IOT SENSORLARI ASOSIDA SUV OMBORIDAGI SUV RESURSLARINI BOSHQARISHNING INTELLEKTUAL ALGORITMLARI VA AXBOROT TIZIMI

JOURNAL OF IQRO – ЖУРНАЛ ИҚРО – IQRO JURNALI – volume 18, issue 01, 2025 ISSN: 2181-4341, IMPACT FACTOR ( RESEARCH BIB ) – 7,245, SJIF – 5,431 www.wordlyknowledge.uz ILMIY METODIK JURNAL Saidov Abdusobirjon Abduraxmonovich Raqamli texnologiyalar konvergensiyasi kafedrasi professori, Muhammad al-Xorazmiy nomidagi Toshkent axborot texnologiyalari universiteti Toshkent, O‘zbekiston E-mail: [email protected] Raximberdiev Sanjarbek Alisher oʻgʻli Raqamli texnologiyalar konvergensiyasi kafedrasi o‘qituvchisi, Muhammad al-Xorazmiy nomidagi Toshkent axborot texnologiyalari universiteti Toshkent, O‘zbekiston E-mail: [email protected] Raximov Giyosbek Xudoyor oʻgʻli Raqamli texnologiyalar konvergensiyasi kafedrasi, Muhammad al-Xorazmiy nomidagi Toshkent axborot texnologiyalari universiteti Toshkent, O‘zbekiston E-mail: iyosbekraxi[email protected] Abdullayev Bobir Amrullayevich Raqamli texnologiyalar konvergensiyasi kafedrasi talabasi Muhammad al-Xorazmiy nomidagi Toshkent axborot texnologiyalari universiteti Toshkent, O‘zbekiston E-mail: abdullayev[email protected] IOT SENSORLARI ASOSIDA SUV OMBORIDAGI SUV RESURSLARINI BOSHQARISHNING INTELLEKTUAL ALGORITMLARI VA AXBOROT TIZIMI Annotatsiya: Ushbu maqolada O‘zbekiston suv resurslarining tanqisligi sharoitida suv omborlarini samarali boshqarish muammosi yoritilib, bu borada IoT texnologiyalari va sun’iy intellekt (AI) algoritmlaridan foydalanish imkoniyatlari tahlil qilinadi. Mamlakatdagi mavjud suv omborlarining monitoringi, ularning real hajmini aniqlash va suv taqsimotini optimallashtirish uchun masofaviy sensorlar, simsiz aloqa texnologiyalari (LoRaWAN, NB-IoT, ZigBee) va intellektual boshqaruv tizimlari joriy etilishi zarurligi asoslab beriladi. Maqolada IoT sensorlari yordamida yig‘ilgan ma’lumotlarni qayta ishlash, bashorat qilish va boshqaruv qarorlarini qabul qilishda sun’iy neyron tarmoqlar, bulanik mantiq, mashinali o‘rganish va evolyusion algoritmlarning roli ko‘rib chiqiladi. Shuningdek, “aqlli suv ombori” konsepsiyasi asosida axborot tizimi arxitekturasi ishlab chiqilib, uning komponentlari va funksional imkoniyatlari batafsil bayon etiladi. Tadqiqot natijalari O‘zbekistonda suv xo‘jaligini raqamlashtirish va barqaror boshqaruvga o‘tishda IoT va AI texnologiyalarining muhimligini ko‘rsatadi. Kalit soʻzlar: IoT, sun’iy intellekt, suv ombori, suv resurslarini boshqarish, LoRaWAN, NB-IoT, ZigBee, sensor tarmoqlari, boshqaruv algoritmlari, axborot tizimi arxitekturasi, bulanik mantiq, mashinali o‘rganish, suv monitoringi, aqlli suv ombori, raqamli transformatsiya. I.Kirish. JOURNAL OF IQRO – ЖУРНАЛ ИҚРО – IQRO JURNALI – volume 18, issue 01, 2025 ISSN: 2181-4341, IMPACT FACTOR ( RESEARCH BIB ) – 7,245, SJIF – 5,431 www.wordlyknowledge.uz ILMIY METODIK JURNAL O‘zbekiston suv resurslari bo‘yicha jahon miqyosida tanqis hududlardan biri hisoblanadi. Mamlakat yiliga taxminan 51 milliard kub metr suv iste’mol qiladi, biroq uning atigi 10 foizi samarali foydalanilmoqda (ya’ni, maqsadli manzilga yetib boradi). Suvning 90% qismi qishloq xo‘jaligiga yo‘naltiriladi va an’anaviy usullardagi sug‘orish (masalan, dalalarni toshqin usulda sug‘orish) tufayli yarmidan ko‘pi nobud bo‘ladi. Buning oqibatida har yili yaylov va dalalarda suv yetishmovchiligi kuzatilib, fermerlar qurg‘oqchilikga qarshi kurashishga majbur bo‘lmoqda. Iqlim o‘zgarishi ham suv zaxiralariga salbiy ta’sir ko‘rsatib, kelgusida vaziyatni yanada og‘irlashtirishi kutilmoqda. Tadqiqotlar ko‘rsatishicha, keyingi 20 yil ichida O‘zbekistonda suvga bo‘lgan talab ortib, mavjud suv manbalari qisqarishi natijasida hozirgi tanqislik darajasi 5 barobargacha kuchayishi mumkin. Jahon Resurslari Instituti ma’lumotiga ko‘ra, 2040-yilga borib O‘zbekiston dunyodagi suv tanqisligi eng yuqori bo‘lgan 33 mamlakat qatoriga kiradi. Bu sharoitda suv omborlarini samarali boshqarish, yo‘qotishlarni kamaytirish va suvdan oqilona foydalanish masalalari beqiyos ahamiyat kasb etadi. Hozirgi vaqtda respublika bo‘yicha 71 ta strategik ahamiyatga ega suv ombori mavjud bo‘lib, ularning aksariyati daryo oqiziqlari hisobiga yildan-yilga to‘lmoqda. Masalan, Charvak suv omborining dastlabki sig‘imi 2 mlrd m3bo‘lgan bo‘lsa, so‘nggi gidrologik