Будь ласка, використовуйте цей ідентифікатор, щоб цитувати або посилатися на цей матеріал:
https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/10334| Назва: | Architecture of hybrid Edge Lakehouse for environmental monitoring on Raspberry Pi |
| Інші назви: | Архітектура гібридного Edge Lakehouse для екологічного моніторингу на Raspberry Pi |
| Автори: | Borodi, Ivan Osukhivska, Halyna Бородій, Іван Осухівська, Галина |
| Ключові слова: | internet of things;data acquisition;data handling;edge computing;artificial intelligence;sensor systems and applications;monitoring system;пікове співвідношення сигналу до шуму;«сіль і перець»;гаусівський шум;мультиплікативний шум;«перетин»;Matlab |
| Дата публікації: | 2026 |
| Видавництво: | Вісник Черкаського державного технологічного університету |
| Короткий огляд (реферат): | In this article, a hybrid Edge Lakehouse architecture for environmental monitoring is presented, which
has been implemented and experimentally tested on a Raspberry Pi 5 edge device. The relevance of the research
is driven by the need for a robust edge computing architecture that supports local collection, processing and
transactional storage of sensor data, followed by synchronisation with a cloud-based analytics environment,
within the limitations of hardware resources. The main objective of this work was to develop the Edge Lakehouse
architecture as a local component of an autonomous monitoring system and to evaluate its performance. In this
study, experimental modelling of the hardware-software system was conducted, along with measurements of
execution time, memory usage and Central Processing Unit load, as well as an assessment of resilience to forced
power shutdowns and temporary network outages. The proposed hybrid Edge Lakehouse architecture maintains
data integrity and operational continuity under emergency and unstable conditions, as confirmed by experimental
studies. In particular, the results showed that the average processing time for a single micro-batch of sensor data
was 25.51 seconds, of which 20.04 seconds were spent on initialising the processing environment, 1.18 seconds on
writing to the local table and 3.94 seconds on synchronising with the cloud environment. The system demonstrated
correct recovery without loss of confirmed data and the 48-hour replication window allowed for autonomous
synchronisation recovery without duplicate records. The obtained data also confirmed the architecture’s suitability
for long-term autonomous functioning. The proposed solutions have practical value as a reliable local layer for
autonomous environmental monitoring systems. У цій статті представлено гібридну архітектуру Edge Lakehouse для моніторингу навколишнього середовища, реалізовану та експериментально перевірену на периферійному пристрої Raspberry Pi 5. Актуальність дослідження зумовлена потребою в надійній архітектурі периферійного обчислення, яка забезпечує локальний збір, обробку та транзакційне збереження сенсорних даних із подальшою синхронізацією з хмарним аналітичним середовищем в умовах обмежених апаратних ресурсів. Основною метою роботи була розробка архітектури Edge Lakehouse як локального компонента автономної системи моніторингу та оцінка її продуктивності. В цьому дослідженні проведено експериментальне моделювання апаратно-програмної системи, вимірювання часу виконання, використання пам’яті та навантаження процесора, а також оцінку стійкості до примусового відключення живлення та тимчасових перебоїв у роботі мережі. Запропонована гібридна Edge Lakehouse архітектура підтримує цілісність даних та безперебійність роботи в екстрених та нестабільних умовах, що підтверджено експериментальними дослідженнями. Зокрема, результати показали, що середній цикл обробки одного мікропакета даних сенсора становив 25,51 секунди, з яких 20,04 секунди припадало на ініціалізацію середовища обробки, 1,18 секунди на запис у локальну таблицю та 3,94 секунди на синхронізацію з хмарним середовищем. Система продемонструвала коректне відновлення без втрати підтверджених даних, а 48-годинне вікно реплікації дозволило самостійно відновити синхронізацію без дублювання записів. Отримані дані також підтвердили придатність архітектури до тривалого автономного функціонування. Запропоновані рішення мають практичну цінність як надійний локальний рівень для автономних систем моніторингу навколишнього середовища. |
| URI (Уніфікований ідентифікатор ресурсу): | https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/10334 |
| ISSN: | 2306-4412 (print) 2708-6070 (online) |
| DOI: | https://doi.org/10.62660/bcstu/3.2026.11 |
| Том: | 31 |
| Випуск: | 3 |
| Початкова сторінка: | 11 |
| Кінцева сторінка: | 21 |
| Розташовується у зібраннях: | том 31, №3/2026 |
Файли цього матеріалу:
| Файл | Опис | Розмір | Формат | |
|---|---|---|---|---|
| 3.pdf | 518.72 kB | Adobe PDF | ![]() Переглянути/Відкрити | |
| зміст.pdf | 153.77 kB | Adobe PDF | ![]() Переглянути/Відкрити | |
| титул.pdf | 209.03 kB | Adobe PDF | ![]() Переглянути/Відкрити |
Усі матеріали в архіві електронних ресурсів захищено авторським правом, усі права збережено.


