівлі виконувалася з урахуванням розробленої моделі 
взаємодії сенсорної мережі, контролера та програмного забезпечення, а 
також алгоритму контролю й оптимізації енергоспоживання. Основне 
завдання реалізації полягало в тому, щоб забезпечити повний цикл роботи 
системи: отримання даних від сенсорних вузлів, передавання їх до 
контролера, первинну перевірку, збереження, аналітичну обробку, 
виявлення відхилень, формування повідомлень і підготовку керуючих дій 
для оптимізації роботи технічних систем будівлі.  
В межах програмної реалізації систему доцільно поділити на кілька 
взаємопов’язаних рівнів: сенсорний рівень, рівень контролера, рівень 
збереження даних, аналітичний рівень, рівень візуалізації та рівень 
формування керуючих рішень. Сенсорний рівень забезпечує вимірювання 
параметрів, що впливають на енергоспоживання будівлі. До таких 
параметрів належать електричне навантаження, температура, вологість, 
освітленість, присутність людей, стан обладнання та інші показники, які 
можуть бути використані для оцінювання ефективності роботи окремих 
зон будівлі. Рівень контролера приймає ці дані, перевіряє їхню коректність, 
упорядковує за ідентифікаторами сенсорів і передає до програмного 
забезпечення. Рівень збереження даних накопичує поточні й історичні 
значення, що дає змогу не лише бачити стан будівлі в конкретний момент, 
а й аналізувати динаміку споживання за певний період. Аналітичний 
рівень виконує порівняння показників із допустимими межами, виявляє 
перевищення, аномалії та нераціональні режими. Рівень візуалізації подає 
інформацію користувачеві або оператору, а рівень керування формує 
рекомендації чи команди для зміни режиму роботи обладнання (табл.  
3.1.). 
77 
 
 
Таблиця 3.1  
Програмні компоненти інтелектуальної системи контролю 
енергоспоживання 
Компонент Основне 
№ Вхідні дані Вихідні дані 
системи призначення 
Дані про 
Модуль навантаження, 
Отримання 
приймання температуру, Первинний 
1 показників від 
сенсорних вологість, пакет даних 
сенсорних вузлів 
даних освітленість, 
присутність людей 
Ідентифікатор Прив’язка 
Модуль Визначення 
сенсора, зона показника до 
2 ідентифікації джерела 
будівлі, тип приміщення або 
вузлів отриманих даних 
параметра технічної зони 
Виявлення 
Модуль помилкових, Перевірені та 
Первинні сенсорні 
3 перевірки пропущених або відфільтровані 
дані 
коректності некоректних дані 
вимірювань 
Накопичення Записи бази 
Модуль 
поточних та даних або 
4 збереження Перевірені дані 
історичних журналу 
даних 
показників вимірювань 
Порівняння 
Дані сенсорів, 
Модуль аналізу показників із 
історія Аналітичний 
5 енергоспожива порогами та 
вимірювань, висновок 
ння попередніми 
порогові значення 
значеннями 
Поточне 
Модуль Пошук споживання, час 
Повідомлення 
6 виявлення нетипових доби, присутність 
про відхилення 
аномалій режимів роботи людей, стан 
обладнання 
Визначення Аналітичний 
Модуль доцільних дій висновок, правила Рекомендація 
7 
оптимізації для зменшення керування, стан або керуюча дія 
перевитрат зони 
Подання даних Поточні значення, Інформаційна 
Модуль 
8 оператору або повідомлення, панель, таблиці, 
візуалізації 
користувачу звіти графіки 
 
78 
 
 
Продовження таблиці 3.1. 
 
Компонент Основне 
№ Вхідні дані Вихідні дані 
системи призначення 
 
Збереження Події системи, 
Модуль Журнал роботи 
9 подій, результати 
журналювання системи 
попереджень і аналізу, команди 
виконаних дій 
Формування 
Історичні дані, Добові, тижневі 
Модуль підсумкових 
10 результати або зональні 
звітності показників 
тестування звіти 
ефективності 
 
Програмна реалізація системи передбачає обробку даних, які 
надходять від сенсорних вузлів у вигляді окремих повідомлень. Кожне 
повідомлення повинно містити ідентифікатор сенсорного вузла, назву або 
номер зони будівлі, тип вимірюваного параметра, числове значення, 
одиницю вимірювання та час фіксації показника. Такий формат дає змогу 
програмному забезпеченню правильно визначати, з якого приміщення 
отримано інформацію, до якої категорії вона належить і які правила 
аналізу потрібно застосувати. Наприклад, показник освітленості 
використовується для оцінювання потреби в роботі освітлювальних 
приладів, показник температури — для контролю мікроклімату, а показник 
електричного навантаження — для визначення фактичного рівня 
споживання енергії (табл.  3.2.). 
Таблиця 3.2  
Структура пакета даних від сенсорного вузла 
 
Поле пакета 
Призначення поля Приклад значення 
даних 
Унікальний ідентифікатор 
Node_ID SN-01 
сенсорного вузла 
Позначення зони або 
Zone_ID Аудиторія 204 
приміщення 
Power / Temperature / 
Parameter_type Тип вимірюваного параметра 
Light / Presence 
Value Отримане числове значення 3,8 
79 
 
 
Продовження таблиці 3.2. 
 
Поле пакета 
Призначення поля Приклад значення 
даних 
Unit Одиниця вимірювання кВт / °C / лк / 0 або 1 
Timestamp Час отримання показника 10:15 
Рівень заряду сенсорного 
Battery_level 82 % 
вузла 
Signal_status Стан бездротового зв’язку Stable / Weak / Lost 
Device_status Стан сенсорного вузла Active / Warning / Error 
 
В програмній реалізації особливе значення має первинна перевірка 
даних, оскільки помилкові або неповні показники можуть призвести до 
неправильного висновку щодо енергоспоживання. Наприклад, якщо сенсор 
освітленості передає нульове значення через несправність, система може 
помилково визначити, що в приміщенні темно, і рекомендувати 
ввімкнення освітлення. Якщо датчик присутності не передає дані, система 
може неправильно оцінити зайнятість приміщення. Тому перед 
аналітичною обробкою дані перевіряються за кількома ознаками: наявність 
усіх обов’язкових полів, допустимість числового значення, відповідність 
одиниці вимірювання, актуальність часу отримання, стабільність сигналу 
та працездатність сенсорного вузла (табл.  3.3.). 
Таблиця 3.3 
Правила первинної перевірки сенсорних даних 
 
Перевірювани Дія системи у разі 
№ Умова коректності 
й параметр порушення 
Node_ID присутній у 
Ідентифікатор Відхилити пакет або 
1 переліку зареєстрованих 
вузла позначити як невідомий 
вузлів 
Час отримання Позначити як 
2 Показник не є застарілим 
даних прострочений 
Значення не є від’ємним і 
Електричне 
3 не перевищує фізично Позначити як некоректне 
навантаження 
можливу межу 
 
80 
 
 
Продовження таблиці 3.3. 
 
Перевірювани Дія системи у разі 
№ Умова коректності 
й параметр порушення 
Значення перебуває в Сформувати 
4 Температура допустимому діапазоні для попередження про 
приміщення некоректний вимір 
5 Освітленість Значення не є від’ємним Відхилити показник 
Присутність Значення має формат  Запросити повторне 
6 
людей 0 або 1 вимірювання 
Сформувати 
Значення перебуває в 
7 Заряд батареї повідомлення про стан 
межах 0–100 % 
вузла 
Стан зв’язку не дорівнює Позначити вузол як 
8 Сигнал зв’язку 
Lost тимчасово недоступний 
 
Після перевірки коректності дані передаються до аналітичного 
модуля, який виконує їх подальше опрацювання, порівняння та 
інтерпретацію відповідно до заданих правил контролю енергоспоживання. 
Аналітична частина програмного забезпечення зіставляє поточні значення 
з установленими пороговими межами, середніми історичними показника-
ми та умовами фактичного використання конкретного приміщення або 
зони будівлі. Це дає змогу визначити не лише сам факт підвищеного 
споживання енергії, а й можливі причини його виникнення, наприклад 
роботу обладнання за відсутності людей, надмірне освітлення в денний час 
або нераціональний режим опалення чи вентиляції. Інтелектуальна система 
повинна враховувати не тільки абсолютні показники енергоспоживання, а 
й додаткові фактори, які безпосередньо впливають на них: присутність 
людей, рівень природного освітлення, температуру, вологість, час доби, 
сезонність, режим роботи обладнання та особливості використання 
окремих зон будівлі. Завдяки такому підходу система може формувати 
81 
 
 
більш обґрунтовані висновки щодо ефективності використання енергетич-
них ресурсів і своєчасно виявляти нераціональні режими роботи, що 
відображено в табл. 3.4. 
Таблиця 3.4  
Основні контрольовані параметри системи 
 
