Otonom kara ve hava araçları ile akıllı tarım: Hasat optimizasyonu üzerine bir uygulama
Smart agriculture with autonomous ground and air vehicles: Application on to harvest optimization
- Tez No: 633499
- Danışmanlar: PROF. DR. ŞENOL ALTAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Ekonometri, Econometrics
- Anahtar Kelimeler: Gezgin Satıcı Problemi, K-Ortalamalar Yöntemi, 0-1 Tam Sayılı Programlama, Otonom Araçlar, Akıllı Tarım, Optimizasyon, Traveling Salesman Problem, Autonomous Vehicles, Smart Agriculture, Optimization, 1-0 integer programming, K-Means Method
- Yıl: 2020
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gazi Üniversitesi
- Enstitü: Sosyal Bilimler Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Ekonometri Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Uygulamalı Yöneylem Araştırması Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 100
Özet
Ülkemizde yapılan geleneksel çiftçilikte her yıl tarımsal iş gücünü karşılamak amacıyla mevsimsel işçi sınıfında bulunan işçiler yurtdışı ve ülkemizde de çeşitli bölgelerden ülkenin farklı kesimlerine tarım işçiliğine gitmektedirler. Küresel ölçekte yaşanan Covid-19 salgını sebebiyle mevsimsel işçiler gidemediğinden birçok bölgemizde ürünler tarlada bozulma tehlikesiyle karşı karşıya kalmaktadır. Ayrıca her yıl köyden şehire göç oranı ivmeli olarak artmaya devam etmektedir. Dolayısıyla ülkemiz tarım toplumundan her geçen yıl uzaklaşmakta ve şehirlerde nüfus hızla artmaktadır. Yaşanılan bu sorunlar gelecek yıllarda tarım sektöründe büyük iş gücü sorunları yaşanılacağını göstermektedir. İş gücü için ise önümüzde tek bir çözüm vardır; otonom ve yapay zekalı tarımsal robotlar. Bu çalışmada, birbirleriyle iletişim halinde otonom insansız hava ve kara araçlarına tarım arazisinde hedefleri daha önceden belirlenmiş elmaların zaman minimizasyonu ile hasat toplatılması amaçlanmıştır. Mevcut çalışılan problemin çok büyük olmasından dolayı süre optimizasyonu yapılması amacıyla ana problem küçük alt problemlere bölünerek çözülmüştür. Çalışmanın ilk aşamasında optimal durak noktalarının tespit edilmesi amacıyla insansız hava aracının uçuş menzili içerisinde kalacak şekilde durakların yerini ve hangi elmanın hangi duraktan toplanacağının belirlenmesi için K-Ortalamalar Yöntemi kullanılmıştır. İkinci aşamada ise; K-Ortalamalar yöntemiyle duraklara tahsis edilmiş olan elmaların optimal toplama süresini tespit etmek amacıyla deterministik, İkili Karma (0-1) Tam Sayılı Modelleme kullanılmıştır. Bu modelleme ile hangi insansız hava aracı ile nasıl toplanacağı tespit edilmiş olup 0-1 İkili Modelleme kullanılarak hava aracının elmayı topladığı veya toplamadığı hesaplanmıştır. Üçüncü ve son aşamada ise; ilk olarak Gezgin Satıcı Probleminde sezgisel çözüm yollarında yer alan En Yakın Komşu ve En Yakın Ekleme yöntemleri kullanılarak insansız kara taşıtının rotası yapılmıştır. Sonrasında ise, yine Sezgisel Gezgin Satıcı Problemi çözüm yöntemlerinden biri olan 2-Opt kullanılmıştır. Bu yöntem tur geliştirici olarak adlandırılmakta olup, kara taşıtlarının mevcut rotasını geliştirmek amacıyla kullanılmıştır. Hesaplamalar için Julia programlama dili kullanılmıştır. Çalışmada 500 elma için farklı İHA hızları ve bu hızların uçuş menzili ve batarya kapasitelerine etkilerini test etmek amacıyla 7 farklı senaryo uygulanmıştır. İHA hızının 10 olduğu senaryoda ise toplam optimal durak sayısı 9 olarak bulunmuş, kara taşıtının duraklar arasında harcadığı süre 65,72 dk, İHA'ların toplam harcadığı süre ise 1021.59 dk olarak bulunmuştur.
