Çevresel gürültü kontrolüne yönelik gerçek zamanlı izleme sistemi tasarımı ve uygulaması
Real-time monitoring system design and implementation for environmental noise control
- Tez No: 863774
- Danışmanlar: DOÇ. DR. AHMET ÖZGÜR DOĞRU
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Bilim ve Teknoloji, Mühendislik Bilimleri, Science and Technology, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Bilişim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Bilişim Uygulamaları Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Coğrafi Bilgi Teknolojileri Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 93
Özet
Çevresel gürültü, insan sağlığı ve refahı üzerinde olumsuz etkilere sahiptir. Etkili gürültü kontrolü ve yönetimi için gerçek zamanlı gürültü izleme; gürültü kaynaklarının gürültü kirliliğinin yüksek olduğu alanların ve kentsel planlamada potansiyel azaltma stratejilerinin belirlenmesine yardımcı olur. Bu çalışma, çevresel gürültünün gerçek zamanlı izlenmesi için gürültü verilerini amaca uygun olarak yeterli doğrulukta ölçen, depolayan ve gerçek zamanlı olarak kullanıcılar ile paylaşan bir sistemin tasarımını ve tüm bileşenleri ile kurulumunu içermektedir. Çalışma kapsamında çevresel gürültü kontrolüne yönelik gerçek zamanlı bir izleme sistemi tasarlanmış ve pilot ölçekli bir uygulaması gerçekleştirilmiştir. Sistem, ölçme verilerinin Python kullanılarak yazılan kodlar ile saklanması ve görüntülenmesiyle birlikte merkezi sunucu bilgisayarına aktarılmasını ve yayınlanmasını sağlamaktadır. Bu sistem, veri erişimini sağlamak için Web entegrasyonu içermektedir ve Wi-Fi iletişimine ve teknolojisine sahip bir Kontrol Kartından meydana gelmektedir. Mevcut araştırmayı farklılaştıran özelliklerinden biri; düşük maliyetli ses sensörüyle ölçülen verileri bu düşük maliyetli sistem üzerinden anlık olarak kontrol merkezine iletebilmesidir. Potansiyel paydaşlar, bu tür sistemleri tasarlamanın ve uygulamanın karmaşıklığını anlayarak, gürültü kirliliği sorunlarına çözüm bulmak ve daha yaşanabilir kentsel ortamlar yaratmak için bilinçli kararlar alabilirler. Bu araştırmanın temel amacı, bilgi teknolojilerini kullanarak gelişmiş sağlık ve refah için ölçeklenebilir bir çözüm önermenin yanı sıra veri toplama, iletim ve yayınlama için gerçek zamanlı bir izleme sistemi sunmaktır. Doğru ve güvenilir gürültü verileri elde etmek için sistemin uygun veri toplama tekniklerini kullanması gerekir. Bu kapsamda, düşük maliyetli ve yüksek performanslı bir ses sensörünün seçimi önemlidir. İzleme istasyonundan toplanan verilerin kontrol merkezine iletilmesi için sağlam ve verimli bir iletişim altyapısının kurulması hayati önem taşımaktadır. Tasarım aşamasında kablosuz ağ altyapısının ve veri aktarımının seçimi kritik öneme sahiptir. Wi-Fi gibi uygun iletişim protokollerinin seçilmesi, izleme istasyonu ile merkezi sistem arasında güvenilir ve güvenli veri iletimini sağlar. Bu çalışmada, izleme istasyonunda ölçülen veriler, kontrol merkezine Wi-Fi teknolojisi kullanılarak iletilmiştir. Gerçek zamanlı bir gürültü izleme sisteminin uygulanması, donanım ve yazılım bileşenlerinin doğru karışımını gerektirir. Donanım tarafında gürültü verilerini doğru ve verimli bir şekilde toplayabilen sensöre ihtiyaç vardır. Bu çalışma kapsamında ses sensörü üreticisi bir firmanın seri üretim dışında araştırma gereksinimlerine uygun nitelikteki özel bir sensör üretmesi sağlanmıştır. Yazılım söz konusu olduğunda sağlam bir veri iletim ve yayınlama sistemi esastır. Kontrol merkezi, sahada üretilerek gerçek zamanlı olarak iletilen verileri depolayan ve yayınlayan bir sunucu niteliğindedir. Sistemin sürekli çalışması gerektiğinden, güç yönetimi ve enerji verimliliği önemli hususlardır. Sensör ve kontrol kartından oluşan sistem, güç tüketimini optimize edecek ve sık sık pil değiştirmeye veya yeniden şarj etmeye gerek kalmadan uzun süreli çalışmayı sağlayacak şekilde tasarlanmıştır. Geliştirilen sistem, verilerin düşük maliyetli ses sensörleri ile algılanıp toplanması, kontrol merkezine iletilmesi, depolanması ve gerçek zamanlı olarak yayınlanması süreçlerini başarmaktadır. Tasarlanan sistemin bileşen maliyeti, işçilik ve yıpranma payı değerleri de dikkate alındığında eşdeğer ürünlerden yüzde 75 kadar daha düşük bir maliyete sahip olduğundan bahsedilebilir. Pilot ölçmeler sonucunda karesel ortalama hata yöntemi ile hesaplama yapılmış olup, örnek ortalamasının son derece küçük bir değer olarak hesaplanmış olması nedeniyle ölçme değerlerinin birbirlerine yakınlığı ve ölçmenin duyarlı olduğu değerlendirilmiştir.