o‘lchovlar natijasida uning amaldagi hajmi 1,84 mlrd m3ga tengligi aniqlangan – ya’ni yillar davomida to‘planib borgan loyqa tufayli sig‘imning 8,3 foizi yo‘qolgan. Bunday sedimentatsiya jarayoni barcha tabiiy to‘yinishga ega (suv sathi asosan daryo oqimi bilan to‘ldiriladigan) 64 ta omborda kuzatilmoqda. Omborlardagi haqiqiy suv hajmi va daryo oqimi bo‘yicha ishonchli axborotning yetishmasligi, ayniqsa qurg‘oqchilik yillarda, suv resurslarini noto‘g‘ri taqsimlashga olib kelib, salbiy oqibatlar keltirib chiqarmoqdag. Suv omborlarining real hajmi yil sayin kamayib borayotgani sababli, mavjud resurslarni to‘g‘ri baholash va taqsimlash uchun ularning haqiqiy sig‘imini doimiy ravishda monitoring qilish zarur. O‘zbekistonda suv xo‘jaligini raqamli transformatsiya qilishga bo‘lgan ehtiyoj aynan shu muammolar fonida kun tartibiga chiqdi. 2022-yilda mamlakat prezidentining topshirig‘i bilan barcha yirik suv omborlarida xavfsizlikni oshirish maqsadida zamonaviy monitoring tizimlarini joriy etish, gidrotexnik inshootlarni modernizatsiya qilish va o‘lchov asbob-uskunalarini yangilash ishlari boshlandi. Jumladan, “O‘zbekgidroenergo” AJ tarkibidagi 6 ta yirik suv ombori va ulardagi GESlar yagona markazdan real vaqt rejimida kuzatib boriladigan bo‘ldi. Buning uchun 1500 dan ortiq yuqori aniqlikdagi datchik va sensorlar o‘rnatilib, ularning ma’lumotlari doimiy ravishda Situatsion markazga uzatilmoqda. Natijada, suv omborlarining holati to‘g‘risida uzluksiz va ishonchli axborot oqimi yo‘lga qo‘yilib, operativ tahlil va bashorat qilish, favqulodda holatlarning oldini olish imkoniyati ortdi. Masalan, ilk bor omborlarni boshqarish bo‘yicha “Xavfsizlik me’yorlari” ishlab chiqilib, qabul qilinayotgan qarorlarni sun’iy intellekt asosida optimallashtirish yo‘lga qo‘yildi. Birinchi qilinshi kerak boʻlgan qadamlar suv resurslarini boshqarishda raqamli texnologiyalarning samaradorligini yaqqol ko‘rsatmoqda. Xususan, IoT (Narsalar Interneti) texnologiyalari yordamida masofaviy datchiklar orqali suv sathi, oqimi va sifati kabi parametrlardan doimiy xabardor bo‘lish, sun’iy intellekt algoritmlari orqali esa yig‘ilgan katta ma’lumotlar oqimini tahlil qilib, suvni taqsimlash va boshqarishning eng maqbul yechimlarini tanlash imkoni paydo bo‘ladi. O‘zbekiston hukumatining tashabbuslari va xalqaro moliyaviy institutlar (masalan, Osiyo Taraqqiyot Banki) ko‘magida suv sektorini raqamlashtirish va “aqlli” boshqaruv tizimlarini joriy etish ishlari boshlangan. Ayni paytda olib borilayotgan loyiha doirasida mamlakat bo‘ylab suv inshootlariga masofadan o‘qish imkonini beruvchi zamonaviy suv o‘lchagichlar va telemetriya uskunalari o‘rnatilmoqda, mavjud tarmoqlarning raqamli xaritalari tuzilmoqda, shuningdek, meteorologik ma’lumotlarga asoslangan suv balansi modellashtirilib, suv ta’minotini real vaqt rejimida boshqarish tizimi yaratilmoqda. ADB vakillarining ta’kidlashicha, “O‘zbekistonning suv resurslariga iqlim o‘zgarishi va samarasiz foydalanish jiddiy tahdid solmoqda. Aqlli suv boshqaruvi tizimlarini joriy etish orqali suv iste’molini optimallashtirish, energiya sarfini kamaytirish va operatsion samaradorlikni JOURNAL OF IQRO – ЖУРНАЛ ИҚРО – IQRO JURNALI – volume 18, issue 01, 2025 ISSN: 2181-4341, IMPACT FACTOR ( RESEARCH BIB ) – 7,245, SJIF – 5,431 www.wordlyknowledge.uz ILMIY METODIK JURNAL oshirishga erishiladi” (Kanokpan Lao-Araya, 2025). Demak, mavjud muammo va ehtiyojlar raqamli yechimlarni tatbiq etishni talab etmoqda va ilmiy izlanishlar oldida suv omborlarini IoT sensorlari va intellektual algoritmlar vositasida samarali boshqarishning konseptual asoslarini yaratish vazifasi turibdi. Ushbu maqolada suv omborlari resurslarini boshqarishda IoT texnologiyalari va sun’iy intellekt (AI) yondashuvlaridan foydalanish masalasi chuqur tahlil qilinadi. Maqolada O‘zbekiston sharoitidagi suv omborlari holati va monitoringi tahlil qilinib, IoT sensor tarmoqlarini joriy etish imkoniyatlari, turli simsiz aloqa texnologiyalarining (LoRaWAN, NB-IoT, ZigBee va boshqalar) afzalliklari taqqoslanadi. Shuningdek, intellektual boshqaruv algoritmlarining (masalan, mashinali o‘rganish, sun’iy neyron tarmoqlar, bulutli (fuzzy) mantiq usullari) suv resurslarini optimallashtirishdagi roli ko‘rib chiqiladi. Suv sathi, oqimlar va sifat ko‘rsatkichlarini real vaqt rejimida