Development of a new online measurement system to monitor the air quality of animal housing
Hayvan barınağında hava kalitesini izlemek için yeni bir çevrimiçi ölçüm sisteminin geliştirilmesi
- Tez No: 921201
- Danışmanlar: PROF. DR. SEFA TARHAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mekatronik Mühendisliği, Mechatronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Tokat Gaziosmanpaşa Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 90
Özet
Hayvan barınaklarında optimal hava kalitesinin korunması, çiftlik hayvanlarının sağlığı, refahı ve verimliliği açısından büyük önem taşımaktadır. Kötü hava kalitesi, hayvanları amonyak (NH₃), metan (CH₄) ve karbondioksit (CO₂) gibi zararlı gazlara maruz bırakarak solunum hastalıklarına, strese ve düşük verimliliğe neden olabilmektedir. Ayrıca, bu emisyonlar sera gazı birikimi ve iklim değişikliği gibi çevresel sorunlara da neden olabilmektedirler. Bu nedenle, hava kalitesi parametrelerinin sürekli izlenmesi ve değerlendirilmesi, etkili bir hayvancılık yönetimi için gereklidir. Bu çalışmanın amacı, ahırlarda kullanmak için mevcut sensörleri kullanarak gerçek zamanlı bir hava kalitesi izleme sistemi geliştirmektir. Sistem, bir PCB üzerinde çeşitli gaz sensörlerini ve bir sıcaklık-nem sensörünü entegre eden Arduino Nano mikrodenetleyici tarafından yönetilmektedir. Kullanılan sensörler arasında TGS2611-E00 metan sensörü, SHT35 nem ve sıcaklık sensörü, MH-Z16 NDIR karbondioksit sensörü, KE-25 oksijen sensörü ve MQ137 amonyak sensörü bulunmaktadır. Metan ve Amonyak sensörlerinin düşük gaz konstrasyonlarını doğru ölçebilmeleri için literatürde verilen kalibrasyon eşitlikleri kullanılmıştır. Diğer sensörlerin üretici firmalar tarafından kalibre edildiği için ayrı bir kalibrasyona ihtiyaç duyulmamaştır. Sensörlerden gelen çıkış sinyalleri analogdan dijitale çevirici (ADC) aracılığıyla işlenmekte ve LoRa iletişim protokolü kullanılarak kablosuz olarak merkezi bir iklim birimine iletilmektedir. Bu çalışmanın önemli bir yönü, sensörlerden elde edilen verilerin analiz edilerek ahır içindeki hava kalitesinin değerlendirilmesi ve izlenmesidir. Elde edilen sonuçlar kritik eşik değerleriyle karşılaştırılarak hayvan refahı üzerindeki etkileri incelenmiştir. Ahır içi sıcaklık ve bağıl nem değerleri kullanılarak sıcaklık ve bağıl nem indeks değerleri hesaplanmıştır. Bu indeks ısıl stresin takip edilmesinde kullanılabilir. Ayrıca, hava kalitesindeki olumsuz değişimlerin şiddetini ve süresini belirlemek için günlük stres yükü değeri ve günlük stres süresi olarak iki farklı değer belirlenmiştir. Gerçek zamanlı hava kalitesi değerlendirmesini entegre eden bu sistem, çiftçilerin havalandırmayı optimize etmelerine, zararlı gaz birikimini azaltmalarına ve ahır koşullarını iyileştirmelerine yardımcı olacak önemli bir araç sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
Maintaining optimal air quality in animal barns is of great importance for the health, welfare and productivity of farm animals. Poor air quality can expose animals to harmful gases such as ammonia (NH₃), methane (CH₄) and carbon dioxide (CO₂), which can cause respiratory diseases, stress and low productivity. In addition, these emissions can cause environmental problems such as greenhouse gas accumulation and climate change. Therefore, continuous monitoring and evaluation of air quality parameters are necessary for effective livestock management. The aim of this study is to develop a real-time air quality monitoring system using existing sensors for use in barns. The system is managed by an Arduino Nano microcontroller that integrates various gas sensors and a temperature-humidity sensor on a PCB. The sensors used include TGS2611-E00 methane sensor, SHT35 humidity and temperature sensor, MH-Z16 NDIR carbon dioxide sensor, KE-25 oxygen sensor and MQ137 ammonia sensor. In order for Methane and Ammonia sensors to measure low gas concentrations accurately, the calibration equations given in the literature were used. Since other sensors were calibrated by the manufacturers, no separate calibration was required. The output signals from the sensors are processed via an analog-to-digital converter (ADC) and transmitted wirelessly to a central climate unit using the LoRa communication protocol. An important aspect of this study is the evaluation and monitoring of air quality inside the barn by analyzing the data obtained from the sensors. The results obtained were compared with critical threshold values and their effects on animal welfare were examined. Temperature and relative humidity index values were calculated using barn temperature and relative humidity values. This index can be used to monitor thermal stress. In addition, two different values were determined as daily stress load value and daily stress duration to determine the severity and duration of negative changes in air quality. This system, which integrates real-time air quality assessment, provides an important tool that will help farmers optimize ventilation, reduce harmful gas accumulation and improve barn conditions.
Benzer Tezler
- Web tabanlı açık kaynak kodlu bir platform geliştirilerek jeodezik çalışmalarla kabuk deformasyonlarının statik modelle belirlenmesinin incelenmesi
Examining the determination of crustal deformationsby static model with geodetic studies by developing aweb-based open-source code platform
MEHMET BAK
Doktora
Türkçe
2024
Jeodezi ve Fotogrametriİstanbul Teknik ÜniversitesiGeomatik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RAHMİ NURHAN ÇELİK
- CERN large hadron collider compact muon solenoid hadronic calorimeter upgrade works
CERN büyük hadron çarpıştırıcısı kompakt muon solenoidi hadron kalorimetresi yükseltme işleri
SERHAT ATAY
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. KEREM CANKOÇAK
- Biyolojik işaretlerin gelişmiş bir sayısal işaret işlemcisiyle işlenmesi
Biomedical signal processing using a high performance DSP
DERYA DEMİR
Yüksek Lisans
Türkçe
1991
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF.DR. ERTUĞRUL YAZGAN
- Türkiye için arazi kullanımına yönelik konumsal veri altyapısının modellenmesi
Modelling the spatial data infrastructure towards the land use in Turkey
MUZAFFER CAN İBAN
Doktora
Türkçe
2019
Coğrafyaİstanbul Okan ÜniversitesiGeomatik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ OKTAY AKSU
- Arc-based modeling, condition monitoring and failure detection of on-load tap-changers
Yük altında kademe değiştiricilerin ark tabanlı modellenmesi, durum izlenmesi ve arıza tespiti
BEHNAM FEIZIFAR
Doktora
İngilizce
2018
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖMER USTA