ПОКРАЩЕННЯ ЕКОЛОГІЧНОГО ЗАХИСТУ ДОВКІЛЛЯ З ВИКОРИСТАННЯМ АЛГОРИТМІВ НЕЧІТКОЇ ЛОГІКИ ДЛЯ АНАЛІЗУ ЗМІН ВОДНИХ РЕСУРСІВ

Анотація

Проблема. Людство розвивається і населення планети з кожним днем збільшується, а тому проблема екологічної загрози стає дедалі більшою. Для зменшення шкоди частина людей слідкує за станом навколишнього середовища щоб забезпечити краще майбутнє, очищуючи річки, озера, океани, висаджуючи на місці вирубаних дерев нові дерева, впроваджуючи безвуглецеві технології існування. Розробка інформаційних систем для аналізу змін водних ресурсів та визначення екологічних ризиків із використанням штучного інтелекту, квадрокоптерів і методів дистанційного зондування дозволяє швидко та точно оцінювати динаміку водних ресурсів, збираючи великі обсяги даних для подальшого аналізу, що може стати важливим інструментом у збереженні екологічної рівноваги. 
В статті наведено результати досліджень розробленої інформаційної системи, в якій автоматизовано процес аналізу стану водних ресурсів, використовуючи нейронні мережі, географічні інформаційні системи та дані з квадрокоптерів. Така система зможе допомогти користувачам оптимізувати їхнє робоче середовище шляхом надання інструментарію для автоматизації завдань аналізу та моніторингу. Усі обчислення за допомогою математичних моделей та нечіткої логіки відбуваються на серверній частині, яка відповідає за збереження даних та результатів обчислень в базі даних. Сама серверна частина дозволяє інтегрувати систему в будь-який додаток завдяки гнучкій API архітектурі. Також в роботі наведено спроектовані математичні моделі нечіткої логіки для аналізу показників водних ресурсів, а також і для аналізу заключного стану водного об’єкту. 
Мета. Завданням проведеного дослідження є створення системи на базі штучного інтелекту для моніторингу та аналізу змін водних ресурсів із використанням квадрокоптерів та методів дистанційного зондування. Система повинна забезпечити точну та оперативну оцінку стану водних об'єктів і допомогти в прийнятті рішень щодо їх збереження та відновлення. Для досягнення необхідних результатів прогнозування використано алгоритми нечіткої логіки. 
Результати дослідження. Для оцінки забрудненості водних ресурсів спроектовано інформаційну систему моніторингу, основними перевагами якої є можливість прогнозування загального стану водойм на основі фото і відео інформації, а також використання графічного інтерфейсу для перегляду біологічних, гідроморфологічних, хімічних, фізико-хімічних, специфічних забруднюючих показників водних об’єктів на карті. 
Дослідження показників забруднення водойм проходило в два етапи, використовуючи апарат нечіткої логіки середовища Matlab. На першому етані з великої кількості біологічних показників, пов’язаних з фітопланктоном, гідроморфологічних показників у вигляді рівня води та взаємодії з оточуючим середовищем, хімічних показників, якими є кількість хімічних забруднюючих речовин, і фізико-хімічних показників, що визначаються температурою, наявністю кисню і фізичним станом водного об’єкту визначався поганий, середній чи добрий стан водойми стосовно названих показників. На другому етапі здійснювався прогноз стану забруднення водойми на основі проаналізованих показників і був зроблений експертний висновок про дуже поганий, поганий, помірний, добрий, дуже добрий стан. 
Висновки. Розроблена інформаційна система моніторингу водних ресурсів з використанням алгоритмів нечіткої логіки використовує біологічні, гідроморфологічні, хімічні та фізико-хімічні показники. Важливим етапом є забезпечення функціональності і достатньої швидкості отримання прогнозованого результату за рахунок використання інформаційних технологій, пов’язаних з покращеною високоточною обробкою фотографій та відео, швидкою обробкою великих обсягів інформації завдяки особливостям застосування реляційних та нереляційних баз даних. Система працює коректно, відповідно до розробленої бази нечітких правил і видає результат прогнозування, який дозволяє зробити висновки про необхідні дії для покращення екологічної безпеки водних об’єктів.