kuzatish va boshqarish bo‘yicha taklif etilayotgan axborot tizimi arxitekturasi ishlab chiqilib, blok-sxemalar va grafik chizmalar yordamida tushuntiriladi. Maqolada keltirilgan yondashuvlar 50 yillik tajribaga ega ilmiy rahbar nigohidan izohlanib, ilmiy adabiyotlar va amaliy tajribalar misolida muhokama qilinadi. Maqola tarkibiy jihatdan kirish, nazariy asoslar, metodologiya, eksperiment natijalari, muhokama va xulosa qismlariga ajratilgan bo‘lib, har bir qism izchil ilmiy mantiqni aks ettiradi. II.Nazariy qism. Suv omborlarida IoT texnologiyalarini qo‘llash asoslari Narsalar Interneti (IoT) atamasi turli jismoniy qurilmalar va sensorlarni bir tarmoqqa ulanib, real vaqt davomida ma’lumot almashish va nazorat qilish imkonini beruvchi texnologiyalar majmuini anglatadi. Suv xo‘jaligida IoT tizimlari yordamida suv omborlari, gidroinshootlar va quvurlar holatini doimiy kuzatish, masofadan turib boshqarish hamda hosil bo‘lgan katta hajmdagi ma’lumotlarni avtomatik tahlil qilish imkoniyati paydo bo‘ladi. An’anaviy usullarda suv omborlarining sathi va oqimi bo‘yicha ma’lumotlar asosan joylarga chiqqan mutaxassislar tomonidan o‘lchanib, muntazamlik va aniqlik yetarli darajada ta’minlanmas edi. Masalan, qishloq xo‘jaligi sug‘orish tarmoqlarida fermerlar ko‘pincha “an’anaviy” bilim va tajribaga asoslanib suv berish vaqti hamda miqdorini belgilashadi. Bunda dala sharoitidagi o‘zgarishlar, ayniqsa, tuproq namligi va o‘simlik holati kabi ko‘rsatkichlar e’tibordan chetda qolishi mumkin, natijada keragidan ortiqcha sug‘orish yoki aksincha, yetarli sug‘ormaslik kabi holatlar yuzaga keladi. IoT asosidagi arzon va bardoshli datchiklar tuproq namligini, kanal va ariqlar orqali o‘tuvchi suv sarfini uzluksiz o‘lchab turib, dehqonlarga qachon va qancha suv berish kerakligini aniq ko‘rsatib berishi mumkin. Tadqiqotlar bunday yondashuv sug‘orish uchun sarflanadigan suvni har gektarda 15-20% gacha tejash imkonini berishini ko‘rsatmoqda. Demak, IoT texnologiyalari asosida olgan ma’lumotlarga tayangan holda suvdan foydalanish strategiyasini o‘zgartirish, eski “cheksiz suv” modelidan voz kechib, data-driven (ma’lumotga asoslangan) boshqaruvga o‘tish zaruriyati mavjud. Suv omborlari va ularning tarmoqlarida qo‘llanilishi mumkin bo‘lgan asosiy IoT sensorlari quyidagilardir: suv sathini o‘lchagich datchiklar – ombor yoki kanal suv sathining o‘zgarishini aniq qayd etib boradi (masalan, ultratovushli daraja o‘lchagichlar); - oqim (sarflanish) datchiklari – gidrotexnik inshootlar (to‘g‘on o‘zanlari, truboprovodlar) orqali o‘tuvchi suv sarfi va tezligini o‘lchaydi; - bosim sensorlari – quvur va gidrotexnik tizimlardagi suv bosimini nazorat qiladi, bu orqali siz suv oqimini optimallashtirish va kutilmagan o‘zgarishlarni (masalan, qochqinlarni) aniqlashingiz mumkin; harorat sensorlari – suvning haroratini doimiy o‘lchab, gidrotexnik jarayonlarni JOURNAL OF IQRO – ЖУРНАЛ ИҚРО – IQRO JURNALI – volume 18, issue 01, 2025 ISSN: 2181-4341, IMPACT FACTOR ( RESEARCH BIB ) – 7,245, SJIF – 5,431 www.wordlyknowledge.uz ILMIY METODIK JURNAL (masalan, qishda suvning muzlashi xavfi) boshqarishga ko‘mak beradi; suv sifati sensorlari – suvning darajasi, sho‘rlik (mineralizatsiya) darajasi, loyqalik, kislorod miqdori kabi ko‘rsatkichlarni o‘lchaydi. Bu sensorlar orqali omborlardagi suvning miqdoriy holati bilan birga, uning sifat parametrlari ham real vaqt rejimida monitoring qilinadi. Masalan, agar suv sifati ( erigan tuzlar) yomonlashsa, bunday signal asosida zudlik bilan choralar ko‘rish (masalan, suvni qo‘shimcha tozalash yoki ifloslanish manbaini aniqlash) mumkin bo‘ladi. Datchiklardan kelgan ma’lumotlar inson omilisiz uzluksiz uzatilgani sabab, avariyali holatlar (to‘g‘onning shikastlanishi, trubaning yorilishi va hokazo) yoki noqonuniy suv iste’molini erta bosqichda aniqlash imkoni tug‘iladi. Shunday qilib, IoT tizimi an’anaviy monitoring usullariga nisbatan yuqori aniqlik, tezkorlik va keng qamrov bilan ajralib turadi. Simsiz aloqa texnologiyalari LoRaWAN, NB-IoT, ZigBee va boshqalar IoT sensor tarmoqlaridan ma’lumotlarni uzatish uchun turli simsiz aloqa protokollari qo‘llaniladi. Suv omborlari kabi keng hududli va infrastruktura jihatidan tarqoq obyektlar uchun aloqa texnologiyasining qamrov masofasi, energiya tejamkorligi hamda tarmoq topologiyasi kabi jihatlari