ЗАСТОСУВАННЯ МОДЕЛЕЙ МАШИННОГО НАВЧАННЯ ДЛЯ РАННЬОГО ВИЯВЛЕННЯ НАДЗВИЧАЙНИХ СИТУАЦІЙ НА ОСНОВІ ПОТОКОВИХ ВЕЛИКИХ ДАНИХ
DOI:
https://doi.org/10.34185/1562-9945-4-159-2025-09Ключові слова:
машинне навчання, глибоке навчання, надзвичайні ситуації, великі дані, потокові дані, LSTM, аномалії, раннє виявлення, моніторинг, соціальні медіа, Інтернет речей (IoT).Анотація
Сучасні системи раннього виявлення надзвичайних ситуацій недостатньо оперативні та точні через використання традиційних методів обробки потокових даних. Це призводить до затримок у реагуванні на надзвичайні події, збільшуючи масштаби потенційних втрат. Мета - дослідити ефективність моделей машинного навчання (глибокого навчання) для раннього виявлення надзвичайних ситуацій на основі аналізу потокових великих даних із сенсорних мереж (IoT) та соціальних медіа. Використано класичні (порогові методи, SVM) та сучасні алгоритми глибокого навчання (LSTM, LSTM-CNN), проведено експериментальні дослідження на синтетичних та реальних потокових даних, виконано порівняльний аналіз моделей за такими метриками, як точність (Precision), повнота (Recall), F1-міра, час раннього виявлення та кількість хибних спрацювань. Основні результати досліджень - гібридна модель LSTM-CNN за-безпечила найвищу точність (F1=0.90) у ранньому виявленні надзвичайних ситуацій. LSTM-CNN модель продемонструвала найменшу середню затримку спрацювання (≈ 5,5 с). Підтверджено переваги моделей глибокого навчання над традиційними ме-тодами (пороговими детекторами, класичними алгоритмами ML). Український досвід впровадження ML-моделей у системах раннього оповіщення показав практичну ефек-тивність і високу надійність цих технологій.
Посилання
Disaster and Pandemic Management Using Machine Learning: A Survey / V. Chamola et al. IEEE Internet of Things Journal. 2020. P. 1.
URL: https://doi.org/10.1109/jiot.2020.3044966.
Early detection of emergency events from social media: a new text clustering approach / L. Huang et al. Natural Hazards. 2022. Vol. 111, no. 1. P. 851–875.
URL: https://doi.org/10.1007/s11069-021-05081-1.
Luthfee, A. A., Abdulla, R., Thiruchelvam, V., Rana, M. E., Mukil, A., Bathich, A., Lau, C. Y. Early flood detection and avoidance using IoT and machine learning// American Institute of Physics Conference Series. – 2024. – Т. 3161. – Стаття № 020017.
URL: https://doi.org/10.1063/5.0230082.
Early Detection of Earthquakes Using IoT and Cloud Infrastructure: A Survey / M. S. Abdalzaher et al. Sustainability. 2023. Vol. 15, no. 15. P. 11713.
URL: https://doi.org/10.3390/su151511713.
Real‐Time Fault Tracking and Ground Motion Prediction for Large Earthquakes With HR‐GNSS and Deep Learning / J. Lin et al. Journal of Geophysical Research: Solid Earth. 2023. Vol. 128, no. 12. URL: https://doi.org/10.1029/2023jb027255.
Shen H., Ju Y., Zhu Z. Extracting Useful Emergency Information from Social Media: A Method Integrating Machine Learning and Rule-Based Classification. International Journal of Environmental Research and Public Health. 2023. Vol. 20, no. 3. P. 1862.
URL: https://doi.org/10.3390/ijerph20031862.
Duraj, A., Szczepaniak, P. S., Sadok, A. Detection of Anomalies in Data Streams Using the LSTM-CNN Model // Sensors. – 2023. – Т. 25, № 5. – Стаття № 1610.
URL: https://doi.org/10.3390/s25051610.
LT-FS-ID: Log-Transformed Feature Learning and Feature-Scaling-Based Machine Learning Algorithms to Predict the k-Barriers for Intrusion Detection Using Wireless Sensor Network / A. Singh et al. Sensors. 2022. Vol. 22, no. 3. P. 1070.
URL: https://doi.org/10.3390/s22031070.
Hashemi-Beni L., Puthenparampil M., Jamali A. A low-cost IoT-based deep learning method of water gauge measurement for flood monitoring. Geomatics, Natural Hazards and Risk. 2024. Vol. 15, no. 1. URL: https://doi.org/10.1080/19475705.2024.2364777.
A Review of Cutting-Edge Sensor Technologies for Improved Flood Monitoring and Damage Assessment / Y. Tao et al. Sensors. 2024. Vol. 24, no. 21. P. 7090.
URL: https://doi.org/10.3390/s24217090.
Velychko D.V. Kompiuteryzovana systema videonahliadu z funktsiieiu identyfikatsii ekstrenykh sytuatsii na osnovi shtuchnoho intelektu : kvalifikatsiina robota bakalavra za spetsialnistiu „123 — Kompiuterna inzheneriia“ / Velychko Diana Vadymivna. – Ternopil: TNTU, 2023. – 80 c.
Strutovskyi M. I., Neskorodieva T. V. Ekspertna systema dlia vyznachennia nebezpechnykh sytuatsii na zlitnykh smuhakh iz vykorystanniam mashynnoho navchannia. Prykladni informatsiini tekhnolohii. 2023. S. 326–328.
Pospielov, B. B., Andronov, V. A., Rybka, Ye. O., Meleshchenko, R. H., Karpets, K. M., Horinova, V. V., & Samoilov, M. O. (2019). Systema rannoho vyiavlennia nadzvychainykh sytuatsii.
Seismichnyi monitorynh. Holovnyi tsentr spetsialnoho kontroliu.
URL: https://gcsk.gov.ua/sejsmichnij-monitoring (date of access: 09.03.2025)
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 Системні технології

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