Проєктування та оцінювання інтелектуальної системи моніторингу відходів на основі інтеграції регіональної ГІС для розумних міст

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2025.337033

Ключові слова:

система моніторингу, управління відходами, геоінформаційна система, маршрутизація, контейнер, виявлення, логістика

Анотація

Об’єктом дослідження є система управління побутовими відходами в умовах сучасного урбанізованого середовища, де зростаюча кількість населення та темпи урбанізації створюють нові виклики для екологічної стійкості міст. Ключова проблема полягає в неефективному зборі сміття, що проявляється в частих випадках переповнення контейнерів, нераціональному використанні ресурсів та недосконалому плануванні маршрутів вивезення відходів. У відповідь на ці виклики запропоновано інтелектуальну систему моніторингу, яка поєднує технології Інтернету речей (IoT), комп’ютерного зору, аналітики даних та регіональної геоінформаційної системи (РГІС). Система включає модель комп’ютерного зору, що здійснює аналіз зображень сміттєвих контейнерів для визначення рівня їх заповнення. Проведене донавчання моделі на локальних даних з урахуванням особливостей регіону (освітлення, тип контейнерів, погодні умови) дозволило підвищити точність виявлення. Оптимізація маршрутів вивезення відходів здійснюється за допомогою математичної моделі задачі комівояжера, реалізованої через метод Mixed Integer Linear Programming (MILP), що дало змогу скоротити витрати пального, час перевезення та навантаження на персонал. Інтеграція з РГІС та GPS забезпечує динамічну маршрутизацію та просторову візуалізацію інформації в реальному часі. Запропонована система формує замкнений цикл управління, який поєднує в собі автоматизоване виявлення, аналіз ситуації та прийняття рішень. Результати експериментального впровадження демонструють високу ефективність, адаптивність до локальних умов, масштабованість та практичну значущість запропонованого рішення для інших міських територій. У перспективі система може бути розширена для моніторингу стану довкілля (повітря, шум, ґрунт) і прогнозування обсягів утворення відходів, що робить її корисним інструментом для сталого розвитку міської інфраструктури

Біографії авторів

Symbat Nurgaliyeva, Astana IT University

PhD in Computer Science

Department of Computer Engineering

Muratali Amangali, Astana IT University

Master’s Degree Student (2nd Year)