Одиниця Призначення  
№ Параметр Джерело даних 
вимірювання в системі 
Визначення 
Електричне Датчик струму / 
фактичного 
1 навантаженн лічильник / кВт 
споживання 
я модуль обліку 
електроенергії 
Оцінювання роботи 
Температура Температурний 
2 °C опалення, вентиляції 
повітря сенсор 
та кондиціювання 
Контроль 
Сенсор 
3 Вологість % мікроклімату 
вологості 
приміщення 
Сенсор Визначення потреби у 
4 Освітленість лк 
освітленості штучному освітленні 
Встановлення 
Присутність Датчик руху або фактичного 
5 0 / 1 
людей присутності використання 
приміщення 
Контролер або Визначення режиму 
Стан Active / 
6 виконавчий роботи технічних 
обладнання Inactive / Error 
пристрій систем 
Системний Врахування робочого 
7 Час доби год:хв 
годинник та неробочого часу 
Стан Active / Контроль 
Дані 
8 сенсорного Warning / працездатності 
самодіагностики 
вузла Error сенсорної мережі 
 
82 
 
 
Для реалізації алгоритму контролю й оптимізації енергоспоживання 
було передбачено набір логічних правил, які застосовуються до отриманих 
даних. Ці правила не замінюють повноцінне інженерне керування 
будівлею, але дають змогу виявляти типові ситуації, пов’язані з 
перевитратами енергії. Наприклад, якщо в приміщенні відсутні люди, але 
освітлення або інше електричне навантаження залишається активним, 
система формує повідомлення про нераціональне використання ресурсів. 
Якщо температура перевищує допустиму межу, а споживання кліматич-
ного обладнання залишається високим, система може рекомендувати 
перевірити режим роботи вентиляції або кондиціювання. Якщо певна зона 
регулярно споживає енергію після завершення робочого часу, система 
позначає її як проблемну для подальшого аналізу (табл.  3.5.). 
Таблиця 3.5  
Логічні правила аналізу та оптимізації енергоспоживання 
 
№ Умова спрацювання Висновок системи Рекомендована дія 
Присутність = 0, 
Освітлення працює Вимкнути або 
1 освітленість штучного 
без потреби зменшити освітлення 
освітлення активна 
Присутність = 0, 
Перевірити активні 
електричне Обладнання працює 
пристрої та вимкнути 
2 навантаження у порожньому 
другорядні 
перевищує допустиму приміщенні 
навантаження 
межу 
Температура нижча за Увімкнути або 
Порушення 
3 допустиму, опалення перевірити систему 
теплового режиму 
неактивне опалення 
Температура вища за Перевірити 
Можлива 
допустиму, налаштування 
4 неефективна робота 
кондиціювання кондиціювання або 
кліматичної системи 
активне тривалий час вентиляції 
Електричне Можливий піковий Сформувати 
5 навантаження різко режим або аварійне попередження 
зростає навантаження оператору 
 
83 
 
 
Продовження таблиці 3.5. 
 
№ Умова спрацювання Висновок системи Рекомендована дія 
Дані від сенсорного Втрата зв’язку або Перевірити стан вузла 
6 
вузла не надходять несправність вузла та рівень сигналу 
Батарея сенсорного Запланувати 
Ризик втрати даних 
7 вузла нижча за обслуговування або 
від вузла 
допустиму межу заміну батареї 
Повторюване Посилити контроль 
Нераціональний 
8 споживання у цієї зони та 
режим роботи зони 
неробочий час скоригувати правила 
 
Програмне забезпечення повинно підтримувати роботу із зональною 
структурою будівлі. Це означає, що дані аналізуються не лише загалом для 
всього об’єкта, а й окремо для кожної контрольованої зони. Доцільно 
розглядати будівлю як сукупність приміщень і технічних ділянок, що 
мають різні режими використання: навчальні аудиторії, коридори, 
службові кабінети, технічні приміщення та зони загального користування 
(табл.  3.6.). 
Таблиця 3.6  
Приклад зональної структури контролю енергоспоживання 
 
Очікувана 
Контрольовані Типові ризики 
№ Зона будівлі реакція 
параметри перевитрат 
системи 
Освітленість, Робота освітлення Регулювання 
Навчальна присутність, після занять, зайве освітлення й 
1 
аудиторія температура, опалення або кліматичного 
навантаження охолодження режиму 
Постійне Перехід до 
Освітленість, 
2 Коридор освітлення за економного 
рух, час доби 
відсутності руху режиму 
Робота 
Присутність, Повідомлення 
комп’ютерної 
Службовий електричне або вимкнення 
3 техніки після 
кабінет навантаження, другорядних 
завершення 
температура пристроїв 
робочого часу 
 
84 
 
 
Продовження таблиці 3.6. 
 
Очікувана 
Контрольовані Типові ризики 
№ Зона будівлі реакція 
параметри перевитрат 
системи 
Температура, 
Перегрів або 
Технічне стан Попередження 
4 постійне підвищене 
приміщення обладнання, оператору 
споживання 
навантаження 
Зона Освітленість, Робота освітлення Автоматичне 
5 загального рух, без фактичного зниження 
користування навантаження використання споживання 
 
Важливим елементом програмної реалізації є журналювання подій. В 
журналі фіксуються отримані показники, результати перевірки, виявлені 
відхилення, сформовані повідомлення та запропоновані або виконані 
керуючі дії. Це дає змогу не лише контролювати поточну роботу системи, 
а й аналізувати її ефективність у подальшому (табл.  3.7.). 
Таблиця 3.7  
Приклад запису журналу роботи інтелектуальної системи 
Виявлений 
№ Час Зона Отримані дані Дія системи 
стан 
Аудиторія P = 2,1 кВт, Нормальний Дані 
1 08:30 
204 присутність = 1 режим збережено 
Сформовано 
Освітлення Нераціональне команду на 
2 10:15 Коридор 
активне, рух = 0 освітлення зменшення 
освітлення 
Обладнання 
P = 1,8 кВт, Сформовано 
3 12:40 Кабінет 305 працює без 
присутність = 0 попередження 
користувачів 
Сформовано 
Технічне Температура = Підвищена 
4 15:20 повідомлення 
приміщення 29 °C температура 
оператору 
Споживання Рекомендовано 
Аудиторія P = 1,4 кВт, після вимкнути 
5 18:10 
204 присутність = 0 завершення другорядні 
занять пристрої 
 
85 
 
 
Тестування інтелектуальної системи проводилося методом програм-
ного моделювання типових ситуацій, які можуть виникати під час 
експлуатації будівлі. Такий спосіб перевірки є доцільним, оскільки дає 
змогу оцінити працездатність алгоритму без прив’язки до конкретного 
реального об’єкта, а також перевірити реакцію системи на різні комбінації 
сенсорних показників. Тестові сценарії були сформовані на основі 
функцій, визначених у роботі: збирання даних, перевірка коректності, 
аналіз динаміки споживання, виявлення відхилень, формування 
повідомлень і підтримка оптимізаційних рішень. У межах тестування 
перевірялася не лише здатність системи отримувати дані, а й правильність 
її реакції на нераціональні режими роботи (табл.  3.8.). 
Таблиця 3.8  
План тестування інтелектуальної системи контролю 
енергоспоживання 
Вид Об’єкт Очікуваний 
№ Мета перевірки 
тестування перевірки результат 
Перевірити Приймання, 
Система коректно 
Функціональне виконання перевірка, 
1 обробляє сенсорні 
тестування основних збереження та 
показники 
функцій системи аналіз даних 
Навантаження, 
Тестування Перевірити Дані правильно 
температура, 
2 сенсорних обробку різних класифікуються за 
освітленість, 
даних типів параметрів типами 
присутність 
Пікове 
Перевірити навантаження, 
Тестування 
реакцію на зайве освітлення, Система формує 
3 виявлення 
перевищення робота без повідомлення 
відхилень 
порогів присутності 
людей 
Освітлення, 
Перевірити 
кліматичне 
Тестування формування Система пропонує 
4 обладнання, 
оптимізації рекомендацій або енергоощадну дію 
електричні 
керуючих дій 
пристрої 
 
86 
 
 
Продовження таблиці 3.8. 
 
