Bachelor's Thesis

Surveillance device for airport monitoring

Final Thesis 9.62 MB Appendix 730.01 kB

Author of thesis: Bc. Volodymyr Mykhailo Horbal

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Jiří Janoušek, Ph.D.

Reviewer: Ing. Zoltán Szabó, Ph.D.

Abstract:

This bachelor thesis deals with the design and implementation of an IoT-based surveillance device intended for monitoring conditions at small aerodromes and landing sites. The device combines a meteorological station with a camera module and enables remote monitoring of basic meteorological data as well as visual information from the monitored area. The thesis first presents a review of existing solutions for aerodrome surveillance, meteorological data acquisition, and camera-based monitoring. Based on this review, the hardware and software architecture of the proposed system is designed. The prototype is based on a Raspberry Pi 5 platform, which provides communication with the connected sensors and the camera module. The software part is implemented using Python scripts that provide sensor data acquisition, local data storage, video streaming, and transmission of measured values to a server. The measured quantities include air temperature, relative humidity, atmospheric pressure, wind speed, and wind direction. The thesis also includes the design and calculation of a power supply system intended for autonomous operation. For storage and visualization of the measured data, the open-source ThingsBoard platform is used.

Keywords:

Internet of Things, surveillance device, small aerodrome, meteorological station, camera module, Raspberry Pi 5, ThingsBoard, autonomous power supply

Date of defence

16.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaDznamka

Grading

D

Process of defence

Student obhájil bakalářskou práci s výhradami. V rámci obhajoby dokázal přesvědčit komisi o správnosti svých postupů a navrženého řešení. V průběhu odborné rozpravy student odpověděl na dotazy oponenta. Navazující otázka komise směřovala na umístění sensoru pro sběr dat - nebylo by lepší snímače umístit na vhodnějším místě než na rozpáleném parapetu okna? Jak probíhal návrh dimenzování fotovoltaického panelu? Student zodpověděl, že návrh probíhal teoreticky bez výběru konkrétních typů fotovoltaických článků Jak jsou poskládané snímače a jaké je jejich fyzické umístění v uzavřené krabičce? Škoda, že neexistuje alespoň fotografie rozmístění uvnitř krabičky. Nebude docházet k zamlžení čočky kamery? Jaký software je nahraný v řídicím Raspberry Pi 5 a čím je tvořený server? Student odpovídá, že server je tvořený druhým Rspaberry pi, které komunikuje s cloudem. Není problém kontinuální zápis na SD kartu? Student odpovídá, že v budoucí práci bude nutné tento problém řešit. Jakým protokolem komunikujete se serverem? Student odpovídá, že přes mobilní síť. Je uvažován vliv teploty vzhledem k Raspberry Pi a jejím součástkám například v letních teplotách? Je uvažována nějaká spolehlivost nebo certifikace zařízení pro použití v letectví? Student odpověděl na položené otázky komise s výhradami.

Language of thesis

English

Faculty

Department

Study programme

Automation and Measurement (BPC-AMT)

Composition of Committee

doc. Ing. Jan Mikulka, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Petr Blaha, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Ilona Janáková, Ph.D. (člen)
Ing. Lukáš Kopečný, Ph.D. (člen)
Ing. Tomáš Macho, Ph.D. (člen)
Ing. Soňa Šedivá, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Jiří Janoušek, Ph.D.

Student ve své bakalářské práci splnil všechny body zadání a vytvořil funkční prototyp dohledového zařízení určeného pro monitorování malých letišť a přistávacích ploch. Práce zahrnuje rešerši existujících systémů, návrh hardwarové i softwarové architektury, návrh autonomního napájení a realizaci webového rozhraní pro vzdálený dohled. Oceňuji zejména komplexnost řešení, které kombinuje meteorologickou stanici, kamerový systém, cloudovou infrastrukturu a uživatelské rozhraní do jednoho funkčního celku.


Po odborné stránce student prokázal schopnost samostatně řešit praktické technické problémy a vhodně aplikovat poznatky z oblasti IoT systémů. Velmi pozitivně hodnotím jeho iniciativu při získávání odborných informací, kdy aktivně konzultoval problematiku s experty z oblasti letectví i mimo domovské pracoviště, aby získal co nejrelevantnější podklady pro návrh systému a výběr sledovaných meteorologických parametrů. Součástí práce bylo také praktické měření a ověřování funkčnosti jednotlivých částí zařízení. Finální systém však po dohodě s vedoucím nebyl nasazen do reálného provozu, jelikož bude dále využíván jako vývojová platforma pro pokračující výzkum a rozšiřování funkcionalit.


