Л.Н. Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университетінде философия докторы (PhD) дәрежесін алу үшін Казкеев Алижан Бауржанулы «8D07329 – Құрылыс» білім беру бағдарламасы бойынша «Кәріз жүйелерінің мониторингі үшін сенсорлар мен веб-ГАЖ негізінде бағдарламалық-аппараттық кешенді әзірлеу» тақырыбында диссертациясы қорғалады.
Диссертация Л.Н.Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университетінің «Құрылыс кафедрасы» кафедрасында орындалды.
Қорғау тілі - ағылшын тілінде
Ресми рецензенттер:
Колпакова Валентина Павловна – т.ғ.д., доцент, Д. Серікбаев атындағы Шығыс Қазақстан техникалық университеті «Су шаруашылығы және суды пайдалану саласындағы құзыреттер мен технологиялар трансфері орталығы» кафедрасының меңгерушісі (Өскемен қ., Қазақстан Республикасы);
Халхабай Бостандық – т.ғ.к., К.И. Сәтпаев атындағы Қазақ ұлттық техникалық зерттеу университеті «Инженерлік жүйелер мен желілер» кафедрасының профессоры (Алматы қ., Қазақстан Республикасы).
Диссертациялық кеңестің уақытша мүшелері:
Eun Chul Shin – PhD, профессор, KOREA Consultant Co., Ltd. төрағасы (Инчеон қ., Корея Республикасы);
Оспанов Кайрат Тулегенович – т.ғ.к., профессор, К.И. Сәтпаев атындағы Қазақ ұлттық техникалық зерттеу университеті «Гидреогеология, инженерлік және мұнай-газ геологиясы» кафедрасының профессоры (Алматы қ., Қазақстан Республикасы);
Молдамуратов Жангазы Нуржанович – PhD, қауымдастырылған профессор, Халықаралық білім беру корпорациясы Ғылым және инновация жөніндегі Проректоры (Алматы қ., Қазақстан Республикасы).
Ғылыми кеңесшілері:
Утепов Елбек Бахитович – PhD, Л. Н. Гумилев атындағы ЕҰУ «Құрылыс» кафедрасының профессоры (Астана қ., Қазақстан Республикасы);
Анискин Алексей – т.ғ.к., Солтүстік университетінің «Құрылыс» кафедрасының қауымдастырылған профессоры (Вараждин қ., Хорватия Республикасы).
Қорғау 2025 жылғы 22 мамыр, сағат 11:00-де Л.Н. Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университетінің «8D07329 – Құрылыс» білім беру бағдарламасы бойынша «8D073 – Сәулет және құрылыс» кадрларды даярлау бағыты бойынша диссертациялық кеңесте өтеді. Диссертациялық кеңес мәжілісі аралас форматта (онлайн, офлайн) өткізіледі.
Сілтемесі: https://clck.ru/3LTX5T
Мекен-жайы: Астана қ., Сәтпаев көш., 2, Оқу-әкімшілік корпусы, № 302 аудиториясы.
Аңдатпа (қаз.): Диссертациялық зерттеудің мақсаты: Кәріз желілерінде толып кетулерді, бітелулерді және ұңғымалардың қақпақтарын рұқсатсыз алуды анықтау мақсатында нақты уақыт режимінде бақылау үшін сенсорлар мен веб-ГАЖ негізіндегі бағдарламалық-аппараттық кешенді әзірлеу және енгізу. Зерттеу міндеттері: 1) Кәріз желілерінің ағымдағы жай-күйі мен мәселелерін талдау; 2) Деректерді визуализациялау үшін IoT-аппаратураны және веб-ГАЖ біріктіретін жүйенің архитектурасын әзірлеу; 3) Аппаратураны және микробағдарламаны әзірлеу; 4) Өнімділікті тестілеу, сенсорлардың таңдау және дәлдігін талдау; 5) Веб-ГАЖ және алгоритмдерді әзірлеу, симуляциялар жүргізу; 6) Аппаратураны стендтік сынау және оның өнімділігін бағалау; 7) Материалдық шығындар мен экономикалық тиімділікті бағалау. Зерттеу әдістері: Зерттеу жан-жақты тәсілді қолданды. Сонымен, ағымдағы жағдайды талдау, проблемаларды анықтау және ықтимал шешімдерді бағалау үшін келесі әдістер қолданылды: сұраулар, далалық зерттеулер, патенттерді, диссертациялар мен мақалаларды іздеу және шолу. Ұсынылған шешімнің жүйелік архитектурасын әзірлеу үшін келесі әдістер қолданылды: пайдаланушы тарихы, талаптарды жинау, Arduino компоненттері, құрылымдар, API және мәліметтер базасы. Құрылғыларды жасау үшін дизайн, баспа тақташа жасау, құрастыру және бағдарламалау қолданылды. Имитация, сериялық өлшеу және статистикалық