Метод дистанційного моніторингу параметрів виробництва біометану
DOI:
https://doi.org/10.31548/Анотація
Актуальність дослідження зумовлена необхідністю підвищення ефективності, стабільності та керованості виробництва біометану з органічних відходів аграрного виробництва. Однією з базових проблем автоматизації біометанових установок є недостатня достовірність і безперервність даних дистанційного моніторингу параметрів анаеробного зброджування, що унеможливлює надійне прогнозування виходу метану, раннє виявлення аномалій та формування коректних керуючих впливів. Метою роботи є розроблення теоретико-методичного підходу до забезпечення достовірності та безперервності даних дистанційного моніторингу параметрів виробництва біометану на основі інтегрованої архітектури сенсорного, граничного та диспетчерського рівнів. У роботі використано методи системного аналізу, структурно-функціонального моделювання, інформаційної діагностики та узагальнення сучасних наукових джерел щодо IoT-моніторингу, SCADA-даних, edge computing і цифрових двійників біопроцесів. Запропоновано метод, який передбачає багатопараметричний збір даних, їх попередню валідацію на edge-вузлі, розрахунок інтегрального індексу достовірності та передавання до SCADA або хмарної платформи лише даних із визначеним рівнем інформаційної якості. Наукова новизна полягає в поєднанні процедур контролю повноти, стабільності, аномальності та часової синхронності вимірювань у єдиний показник придатності даних для автоматизованого керування біометановою установкою. Практичне значення результатів полягає у створенні методичної основи для подальшої реалізації цифрового двійника, предиктивної аналітики та системи підтримки прийняття рішень у виробництві біометану.
Отримано: 28.03.2026. Доопрацьовано: 21.05.2026. Прийнято: 22.06.2026.
Посилання
1. Ukrainian Energy. (2025). Biomethane in Ukraine: Prospects, challenges and export breakthrough. Retrieved from https://ua-energy.org/en/posts/18-06-2025-c7cd66e3-bc00-4f59-92b0-703783bd6027
2. CEENERGYNEWS. (2025). Despite the energy crisis Ukraine’s domestic biomethane market remains largely untapped – Q&A with Anna Pastukh from UABIO. Retrieved from https://ceenergynews.com/interviews/ukraine-biomethane-anna-pastukh/
3. Batstone, D. J., Keller, J., Angelidaki, I., Kalyuzhnyi, S. V., Pavlostathis, S. G., Rozzi, A., Sanders, W. T. M., Siegrist, H., & Vavilin, V. A. (2002). Anaerobic Digestion Model No. 1 (ADM1). London: IWA Publishing.
4. Schroer, H. W., & Just, C. L. (2024). Feature engineering and supervised machine learning to forecast biogas production during municipal anaerobic co-digestion. ACS ES&T Engineering, 4(3), 660–672. https://doi.org/10.1021/acsestengg.3c00435
5. Negara, I. G. A., Anakottapary, D. S., Widiantara, I. B. G., Midiani, L. P. I., Nindhia, T. G. T., & Santhiarsa, I. G. N. N. (2024). Integrated microcontroller MQ sensors for monitoring biogas: Advancements in methane and hydrogen sulfide detection. Jurnal Teknosains, 13(2), 140–151.
6. Gong, R., Xu, L., Li, X., et al. (2023). IoT-based edge computing (IoTEC) for improved environmental monitoring in precision agriculture using LoRa-based wireless sensor networks. Sustainability, 15, 7491. https://doi.org/10.3390/su15097491
7. Akhtar, M. N., Shaikh, A. J., Khan, A., Awais, H., Bakar, E. A., & Othman, A. R. (2021). Smart sensing with edge computing in precision agriculture for soil assessment and heavy metal monitoring: A review. Agriculture, 11(6), 475. https://doi.org/10.3390/agriculture11060475
8. Moser, A., Appl, C., Pörtner, R., Baganz, F., & Hass, V. C. (2024). A new concept for the rapid development of digital twin core models for bioprocesses in various reactor designs. Fermentation, 10(9), 463. https://doi.org/10.3390/fermentation10090463
9. Amirkhanov, B., Kunelbayev, M., Sabina, I., Amirkhanova, G., Nurgazy, T., Zhumasheva, A., & Alipbeki, O. (2025). Enhancing sustainable biogas generation through a real-time digital twin of a modular bioreactor. Journal of Advanced Digital Systems. Retrieved from http://bright-journal.org/Journal/index.php/JADS/article/download/779/496
10. International Energy Agency. (2020). Outlook for biogas and biomethane: Prospects for organic growth. Paris: IEA. Retrieved from https://www.iea.org/reports/outlook-for-biogas-and-biomethane-prospects-for-organic-growth
11. Holm-Nielsen, J. B., Al Seadi, T., & Oleskowicz-Popiel, P. (2009). The future of anaerobic digestion and biogas utilization. Bioresource Technology, 100(22), 5478–5484. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2008.12.046
12. Appels, L., Baeyens, J., Degrève, J., & Dewil, R. (2008). Principles and potential of the anaerobic digestion of waste-activated sludge. Progress in Energy and Combustion Science, 34(6), 755–781. https://doi.org/10.1016/j.pecs.2008.06.002
13. ISO/IEC. (2018). ISO/IEC 30141:2018 Internet of Things (IoT) — Reference Architecture. Geneva: International Organization for Standardization.
14. IEC. (2018). IEC 62443 Industrial communication networks — Network and system security. Geneva: International Electrotechnical Commission.
15. Law of Ukraine No. 4742-IX “On Academic Integrity”. (2025, December 18). Retrieved from https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/4742-20
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2026 Енергетика і автоматика
Ця робота ліцензується відповідно до ліцензії Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
Усі матеріали поширюються на умовах ліцензії Creative Commons Attribution 4.0 International Public License, що дозволяє іншим розповсюджувати рукопис із визнанням авторства роботи та першої публікації в цьому журналі.