muhim ahamiyatga ega. Quyida suv resurslarini monitoring qilishda keng qo‘llaniladigan uch xil texnologiya – LoRaWAN, NBIoT va ZigBee – ning xususiyatlari tahlil qilinadi (1-jadval). LoRaWAN (Long Range Wide Area Network) – bu past quvvat sarfi evaziga uzoq masofaga aloqa uzatish imkonini beruvchi LPWAN (past quvvatli keng hududli tarmoq) texnologiyasi hisoblanadi. LoRa modulatsiyasi yordamida ishlovchi ushbu protokolda sensor qurilmalar unlicesiyalashtirilgan radiochastotalar (Yevropada ~868 MHz diapazon) orqali markaziy shlyuz (gateway) qurilmasiga ma’lumot uzatadi. LoRaWAN qamrovi ochiq hududda 10–15 km gacha yetishi mumkin, shahar sharoitida esa 2–5 km atrofida, ya’ni an’anaviy Wi-Fi yoki ZigBee’dan ancha ustun. Buning ustiga, LoRa radiosignallari to‘siqlardan yaxshi o‘tishi (binolar, daraxtlar ichkarisiga chuqur kirib borishi) bilan ajralib turadi, bu esa qishloq hududlari va tog‘oldi zonalarida o‘rnatilgan datchiklardan signal olishda qo‘l keladi. LoRaWAN tarmog‘i yulduzsimon (star-of-stars) topologiyada ishlaydi: ko‘plab chekka datchiklar bitta yoki bir necha markaziy shlyuzga ulanadi va shlyuzlar o‘z navbatida internet orqali markaziy serverga ulanadi. Ushbu arxitektura tarmoqni kengaytirishda juda moslashuvchan – yangi sensorlarni qo‘shish oson, agarda qamrov hududini oshirish kerak bo‘lsa, qo‘shimcha shlyuzlar o‘rnatish kifoya. LoRaWAN’ning yana bir afzalligi – qurilmalarining energiya samaradorligi: juda kam quvvat sarflagani bois, oddiy batareya bilan 5–10 yilgacha ishlay oladigan datchiklar yaratish mumkin. Bu xususiyat infratuzilmasi chekka va elektr tarmoqlaridan uzoq bo‘lgan suv omborlari uchun juda muhim. Biroq LoRaWAN aloqa kanali past ma’lumot uzatish tezligi bilan cheklangan – nazariy maksimum 50 kbps atrofida, amaliyotda bir necha kbps va qisqa xabarlar yuborishga mo‘ljallangan. Demak, ushbu texnologiya ko‘p sonli kichik hajmli sensor ma’lumotlarini (suv sathi, bosim kabi o‘lchovlar) uzatishga mos, lekin videokuzatuv yoki yuqori aniqlikdagi telemetriya uchun yaramaydi. NB-IoT (Narrowband Internet of Things) – uyali aloqa operatorlari tomonidan xizmat ko‘rsatiladigan tor polosali simsiz tarmoq texnologiyasi bo‘lib, 4G/5G mobil tarmoqlarining bir qismidir. NB-IoT lisenziyalangan chastota diapazonida ishlaydi va mavjud mobil aloqa infratuzilmasidan foydalangan holda keng qamrovni ta’minlaydi. Uning signallari bino ichiga chuqur kirib borishi va yer ostidagi qurilmalardan (masalan, quduqlar, podvallar) ham axborot uzatishi mumkin, shu sababli aqlli hisoblagichlar (smart metering), atrof-muhit monitoringi kabi sohalarda qo‘llash uchun qulay. NB-IoT texnologiyasining muhim ustunligi – mavjud mobil tarmoqqa integratsiyalashuvi:-yangi infratuzilma qurmasdan turib, mobil operatorning bazaviy stansiyalari orqali ko‘plab (bitta tayanch stansiyaga 50–100 mingtagacha) IoT qurilmalarni tarmoqqa ulash mumkin. Bu, ayniqsa, shahar hududlarida yoki allaqachon uyali aloqa qamrovi JOURNAL OF IQRO – ЖУРНАЛ ИҚРО – IQRO JURNALI – volume 18, issue 01, 2025 ISSN: 2181-4341, IMPACT FACTOR ( RESEARCH BIB ) – 7,245, SJIF – 5,431 www.wordlyknowledge.uz ILMIY METODIK JURNAL mavjud bo‘lgan mintaqalarda katta afzallikdir. NB-IoT’ning ma’lumot uzatish tezligi LoRaWAN’ga nisbatan yuqoriroq – taxminan 200–250 kbps gacha, ya’ni murakkabroq telemetrik axborotni ham uzatish imkoni bor. Shu bilan birga, NB-IoT qurilmalari doimiy ravishda uyali tarmoqqa ulanib turishi lozimligi bois quvvat sarfi LoRaWAN’dan biroz yuqoriroq (batareya quvvati bir necha yilga yetishi mumkin, lekin 5–10 yil emas). Yana bir jihati – NB-IoT xizmatidan foydalanish uchun mobil operator bilan hamkorlik qilish va ma’lum obuna to‘lovlarini to‘lash talab etiladi, ya’ni xarajatlar nuqtai nazaridan xususiy LoRa tarmog‘iga qaraganda qimmatroq bo‘lishi mumkin. Shu sababli, keng miqyosli (masalan, minglab datchiklarni qamrab oluvchi) loyihalarda NB-IoT’ning aloqa xarajatlari e’tiborga olinishi zarur. ZigBee – qisqa masofali simsiz aloqa protokoli bo‘lib, asosan uy-joy va bino ichidagi “aqlli uy” tizimlari, sanoat avtomatizatsiyasi va tibbiyot qurilmalarida keng qo‘llaniladie. ZigBee 2.4 GHz chastotada ishlaydi va mesh (to‘ri)simon tarmoq topologiyasini qo‘llab-quvvatlaydi, ya’ni har bir qurilma signallarni boshqa qurilma orqali uzatib, tarmoq qamrovini kengaytirishga