Práce je po formální stránce zpracována na velmi dobré úrovni. Text je přehledně členěn, jednotlivé kapitoly na sebe logicky navazují a práce má odpovídající rozsah. Student vhodně pracuje s odbornou literaturou, technickou dokumentací i internetovými zdroji. Citace jsou uváděny korektně a v souladu s požadavky na závěrečné práce. Kladně hodnotím také grafickou úpravu, formátování textu a množství obrázků, schémat a výsledků měření. Dílčí připomínku mám k části vyhodnocení výsledků, kde by bylo možné podrobněji analyzovat přesnost měření jednotlivých senzorů vůči referenčním systémům.


Student během řešení práce pravidelně konzultoval postup prací, pracoval velmi samostatně a prokázal schopnost dovést projekt od návrhu až k funkční realizaci.


Navrhované hodnocení: A – 95 bodů. Points proposed by supervisor: 95

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Zoltán Szabó, Ph.D.

Bakalářská práce si kladla za cíl navrhnout a realizovat prototyp dohledového zařízení pro malá letiště a přistávací plochy, které by kombinovalo sběr meteorologických dat, kamerové monitorování a webovou vizualizaci na principech internetu věcí (IoT). Autor v práci zpracoval rešerši existujících systémů pro letištní dohled, meteorologické měření a kamerové monitorování. Na základě získaných poznatků navrhl hardwarovou i softwarovou architekturu výsledného systému a vytvořil funkční prototyp zařízení.


Po odborné stránce práce prokazuje dobrou orientaci autora v problematice IoT systémů, meteorologických měření i síťové komunikace. Pozitivně hodnotím zejména komplexní přístup k řešení, kdy autor spojil meteorologickou stanici, kamerový systém, lokální ukládání dat, jejich přenos na server a webovou vizualizaci do jednoho funkčního celku. Pro realizaci byla vhodně zvolena platforma Raspberry Pi 5 doplněná o meteorologické senzory a kamerový modul. Součástí práce je také návrh autonomního napájecího systému s využitím fotovoltaického panelu a akumulátoru, jehož parametry byly stanoveny na základě reálné spotřeby zařízení.


Pozitivně hodnotím praktickou část práce, ve které student vytvořil funkční prototyp a implementoval programové vybavení v jazyce Python. Byla realizována komunikace se senzory, ukládání dat do databáze SQLite, přenos dat na server i jejich vizualizace pomocí platformy ThingsBoard. Součástí systému je rovněž kamerový dohled s možností přenosu videostreamu. Funkčnost navrženého řešení byla experimentálně ověřena a výsledky potvrzují správnou funkci jednotlivých částí systému.


Práce je přehledně zpracována a rozsah odpovídá požadavkům kladeným na bakalářskou práci. Použitá literatura je dostatečná a vhodně zvolená. Autor prokázal schopnost samostatně řešit technický problém od návrhu až po realizaci a ověření funkčnosti.


Práce však obsahuje několik drobných formálních nedostatků. Některé stránky začínají přímo obrázkem bez předcházejícího textu, což narušuje plynulost čtení. V práci se vyskytují drobné formátovací chyby (nekonzistentní mezery, odsazení). Dále postrádám podrobnější dokumentaci fyzického provedení zařízení, zejména fotografie z konstrukce, fotografie vnitřního uspořádání a fotografie finálního prototypu. Tyto připomínky však nijak zásadně nesnižují odbornou úroveň práce.


Přes uvedené drobné nedostatky práce splňuje všechny cíle zadání. Student navrhl, realizoval a experimentálně ověřil funkční dohledové zařízení pro malá letiště založené na principech internetu věcí. Práce má praktický přínos a představuje vhodný základ pro další rozvoj obdobných monitorovacích systémů. Topics for thesis defence:
  1. 1. Jaké úpravy by bylo nutné provést, aby bylo možné zařízení dlouhodobě provozovat ve venkovním prostředí bez pravidelné údržby?
  2. 2. Jaké funkce by bylo vhodné doplnit, pokud by měl být systém nasazen v reálném provozu na malém letišti?
Points proposed by reviewer: 91

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová