РАЗРАБОТКА БЕСПРОВОДНОЙ РАСПРЕДЕЛЕННОЙ СИСТЕМЫ МОНИТОРИНГА ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ ОБЪЕКТОВ

В ходе исследования разработана структура распределённой беспроводной системы мониторинга технического состояния строительных объектов, а также сформированы пошаговый алгоритм функционирования системы и алгоритм действий при возникновении ошибок. Работоспособность разработанной системы подтверждена в лабораторных и полевых условиях. В состав системы интегрированы датчики акселерометрии, гироскопии, освещённости, концентрации CO₂, температуры и влажности. В рамках исследования предложены решения ряда актуальных задач, включая обеспечение дистанционного мониторинга состояния высотных зданий, мостов и подземных сооружений, снижение стоимости и устранение технической сложности кабельных систем, разработку доступной и адаптивной отечественной системы в качестве альтернативы дорогостоящим зарубежным решениям, а также обеспечение раннего выявления деформаций объектов и предупреждения аварийных ситуаций.
Доказано, что разработанная беспроводная система стабильно функционирует в реальных условиях эксплуатации (при изменении погодных условий и наличии помех). Рассчитаны абсолютные погрешности магнитометра и температурных датчиков, установлено, что их значения находятся в пределах допустимых норм. Также выявлена гибкость системы, позволяющая её масштабирование не только в строительной отрасли, но и в энергетике, сельском хозяйстве и метеорологии.
Данные в режиме реального времени передаются на сервер ThingSpeak, что обеспечивает возможность оперативного прогнозирования состояния объекта. Информация об ошибках, полученная в результате статистической обработки, подтверждает точность измерений системы. Использование результатов исследования и разработанных алгоритмов позволяет при незначительном изменении программного кода оперативно внедрять систему в различные отрасли промышленности, что способствует экономии времени и финансовых ресурсов.
Статья является результатом исследовательской работы в рамках проекта ИРН AP26197145 «Разработка распределенной беспроводной Wi-Fi системы контроля технического состояния зданий и сооружений» в рамках грантового финансирования Комитета науки Министерства науки и высшего образования Республики Казахстан на 2025-2027 года.

1. Abruzzese D., Micheletti A., Tiero A., Cosentino M., Forconi D., Grizzi G., Scarano G., Vuth S., Abiuso P. IoT sensors for modern structural health monitoring. A new frontier. // Procedia Structural Integrity. – 2020. – №25. – P. 378-385.

2. Пат. 2178049 RU, МПК G01B 5/30. Способ мониторинга трещин в строительных конструкциях / Репников Л.Н., Мороз А.И., Жашков В.С. и Аникин А.А.; опубл. 27.10.2010, Бюл. №30. – 9 с.

3. Пат. 2448225 RU, МПК E04G 23/00. Система мониторинга состояния трещин и стыков зданий и сооружений / Евтушенко С.И., Крахмальный Т.А. и Крахмальная М.П.; опубл. 20.04.2012, Бюл. №11. – 8 с.

4. Коргина М.А. Оценка напряженно-деформированного состояния несущих конструкций зданий и сооружений в ходе мониторинга их технического состояния: дис. ... канд. техн. наук, 05.23.01. – М., 2008. – 225 с.

5. Лазебник Г.Е., Кошелева Н.Н. Мониторинг несущих конструкций зданий повышенной этажности // Світ геотехніки. – 2009. – С. 17-20.

6. Сущев С.П. Мониторинг устойчивости и остаточного ресурса высотных зданий и сооружений с применением мобильного диагностического комплекса «Стрела»// Международная конференц-выставка «Уникальные и специальные технологии в строительстве» UST-Build 2005. – М., 2005. – 4 с.

7. Alekseyev O.V., Viktorov A.D., Kutuzov V.M. Problems and ways of creating environment monitoring system, Monitoring. 1 (1995).

8. Krakhmal’ny Т.А., Evtushenko S.I., Krakhmal'naya M.P. New System of Monitoring of a Condition of Cracks of Small Reinforced Concrete Bridge Constructions // Procedia Engineering. – 2016. – Vol.150 – P.2369 – 2374.

9. Овчинников И.Г., Овчинников И.И., Нигаматова О.И., Михалдыкин Е.С. Прочностной мониторинг мостовых сооружений и особенности его применения. Часть 2. Непрерывный мониторинг состояния мостовых сооружений // Интернет-журнал «Транспортные сооружения». – 2014. – Том. 1. №2 – С. 1-37.

10. Z-Wave vs ZigBee, WiFi, Thread, Bluetooth BLE: выбираем протокол управления умным домом. https://superhome.pro/z-wave-vs-zigbee-wifi-thread-bluetooth-ble-vybiraem-protokol-upravleniya umnym-domom/ 10.03.2026.

11. S.P. Ramalingamorcid and P.K. Shanmugam. A Comprehensive Review on Wired and Wireless Communication Technologies and Challenges in Smart Residential Buildings. Recent Advances in Computer Science and Communications, Vol.15, Issue 9, (2022), 1140-1147. http://dx.doi.org/10.2174/2666255814666210119142742

12. Maruf, M.M., Bhuiyan, T., Eshita, E.J., Hossen, M.S., & Imran, M.H. (2026). An IoT-based smart home automation system: Enhancing security, energy efficiency, and remote accessibility. Multidisciplinary Science Journal, 8(7), 2026262. https://doi.org/10.31893/multiscience.2026262

13. Jukka Joutsalainen, Maxim Vitikainen, Juuso Lehrb¨ack, Alexander Goldhill, Anna-Maria Raita-Hakola. Implementing real-time wildfire detection using lightweight object-detection models and machine vision sensor on Raspberry Pi 5: Fireframe, a practical framework. ISPRS Annals of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, Volume X-2/W2-2025, UAV-g 2025 Uncrewed Aerial Vehicles in Geomatics, 10–12 September 2025, Espoo, Finland. 81-88. https://doi.org/10.5194/isprs-annals-X-2-W2-2025-81-2025

14. Chimpimol, C., Mhuadthongon, N., & Krachodnok, P. (2026). Development of a real-time backup battery voltage and environmental monitoring system for a server room using IoT technology. EUREKA: Physics and Engineering, (2), 108-120. https://doi.org/10.21303/2461-4262.2026.004200

15. Saini, J., Dutta, M., Marques, G. (2020). Indoor Air Quality Monitoring Systems Based on Internet of Things: A Systematic Review. International Journal of Environmental Research and Public Health, 17 (14), 4942. https://doi.org/10.3390/ijerph17144942

16. Jo, J., Jo, B., Kim, J., Kim, S., Han, W. (2020). Development of an IoT-Based Indoor Air Quality Monitoring Platform. Journal of Sensors, 2020, 1–14. https://doi.org/10.1155/2020/8749764

17. Chen, Z.; Zhou, X.; Wang, X.; Dong, L.; Qian, Y. Deployment of a Smart Structural Health Monitoring System for Long-Span Arch Bridges: A Review and a Case Study. Sensors 2017, 17, 2151. https://doi.org/10.3390/s17092151

18. Nilnoree, S.; Taparugssanagorn, A.; Kaemarungsi, K.; Mizutani, T. Enhancing Wireless Sensor Network in Structural Health Monitoring through TCP/IP Socket Programming-Based Mimic Broadcasting: Experimental Validation. Appl. Sci. 2024, 14, 3494. https://doi.org/10.3390/app14083494

19. Al-Fuqaha, A.; Guizani, M.; Mohammadi, M.; Aledhari, M.; Ayyash, M. Internet of Things: A Survey on Enabling Technologies, Protocols, and Applications. IEEE Communications Surveys & Tutorials 2015, 17(4), 2347–2376. https://doi.org/10.1109/COMST.2015.2444095

20. Holovatyy A., Teslyuk V., Iwaniec M, Mashevska M. (2017). Development of a system for monitoring vibration accelerations based on the Raspberry Pi microcomputer and the ADXL345 accelerometer. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6/9 (90), 52–62. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.116082

21. Goyal, D. Development of non-contact structural health monitoring system for machine tools [Text] / D. Goyal, B. S. Pabla // Journal of Applied Research and Technology. – 2016. – Vol. 14, Issue 4. – P. 245–258. doi: 10.1016/j.jart.2016.06.003

22. S.A. Evdokimov, Yu.N. Kondrashova, O.I. Karandaeva, M.S. Gallyamova. Stationary system for monitoring technical state of power transformer. Procedia Engineering 2016, 150, 18–25. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2016.07.270

23. Duobiene, S., Ratautas, K., Trusovas, R., Ragulis, P., Šlekas, G., Simniškis, R., Račiukaitis, G. (2022). Development of Wireless Sensor Network for Environment Monitoring and Its Implementation Using SSAIL Technology. Sensors, 22 (14), 5343. https://doi.org/10.3390/s22145343