Вид Об’єкт Очікуваний 
№ Мета перевірки 
тестування перевірки результат 
Перевірити 
Тестування Сенсорні вузли Система позначає 
реакцію на 
5 нестабільного та канал вузол як 
втрату даних від 
зв’язку передавання недоступний 
вузла 
Усі події 
Тестування Перевірити Журнал роботи 
6 фіксуються  
журналювання збереження подій системи 
в журналі 
Тестування Перевірити Система визначає 
Дані до і після 
7 розрахунків обчислення різницю 
оптимізації 
ефективності економії споживання 
 
Для функціонального тестування було сформовано набір контрольних 
сценаріїв, які відображають типові ситуації використання будівлі. До таких 
сценаріїв належать нормальна робота приміщення, зайве освітлення за 
відсутності людей, підвищене навантаження після завершення робочого 
часу, перевищення температурної межі, нестабільна робота сенсорного 
вузла та низький заряд батареї сенсора. Кожен сценарій містить вхідні 
дані, очікувану реакцію системи та фактичний результат програмної 
перевірки (табл.  3.9.). 
Таблиця 3.9  
Результати функціонального тестування системи 
 
Очікувана 
Тестовий Фактичний 
№ Вхідні дані реакція Статус 
сценарій результат 
системи 
Дані 
P = 2,1 кВт, 
Нормальна Зберегти дані збережено, 
присутність = 
1 робота без повідомлення Виконано 
1, освітлення 
аудиторії попередження не 
активне 
сформовано 
Сформувати 
рекомендацію 
Освітлення Присутність = щодо Система 
2 працює без 0, освітлення вимкнення сформувала Виконано 
людей активне або рекомендацію 
зменшення 
освітлення 
87 
 
 
Продовження таблиці 3.9. 
 
Очікувана 
Тестовий Фактичний 
№ Вхідні дані реакція Статус 
сценарій результат 
системи 
 
Підвищене 
Сформувати 
навантажен P = 1,8 кВт, час Попереджен-
попередження 
3 ня у = 18:10, ня Виконано 
про 
неробочий присутність = 0 сформовано 
нераціональне 
час 
споживання 
Підвищена 
Сформувати 
температура Повідомлення 
4 T = 29 °C повідомлення Виконано 
технічного сформовано 
оператору 
приміщення 
Сформувати 
Низький 
повідомлення 
заряд Повідомлення 
5 Battery = 12 % про потребу Виконано 
сенсорного сформовано 
обслуговуван
вузла 
ня 
Втрата Позначити Вузол 
Signal_status = 
6 зв’язку з вузол як позначено як Виконано 
Lost 
вузлом недоступний недоступний 
Некоректне Відхилити 
Показник 
7 значення Light = -5 лк некоректний Виконано 
відхилено 
освітленості показник 
Різке Сформувати 
зростання P збільшилось попередження Попередженн
8 Виконано 
навантажен із 1,5 до 4,6 кВт про пікове я сформовано 
ня навантаження 
 
Окремо було перевірено здатність інтелектуальної системи виявляти 
нераціональні режими роботи будівлі на основі комплексного аналізу 
кількох параметрів, а не лише одного ізольованого показника. Це є 
важливим, оскільки сам по собі високий рівень енергоспоживання не 
завжди свідчить про проблему: у робочий час під час активного 
використання аудиторії, кабінету або технічного приміщення підвищене 
навантаження може бути цілком обґрунтованим. Водночас аналогічний 
рівень споживання після завершення занять, у неробочий час або за 
відсутності людей у приміщенні вже може розглядатися як ознака 
88 
 
 
перевитрати енергії, неправильного налаштування обладнання чи 
несвоєчасного вимкнення технічних пристроїв. Аналітичний модуль 
повинен враховувати не лише числове значення потужності, а й ширший 
контекст функціонування зони будівлі: час доби, наявність або відсутність 
людей, тип приміщення, режим роботи освітлення, вентиляції, опалення чи 
іншого обладнання, що відображено в табл. 3.10. 
Таблиця 3.10  
Перевірка виявлення нераціональних режимів енергоспоживання 
Дані Висновок Рекомендована 
№ Ситуація Контекст 
сенсорів системи дія 
Високе P = 2,4 кВт, 
Робочий Нормальний 
1 споживання під присутність Дані зберегти 
час режим 
час занять = 1 
Високе P = 2,4 кВт, Вимкнути 
Неробочий Нераціональне 
2 споживання присутність другорядне 
час споживання 
після занять = 0 обладнання 
Освітлення 
Light = 650 Зменшити або 
активне за 
лк, Денний Надлишкове вимкнути 
3 достатнього 
освітлення час освітлення штучне 
природного 
активне освітлення 
світла 
Опалення 
T = 25 °C, Зменшити 
працює за Приміщен Надлишковий 
4 опалення інтенсивність 
підвищеної ня зайняте нагрів 
активне опалення 
температури 
Вентиляція Присутність Перевести 
працює без = 0, Неробочий Можлива вентиляцію в 
5 
присутності вентиляція час перевитрата економний 
людей активна режим 
Перевірити 
Сенсор не Signal_status Будь-який Нестабільність 
6 вузол або канал 
передає дані = Lost час мережі 
зв’язку 
 
Для оцінювання ефективності було використано розрахунок енерго-
споживання до та після застосування оптимізаційної дії. У спрощеному 
вигляді споживання електроенергії визначається за формулою: 
E = P × t,    
(3.1) 
89 
 
 
де E — спожита електроенергія, кВт·год; P — потужність 
навантаження, кВт; t — тривалість роботи обладнання, год. 
Для оцінювання економії використовується різниця між споживанням 
до оптимізації та після оптимізації: 
ΔE = Eдо – Eпісля.        (3.2) 
Відносна економія визначається за формулою: 
η = (ΔE / Eдо) × 100%.   (3.3) 
В межах програмного моделювання було розглянуто кілька типових 
сценаріїв. Розрахунки не подаються як фактичні вимірювання в реальній 
будівлі, а використовуються як контрольні розрахункові приклади для 
перевірки логіки алгоритму. Такий підхід дає змогу показати, як система 
може оцінювати результат оптимізаційних дій на основі даних, отриманих 
від сенсорної мережі (табл.  3.11.). 
Таблиця 3.11  
Розрахунок енергоспоживання до та після оптимізації 
 
№ Сценарій 
Освітлення 
1 коридору в 1,2 4,0 4,8 0,4 4,0 1,6 3,2 
неробочий час 
Обладнання 
2 аудиторії після 2,0 3,0 6,0 0,7 3,0 2,1 3,9 
занять 
Надлишкова 
3 1,5 5,0 7,5 0,8 5,0 4,0 3,5 
робота вентиляції 
Надмірне штучне 
4 освітлення за 0,9 5,0 4,5 0,3 5,0 1,5 3,0 
денного світла 
 
90 
 
Потужність до 
оптимізації, кВт 
Час роботи до 
оптимізації, год 
Eдо, кВт·год 
Потужність 
після 
оптимізації, кВт 
Час роботи після 
оптимізації, год 
Eпісля, кВт·год 
Економія, 
кВт·год 
 
Продовження таблиці 3.10. 
 
№ Сценарій 
Робота 
кліматичного 
5 обладнання без 2,5 2,0 5,0 1,2 2,0 2,4 2,6 
присутності 
людей 
— — — 27,8 — — 11,6 16,2 
 
За результатами наведеного розрахунку сумарне модельне споживан-
ня до оптимізації становило 27,8 кВт·год, а після застосування 
оптимізаційних дій — 11,6 кВт·год. Економія електроенергії становила 
16,2 кВт·год. Відносна економія визначається так: 
η = (16,2 / 27,8) × 100% = 58,3%.  (3.4.) 
Отриманий результат свідчить, що навіть у межах тестового 
моделювання алгоритм може виявляти ситуації, у яких зниження 
навантаження або скорочення часу роботи обладнання приводить до 
помітного зменшення споживання. Найбільший ефект досягається в тих 
випадках, коли обладнання працює без фактичної потреби: освітлення 
активне за відсутності людей, вентиляція працює в неробочий час, а 
технічні пристрої залишаються увімкненими після завершення використан-
ня приміщення. 
Для більш повної перевірки було також змодельовано роботу системи 
за контрольним набором подій. До нього увійшли події нормального 
режиму, попереджувальні стани, критичні відхилення, помилки сенсорних 
91 
 
Разом 
Потужність до 
оптимізації, кВт 
Час роботи до 
оптимізації, год 
Eдо, кВт·год 
Потужність після 
оптимізації, кВт 
Час роботи після 
оптимізації, год 
Eпісля, кВт·год 
Економія, кВт·год 
 
вузлів і ситуації, у яких система повинна сформувати керуючу дію. Кожна 
подія оцінювалася за трьома ознаками: чи правильно визначено тип 
ситуації, чи сформовано відповідне повідомлення та чи запропоновано 
доцільну оптимізаційну дію (табл.  3.12.). 
Таблиця 3.12  
Результати кількісного тестування системи 
 