Özet (Çeviri)
In traditional farming in our country, the workers in the seasonal working class go to agricultural work from different regions in the country and from different regions of the country in order to meet the agricultural labor force every year. Due to the global epidemic of Covid-19, seasonal workers can not leave, so many of our regions face the danger of deterioration in the field. In addition, the rate of migration from villages to cities continues to increase every year. As a result of these, our country is moving away from the agricultural society every year and the population is growing rapidly in the cities. These problems show us that we will have great labor problems in the agricultural sector in the coming years. There is only one solution for the workforce; autonomous and artificially intelligent robots. In this study, it is aimed to collect the harvest of autonomous unmanned aerial vehicles and ground vehicles in communication with each other by means of time minimization of the target. Due to the fact that the current problem is very large, the main problem is solved by dividing it into small sub-problems in order to make time optimization. In the first stage of the study, the K-Means Method was used to determine the location of the stops and which apple to collect from which station to remain within the flight range of the unmanned aerial vehicle in order to determine the optimal stop points. In the second stage; Deterministic, Binary Mixed (0-1) Integer Modeling was used to determine the optimal picking time of the apples allocated to the stalls with the K-Means method. With this modeling, it has been determined which unmanned aerial vehicle will be collected and how it is calculated whether the aircraft has collected the apple or not using 0- 1 Binary Modeling. In the third and last stage; First, the route of the unmanned ground vehicle was made by using the Nearest Neighbor and Nearest Addition methods, which are included in the heuristic solution paths in the Traveling Salesman Problem. Secondly, 2-Opt, one of the Heuristic Traveling Salesman Problem solution methods, was used. This method is called tour developer and was used to improve the current route of ground vehicles. Julia programming language review for calculations. In this study, it wanted to be tested different UAV speeds for 500 apples and the effects of these speeds on flight ranges and battery capacities. 7 different scenarios have been implemented. In the scenario where the speed of the UAV is 10, the total optimal number of stops was found to be 9, the time spent between the stops of the ground vehicle was designed as 65.72 min, and the total time spent by the UAV as 1021.59 min.
Benzer Tezler
- Design, modelling and control of a nano quadrotor withmicrocontroller based vision system for object tracking
Nesne takibi için bir nano dört rotorlu helikopterin tasarımı, modellenmesi ve mikrodenetleyici tabanlı görüntü sistemi ile kontrolü
MUSTAFA ENES KIRMACI
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ HÜLYA YALÇIN
PROF. DR. ERDİNÇ ALTUĞ
- Evolutionary reinforcement learning based autonomous maneuver decision in one-to-one short-range air combat
Bire bir kısa menzilli hava muharebesinde evrimsel pekiştirmeli öğrenme tabanlı otonom manevra karar sistemi
YASİN BAYKAL
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Savunma ve Savunma Teknolojileriİstanbul Teknik ÜniversitesiSavunma Teknolojileri Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ BARIŞ BAŞPINAR
- A new lane detection system for unmanned vehicles
İnsansız araçlar için yeni bir şerit tanıma sistemi
YASEMİN TİMAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2010
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolBoğaziçi ÜniversitesiBilgisayar Bilimleri ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. FATİH ALAGÖZ
- Navigasyon hassasiyetini arttırmak için ataletsel ölçüm birimine tamamlayıcı filtre uygulanması
Implementation of complementary filter to inertial measurement unit to increase navigation sensitivity
MEHMET EMİN OKUDAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ İSMAİL BAYEZİT
- Navigation of autonomous mobile systems
Otonom gezgin sistemlerin navigasyonu
AFAQ ABDULLAH JASIM AL AZZAWI
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Jeodezi ve Fotogrametriİstanbul Teknik ÜniversitesiGeomatik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. CANER GÜNEY