yordam berishi mumkin. Bu xususiyat, bir tomondan, masofani oshirishga xizmat qiladi, ammo shunga qaramay ZigBee’ning amaliy qamrovi bir necha o‘n metr bilan chegaralanadi (masalan, bitta xonadon yoki bitta bino doirasida). ZigBee’ning ustun jihatlaridan biri – ma’lumot uzatishdagi kichik kechikish (low latency) va nisbatan yuqori o'tkazuvchanlik (taxminan 250 kbps gacha) bo‘lib, masofadan turib shoshilinch boshqaruv talab qilinadigan ilovalar uchun mosdir. Shuningdek, ZigBee qurilmalari past quvvat sarfi bilan uzoq muddat ishlay oladi – masalan, ma’lumotni tez-tez jo‘natmaydigan sensorlar bir necha yil batareyasini quvvatlab turishi mumkin. Kamchilik tomoni – qisqa masofa va yuqori chastota tufayli ZigBee keng hududli tashqi loyihalarda samarali emas, ayniqsa, suv ombori kabi ochiq va katta hududlarda to‘liq qamrovni ta’minlash uchun minglab retranslyator qurilmalar kerak bo‘lib ketadi. ZigBee asosan bir binoga yoki lokal hududga o‘rnatilgan qurilmalarni (masalan, suv nasos stansiyasidagi sensorlar yoki bitta GES ichidagi datchiklar) tarmoqqa ulashda qo‘l keladi, ammo omborning o‘zi va uning atrofidagi 5–10 km lik hududni qamrab olishga mo‘ljallanmagan. 1-jadval. IoT tarmoqlarida qo‘llaniladigan ba’zi simsiz aloqa texnologiyalari taqqoslanishi. Texnologiya Qamrov masofasi Ma’lumot uzatish tezligi Quvvat sarfi (batareya umr) Afzalliklari Cheklov va kamchiliklari LoRaWAN 10–15 km (qishloq), 2– 5 km (shahar) 0.3–50 kb Juda past (5–10 yil)tektelic.com Xususiy tarmoq, arzon qurilmalar, uzoq qamrov Past tezlik, ko‘p sonli uzatmalar uchun tarmoqqa yuklanma cheklangan NB-IoT Mobil tarmoq qamrovi (bazaviy stansiya doirasi) ≤ 250 kb Past (2–5 yil, LoRadan yuqori)tektelic.com Mavjud operator infratuzilmasi, yuqori penetratsiya, ishonchli SIM-karta va obuna talab qiladi, operatorga bog‘liq, nisbatan qimmatroqeureka.patsnap.co m ZigBee 10–100 m (mesh orqali ko‘proq) ≤ 250 kb Past (bir necha yil) Kam kechikish, mesh tarmoq, sanoat va uy sharoitida samarali Keng hudud uchun mos emas, 2.4 GHz to‘lqinlar suv va to‘siqlarda sustlashadi JOURNAL OF IQRO – ЖУРНАЛ ИҚРО – IQRO JURNALI – volume 18, issue 01, 2025 ISSN: 2181-4341, IMPACT FACTOR ( RESEARCH BIB ) – 7,245, SJIF – 5,431 www.wordlyknowledge.uz ILMIY METODIK JURNAL Yuqoridagi taqqoslashdan ko‘rinib turibdiki, LoRaWAN qishloq xo‘jaligi, suv omborlari kabi katta hududli monitoring uchun eng ma’qul variant hisoblanadi – u arzon, energiya tejamkor va qamrovi keng. NB-IoT texnologiyasi qamrov bor joyda yaxshi ishlaydi va ma’lumotni xavfsiz hamda barqaror uzatadi, ammo chekka hududlarda (bazaviy stansiya yetmagan joylarda) qamrovni ta’minlash qiyin. ZigBee esa kichikroq masofada yuqori tezlik va ko‘p datchikli mahalliy tarmoqlar (masalan, nasos stansiyasining ichki monitoringi) uchun mos bo‘lib, keng ko‘lamli suv ob’ektini to‘liq qamrab ololmaydi. Amaliy loyihalarda ko‘pincha ushbu texnologiyalarni birgalikda qo‘llash mumkin: masalan, olis daryodan oqim ma’lumotlarini uzatish uchun LoRaWAN, suv taqsimlash inshooti ichida o‘nlab sensorlarni bog‘lash uchun ZigBee, markaziy dispetcherlikka uzatishda esa NB-IoT yoki hatto sun’iy yo‘ldosh aloqasidan foydalanish mumkin. Muhimi, tanlangan aloqa tizimi past kechikish (lozim paytda tezkor aksiyat qilish uchun) va yuqori ishonchlilik (signal uzilishi tufayli ma’lumotlar yo‘qolmasligi uchun) kabi talablarga javob berishi lozim. Intellektual boshqaruv algoritmlari va sun’iy intellekt yondashuvlari IoT sensorlari yordamida katta hajmdagi ma’lumotlar yig‘ilgach, navbatdagi vazifa – ushbu ma’lumotlarni tahlil qilish va optimal boshqaruv qarorlarini qabul qilish dir. An’anaviy gidrologik modellarda matematik tenglamalar va empirik bog‘lanmalar orqali suv ombori operatsiyalari (masalan, suv sathi rejimini yil davomida saqlash grafigi) belgilanardi. Biroq, iqlim o‘zgaruvchanligi, suv iste’molidagi mavsumiy keskin farqlar, irrigatsiya tizimidagi yo‘qotishlar kabi omillar bu jarayonni murakkablashtirib yubordi. So‘nggi yillarda sun’iy intellekt (AI) va mashinali o‘rganish usullari suv resurslarini boshqarishda keng tatbiq etilmoqda. Xususan, sun’iy neyron tarmoqlar, chuqur o‘rganish (deep learning) algoritmlari, adaptiv neyro-bulanik (ANFIS) tizimlari yordamida suv omborlariga keluvchi suv oqimini oldindan bashorat qilish, sel-suv toshqinlarini prognozlash, suv