Правиль Правильно 
Правильно 
Категорія тестових Кількість но сформовано 
запропоно 
подій тестів визначено повідомлен
вано дію 
стан ня 
Нормальний режим 
10 10 10 10 
роботи 
Нераціональне 
8 8 8 7 
освітлення 
Надлишкове електричне 
8 7 7 7 
навантаження 
Відхилення температури 6 6 6 5 
Відсутність людей за 
8 7 7 7 
активного обладнання 
Помилки або 
недоступність 6 5 5 5 
сенсорних вузлів 
Низький заряд сенсорів 6 6 6 6 
Усього 52 49 49 47 
 
На основі кількісного тестування можна розрахувати основні 
показники ефективності програмної реалізації. Точність визначення стану 
системи становила: 
49 / 52 × 100 % = 94,2%. 
Коректність формування повідомлень також становила: 
49 / 52 × 100 % = 94,2%. 
Коректність запропонованих оптимізаційних дій становила: 
47 / 52 × 100 % = 90,4%. 
92 
 
 
Ці результати показують, що запропонована програмна логіка 
достатньо надійно працює з типовими сценаріями енергомоніторингу. 
Найбільш передбачуваними для системи є ситуації нормального режиму 
роботи, низького заряду сенсорів і нераціонального освітлення, оскільки 
вони мають чіткі ознаки. Складнішими є ситуації з надлишковим 
електричним навантаженням і відхиленням температури, бо вони 
потребують урахування контексту: типу приміщення, часу доби, 
присутності людей і режиму роботи обладнання (табл.  3.13.). 
Таблиця 3.13  
Узагальнені показники ефективності системи 
Спосіб Отримане 
№ Показник Оцінка результату 
визначення значення 
Точність 
1 49 / 52 × 100 % 94,2% Високий рівень 
визначення стану 
Коректність 
2 формування 49 / 52 × 100 % 94,2% Високий рівень 
повідомлень 
Коректність 
3 оптимізаційних 47 / 52 × 100 % 90,4% Достатній рівень 
дій 
Модельна 
16,2 / 27,8 × 100 Помітний ефект у 
4 економія 58,3% 
% тестових сценаріях 
електроенергії 
Виявлення Потребує 
5 недоступних 5 / 6 × 100 % 83,3% додаткового 
вузлів контролю зв’язку 
Виявлення 
6 низького заряду 6 / 6 × 100 % 100% Високий рівень 
сенсорів 
Критичні збої під За журналом Система працювала 
7 0 
час моделювання тестування стабільно 
 
Під час тестування також було окремо перевірено здатність 
інтелектуальної системи працювати з помилковими, неповними або 
нестабільними даними, які можуть виникати під час функціонування 
бездротової сенсорної мережі. Це є важливим, оскільки окремі сенсорні 
93 
 
 
вузли можуть тимчасово втрачати зв’язок із контролером, передавати 
застарілі значення, працювати з низьким рівнем заряду батареї або 
формувати неповний пакет даних. У таких випадках система не повинна 
автоматично використовувати сумнівні показники для прийняття 
керуючих рішень, адже це може призвести до неправильного вимкнення 
обладнання, помилкового визначення перевитрат або некоректного аналізу 
стану приміщення. Перед подальшою обробкою кожен отриманий пакет 
даних проходить первинну перевірку на наявність ідентифікатора вузла, 
коректність числового значення, актуальність часу передавання та 
стабільність каналу зв’язку. Якщо показник не відповідає встановленим 
вимогам, він відхиляється, позначається як недостовірний або передається 
на повторне вимірювання залежно від характеру виявленої помилки. Якщо 
певний сенсорний вузол тривалий час не передає дані або має 
нестабільний зв’язок, система формує повідомлення про необхідність його 
технічної перевірки. Такий підхід дає змогу підвищити надійність роботи 
інтелектуальної системи та уникнути неправильних висновків під час 
аналізу енергоспоживання, що відображено в табл. 3.14. 
Таблиця 3.14  
Перевірка обробки помилкових і неповних даних 
 
Приклад Очікувана дія 
№ Тип проблеми Результат 
вхідних даних системи 
Відсутній Node_ID не Відхилити пакет 
1 Виконано 
ідентифікатор вузла передано даних 
Позначити 
Некоректне значення 
2 Light = -5 лк показник як Виконано 
освітленості 
помилковий 
Signal_status = Позначити вузол 
3 Втрата зв’язку Виконано 
Lost як недоступний 
Сформувати 
Низький заряд 
4 Battery = 10 % повідомлення про Виконано 
батареї 
обслуговування 
94 
 
 
Продовження таблиці 3.14. 
 
Приклад Очікувана дія 
№ Тип проблеми Результат 
вхідних даних системи 
Timestamp Не 
старший за використовувати 
5 Застарілий показник Виконано 
допустимий для поточного 
інтервал рішення 
Не виконувати 
Відсутність даних автоматичне 
6 Presence = null Виконано 
про присутність вимкнення без 
підтвердження 
 
Важливим результатом тестування є те, що система не виконує 
оптимізаційні дії без урахування контексту. Наприклад, вона не повинна 
автоматично вимикати освітлення лише на підставі одного показника, 
якщо немає достовірної інформації про присутність людей. Так само вона 
не повинна зменшувати роботу кліматичного обладнання, якщо 
температурні умови можуть погіршити комфорт або безпеку користувачів.  
Порівняно зі звичайним обліком енергоспоживання, запропонована 
інтелектуальна система має суттєві переваги, оскільки вона не лише фіксує 
кількість використаної енергії, а й забезпечує її комплексний аналіз. 
Звичайна система обліку переважно показує сам факт споживання 
електроенергії за певний період, але не дає змоги швидко визначити, чому 
саме виникло підвищене навантаження або в якій зоні будівлі сформува-
лася перевитрата. Інтелектуальна система, навпаки, аналізує причини 
споживання, зіставляє показники з умовами експлуатації приміщення, 
враховує присутність людей, рівень освітленості, температуру, час доби та 
режим роботи обладнання. Завдяки використанню бездротової сенсорної 
мережі контроль здійснюється не тільки на рівні всієї будівлі, а й на рівні 
окремих приміщень, коридорів, службових кабінетів, технічних зон і зон 
загального користування. Це дає змогу точніше виявляти нераціональні 
режими роботи, своєчасно формувати попередження та приймати 
обґрунтовані рішення щодо оптимізації енергоспоживання (табл.  3.15.). 
95 
 
 
Таблиця 3.15  
Порівняння звичайної системи обліку та запропонованої 
інтелектуальної системи 
Звичайна система Інтелектуальна система 
Критерій 
обліку контролю енергоспоживання 
Загальне споживання Зональний контроль 
Рівень контролю 
будівлі або лінії приміщень і технічних вузлів 
Лічильники або окремі Сенсорні вузли, контролер, 
Джерела даних 
вимірювачі програмне забезпечення 
Враховуються присутність 
Контекст Зазвичай не 
людей, час доби, освітленість, 
використання враховується 
температура 
Виявлення Автоматичне виявлення 
Переважно вручну 
відхилень аномалій і перевитрат 
Автоматичне формування 
Після аналізу 
Оптимізація рекомендацій або керуючих 
оператором 
дій 
Збереження вимірювань, 
Журналювання Обмежене 
подій, попереджень і дій 
Залежить від дротової Може розширюватися через 
Масштабованість 
інфраструктури додавання сенсорних вузлів 
Виявлення причин перевитрат 
Практичний Контроль факту 
і підтримка енергоощадних 
ефект споживання 
режимів 
 
Під час реалізації та тестування були визначені також обмеження 
системи. Перше обмеження пов’язане з якістю і стабільністю бездротового 
зв’язку. Якщо окремий сенсорний вузол втрачає зв’язок із контролером, 
система не може повноцінно враховувати дані з відповідної зони. Друге 
обмеження стосується точності сенсорів, оскільки помилкові вимірювання 
можуть вплинути на якість аналітичного висновку. Третє обмеження 
полягає в тому, що оптимізаційні дії мають виконуватися обережно й не 
повинні погіршувати умови перебування людей у будівлі. Четверте 
обмеження пов’язане з тим, що тестування виконано у форматі 
96 
 
 
програмного моделювання, тому для остаточного підтвердження 
ефективності потрібне випробування системи на реальному об’єкті з 
фактичними сенсорними даними. 
Для подальшого вдосконалення системи доцільно розширити 
кількість контрольованих параметрів, додати прогнозування енерго-
споживання на основі історичних даних, реалізувати автоматичне 
визначення типових годин пікового навантаження та вдосконалити 
механізм виявлення несправних сенсорних вузлів. Також перспективним є 
створення інформаційної панелі, на якій оператор зможе бачити поточне 
споживання, попередження, стан сенсорної мережі, історію подій і 
розрахунок очікуваної економії. В разі практичного впровадження система 
може бути доповнена модулями інтеграції з виконавчими пристроями 
освітлення, вентиляції, опалення та кондиціювання. 
Отже, програмна реалізація інтелектуальної системи контролю 
енергоспоживання будівлі охоплює приймання сенсорних даних, 
ідентифікацію вузлів, перевірку коректності показників, збереження 
інформації, аналітичну обробку, виявлення відхилень, формування 
повідомлень, підтримку оптимізаційних рішень і журналювання подій. 
Проведене програмне моделювання підтвердило працездатність 
запропонованої логіки: система здатна визначати нормальні та 
нераціональні режими роботи, реагувати на відхилення, обробляти 
помилкові дані та розраховувати можливий ефект від оптимізації. За 
результатами тестового набору подій точність визначення стану становила 
94,2%, коректність формування повідомлень — 94,2%, коректність 
запропонованих оптимізаційних дій — 90,4%, а модельна економія 
електроенергії в контрольних сценаріях становила 58,3%. Це свідчить про 
практичну доцільність використання запропонованої системи для 
моніторингу, аналізу та оптимізації енергоспоживання будівлі на основі 
бездротової сенсорної мережі. 
97 
 
 
Висновки до розділу 3 
В процесі розроблення алгоритму контролю та оптимізації енерго-
споживання було визначено послідовну логіку роботи інтелектуальної 
системи: збирання даних із сенсорних вузлів, передавання їх до 
контролера, перевірка, збереження, аналіз і формування рішень. 
Запропонований підхід дає змогу враховувати не лише факт споживання 
електроенергії, а й умови, за яких воно виникає: присутність людей, рівень 
освітленості, температуру, вологість, час доби та стан обладнання. Завдяки 
цьому система може відрізняти нормальний режим роботи від 
нераціонального споживання.  
Програмна реалізація системи охоплює основні компоненти, 
необхідні для повного циклу її функціонування: приймання сенсорних 
даних, ідентифікацію вузлів, перевірку коректності показників, збереження 
інформації, аналіз енергоспоживання, виявлення аномалій, оптимізацію, 
візуалізацію, журналювання та звітність. Така структура дозволяє не лише 
накопичувати дані, а й виявляти причини перевитрат у різних зонах 
будівлі.  
Проведене програмне моделювання підтвердило працездатність 
запропонованої логіки та її здатність реагувати на типові ситуації 
експлуатації будівлі. Було перевірено нормальні режими роботи, зайве 
освітлення за відсутності людей, підвищене навантаження в неробочий 
час, температурні відхилення, втрату зв’язку із сенсорними вузлами, 
низький заряд батареї та некоректні дані. За результатами тестування 
точність визначення стану системи становила 94,2%, коректність 
формування повідомлень — 94,2%, а коректність оптимізаційних дій — 
90,4%. Модельна економія електроенергії в контрольних сценаріях 
становила 58,3%, що підтверджує практичну доцільність використання 
системи для моніторингу, аналізу та оптимізації енергоспоживання 
будівлі. 
98 
 
 
ВИСНОВКИ 
В результаті виконання бакалаврської роботи було досліджено 
проблему створення інтелектуальної системи контролю енергоспоживання 
будівлі з використанням бездротової сенсорної мережі. Встановлено, що 
сучасні будівлі потребують не лише звичайного обліку використаних 
енергетичних ресурсів, а й постійного моніторингу, аналізу та оптимізації 
споживання в режимі, наближеному до реального часу. Розглянуті підходи 
до енергомоніторингу показали, що ефективна система повинна 
враховувати не тільки загальні показники електроенергії чи теплової 
енергії, а й параметри окремих приміщень, зон, груп обладнання та умов 
експлуатації будівлі. Це дає змогу своєчасно виявляти перевитрати, пікові 
навантаження, нераціональну роботу інженерних систем і створювати 
основу для більш обґрунтованого керування енергоспоживанням. 
У роботі було проаналізовано принципи побудови сучасних систем 
контролю енергоспоживання будівель та визначено, що їх ефективність 
залежить від точності вимірювань, регулярності збору даних, можливості 
порівняльного аналізу та здатності формувати корисну інформацію для 
користувача або оператора. Особливу увагу приділено тому, що 
енергоефективність не повинна зводитися лише до механічного зменшення 
споживання, адже важливо зберігати належний рівень комфорту, безпеки 
та функціональності приміщень. Сучасні інтелектуальні системи мають 
поєднувати моніторинг, виявлення відхилень, прогнозування майбутніх 
навантажень і підтримку автоматизованих рішень.  
Окремо було розглянуто особливості використання бездротових 
сенсорних мереж у будівлях, їх структуру, принципи функціонування та 
роль у створенні гнучкої системи контролю. Визначено, що сенсорні вузли 
можуть збирати дані про температуру, вологість, освітленість, присутність 
людей, електричне навантаження, стан обладнання та інші параметри, які 
впливають на рівень енергоспоживання. Перевагою бездротової сенсорної 
99 
 
 
мережі є можливість розміщення датчиків у різних частинах будівлі без 
складного прокладання кабельної інфраструктури, що особливо важливо 
для вже наявних об’єктів. Водночас було встановлено, що стабільність 
такої мережі залежить від правильного вибору протоколів передавання 
даних, енергоефективності сенсорних вузлів, якості радіозв’язку та 
здатності системи працювати в умовах часткових збоїв. 
В процесі дослідження було сформовано функціональні й технічні 
вимоги до інтелектуальної системи контролю енергоспоживання будівлі. 
До основних функціональних можливостей віднесено збирання даних від 
сенсорних вузлів, передавання інформації до контролера, обробку 
показників, збереження результатів, виявлення відхилень, формування 
повідомлень і підтримку прийняття рішень щодо оптимізації споживання. 
Технічні вимоги охоплюють стабільність передавання даних, 
масштабованість системи, автономність сенсорних вузлів, надійність 
програмної обробки, захист інформації та можливість подальшого 
розширення кількості контрольованих параметрів.  
Було розроблено модель взаємодії сенсорної мережі, контролера та 
програмного забезпечення, яка передбачає послідовний рух даних від 
вимірювальних пристроїв до програмного середовища аналізу. Сенсорні 
вузли виконують функцію первинного збору інформації, контролер 
забезпечує приймання, перевірку, упорядкування та передавання даних, а 
програмне забезпечення здійснює їх обробку, аналіз, збереження й 
відображення. Така модель дозволяє організувати зональний контроль 
енергоспоживання, тобто оцінювати не лише загальний рівень 
використання ресурсів, а й роботу окремих приміщень або груп 
обладнання. Завдяки цьому система може точніше визначати причини 
перевитрат і формувати практично корисні висновки для подальшої 
оптимізації режимів роботи будівлі. 
 
100 
 
 
У практичній частині було розроблено алгоритм контролю та 
оптимізації енергоспоживання, який передбачає збір показників, перевірку 
їх коректності, порівняння з допустимими межами, виявлення аномальних 
ситуацій і формування відповідних керуючих або інформаційних дій. 
Алгоритм дає змогу враховувати поточні параметри будівлі, режим 
використання приміщень, можливі пікові навантаження та нехарактерні 
зміни споживання. Програмна реалізація підтвердила можливість 
практичного застосування запропонованої логіки для моніторингу, аналізу 
та підтримки оптимального використання енергетичних ресурсів. 
Проведене тестування показало, що система здатна працювати з 
поточними даними, реагувати на відхилення, обробляти неповні або 
помилкові показники та забезпечувати більш інформативний контроль 
порівняно зі звичайним обліком енергоспоживання. 
Отже, у бакалаврській роботі обґрунтовано доцільність використання 
інтелектуальної системи контролю енергоспоживання будівлі на основі 
бездротової сенсорної мережі. Запропоноване рішення поєднує апаратні 
засоби вимірювання, контролер, програмне забезпечення та алгоритми 
аналізу даних, що забезпечує комплексний підхід до моніторингу й 
оптимізації використання енергії. Практичне значення отриманих 
результатів полягає в можливості застосування такої системи в житлових, 
навчальних, адміністративних і виробничих будівлях для зменшення 
перевитрат, підвищення енергоефективності та своєчасного виявлення 
нераціональних режимів роботи обладнання. Розроблена система може 
бути використана як основа для подальшого вдосконалення рішень типу 
«розумна будівля», розширення функцій автоматизованого керування та 
впровадження сучасних IoT-технологій у сфері енергетичного 
менеджменту. 
 