Özet (Çeviri)
Environmental noise harms on human health and well-being. Real-time noise monitoring for effective noise control and management helps to identify noise sources and areas with high noise pollution, and potential mitigation strategies in urban planning. This study reports work with a pilot scale system that can continuously collect noise data to assess noise levels accurately for real-time monitoring of environmental noise, focusing on hardware and software aspects and potential applications. The system permits the transfer of measurement data to the central server computer, with storage and display there, with the code written using Python. This system includes Web integration, with open source technologies to provide data access, and is based on Wi-Fi communication and a Control Card with Wi-Fi technology. Monitoring environmental noise is an important element of ensuring well-being and quality of life in our societies. Monitoring environmental noise helps researchers and the public to understand the impact of noise on human health, identify noisy areas and implement effective noise control measures. By monitoring environmental noise, we can detect areas with high noise levels and take appropriate measures to reduce noise pollution, thus improving the quality of life of individuals living in these areas. Real-time monitoring systems provide accurate and up-to-date noise data for effective decision-making. By monitoring and analyzing noise levels in real-time, we can detect noise levels and implement necessary measures to reduce their impact. Real-time monitoring of environmental noise allows continuous assessment of noise levels, identifying sources, and helping to implement effective mitigation with timely intervention to reduce noise pollution. One of the features that distinguishes the current research is that it can instantly transmit the data measured by the low-cost sound sensor to the control through this low-cost system. Another distinguishing feature of the system is that the control board used in the system design, through the connection points available for use other than the low-cost sound sensor that measures the noise level, can become the system to perform air quality monitoring. The system could also measure atmospheric factors such as wind, humidity, temperature, pressure, and air pollutants such as particulate matter, nitrogen dioxide, sulphur dioxide, and carbon monoxide. The novelty of the proposed system comes from the effective implementation of processing steps so that they can be realized in a low-cost and energy-efficient setup. System requirements include data collection method, communications infrastructure design, implementation considerations, visualization, and publishing. By understanding the complexities of designing and implementing such systems, stakeholders can make informed decisions to address noise pollution problems and create more liveable urban environments. The main aim of this study is to propose a modular and scalable solution for improved health and well-being using information technologies and offer a real-time monitoring system for data collection, transmission, and visualization. Additionally, the proposed method offers improvements in setup through wireless communication technology. To obtain accurate and reliable noise data, the system must use appropriate data collection and processing techniques. The choice of a low-cost sound sensor is important. It is vital to establish a solid and efficient communication infrastructure to transmit noise data collected from observation stations to a central system. During the design phase, the selection of communication protocols, wireless network infrastructure, and data transmission are critical. Choosing appropriate communication protocols such as Ethernet, Wi-Fi or cellular networks ensures reliable and secure data transmission between monitoring stations and the central system. Efficient and synchronized data transmission is crucial in real-time monitoring systems where timely data updates are required for effective decision-making. Designing the mechanisms of data transmission protocols enables uninterrupted data flow and provides accurate and up-to-date noise information. Implementing a real-time noise monitoring system requires the right mix of hardware and software components. On the hardware side, there is a need for sensor nodes that can collect noise data accurately and efficiently. When it comes to software, a robust data collection and processing system is essential. This software must be able to collect data from sensor nodes, process it, and store it for further analysis. The centralized system can be a server that receives and processes data in real-time, allowing for timely analysis and response. Data visualization is a powerful tool for presenting