sifati ko‘rsatkichlarini doimiy kuzatish hamda murakkab gidrotexnik inshootlarni avtomatik boshqarish bo‘yicha izlanishlar olib borilmoqda. Masalan, 1– 3 soat keyingi suv sathini oldindan aytib beruvchi adaptiv neyro-bulanik inferensiya modeli ishlab chiqilib, an’anaviy usullarga nisbatan yuqori aniqlikka erishilganligi haqida ilmiy manbalarda xabar qilinadi (ANFIS modeli). Shuningdek, suv omborlari ish rejimini optimallashtirishda genetik algoritmlar, zarrachalar ro‘yhatga olish (particle swarm) kabi evolyusion usullar ham qo‘llanilib, ma’lum cheklovlar (masalan, gidrotexnik xavfsizlik chegaralari, suv talabining qondirilishi) doirasida eng maqbul boshqaruv parametrlarini tanlashga erishilmoqda. Bu mantiq (fuzzy logic) yondashuvi suv omborlarini boshqarishda alohida o‘rin tutadi, chunki ushbu tizimlar ko‘pincha noaniqlik va xatolikka moyil bo‘lgan ma’lumotlarga tayanadi. Bulanik boshqaruv real jarayon modellariga to‘liq tayanmasdan, ekspert bilimlar va mantiqiy qoidalar asosida ishlaydi. Masalan, suv ombori uchun bulanik boshqaruvchi algoritm quyidagi qoidaga ega bo‘lishi mumkin: “agar suv darajasi yuqori va kutilayotgan yomg‘ir ko‘p bo‘lsa, unda suv chiqarish klapanini ozroq och”. Bunday qoidalar tizimi omborni ekstremal holatlardan saqlashda va suvni tejab, zarur paytda uzatishda yordam beradi. Bulanik mantiq an’anaviy “to‘g‘ri-yo noto‘g‘ri” qaror qabul qilishdan voz kechib, insonning tajribasiga asoslangan lug‘aviy qoidalarni formal ifodalashga imkon beradi. Tadqiqotlar ko‘rsatishicha, aniq matematik modeli mavjud bo‘lmagan yoki real vaqtda u bilan ishlash qiyin bo‘lgan hollarda bulanik boshqaruv yuqori natija beradi. Shu bois, suv resurslarini taqsimlashda, ayniqsa, “ko‘p maqsadli” (masalan, omborni toshqindan himoya qilish bilan birga irrigatsiya uchun yetarli zaxirani saqlash) vazifalarda bulanik mantiqiy boshqaruv yaxshi samara berishi kutiladi. JOURNAL OF IQRO – ЖУРНАЛ ИҚРО – IQRO JURNALI – volume 18, issue 01, 2025 ISSN: 2181-4341, IMPACT FACTOR ( RESEARCH BIB ) – 7,245, SJIF – 5,431 www.wordlyknowledge.uz ILMIY METODIK JURNAL Mashinali o‘rganish (Machine Learning) esa katta hajmdagi tarixiy ma’lumotlar asosida o‘zo‘zini moslashtiruvchi modellar yaratishga imkon beradi. Agar bizda suv omborining ko‘p yillik kiritish-chiqarish ma’lumotlari (yomg‘ir miqdori, daryodan kelgan oqim, bug‘lanish, qishloq xo‘jaligi uchun sarflangan suv, gidroenergetika uchun chiqarilgan suv hajmi va h.k.) bazasi mavjud bo‘lsa, ML algoritmlari ushbu ma’lumotlardan namunalar va tendentsiyalarni aniqlab, kelajak uchun bashorat qiluvchi modelni o‘rgatishi mumkin. Misol uchun, sun’iy neyron tarmog‘i asosidagi modelga so‘nggi 30 yillik oylik suv kirimi va harorat, yog‘ingarchilik ko‘rsatkichlarini o‘rgatsak, u keyingi bir necha oyga mo‘ljallangan suv kelimi miqdorini bashorat qilib berishi mumkin (muzlash davri, sel oqimlari, qurg‘oqchil davrlar va boshqalar bilan bog‘liq murakkab noaniqliklar mavjud bo‘lsa ham). Bunday bashoratlash algoritmlari omborlarni boshqarishda juda foydali: masalan, agar oldindan kelasi oy kutilayotgan suv hajmi past bo‘lishi ma’lum bo‘lsa, bugungi kunda ombordan chiqarilayotgan suvni tejash yoki agrosanoat rejalarini moslashtirish mumkin. Xuddi shuningdek, anomaliyani aniqlash uchun ML usullari joriy qilinmoqda – masalan, datchiklardan olingan oqim va bosim ma’lumotlaridagi g‘ayrioddiy o‘zgarishlarni avtomatik aniqlab, bu suv sizib chiqish yoki uskuna nosozligi belgisi bo‘lishi mumkinligi haqida ogohlantiradi. Shu tariqa, sun’iy intellekt texnologiyalari yordamida suv resurslarini boshqarish an’anaviy tajriba va oddiy modellashtirishdan intellektual adaptiv tizimlarga o‘tmoqda. Bu o‘zgarish suv oqimini oldindan aytish, loyqa oqizilmalarni boshqarish, toshqinlarni oldini olish, suv sifatini nazorat qilish va irrigatsiya rejimlarini optimallashtirish kabi ko‘plab jarayonlarni qamrab oladi. AI va intellektual algoritmlarni tatbiq etishda e’tiborga olinadigan jihatlardan yana biri – bu hibrid yondashuvlardir. Ayrim tadqiqotchilar sun’iy intellekt modellarini an’anaviy fizikgidrologik modellar bilan integratsiya qilish (masalan, neyron tarmoq + suv balansi tenglamalari) orqali yanada ishonchli va izohlanishi mumkin bo‘lgan boshqaruv tizimlarini ishlab chiqqanlar. Bundan maqsad, sun’iy intellektning bashorat kuchini