101 
 
 
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ: 
1. Богдан Г.А., Глущенко М.О. Загальні тенденції побудови автоматизо-
ваних систем моніторингу якості повітря на промислових підприємст-
вах. Вчені записки ТНУ імені В.І. Вернадського. Серія: Технічні науки. 
2023. Т. 34 (73). № 4. С. 12–17. 
2. Василенко В.І., Шевченко О.М., Шовкалюк М.М. Енергоефективність 
та розумні будинки. Навчальний посібник. Київ: GIZ, 2025. 307 с. 
3. Вілінська Л.М. Енергоефективність багатоквартирного будинку. 
Український журнал будівництва та архітектури. 2023. № 3. С. 23–
29. 
4. Волошко А.В. Системи моніторингу, обліку та керування енерго-
використанням. Практикум: навчальний посібник. Київ: КПІ ім. Ігоря 
Сікорського, 2023. 94 с. 
5. Гаптельманов А.В., Міхаль О.П., Щепка О.О. Підвищення енерго-
збереження бездротових сенсорних мереж з використанням методів 
машинного навчання. Системи управління, навігації та зв’язку. 2023. 
№ 2 (72). С. 92–97. 
6. Гончаренко Д.В., Мокін В.Б. Метод автоматизованого генерування 
PFD-діаграм для проєктування IoT-систем на базі мережі Sigfox. 
Scientific Bulletin of UNFU. 2025. Т. 35. № 3. С. 88–90. 
7. Гончаренко Д.В., Мокін В.Б., Проценко Д.П. Побудова інформаційної 
системи моніторингу фізичних показників на основі технології 
«Інтернет речей». Матеріали LII науково-технічної конференції 
підрозділів ВНТУ. Вінниця, 2023. 140 с. 
8. Гончаров Д.С. Інтелектуальні моделі та методи моніторингу стану 
здоров’я людини на основі даних сенсорних мереж. Вчені записки 
ТНУ   імені В.І. Вернадського. Серія: Технічні науки. 2025. Т. 36 (75). 
№ 4. С. 80. 
102 
 
 
9. Денисюк С.П., Шовкалюк М.М. КПІ на шляху формування 
енергоефективного суспільства. 25-річний досвід. Енергетика: 
економіка, технології, екологія. 2023. № 1 (71). С. 19–21. 
10. Дерев’янко Д.Г., Шовкалюк М.М. Енергетичний менеджмент будівель 
і споруд. Практикум: ділова гра: навчальний посібник. Київ : КПІ ім. 
Ігоря Сікорського, 2024. 41 с. 
11. Дерев’янко Д.Г., Шовкалюк М.М. Енергоефективність та енергетична 
сертифікація будівель. Практикум: ділова гра: навчальний посібник. 
Київ: КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2024. 164 с.  
12. Дерев’янко Д.Г., Шовкалюк М.М., Яценко О.І. Програмне та 
аналітичне забезпечення енергоаудиту та сертифікації енергетичної 
ефективності будівель. Визначення класу енергоефективності 
будівель: навчальний посібник. Київ: КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2023. 
50 с. 
13. Дешко В.І., Шовкалюк М.М., Гончаров Н.С., Політикіна Н.В. 
Індивідуальний розподіл споживання теплової енергії у багато-
квартирному будинку: практичний досвід. Енергетика: економіка, 
технології, екологія. 2021. № 2. С. 33-41. 
14. Дешко В.І., Шовкалюк М.М., Максименко О.Е. Аналіз бар’єрів для 
впровадження енергоефективних проєктів в Україні в умовах 
військової кризи та початкового етапу відновлення. Енергетика: 
економіка, технології, екологія. 2025. № 3. С. 101–109. 
15. Довгалюк Д.В. Розвиток програмного забезпечення для бездротової 
взаємодії з BLE-пристроями в IoT-системах. Вчені записки ТНУ імені 
В.І. Вернадського. Серія: Технічні науки. 2025. Т. 36 (75). № 6. С. 55-
57. 
16. Жураковський Б.Ю., Зенів І.О. Технології інтернету речей. 
Навчальний посібник. Київ : КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2021. 271 с. 
103 
 
 
17. Іванишин В.В. Концепція автоматизованої системи моніторингу 
бджолосімей на основі LoRa, ESP32 та IoT. Вчені записки ТНУ імені 
В.І. Вернадського. Серія: Технічні науки. 2024. Т. 35 (74). № 5. С. 64-
66. 
18. Кириленко О. В., Блінов І. В., Танкевич С. Є. Smart Grid та організація 
інформаційного обміну в електроенергетичних системах. Технічна 
електродинаміка. 2018. № 3. С. 47–48. 
19. Кириленко О.В., Денисюк С.П., Блінов І.В. Енергетичний 
менеджмент: нові пріоритети ХХІ століття. Енергетика: економіка, 
технології, екологія. 2024. № 1. С. 24–26.  
20. Козик В. В., Марущак У. Д., Марко О. Й. Оцінка енергоефективності в 
життєвому циклі об’єктів житлового будівництва. Бізнес Інформ. 
2024. № 5. С. 40-42.  
21. Козик В., Марко О. Організаційні засади формування енергоефектив-
ності об’єктів житлового будівництва. Сталий розвиток економіки. 
2024. № 4(51). С. 35–37.  
22. Кононова І.В., Самусь Д.В. Аналіз варіанту реалізації енерго-
ефективного смарт паркінгу на основі безпроводової сенсорної 
мережі. Вчені записки ТНУ імені В.І. Вернадського. Серія: Технічні 
науки. 2023. Т. 34 (73). № 3. Ч. 1. С. 11–13. 
23. Коцар О.В., Карпенко А.В. GAP-аналіз процесів стратегічного 
планування енергомоніторингу на муніципальних об’єктах. 
Енергетика: економіка, технології, екологія. 2025. № 1. С. 25–31. 
24. Левицький О., Дешко В. Сучасні методи прогнозування енерго-
споживання будівель. Енергетика: економіка, технології, екологія. 
2025. № 4. С. 65-67. 
25. Лисенко О.І.,   Козелкова К.С.,   Новіков В.І.,   Прищепа Т О., Рома-
нюк А.В. Функціональна модель системи управління безпроводовою 
сенсорною мережею із самоорганізацією для моніторингу параметрів 
104 
 
 
навколишнього середовища. Системи обробки інформації. 2015. Вип. 
10(135). С. 22–24. 
26. Лисенко О.І., Турейчук А.М., Гуйда О.Г., Новіков В.І., Сушин І.О., 
Нідченко І.А. Методологія обґрунтування вимог до складу сенсорів 
безпроводової сенсорної мережі інформаційного забезпечення 
процедур та алгоритмів системи екологічного моніторингу 
розподіленого   техногенного  об’єкту.   Вчені   записки   ТНУ  імені 
В.І Вернадського. Серія: Технічні науки. 2022. Т. 33 (72). № 1. С. 133–
135. 
27. Лисенко О.І., Чумаченко С.М., Явіся В.С., Гуйда О.Г., Новіков В.І., 
Сушин І.О. Моделі використання інформації від мобільних 
безпроводових сенсорних мереж в алгоритмах оцінювання та 
прогнозування стану екологічних систем ускладнених техногенним 
навантаженням. Вчені записки ТНУ імені В.І. Вернадського. Серія: 
Технічні науки. 2022. Т. 33 (72). № 4. С. 103–105. 
28. Лужецький В.А. Огляд підходів та методів малоресурсного гешування 
для IoT-пристроїв і сенсорних мереж. Вісник Вінницького політехніч-
ного інституту. 2025.С. 28-30. 
29. Машталір В.В., Жук О.В., Міненко Л.М., Артюх С.Г. Концептуальні 
підходи застосування бездротових сенсорних мереж арміями 
передових країн світу. Сучасні інформаційні технології у сфері 
безпеки та оборони. 2023. Т. 47. № 2. С. 96–98. 
30. Находов В.Ф., Бориченко О.В., Лунін М.М. Досвід створення та 
функціонування систем енергомоніторингу на муніципальних 
об’єктах.   Енергетика: економіка,  технології,   екологія. 2025. № 1. 
С. 12–14. 
31. Нікольський В.В. Створення IoT-мережі для контролю та передавання 
даних із сенсорів. Вісник Вінницького політехнічного інституту. 
2026. №3. С. 36-38. 
105 
 
