Su parametrelerinin çevrimiçi izlemesi ve CBS kullanılarak değerlendirilmesi amacı ile otonom insansız yüzey aracı geliştirilmesi
Tez Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Akdeniz Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye
Tez Danışmanı: Prof. Dr. Namık Kemal Sönmez
Tezin Onay Tarihi: 2025
Tezin Dili: Türkçe
Özet:
Bu tez çalışmasında, deniz ve göl gibi su alanlarında fiziksel
su parametrelerinin gerçek zamanlı ve otonom biçimde izlenmesini sağlayan bir
İnsansız Yüzey Aracı (İYA) sistemi geliştirilmiştir. Sistem; sıcaklık, pH,
iletkenlik, çözünmüş oksijen ve oksidasyon-redüksiyon potansiyeli gibi temel su
kalitesi parametrelerini ölçebilen çoklu sensörler ile GPS, LiDAR, dijital
pusula, haberleşme modülleri, batarya ve enerji birimlerinden oluşmaktadır.
Yazılım altyapısı, İYA üzerinde Python (Raspberry Pi), ölçüm biriminde C
(Atmega 324P), kontrol biriminde C++ (Arduino Uno), kontrol merkezinde ise C#,
JavaScript, HTML ve CSS kullanılarak geliştirilmiştir. Motor kontrolü,
engellerden kaçınma, veri iletimi ve görev yürütme işlemleri Python ile
gerçekleştirilmiştir. İYA, hem manuel hem de otonom modda çalışacak şekilde
tasarlanmış ve web tabanlı bir arayüz üzerinden yönetilmektedir. Kullanıcı,
harita tabanlı arayüz aracılığıyla görev noktaları tanımlayabilmekte; sistem bu
noktalara ulaşıp gerekli ölçümleri yapmakta ve verileri gerçek zamanlı olarak
kontrol paneline iletmektedir. Veri iletimi; donanım düzeyinde ZigBee ve GSM
modülü, uygulama düzeyinde ise SignalR ve RESTful API gibi iletişim
teknolojileri aracılığıyla sağlanmaktadır. Ayrıca, laboratuvar koşullarında
test edilebilecek şekilde numune alma işlevi de sisteme entegre edilmiştir.
Toplanan su verileri, Coğrafi Bilgi Sistemleri kapsamında IDW, Kriging, Spline
ve Doğal Komşu gibi farklı enterpolasyon yöntemleriyle işlenmekte ve anlık
alansal dağılım haritaları oluşturulabilmektedir. Bu sayede, çevresel
değişimlerin mekânsal analizi mümkün hale gelmektedir.
Gerçekleştirilen dört farklı saha testinde İYA, toplam 2237,26
metre yol katetmiş ve kuş uçumu mesafe ile karşılaştırıldığında yaklaşık %96,5
oranında en uygun rota izlenebilmiştir. Görevler yaklaşık 79 dakikada
tamamlanmış, bunun 44 dakikası su parametrelerinin ölçümü ve numune alımı
süreci olarak gözlemlenmiştir. Toplam 24 görev noktasından görev noktalarına 3
metrelik toleransla ulaşımda %66 başarı elde edilmiştir. Engel tanıma
testlerinde, karşısına çıkan 10 engelin 6’sı çarpmadan geçilmiş; otonom sürüş
modunda ise tüm engellerden başarılı şekilde kaçınılmıştır. Saha testlerinde
elde edilen 120 farklı su parametre değeri, kontrol paneli üzerinden gerçek
zamanlı işlemlerden geçirilip IDW, Kriging, Spline ve Doğal Komşu gibi farklı
enterpolasyon yöntemleriyle alansal dağılım haritaları oluşturulmuştur. Buna ek
olarak gerçek zamanlı harita özerinde parametre değerleri gösterilmiştir.
Bu tez çalışması, düşük maliyetli, modüler ve kullanıcı dostu yapısıyla çevresel izleme sistemlerine yenilikçi bir yaklaşım sunmakta hem akademik araştırmalar hem de uygulamalı çalışmalar için etkin ve sürdürülebilir bir çözüm oluşturmaktadır.