klassik gidrologiyaning mantiqiy asoslari bilan birlashtirib, qaror qabul qilishda foydalanuvchi uchun tushunarli va ishonchli tavsiyalar berishdir. III.Metodologiya. IoT sensor tarmog‘i va axborot tizimi arxitekturasi Bunga yechim sifatida “aqlli suv ombori” konsepsiyasini amalga oshirishga qaratilgan bo‘lib, bunda quyidagi asosiy komponentlar ishtirok etadi: (1) ombordagi datchik va sensorlar tarmog‘i; (2) simsiz aloqa infratuzilmasi; (3) markaziy ma’lumotlarni qayta ishlash va boshqaruv serveri; (4) intellektual dasturiy ta’minot (algoritmlar); (5) ijro qurilmalari va avtomatika vositalari; (6) foydalanuvchi interfeyslari (dispecherlik pulti, monitor, mobil ilova). Ushbu qismlarning o‘zaro aloqasi 1-rasmda blok-sxema ko‘rinishida tasvirlangan. JOURNAL OF IQRO – ЖУРНАЛ ИҚРО – IQRO JURNALI – volume 18, issue 01, 2025 ISSN: 2181-4341, IMPACT FACTOR ( RESEARCH BIB ) – 7,245, SJIF – 5,431 www.wordlyknowledge.uz ILMIY METODIK JURNAL 1-rasm. Suv omborini real vaqt rejimida boshqarish axborot tizimi arxitekturasi: sensorlar tarmog‘i LoRaWAN yoki NB-IoT simsiz aloqa orqali markaziy serverga ulanadi; markaziy tizim sun’iy intellekt algoritmlari yordamida ma’lumotlarni tahlil qiladi va boshqaruv qarorlarini qabul qiladi; nazorat tizimi ijrochi qurilmalar (klapanlar, nasoslar)ga buyruqlar yuboradi hamda operator uchun vizual ma’lumotlarni (dashbord) taqdim etadi. Yuqoridagi arxitekturaga asosan, avvalo suv omboriga o‘rnatiladigan sensorlar tarkibini aniqlaymiz. Ombor to‘g‘oni va suv inshootlariga quyidagilar o‘rnatiladi: suv sathi o‘lchagichlari (ombor havzasining turli nuqtalarida, masalan to‘g‘on oldida va orqa qismida, suv sig‘imini aniqlash va muayyan zonalardagi sathni nazorat qilish uchun), suv oqimi datchiklari (to‘g‘onning suv chiqish qurilmasida – gidroagregat truboprovodida va to‘g‘on suv tashlama (selnovka) qurilmalarida – oqayotgan suv sarfini o‘lchash uchun), meteorologik stansiya (yog‘ingarchilik, harorat va namlikni kuzatish orqali suv balansi modellashtirish uchun), suv sifatini nazoratlovchi sensorlar (ombor suvining loyqalik darajasi, suv tarkibidagi sho‘rlik va ifloslanish ko‘rsatkichlarini o‘lchash uchun). Shuningdek, agar ombor orqali gidroenergetika GES ishlayotgan bo‘lsa, gidroagregatlar tebranishi va boshqa texnik parametrlari ham tegishli datchiklar bilan kuzatiladi. Ushbu sensorlarning hammasi mahalliy IoT tarmoqqa ulanadi. Masalan, chekka joydagi har bir datchik LoRa modulga ega bo‘lib, yaqin atrofdagi LoRaWAN shlyuziga ma’lumot uzatadi yoki har bir sensor to‘g‘ridan-to‘g‘ri NB-IoT modul orqali uyali aloqa tarmog‘iga ulanadi – tanlangan texnologiyadan qat’i nazar, ma’lumotlar markaziy tizimga yetkazilishi kerak. Agar hududda aloqa qamrovi cheklangan bo‘lsa, sun’iy yo‘ldosh aloqa kanali (masalan, kichik uydu transmitteri) yoki mahalliy UHF/VHF radioaloqa zaxira kanali sifatida qo‘llanishi mumkin. Muhimi, aloqa tizimi barqaror va uzluksiz ishlashi, ekstremal ob-havo yoki tog‘li relyef sharoitida ham ishonchli signal uzatilishini ta’minlashi zarur. Markaziy server sifatida bulutli platforma yoki maxsus ajratilgan mahalliy ma’lumot markazi ishlatiladi. Bizning holda, masalan, “O‘zbekgidroenergo” Situatsion markazidagi kabi, yagona dispetcherlik punkti tashkil etilishi mumkin. Barcha sensorlardan kelgan ma’lumotlar ushbu serverda yig‘iladi va ma’lumotlar bazasida saqlanadi. Real vaqt rejimida ma’lumotlarni qayta ishlash uchun server yuqori unumli hisoblash quvvatiga ega bo‘lishi lozim – chunki bir paytning o‘zida yuzlab sensorlardan sekund sayin ma’lumot kelib tushadi. Markaziy tizimda dasturiy ta’minotning bir necha modullari faoliyat ko‘rsatadi: Ma’lumotlar oqimini qabul qilish va yig‘ish moduli – sensorlardan keluvchi xom ma’lumotlarni qabul qilib oladi, ularni vaqt tamg‘asi va joylashuv bo‘yicha indekslaydi, nosoz yoki to‘liq bo‘lmagan paketlarni ajratadi. Ma’lumotlar bazasi va GIS (geografik axborot tizimi) – barcha o‘lchovlar tarixini saqlaydi; GIS komponenti orqali xaritada ombor havzasi, suv tarqatish kanallari va sensorlarning JOURNAL OF IQRO – ЖУРНАЛ ИҚРО – IQRO JURNALI – volume 18, issue 01, 2025 ISSN: 2181-4341, IMPACT FACTOR ( RESEARCH BIB ) – 7,245, SJIF – 5,431 www.wordlyknowledge.uz ILMIY METODIK JURNAL joylashuvi aks ettiriladi (masalan, Farg‘ona vodiysi sug‘orish tizimida har bir dala