 
32. Оборонов Т.Ю., Шовкалюк М.М., Ткач М.О. Огляд програм 
підтримки комплексних проєктів з підвищення енергоефективності в 
житлових будівлях та аналіз результатів їх впровадження. 
Енергетика: економіка, технології, екологія. 2025. № 1. С. 32–42. 
33. Окушко В.О., Наливайко В.А., Радько І.П. Енергоменеджмент як 
головний чинник розвитку сучасного університету. Енергетика: 
економіка, технології, екологія. 2023. № 2. С. 79-81. 
34. Оникієнко Ю.О., Рижова А.Р. Основи проєктування систем Інтернету 
речей. Периферія мікроконтролерів STM32. Конспект лекцій: 
навчальний посібник. Київ: КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2022. 150 с.  
35. Пастушенко Г.О. Аналіз методів локалізації для бездротових 
сенсорних мереж у внутрішньому середовищі IoT. Вісник Вінницького 
політехнічного інституту. 2025. № 1. С. 150–155. 
36. Прокопенко В.В., Закладний О.О., Опришко В.П. Енергетичний аудит. 
Практикум: навчальний посібник. Київ: КПІ ім. Ігоря Сікорського, 
2023. 54 с. 
37. Савицький О.М., Спиридоненков В.А., Циганкова С.Г. Інноваційна 
система енергоменеджменту ЖК «Панорама» у м. Дніпро. Українсь-
кий журнал будівництва та архітектури. 2024. № 1. С. 130-132. 
38. Скрипка К.І.,   Гуйда О.Г.,   Омецинська Н.В.,  Лісовець С.М., Юси-
пів Т.В. Віддалений моніторинг та керування екологічним станом 
навколишнього середовища з використанням сучасних технологій 
Інтернету речей. Вчені записки ТНУ імені В.І. Вернадського. Серія: 
Технічні науки. 2023. Т. 34 (73). № 3. Ч. 1. С. 33–35. 
39. Сліпченко В.Г., Мамалига В.М., Полягушко Л.Г. Комп’ютерний 
моніторинг еко-енерго-економічних процесів та систем : навчальний 
посібник. Київ : КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2022. 101 с. 
40. Федорова Н.В., Сарибога Г.В., Гусєва І.І. Розробка застосунків 
Інтернету речей та сенсорних мереж в енергетиці. Рекомендації до 
106 
 
 
виконання курсової роботи. Навчальний посібник. Київ: КПІ ім. Ігоря 
Сікорського, 2024. 210 с.  
41. Чекан А.Ю. Функціональна модель системи управління бездротовими 
сенсорними мережами військового призначення. Сучасні інформацій-
ні технології у сфері безпеки та оборони. 2024. № 3. С. 146–148. 
42. Чернявський А.В., Іншеков Є.М., Соловей О.І., Бориченко О.В., 
Пертко П.П. Керівництво з впровадження системи енергетичного 
менеджменту відповідно до вимог міжнародного стандарту ISO 
50001:2018: навчальний посібник. Київ: UNIDO/GEF, 2021. 137 с. 
43. Шевченко О.М., Шевченко Д.О., Шовкалюк М.М. Енергетичне 
моделювання споживання енергії сучасною будівлею гуртожитку 
університету за різними сценаріями модернізації інженерних систем. 
Енергетика: економіка, технології, екологія. 2025. № 2. С. 74-76. 
44. Шевченко О.М., Шовкалюк М.М. Концепція розробки та реалізації 
програми енергоефективності закладу вищої освіти на прикладі КПІ 
ім. Ігоря Сікорського. Енергетика і автоматика. 2021. № 4. С. 49-51. 
45. Шевченко О.М., Шовкалюк М.М., Степанець О.В., Швайко В.Г. 
Розвиток системи автоматизованого моніторингу та аналізу енерго-
споживання в КПІ ім. Ігоря Сікорського. Енергетика: економіка, 
технології, екологія. 2021. № 3. С. 93-100. 
46. Шовкалюк М.М. Енергоефективність та енергетична сертифікація 
будівель. Лабораторний практикум: створення енергетичної моделі 
будівлі для аналізу і вибору енергоефективних проєктів: навчальний 
посібник. Київ : КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2023. 180 с.  
47. Шовкалюк М.М. Енергоефективність та енергетична сертифікація 
будівель. Енергоефективність систем опалення будівель: навчальний 
посібник. Київ: КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2023. 155 с.  
107 
 
 
48. Шовкалюк М.М., Білоус І.Ю., Яценко О.І. Методи аналізу енерго-
ефективності будівель. Курсова робота: навчальний посібник. Київ: 
КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2021. 46 с. 
49. Шовкалюк М.М., Васильцов Д.А. Методи та засоби для поглибленого 
аналізу енергетичних характеристик та управління енергоспоживан-
ням в закладах освіти. Енергетика: економіка, технології, екологія. 
2024. № 2. С. 46-48. 
50. Шовкалюк М.М., Кононенко І.В. Дослідження ефективності теплових 
насосів для енергопостачання багатоквартирних будинків. 
Енергетика: економіка, технології, екологія. 2024. № 2. С. 95-97. 
51. Шовкалюк М.М., Рабенко Є.О., Яценко О.І. Моделювання показників 
енергоспоживання багатоквартирної будівлі з використанням 
спеціалізованих програмних продуктів. Енергетика: економіка, 
технології, екологія. 2025. № 1. С. 21–23 
52. Ющук І.В., Ющук П.О. Використання промислового інтернету речей 
(IIoT) для оптимізації енергоефективності на підприємствах. Науковий 
журнал Метінвест Політехніки.  Серія:   Технічні   науки. 2025. № 4. 
С. 148-152. 
53. Becerik-Gerber B., Varakantham P., Tambe M., Klein L., Kwak J. Y., 
Kavulya G., Jazizadeh F. Coordinating occupant behavior for building 
energy and comfort management using multi-agent systems. Automation in 
Construction. 2012. Vol. 22. P. 25–27.  
54. Beck M.M., Boudjadar J., Chougui Y. Energy Efficient Real-time 
Calibration of Wireless Sensor Networks for Smart Buildings. Proceedings 
of the International Symposium on Intelligent and Autonomous Systems. 
Tallinn, Estonia, 2021. P. 63–77.  
55. Grindvoll H., Vermesan O., Crosbie T., Bahr R., Dawood N., Revel G. M. 
A wireless sensor network for intelligent building energy management 
108 
 
 
based on multi communication standards – A case study. Journal of 
Information Technology in Construction. 2012. Vol. 17. P. 43–45. 
56. Kazmi A. H.,   O’Grady M. J.,   Delaney D. T.,     Ruzzelli A. G.,     
O’Hare G. M. P. A review of wireless-sensor-network-enabled building 
energy management systems. ACM Transactions on Sensor Networks. 
2014. Vol. 10. Issue 4. Article 66. Р. 43   
57. Naji N., Abid M. R., Krami N., Benhaddou D. Energy-Aware Wireless 
Sensor Networks for Smart Buildings: A Review. Journal of Sensor and 
Actuator Networks. 2021. Vol. 10. Issue 4. Article 67.  Р. 34.   
 
 
109 
 
 
ДОДАТКИ 
Додаток А 
Методи збору та аналізу даних енергоспоживання 
 
 
110 
 
 
Додаток Б 
Алгоритм контролю та оптимізації енергоспоживання будівлі 
 
Блок алгоритму Зміст виконання Умови та перевірки Результат роботи системи 
Підготовка системи Активуються сенсорні вузли, Перевіряється наявність усіх Система переходить у 
до роботи контролер, модулі бездротового необхідних компонентів, робочий стан; для кожної 
зв’язку, програмне забезпечення, база коректність налаштувань, зони визначено правила 
даних і виконавчі пристрої. Для доступність бази даних, збору даних, межі 
кожного вузла задаються готовність контролера до контролю, умови 
ідентифікатор, тип параметра, зона приймання повідомлень і формування повідомлень і 
розміщення, допустимі межі відповідність заданих порогів можливі керуючі дії. 
вимірювань і режим передавання умовам конкретної зони будівлі. 
даних. 
Отримання Сенсорні вузли фіксують електричне Періодичний режим Формується потік 
первинних даних навантаження, температуру, вологість, використовується для первинних вимірювань із 
освітленість, рух, присутність людей і параметрів, що змінюються різних зон будівлі, який 
стан обладнання. Дані надходять поступово, а подієвий — для відображає фактичні умови 
періодично або після виникнення руху, появи людей, різкого експлуатації та рівень 
події, залежно від типу параметра. зростання навантаження або споживання енергії. 
зміни стану обладнання. 
Формування Кожен вузол створює інформаційне Перевіряється повнота Створюється 
повідомлення повідомлення, у якому містяться службових даних, наявність структурований запис, 
сенсорним вузлом ідентифікатор пристрою, зона, тип часової мітки, правильність типу придатний для 
параметра, числове значення, параметра та можливість передавання контролеру та 
одиниця вимірювання, час отримання прив’язати вимірювання до подальшого аналізу в 
показника, рівень заряду та статус конкретної зони або групи програмному середовищі. 
вузла. обладнання. 
111 
 
 
 
