Розробка системи підвищення рівня грамотності на основі технологій інтернету речей та веб-технологій: інтеграція ESP8266 та Laravel

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2025.337999

Ключові слова:

інтерактивна система, мультимедіа, ESP8266, Websocket, фреймворк Laravel, Інтернет речей, вивчення мови

Анотація

Об'єктом дослідження є застосування мультимедійних технологій для підтримки навчання грамоті казахською мовою за допомогою інтерактивних інструментів, заснованих на інтеграції Інтернету речей та веб-технологій. Проблема, що розглядається, полягає в відсутності ефективних, інтерактивних інструментів для вивчення правильного правопису та вимови казахською мовою, адаптованих до різних ролей та рівнів користувачів. Це дослідження зосереджено на розробці мультимедійної, інтерактивної освітньої системи, спрямованої на підвищення грамотності та сприяння активному вивченню мови. Для проєктування цільової системи на апаратній стороні було використано мікроконтролер ESP8266. На кожній кнопці також встановлені регістри зсуву 74HC165, підтягуючі резистори для забезпечення стабільності сигналу. Програмне рішення на стороні сервера побудовано на фреймворку Laravel. Зв'язок між мікроконтролером та сервером встановлюється за допомогою протоколу WebSocket, безпечне з'єднання між апаратним пристроєм та сервером забезпечується через MAC-адресу. Сервер працює в контейнері Docker з використанням Nginx та підтримує такі ролі користувачів, як адміністратор, викладач та студент. Отримані результати включають робочий прототип навчальної системи, яка дозволяє користувачам виконувати завдання у п'яти інтерактивних режимах. Результати показують, що інтеграція апаратного введення даних у режимі реального часу з гнучкою серверною архітектурою покращує залучення користувачів та персоналізацію навчання. Особливостями рішення є двосторонній зв'язок у режимі реального часу через Websocket, доступ на основі ролей, модульна конструкція в Docker та підтримка контенту казахською мовою. Рішення призначене для підтримки освітніх закладів, дитячих садків та середовищ дистанційного навчання для вивчення літер та слів, розвитку практик цифрової освіти та вдосконалення адаптивних методів і технологій для розробки освітніх інструментів на основі Інтернету речей

Біографії авторів

Zhandos Dosbayev, Institute of Mechanics and Engineering named after Academician U. A. Dzholdasbekova; Kazakh National Research Technical University named after K. I. Satbayev

PhD, Senior Scientist

Department of Electronics, Telecommunication and Space Technologies

Amandyk Tuleshov, Institute of Mechanics and Engineering named after Academician U. A. Dzholdasbekova

Doctor of Technical Science, Professor

Arshidin Osmanov, al-Farabi Kazakh National University

Department of Computer Science

Bibigul Sadykova, Kazakh National Research Technical University named after K. I. Satbayev

Department of Electronics, Telecommunication and Space Technologies

Nurzhigit, Institute of Mechanics and Engineering named after Academician U. A. Dzholdasbekova; Kazakh National Research Technical University named after K. I. Satbayev

PhD, Senior Scientist

Department of Electronics, Telecommunication and Space Technologies

Akezhan Sabibolda, Institute of Mechanics and Engineering named after Academician U. A. Dzholdasbekova; Almaty Academy of Ministry of Internal Affairs