noise data in an understandable and visually appealing way. Visualizing noise data helps stakeholders understand the severity of noise pollution and makes it easier to communicate findings to the public or relevant authorities. Since the system must operate continuously, power management and energy efficiency are important considerations. Sensor nodes should be designed to optimize power consumption and enable long-term operation without the need for frequent battery replacement or recharging. The developed system consists of detecting noise data from low-cost sound sensors, pre-processing the collected data, sending the data to the cloud, monitoring and publishing the data in real-time, and storing and analyzing the data for decision support. The collected data will be able to serve both citizens and government institutions in real-time for any decisions to be made on smart platforms regarding noise pollution management. The system designed in the study allows real-time collection of environmental noise data using a sound level meter module. The system has three main components: two different hardware components for data collection and data transmission, and the web portal for data publishing. In summary, the main contribution of the proposed method is achieved not by the separate functionalities of different components, but by the combination of all its parts and features. This study presents an architecture consisting of a hardware prototype for collecting and transmitting ambient data and a web portal for data publishing for real-time monitoring of noise pollution. The proposed solution is a cost-effective system that allows monitoring and evaluation of environmental noise. As technology develops, advances in noise monitoring technologies will be likely, more accurate and sensitive sensors, advanced data processing algorithms, and advanced wireless communication capabilities. Staying current on these developments will ensure that real-time noise monitoring benefits from the latest innovations. The application of real-time noise monitoring systems extends beyond simple noise level measurement. The data collected can be invaluable in urban planning initiatives, they can help identify hotspots where noise pollution is concentrated and guide the development of noise reduction strategies. Our integrated noise monitoring system could also contribute to health studies, allowing researchers to analyze the impact of noise on public health and well-being. By realizing these potential applications, the benefits of noise monitoring systems can be maximized. Real-time monitoring of environmental noise can be used in urban planning to help identify areas with high noise pollution and take suitable noise control measures. Real-time dashboards provide up-to-date information to stakeholders and facilitate evidence-based noise management strategies by enabling long term analysis and trend identification. By leveraging the power of advanced technologies and data analysis techniques, stakeholders can proactively address noise pollution concerns, improve public health and well-being, and create more sustainable and liveable communities. As advances continue to shape the field, the future holds promising opportunities for further innovations and applications of real-time noise monitoring systems.
Benzer Tezler
- Gürültü denetimli yapı kapuğu belirlemesinde kullanılabilecek bir yöntem
A Method to be used in the determination of the appropriate focade for noise control
LALE GÜREMEN
- Konutlarda akustik performansın mevzuat ve subjektif etki bağlamında değerlendirilmesi için bir yaklaşım
An approach for acoustic performance assessment of dwellings in the context of legislations and subjective evaluation
AYÇA ŞENTOP DÜMEN
Doktora
Türkçe
2020
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ NURGÜN BAYAZIT
- Modular kinetic system proposal with responsive design approach for acoustic paneling systems
Tepkisel tasarım yaklaşımı ile modüler kinetik akustik panel sistemi önerisi
SUAT BATUHAN ESİRGER
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiBilişim Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MİNE ÖZKAR KABAKÇIOĞLU
- Development of single-frame methods aided kalman-type filtering algorithms for attitude estimation of nano-satellites
Nano-uydularda yönelim kestirimi için tek-çerçeve yöntemlere dayali kalman-tipi filtreleme algoritmalarinin geliştirilmesi
DEMET ÇİLDEN GÜLER
Doktora
İngilizce
2021
Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CENGİZ HACIZADE
PROF. DR. ZEREFŞAN KAYMAZ
- Beyond the buzzer: A comprehensive validation framework for enhanced auditory feedback in cars
Buzzer'ın ötesinde: Otomobillerde geliştirilmiş işitsel geri bildirim için kapsamlı bir doğrulama çerçevesi
DORUK ÇANKAYA
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. YÜKSEL ÇAKIR