Department of Computer Engineering

Zhuldyz Basheyeva, Astana IT University

PhD

Department of Computer Engineering

Nurzhamal Kashkimbayeva, Astana IT University

PhD

Department of Computer Engineering

Daniyar Amantayev, Astana IT University

Master of Science

Department of Computer Engineering

Посилання

  1. Kaza, S., Yao, L. C., Bhada-Tata, P., Van Woerden, F. (2018). What a Waste 2.0: A Global Snapshot of Solid Waste Management to 2050. Washington, DC: World Bank. https://doi.org/10.1596/978-1-4648-1329-0
  2. Thousands of tons of waste removed in Astana: How offenders are tracked (2025). Available at: https://tengrinews.kz/kazakhstan_news/astane-vyivozyat-tyisyachi-tonn-musora-lovyat-teh-ego-567746/
  3. Soni, G., Kandasamy, S. (2017). Smart Garbage Bin Systems – A Comprehensive Survey. Smart Secure Systems – IoT and Analytics Perspective, 194–206. https://doi.org/10.1007/978-981-10-7635-0_15
  4. Skol'ko v Kazakhstane potratili na sbor i pererabotku musora [How much was spent on waste collection and recycling in Kazakhstan] (2018). LSM.kz. Available at: https://lsm.kz/skol-ko-v-kazahstane-potratili-na-sbor-i-pererabotku-musora
  5. Aatamila, M., Verkasalo, P. K., Korhonen, M. J., Viluksela, M. K., Pasanen, K., Tiittanen, P., Nevalainen, A. (2010). Odor Annoyance near Waste Treatment Centers: A Population-Based Study in Finland. Journal of the Air &; Waste Management Association, 60 (4), 412–418. https://doi.org/10.3155/1047-3289.60.4.412
  6. Smailov, N., Tsyporenko, V., Sabibolda, A., Tsyporenko, V., Abdykadyrov, A., Kabdoldina, A. et al. (2024). Usprawnienie cyfrowego korelacyjno-interferometrycznego ustalania kierunku za pomocą przestrzennego sygnału analitycznego. Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska, 14 (3), 43–48. https://doi.org/10.35784/iapgos.6177
  7. Agnew, C., Mewada, D., Grua, E. M., Eising, C., Denny, P., Heffernan, M. et al. (2023). Detecting the overfilled status of domestic and commercial bins using computer vision. Intelligent Systems with Applications, 18, 200229. https://doi.org/10.1016/j.iswa.2023.200229
  8. Department of Digital Technologies of Aktobe. Regional Geoinformation System of Aktobe. Available at: https://eaqtobe.kz/#/
  9. Roboflow. Garbage and trashes model (v4). Roboflow Universe. Available at: https://universe.roboflow.com/trash-and-garbage/garbage-and-trashes/model/4
  10. Ren, Y., Li, Y., Gao, X. (2024). An MRS-YOLO Model for High-Precision Waste Detection and Classification. Sensors, 24 (13), 4339. https://doi.org/10.3390/s24134339
  11. Lun, Z., Pan, Y., Wang, S., Abbas, Z., Islam, M. S., Yin, S. (2023). Skip-YOLO: Domestic Garbage Detection Using Deep Learning Method in Complex Multi-scenes. International Journal of Computational Intelligence Systems, 16 (1). https://doi.org/10.1007/s44196-023-00314-6
  12. Serik, M., Nurgaliyeva, S. (2024). Enhancing competence in mobile robot development: Integrating robotic technologies for future computer science teachers. Global Journal of Engineering Education, 26 (3), 205–211. Available at: https://www.wiete.com.au/journals/GJEE/Publish/vol26no3/11-Nurgaliyeva-S.pdf
  13. Smailov, N., Batyrgaliyev, A., Akhmediyarova, A., Seilova, N., Koshkinbayeva, M., Baigulbayeva, M. et al. (2020). Approaches to Evaluating the Quality of Masking Noise Interference. International Journal of Electronics and Telecommunications, 67 (1), 59–64. https://doi.org/10.24425/ijet.2021.135944
  14. Khan, S., Ali, B., Alharbi, A. A. K., Alotaibi, S., Alkhathami, M. (2024). Efficient IoT-Assisted Waste Collection for Urban Smart Cities. Sensors, 24 (10), 3167. https://doi.org/10.3390/s24103167
  15. Smailov, N., Zhadiger, T., Tashtay, Y., Abdykadyrov, A., Amir, A. (2024). Fiber laser-based two-wavelength sensors for detecting temperature and strain on concrete structures. International Journal of Innovative Research and Scientific Studies, 7 (4), 1693–1710. https://doi.org/10.53894/ijirss.v7i4.3481
  16. Momynkulov, Z., Dosbayev, Z., Suliman, A., Abduraimova, B., Smailov, N., Zhekambayeva, M., Zhamangarin, D. (2023). Fast Detection and Classification of Dangerous Urban Sounds Using Deep Learning. Computers, Materials & Continua, 75 (1), 2191–2208. https://doi.org/10.32604/cmc.2023.036205
  17. Kisała, P., Wójcik, W., Smailov, N., Kalizhanova, A., Harasim, D. (2015). Elongation determination using finite element and boundary element method. International Journal of Electronics and Telecommunications, 61 (4), 389–394. https://doi.org/10.2478/eletel-2015-0051
  18. Gupta, S. K., & Bhatia, R. K. (2017). Route Optimization of Municipal Solid Waste Collection in Jabalpur City using ARC GIS. International Journal of Trend in Scientific Research and Development, 2 (1), 457–464. https://doi.org/10.31142/ijtsrd7000
  19. Smailov, N., Orynbet, M., Nazarova, A., Torekhan, Z., Koshkinbayev, S., Yssyraiyl, K. et al. (2025). Optymalizacja pracy światłowodowych czujników w warunkach kosmicznych. Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska, 15 (2), 130–134. https://doi.org/10.35784/iapgos.7200
  20. Kengesbayeva, S., Smailov, N., Tashtay, Y., Kiesewetter, D., Malyugin, V., Amir, A. (2024). Research of Deformation of Concrete Structures Using Fiber Optic Sensors and Bragg Gratings. 2024 International Conference on Electrical Engineering and Photonics (EExPolytech), 15–18. https://doi.org/10.1109/eexpolytech62224.2024.10755828
  21. Sekenov, B., Smailov, N., Tashtay, Y., Amir, A., Kuttybayeva, A., Tolemanova, A. (2024). Fiber-Optic Temperature Sensors for Monitoring the Influence of the Space Environment on Nanosatellites: A Review. Advances in Asian Mechanism and Machine Science, 371–380. https://doi.org/10.1007/978-3-031-67569-0_42
  22. Smailov, N., Akmardin, S., Ayapbergenova, A., Ayapbergenova, G., Kadyrova, R., Sabibolda, A. (2025). Analiza wydajności VLC w optycznych systemach komunikacji bezprzewodowej do zastosowań wewnętrznych. Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska, 15 (2), 135–138. https://doi.org/10.35784/iapgos.6971
  23. Wójcik, W., Kalizhanova, A., Kulyk, Y., Knysh, B., Kvyetnyy, R., Kulyk, A. et al. (2022). The Method of Time Distribution for Environment Monitoring Using Unmanned Aerial Vehicles According to an Inverse Priority. Journal of Ecological Engineering, 23 (11), 179–187. https://doi.org/10.12911/22998993/153458
  24. Sabibolda, A., Tsyporenko, V., Tsyporenko, V., Smailov, N., Zhunussov, K., Abdykadyrov, A. et al. (2022). Improving the accuracy and performance speed of the digital spectral-correlation method for measuring delay in radio signals and direction finding. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (9 (115)), 6–14. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.252561
  25. Mikhailov, P., Ualiyev, Z., Kabdoldina, A., Smailov, N., Khikmetov, A., Malikova, F. (2021). Multifunctional fiber-optic sensors for space infrastructure. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (5 (113)), 80–89. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.242995
  26. Smailov, N., Uralova, F., Kadyrova, R., Magazov, R., Sabibolda, A. (2025). Optymalizacja metod uczenia maszynowego do deanonimizacji w sieciach społecznościowych. Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska, 15 (1), 101–104. https://doi.org/10.35784/iapgos.7098
Проєктування та оцінювання інтелектуальної системи моніторингу відходів на основі інтеграції регіональної ГІС для розумних міст

##submission.downloads##

Опубліковано

2025-08-29

Як цитувати

Nurgaliyeva, S., Amangali, M., Basheyeva, Z., Kashkimbayeva, N., & Amantayev, D. (2025). Проєктування та оцінювання інтелектуальної системи моніторингу відходів на основі інтеграції регіональної ГІС для розумних міст. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4(9 (136), 70–78. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2025.337033

Номер

Том 4 № 9 (136) (2025): Інформаційно-керуючі системи

Розділ

Інформаційно-керуючі системи

Ліцензія

Авторське право (c) 2025 Symbat Nurgaliyeva, Muratali Amangali, Zhuldyz Basheyeva, Nurzhamal Kashkimbayeva, Daniyar Amantayev

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.