PhD, Project Manager

Department of Cyber Security and Information Technology

Посилання

  1. Bruneo, D., Distefano, S., Giacobbe, M., Longo Minnolo, A., Longo, F., Merlino, G. et al. (2019). An IoT service ecosystem for Smart Cities: The #SmartME project. Internet of Things, 5, 12–33. https://doi.org/10.1016/j.iot.2018.11.004
  2. AlHammadi, A., AlZaabi, A., AlMarzooqi, B., AlNeyadi, S., AlHashmi, Z., Shatnawi, M. (2019). Survey of IoT-Based Smart Home Approaches. 2019 Advances in Science and Engineering Technology International Conferences (ASET). https://doi.org/10.1109/icaset.2019.8714572
  3. Dosbayev, Z., Abdrakhmanov, R., Akhmetova, O., Nurtas, M., Iztayev, Z., Zhaidakbaeva, L., Shaimerdenova, L. (2021). Audio Surveillance: Detection of Audio-Based Emergency Situations. Advances in Computational Collective Intelligence. Cham: Springer International Publishing, 413–424. https://doi.org/10.1007/978-3-030-88113-9_33
  4. Perry, L. (2018). Internet of Things for Architects. Packt Publishing, 524.
  5. Felicia, A., Wong, W. K., Loh, W. N., Juwono, F. H. (2021). Increasing Role of IoT in Education Sector: A Review of Internet of Educational Things (IoEdT). 2021 International Conference on Green Energy, Computing and Sustainable Technology (GECOST), 1–6. https://doi.org/10.1109/gecost52368.2021.9538781
  6. Mircea, M., Stoica, M., Ghilic-Micu, B. (2021). Investigating the Impact of the Internet of Things in Higher Education Environment. IEEE Access, 9, 33396–33409. https://doi.org/10.1109/access.2021.3060964
  7. Badshah, A., Ghani, A., Daud, A., Jalal, A., Bilal, M., Crowcroft, J. (2023). Towards Smart Education through Internet of Things: A Survey. ACM Computing Surveys, 56 (2), 1–33. https://doi.org/10.1145/3610401
  8. Zeeshan, K., Hämäläinen, T., Neittaanmäki, P. (2022). Internet of Things for Sustainable Smart Education: An Overview. Sustainability, 14 (7), 4293. https://doi.org/10.3390/su14074293
  9. Hercog, D., Lerher, T., Truntič, M., Težak, O. (2023). Design and Implementation of ESP32-Based IoT Devices. Sensors, 23 (15), 6739. https://doi.org/10.3390/s23156739
  10. Xie, J., Yang, Y. (2021). IoT-based model for intelligent innovation practice system in higher education institutions. Journal of Intelligent & Fuzzy Systems, 40 (2), 2861–2870. https://doi.org/10.3233/jifs-189326
  11. Zhou, X., Li, X., Su, N. (2021). Design and Internet of Things Development of Network Teaching Resource Base System for Educational Technology. Journal of Physics: Conference Series, 1769 (1), 012005. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1769/1/012005
  12. Jacko, P., Bereš, M., Kováčová, I., Molnár, J., Vince, T., Dziak, J. et al. (2022). Remote IoT Education Laboratory for Microcontrollers Based on the STM32 Chips. Sensors, 22 (4), 1440. https://doi.org/10.3390/s22041440
  13. 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
  14. Domínguez-Bolaño, T., Campos, O., Barral, V., Escudero, C. J., García-Naya, J. A. (2022). An overview of IoT architectures, technologies, and existing open-source projects. Internet of Things, 20, 100626. https://doi.org/10.1016/j.iot.2022.100626
  15. Gerasimova, Y., Ivel, V., Moldakhmetov, S., Petrov, P. (2024). Hardware-software implementation of a local Wi-Fi network for the transmission of biomedical signals. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (9 (130)), 34–43. LOCKSS. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.309387
  16. Narender, K., Kareem, D. S., Ali Nasir, Z., Prasad, P. H., Sai Charan, T., Naveed, A. (2024). ESP8266-based Industrial Appliances Control System by Blynk Software via WIFI Module. 2024 International Conference on Augmented Reality, Intelligent Systems, and Industrial Automation (ARIIA), 1–7. https://doi.org/10.1109/ariia63345.2024.11051837
  17. Mesquita, J., Guimaraes, D., Pereira, C., Santos, F., Almeida, L. (2018). Assessing the ESP8266 WiFi module for the Internet of Things. 2018 IEEE 23rd International Conference on Emerging Technologies and Factory Automation (ETFA), 784–791. https://doi.org/10.1109/etfa.2018.8502562
  18. Santos, L., Costa, T., Caldeira, J. M. L. P., Soares, V. N. G. J. (2022). Performance Assessment of ESP8266 Wireless Mesh Networks. Information, 13 (5), 210. https://doi.org/10.3390/info13050210