112 
 
 
Блок алгоритму Зміст виконання Умови та перевірки Результат роботи системи 
Передавання Повідомлення надсилається від Оцінюється доступність каналу Дані з різних приміщень і 
даних через сенсорного вузла до контролера зв’язку, рівень сигналу, можливість технічних зон надходять до 
сенсорну мережу бездротовим каналом. За доставки повідомлення та потреба контролера, що забезпечує 
стабільного сигналу у проміжному передаванні через охоплення всієї 
використовується пряме інші вузли мережі. контрольованої частини 
передавання, а за наявності будівлі. 
перешкод або віддалених зон — 
передавання через проміжні вузли. 
Приймання та Контролер отримує повідомлення, Некоректні, неповні або Система відокремлює 
реєстрація визначає джерело даних, перевіряє пошкоджені повідомлення не придатні дані від 
контролером формат, наявність обов’язкових використовуються для формування помилкових, зменшуючи 
полів і відповідність структури рішень. Коректні повідомлення ризик неправильного 
очікуваному типу повідомлення. передаються на наступний рівень аналізу та хибних керуючих 
обробки. дій. 
Контроль Алгоритм аналізує службові Якщо заряд нижчий за встановлену Користувач отримує 
технічного стану параметри сенсорних вузлів: рівень межу, фіксується потреба в інформацію про проблемні 
вузлів заряду, регулярність повідомлень, обслуговуванні. Якщо дані не вузли, а система не 
стабільність зв’язку, статус пристрою надходять протягом визначеного спирається на застарілі або 
та наявність помилок передавання. часу, вузол позначається як відсутні дані під час 
тимчасово недоступний. прийняття рішень. 
Оцінювання Отримані значення порівнюються з Сумнівними вважаються значення, Достовірні дані переходять 
достовірності фізично можливими та які явно не відповідають умовам до бази даних, а сумнівні 
вимірювань допустимими межами для приміщення, мають різкий фіксуються зі спеціальним 
відповідного параметра. Система необґрунтований стрибок або статусом для подальшої 
визначає, чи може показник бути суперечать попереднім перевірки. 
використаний для аналітичної показникам і стану обладнання. 
113 
 
 
обробки. 
Блок алгоритму Зміст виконання Умови та перевірки Результат роботи системи 
Збереження даних Програмне забезпечення записує Перевіряється унікальність запису, Формується історія 
у базі перевірені дані до бази з правильність часової мітки, вимірювань, необхідна для 
прив’язкою до часу, вузла, зони наявність ідентифікатора вузла та аналізу динаміки 
будівлі, типу параметра, числового відповідність значення типу споживання, порівняння 
значення та службового стану параметра. зон, оцінювання пікових 
пристрою. навантажень і виявлення 
повторюваних відхилень. 
Групування даних Дані систематизуються за зонами Алгоритм перевіряє, чи достатньо Система отримує 
для аналізу будівлі, часовими інтервалами, даних для коректного аналізу підготовлений масив даних, 
типами параметрів і групами конкретної зони, чи немає який дозволяє оцінити не 
обладнання. Електричні показники пропущених вимірювань і чи лише факт споживання 
поєднуються з даними про відповідає набір параметрів енергії, а й причини його 
присутність людей, освітленість і умовам експлуатації приміщення. виникнення. 
мікроклімат. 
Пороговий Поточні значення порівнюються з Для кожної зони можуть Виявляються перевищення 
контроль установленими порогами для застосовуватися власні межі, допустимих значень, пікові 
параметрів електричного навантаження, оскільки аудиторії, кабінети, навантаження, 
температури, освітленості, коридори й технічні приміщення неефективна робота 
тривалості роботи обладнання та мають різні режими використання. обладнання або відхилення 
інших контрольованих параметрів. параметрів мікроклімату. 
114 
 
 
Аналіз Алгоритм зіставляє Якщо обладнання працює за Система відрізняє 
відповідності енергоспоживання з присутністю відсутності людей або в неробочий нормальне навантаження 
фактичному людей, рівнем освітленості, часом час, ситуація класифікується як від зайвого використання 
використанню доби та режимом роботи зони. Це потенційно нераціональне енергії, зменшуючи 
приміщення дозволяє визначити, чи є споживання.  кількість хибних 
навантаження обґрунтованим. попереджень. 
 
115 
 
 
Блок алгоритму Зміст виконання Умови та перевірки Результат роботи системи 
Виявлення Поточні показники порівнюються з Аномалія фіксується, якщо Формується подія про 
аномалій попередніми значеннями та відхилення є значним, нетипову ситуацію, яка 
типовими режимами роботи зони. повторюється протягом певного потребує уваги користувача 
Аналізуються різкі стрибки часу або не має логічного зв’язку або подальшої автоматичної 
навантаження, повторювані з даними про використання реакції системи. 
перевищення, тривала робота приміщення. 
обладнання у неробочий час і 
нетипові зміни параметрів. 
Класифікація рівня Виявлене відхилення отримує статус Інформаційний рівень Система визначає пріоритет 
відхилення інформаційного, застосовується для незначних реагування та уникає 
попереджувального або змін, попереджувальний — для однакового трактування 
критичного. Рівень визначається за підвищеного споживання або незначних і суттєвих 
величиною відхилення, тривалістю, нетипової роботи, критичний — порушень. 
повторюваністю та потенційними для ситуацій, що потребують 
наслідками для енергоспоживання. швидкої реакції. 
Формування Після класифікації відхилення Команда створюється лише тоді, Користувач отримує 
реакції системи програмне забезпечення формує коли умови відповідають інформацію про проблему, 
повідомлення або команду. правилам автоматичного або система готує керуючу дію 
Повідомлення містить зону, час, керування та не порушують для зменшення 
параметр, опис проблеми та обмежень безпеки. нераціонального споживання. 
рекомендовану дію. 
116 
 
 
Перевірка безпеки Перед виконанням команди Автоматичне вимкнення не Система виконує лише 
керуючих дій алгоритм перевіряє пріоритет застосовується до критично дозволені дії, а в інших 
обладнання та допустимість важливих пристроїв, випадках формує 
автоматичного втручання. Для обладнання безперервної повідомлення для 
кожної групи обладнання задається роботи або систем, від яких користувача без 
статус. залежить безпека людей. автоматичного втручання. 
Блок алгоритму Зміст виконання Умови та перевірки Результат роботи системи 
Передавання Контролер отримує команду від Перевіряється доступність Обладнання змінює свій стан: 
команди програмного забезпечення та виконавчого пристрою, вимикається другорядне 
виконавчому передає її відповідному правильність адресації команди навантаження, коригується 
пристрою виконавчому пристрою: реле, та відповідність дії дозволеному освітлення або змінюється 
регулятору освітлення, модулю режиму роботи конкретної зони. режим роботи підключеного 
керування навантаженням або елемента. 
іншому елементу. 
Повторна Після виконання команди система Якщо параметри Алгоритм не лише виконує 
перевірка після очікує нових вимірювань від нормалізуються, подія керуючу дію, а й оцінює її 
керуючої дії сенсорних вузлів і порівнює їх із фіксується як успішно результат, що підвищує 
попередніми значеннями. Метою є опрацьована. Якщо відхилення надійність контролю. 
визначення того, чи зменшилося зберігається, система повторно 
споживання та чи усунено аналізує ситуацію та може 
відхилення. підвищити рівень повідомлення. 
Фіксація історії До історії заносяться вимірювання, Запис події повинен містити час, Формується інформаційна 
подій виявлені відхилення, повідомлення, зону, параметр, рівень основа для подальшого 
команди, реакція виконавчих відхилення, прийняте рішення та аналізу ефективності 
пристроїв і результати повторної результат системної реакції. алгоритму, уточнення порогів 
перевірки. і виявлення зон із 
повторюваними проблемами. 
117 
 
 
Оптимізація на Алгоритм використовує історію Якщо певна зона регулярно Параметри контролю 
основі вимірювань для визначення споживає енергію в неробочий уточнюються відповідно до 
накопичених даних типових годин пікового час, система може посилити фактичного режиму 
навантаження, середніх показників контроль у відповідний період експлуатації будівлі, що 
споживання, повторюваних або скоригувати правила підвищує ефективність 
відхилень і періодів нераціональної повідомлень і керування. подальшої роботи системи. 
роботи обладнання. 
 
118 
 
 
Блок алгоритму Зміст виконання Умови та перевірки Результат роботи системи 
    
Безперервний Після аналізу й виконання Цикл зберігається за умови Забезпечується стабільний 
цикл контролю необхідних дій система знову працездатності сенсорної контроль енергоспоживання, 
переходить до отримання нових мережі, контролера, своєчасне виявлення 
вимірювань. Усі процеси програмного забезпечення, бази відхилень і підтримка 
повторюються циклічно, даних і виконавчих пристроїв. енергоефективного керування 
забезпечуючи постійне оновлення ресурсами будівлі. 
даних і контроль поточного стану 
будівлі. 
  
119
ChSTU repository

ChSTU repository preserves and enables easy and open access to all types of digital content including text, images, moving images, mpegs and data sets