konturiga qadar suv iste’moli xaritasi tuzilganidek). Tahlil va diagnostika moduli – kelayotgan ma’lumotlar asosida dastlabki hisob-kitoblar va diagnostika ishlarini bajaradi. Masalan, suv sathi o‘zgarishiga ko‘ra omborga kelayotgan yoki undan chiqayotgan suv hajmini real vaqtda hisoblaydi; qator sensorlardan kelgan ma’lumotlarni solishtirib, anomal xatti-harakatlarni aniqlaydi (biror datchik nosozligi yoki alohida hududda kutilmaganda suv bosimi pasayishi va h.k.). Bu modul shuningdek rejalashtirilgan ko‘rsatkichlar bilan haqiqiy holatni solishtirib boradi (masalan, kunlik reja bo‘yicha 10 mln m³ suv chiqarilishi kerak edi, ammo real vaqt hisob-kitoblari bo‘yicha 11 mln m³ chiqdi – bu farqni qayd etadi). Prognoz va sun’iy intellekt algoritmlari moduli – markaziy tizimning “miyasi” hisoblanadi. Bu yerda turli matematik modellardan foydalangan holda qarorlar qabul qilinadi. Masalan, oldindan o‘rgatilgan neyron tarmoq modeli asosida keyingi 5 kunlik suv kirimi bashorat qilinadi; bashorat natijasiga ko‘ra va hozirgi ombor holatini inobatga olib, agar ombor to‘lishga moyil bo‘lsa, optimum suv chiqarish rejimi hisoblab chiqiladi (shu bilan birga, kelasi haftada fermerlarning sug‘orish talabi ham qondirilishi lozim). Yoki bulanik mantiqiy boshqaruvchi joriy suv darajasi va meteorologik sharoitlarga qarab nasos agregatlari yoki klapanlarni ochish/yopish bo‘yicha tavsiyalar beradi. Bu modul aslida bir nechta intellektual algoritmlarni uyg‘unlashtirgan holda ishlashi mumkin – masalan, ko‘p maqsadli optimallashtirish (irrigatsiya va gidroenergetika balansini topish) uchun genetik algoritm, qisqa muddatli aniq bashorat uchun LSTM (uzoq qisqa muddatli xotira tarmog‘i) modeli, uzluksiz o‘rganish uchun kuchaytiruvchi o‘rganish (reinforcement learning) agenti kabi. Boshqaruv va ko‘rsatmalar chiqarish moduli – tahlil va AI moduli qarorlariga asosan, omborni boshqaruvchi ijro mexanizmlarga buyruqlar yuboradi. Agar tizim avtomatlashtirilgan rejimda ishlayotgan bo‘lsa, u holda bu modul masalan gidrotexnik qurilmalarning avtomatlashtirish tizimi (SCADA) bilan integratsiyalanib, to‘g‘on klapanlarini ochish, yopish, nasoslarni yoqish yoki o‘chirish kabi buyruqlarni avtomatik uzatadi. Bunday hollarda xavfsizlik nuqtai nazaridan “inson nazorati” ham ko‘zda tutiladi – ya’ni, muhim boshqaruv harakati oldidan markaziy tizim operatori uchun ogohlantirish yoki tasdiqlash so‘rovi yuboriladi. Vizualizatsiya va xabar berish moduli – markaziy dispetcher ekrani va masofaviy foydalanuvchi qurilmalari (kompyuter, planshet, smartfon) uchun qulay interfeysni ta’minlaydi. Bunda omborning jonli rejimdagi holati grafik ko‘rinishda aks etadi: masalan, suv sathining vaqt bo‘yicha grafigi, kirim-chiqim dinamikasi, suv sifati indikatorlari, xavfsizlik signal va ogohlantirishlari kabi ma’lumotlar ko‘rgazmali panel (dashboard)da namoyon qilinadi. Bu modul yordamida mas’ul shaxslar masofadan turib tizimga ulanib, real vaziyatni kuzatishi va zaruriyat tug‘ilganda qo‘lda boshqaruvga o‘tishi mumkin. Yuqoridagi arxitektura komponentlari birgalikda ishlashi natijasida “raqamli egizak” (digital twin) funksiyasi hosil bo‘ladi – ya’ni, fizik suv omborining raqamli modeli doimiy ravishda yangilanib turadi. Bu model yordamida har xil ssenariylarni sinab ko‘rish (masalan, kutilmagan sel kelganda yoki qattiq qurg‘oqchilikda qanday chora ko‘rish) va qarorlarni oldindan baholash mumkin bo‘ladi. Shuni alohida ta’kidlash lozimki, bunday kompleks tizimni yaratishda kibertahliksizlik choralari ham ko‘rilishi kerak: ma’lumotlarning yaxlitligi (integrity) va maxfiyligi, boshqaruv signallarining himoyalanishi (masalan, shifrlash orqali) va tizimga ruxsatsiz kirishlarni oldini olish kabi jihatlar hisobga olinadi. Real loyiha doirasida, masalan, korporativ axborot tarmog‘i tashkil etilib, himoyalangan protokollar va apparat vositalari yordamida sensorlardan Situatsion markazgacha uzluksiz va xavfsiz aloqa yo‘lga qo‘yiladi. Eksperimental stend va sinov uslubi Taklif qilinayotgan tizimning samaradorligini sinash maqsadida kichik miqyosda pilot loyiha yoki laboratoriya sharoitida tajribaviy stend tashkil etilishi mumkin. Bizning holatda, shunday stend sifatida universitet laboratoriyasida mini-suv ombori modeli yaratildi. Modellash uchun diametri 2 metrli va balandligi 1 metrli idishda suv