талдау өнімділікті тексеру және сенсорлардың ең жақсы комбинациясын таңдау үшін пайдаланылды. Веб-ГАЖ жасау үшін бағдарламалау, блок-схемалар және әртүрлі жағдайларды модельдеу қолданылды. Стендтік сынақтарға физикалық модельдеу, өлшеу, бақылау және талдау кірді. Құн мен экономикалық тиімділікті бағалау кезінде валюта бағамдары мен бағалау стандарттары қолданылды. Қорғауға ұсынылатын негізгі ережелер (дәлелденген ғылыми гипотезалар және жаңа білім болып табылатын басқа тұжырымдар): 1. Кәріз құбырларының бітелуі, ұңғымалардың толып кетуі және люк қақпақтарының ұрлануы мәселелерін шешу үшін IoT негізіндегі сымсыз сенсорлық құрылғыларды (ССҚ), деректерді жинау станциясын (ДЖС) және веб-ГАЖ біріктіретін нақты уақыттағы кәріз мониторингі жүйесі ұсынылды. Жүйенің модульдік архитектурасы кәріз инфрақұрылымының маңызды мәселелерін жан-жақты және ауқымды шешуді ұсына отырып, бір уақытта деректерді жинауды, интерактивті визуализацияны және автоматты ескертуді қамтамасыз етеді. Жүйе стендтік сынақтар кезінде сыналды, бұл оның нақты жағдайларда қолдануға жарамдылығын көрсетті. Жүйенің құны 170 АҚШ долларын құрайды, оның құнын 1,5 есе төмендету мүмкіндігі бар. 2. Әр түрлі сенсорлық комбинациялардың сынақтары TF Luna Benewake лидар сенсоры мен TOF400 Vl53l1X лазерлік сенсоры ұңғымалардағы ағынды сулардың деңгейін және ұңғымалардың толып кетуіне және қақпақтардың ұрлануына жауап беру арқылы ұңғымалардың қақпақтарының болуын бақылау үшін ең қолайлы екенін көрсетті. TF Luna Benewake 8-10 м-ге дейінгі қашықтықты өлшеуде ±10 см дәлдігін қамтамасыз етті, ал TOF400 VL53L1X 2 м-ге дейін ±5 см дәлдікті көрсетті. 3. Кәріз құбырларындағы бітелулерді анықтауға YL-63 инфрақызыл сенсоры бір-біріне қарама-қарсы орналасқан эмитент пен фотодетекторы бар мөлдір контейнерге герметикалық түрде оралған сыртқы модуль ұсынылды. Сынақ барысында модуль кедергілерді сенімді анықтауды көрсетті және оның Формазин шкаласы (40-4000 FAU) бойынша ағынды сулардың лайлануын өлшеуді калибрлеу шөгу деңгейін дәл бақылауға мүмкіндік береді. YL-63 баспа тақташасының өлшемі модульдің тегіс дизайнын қамтамасыз етеді, оған қоқыстың кептеліп қалу қаупін болдырмайды. 4. Нақты уақыт режимінде кәріз күйін бақылау және визуализациялау үшін интеграцияланған анықтау алгоритмдері бар веб-ГАЖ платформасы ұсынылды. Платформа OpenLayers API көмегімен интерактивті картографияны, MariaDB көмегімен деректерді басқаруды және ұңғымалардың толып кетуін, люк қақпағының күйін және құбырлардың бітелуін анықтауға арналған жергілікті алгоритмдерді біріктіреді. Автоматты ескертулер мен маңызды кәріз күйлерінің визуалды индикаторларын жасай отырып, веб-ГАЖ проактивті шешімдер қабылдауды жеңілдетеді және жұмыс тиімділігін арттырады. Зерттеудің негізгі нәтижелерінің сипаттамасы: Диссертацияның теориялық маңыздылығы кәріз инфрақұрылымының өзекті мәселелерін шешу үшін IoT және ГАЖ тиімді интеграциясы туралы білімі жоқ қолданыстағы зерттеулердегі олқылықтың орнын толтыру болып табылады. Ұсынылған дизайн коммуналдық қызметтерді оңтайландыру және инфрақұрылымның тұрақтылығы туралы көзқарастарды ұсына отырып, нақты уақыт режимінде бақылау үшін сенсорлық технологиялар мен байланыс коммуникациялық протоколдардың инновациялық комбинацияларын ұсынады. Бұл зерттеу қалалық кәріз жүйелеріне тән міндеттерді шеше отырып, қоршаған ортаны бақылауға арналған аппараттық және бағдарламалық қамтамасыз етуді практикалық интеграциялау туралы қолданыстағы білімді кеңейтеді. Әзірленген мониторинг жүйесі нақты уақыт режимінде кәріздің жай-күйі туралы деректерді ұсыну, проактивті қызмет көрсету және оқиғаларға жылдам жауап беру арқылы қала шенеуніктеріне практикалық пайда