  19. Gay, W. (2017). More Pi Outputs with 74HC595. Custom Raspberry Pi Interfaces: Design and build hardware interfaces for the Raspberry Pi. Berkeley: Apress, 141–152. https://doi.org/10.1007/978-1-4842-2406-9_10
  20. Roussos, G., Nicopolitidis, P. (2024). A Project Overview: The Implementation of a Native Android App for Mobile Signal Detection and a PHP Laravel Web-Based Platform for Real-Time Monitoring and Analysis of Wireless Communication Networks for Educational Purposes. Smart Mobile Communication & Artificial Intelligence. Cham: Springer Nature, 114–125. https://doi.org/10.1007/978-3-031-56075-0_11
  21. Selvaraj, S. (2023). Real-Time Applications with Laravel. Building Real-Time Marvels with Laravel. Apress, 167–197. https://doi.org/10.1007/978-1-4842-9789-6_8
  22. Jain, D. (2024). Ultimate Laravel for Modern Web Development: Build Robust and Interactive Enterprise-Grade Web Apps using Laravel's MVC, Authentication, APIs, and Cloud Deployment. Orange Education Pvt Ltd.
  23. Stauffer, M. (2019). Laravel: Up & running: A framework for building modern php apps. O'Reilly Media, Inc.
  24. Sierra, E., Yuhana, U. L. (2023). Optimizing Software Development through Data Access Speed using Object-Relational Mapping (ORM) on Credit Risk Application. 2023 3rd International Conference on Smart Cities, Automation & Intelligent Computing Systems (ICON-SONICS), 201–206. https://doi.org/10.1109/icon-sonics59898.2023.10435255
  25. Chen, B., Jiang, Z. M., Matos, P., Lacaria, M. (2019). An Industrial Experience Report on Performance-Aware Refactoring on a Database-Centric Web Application. 2019 34th IEEE/ACM International Conference on Automated Software Engineering (ASE). https://doi.org/10.1109/ase.2019.00066
  26. Nichter, D. (2021). Efficient MySQL Performance. O'Reilly Media, Inc.
  27. Eko, C. E., Eteng, I. E., Essien, E. E. (2022). Design and implementation of a fault tolerant web-based examination system for developing countries. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (2 (115)), 58–67. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.253146
  28. Diduk, V., Hrytsenko, V., Yeromenko, A. (2020). Building a model of network interaction between the components of a multiagent system of mobile robots. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (9 (107)), 57–63. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.213989
  29. Zhou, X., Liu, G.-P., Hu, W., Lei, Z. (2024). Design and Implementation of a Mobile Experimental Application for Networked Control Systems. IEEE Transactions on Industrial Informatics, 20 (1), 744–753. https://doi.org/10.1109/tii.2023.3271435
  30. Schenker, G. N. (2023). The ultimate Docker container book: build, test, ship, and run containers with Docker and Kubernetes. Packt Publishing Ltd, 626.
  31. Ablyaev, M., Abliakimova, A., Seidametova, Z. (2020). Developing a Mobile Augmented Reality Application for Enhancing Early Literacy Skills. Information and Communication Technologies in Education, Research, and Industrial Applications. Cham: Springer International Publishing, 163–185. https://doi.org/10.1007/978-3-030-39459-2_8
  32. Özbek, A. B., Torppa, M. (2025). Developing an early literacy mobile app: design process and testing the app with children with special needs. Education and Information Technologies. https://doi.org/10.1007/s10639-025-13599-1
Розробка системи підвищення рівня грамотності на основі технологій інтернету речей та веб-технологій: інтеграція ESP8266 та Laravel

##submission.downloads##

Опубліковано

2025-08-29

Як цитувати

Dosbayev, Z., Tuleshov, A., Osmanov, A., Sadykova, B., Smailov, N., & Sabibolda, A. (2025). Розробка системи підвищення рівня грамотності на основі технологій інтернету речей та веб-технологій: інтеграція ESP8266 та Laravel. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4(9 (136), 51–60. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2025.337999

Номер

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

Розділ

Інформаційно-керуючі системи

Ліцензія

Авторське право (c) 2025 Zhandos Dosbayev, Amandyk Tuleshov, Arshidin Osmanov, Bibigul Sadykova, Nurzhigit Smailov, Akezhan Sabibolda

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.