әкеледі. Веб-ГАЖ интерфейсі кәріз желісінің күйін визуализациялауға, автоматты ескертулер жасауға және шешім қабылдау процестерін жақсартуға мүмкіндік береді. Ұңғымалардың олып кету мен люктер ұрлығының алдын алу арқылы жүйе жөндеу шығындарын азайтады, экологиялық тәуекелдерді азайтады және қоғамдық қауіпсіздікті арттырады. Сонымен қатар, модульдік дизайн және тиімді енгізу стратегиясы жүйені ұқсас проблемаларға тап болған басқа аймақтарда орналастыруға жарамды етеді. Алынған нәтижелердің жаңалығы мен маңыздылығын негіздеу: Диссертацияның жаңалығы мынада: Қазақстанда алғаш рет LiDAR, лазерлік және инфрақызыл сенсорлы LoRa және ГАЖ технологияларымен бірлесіп пайдалану есебінен шетелдік аналогтардан көпфункционалдылығымен және бірнеше километрге дейінгі жұмыс диапазонымен ерекшеленетін кәріз құбырларының бітелуінің, құдықтардың толып кетуінің, олардың люктерінің нақты уақыт режимінде болмауының сценарийлерін уақтылы анықтауға және интерактивті көрсетуге мүмкіндік беретін сымсыз мониторинг жүйесі ұсынылды. Ғылымның даму бағыттарына немесе мемлекеттік бағдарламаларға сәйкестігі: Диссертациялық зерттеу № 217 "Ғылымды дамыту" мемлекеттік бюджеттік бағдарламасына сәйкес келеді, оның шеңберінде оны Қазақстан Республикасы Ғылым және жоғары білім министрлігінің Ғылым комитеті қаржыландырды (№АР09057970 гранты), құрылыс саласы мен ғылымға, атап айтқанда, кәріз жүйелерін одан әрі дамытуға елеулі үлес қосты. Ізденушінің әрбір жарияланымды дайындауға қосқан үлесінің сипаттамасы: Ізденуші әр жарияланымды дайындауға айтарлықтай үлес қосты. Диссертацияның нәтижелері отандық және халықаралық рецензияланған журналдарда, конференция материалдарында және патентте жарияланды, атап айтқанда: 1. Advancing sanitary surveillance: Innovating a live-feed sewer monitoring framework for effective water level and chamber cover detections // Heliyon. ‒ 2024. ‒ Vol. 10, No6. ‒ P. e27395. (CiteScore: 4.5; Percentile: 82%; IF: 3.4; Q1). 2. Prototyping an integrated IoT-based real-time sewer monitoring system using low-power sensors // Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. ‒ 2023. ‒ Vol. 3, No. 5 (123). ‒ P. 6-23 (CiteScore: 2.0; Percentile: 46%). 3. Development of a sewer monitoring system using ultrasonic and infrared sensors // Bulletin of Almaty University of Power Engineering and Telecommunications. ‒ 2022. ‒ Vol. 56, No. 1. ‒ P. 58–68. (ҚР ҒЖБМ ҒЖБССҚК ұсынған). 4. Rehabilitation of lengthy sewer pipelines by polymer-composite CIPP / Y. Zhumagaliyev, A. Mukhamejanova, A. Yeleussinova, D. Bakirova, A. Baketova, A. Kazkeyev, T. Muzdybayeva // Technobius. — 2025. — Vol. 5, No. 1. — P. 0072. (ҚР ҒЖБМ ҒЖБССҚК ұсынған). 5. Development of a prototype system for automatic monitoring of the condition of sewer wells and manholes based on sensors and GIS // Proceedings of the XIV International scientific conference: Vol. 1. ‒ Penza, Russia: ICSU Science and Education, 2024. ‒ P. 51-57. 6. Bench testing of a prototype system for automatic condition monitoring of sewer manholes and manholes based on sensors and GIS // Proceedings of the IV International Scientific and Practical Conference. ‒ Penza, 2024. ‒ P. 38–43. 7. Hardware-software complex of integrated automatic early warning system of sewer overflow, clogging and vandalism: patent No. 7576; publ. 2023. ‒ 4 p. 8. A multi-criteria analysis of sewer monitoring methods for locating pipe blockages and manhole overflows // Technobius. ‒ 2021. ‒ Vol. 1, No. 4. ‒ P. 0006.
Зерттеулерді этикалық бағалау жөніндегі комиссияның қорытындысы
Диссертациялық кеңестің шешімі
Диссертация қорғауының бейнежазбасы: https://www.youtube.com/watch?v=1bWzjkvwzjc
