Uzak uç birim sensör ağlarında lora haberleşme destekli ıot sistem tasarımı
Design of lora communication supported iot system in remote end sensor networks
- Tez No: 946948
- Danışmanlar: DOÇ. DR. GÖKHAN ATALI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mekatronik Mühendisliği, Mechatronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: LoRa, IoT, Kablosuz Sensör Ağı, Şifreli RF Haberleşme, Gömülü Sistem Yazılım Geliştirme, LoRa, IoT, Wireless Sensor Network, Encrypted RF Communication, Embedded Systems Software Development
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Sakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 93
Özet
Bu tez çalışmasında, farklı fiziksel noktalarda konumlandırılmış iç mekânlardan belirlenen verilerin (sıcaklık ve nem) toplanması, bu verilerin merkezi bir sistemde şifreli olarak güvenli ve düşük enerji tüketimiyle iletimi ve merkezdeki verilerin lokalde ve bulut verilerin lokalde elde edilen çıktılardan yola çıkılarak ISO 7730 standardına uygun termal konfor önerileri sunabilen çok katmanlı bir karar destek sisteminin geliştirilmesi amaçlanmıştır. Bu kapsamda düşük güçlü, uzun menzilli ve açık alanlarda yüksek iletişim kapasitesine sahip LoRa (Long Range) kablosuz iletişim teknolojisi kullanılarak, iç mekânlardan çevresel verilerin güvenli, kesintisiz ve enerji verimli bir şekilde toplanması sağlanmıştır. Sistem; sensör ve mikrodenetleyicilerden oluşan donanım yapısı, LoRa tabanlı haberleşme protokolü, bulut ortamında veri yönetimi, Python tabanlı analiz ve tahmin algoritmaları, dış ortam verisi entegrasyonu ve termal konfor hesaplamalarından oluşan çok katmanlı ve bütünleşik bir yapıda tasarlanmıştır. Uygulama sürecinde, dört farklı iç mekâna yerleştirilen sıcaklık ve nem sensörlerinden elde edilen veriler, her biri LoRa modülleri ile donatılmış Arduino Nano mikrodenetleyicileri tarafından belirli zaman aralıklarıyla okunmuş ve şifreli olarak merkezi bir alıcı birime iletilmiştir. Bu alıcı birim, ESP32 geliştirme kartı aracılığıyla LoRa verilerini Arduino IoT Cloud platformuna gerçek zamanlı olarak aktarmıştır. Bulut platformunda görselleştirilen bu veriler, düzenli aralıklarla dışa aktarılmış ve analiz amacıyla Python ortamına entegre edilmiştir. Analiz sürecinde pandas, numpy, scikit-learn, matplotlib gibi açık kaynaklı kütüphaneler kullanılmış; her bir konum için ayrı ayrı Lineer Regresyon modelleri eğitilerek sıcaklık ve nem değerlerinin bir haftalık tahminleri yapılmıştır. Tahminlerin doğruluğunu artırmak amacıyla, temin edilen dış ortam sıcaklık ve nem verileri modele entegre edilmiştir. İç ortam koşulları, bu dış verilerle ilişkilendirilerek dinamik olarak değerlendirilmiş ve ISO 7730 standardının önerdiği konfor aralıkları çerçevesinde, her bir iç mekân noktası için özelleştirilmiş öneriler üretilmiştir. Sistem, yalnızca mevcut koşulları izleyen bir yapıdan öteye geçerek geleceğe dönük tahmin yapabilme ve kullanıcıya konfor odaklı karar destek sağlayabilme yeteneği ile öne çıkmaktadır. Ayrıca çalışmada kurgulanan sistemin iletişim teknolojisi diğer teknolojilerle karşılaştırıldığında sağladığı avantajlar ile bu çalışmanın, özellikle akıllı binalar, kampüsler ve endüstriyel alanlar gibi geniş ölçekli ortamlarda yaygın olarak uygulanabilir bir model sunduğu değerlendirilmiştir.
Özet (Çeviri)
In this thesis study, a multi-layered decision support system has been developed with the aim of collecting temperature and humidity data from indoor environments located at various physical points, processing these data within a centralized system, and providing thermal comfort recommendations in accordance with the ISO 7730 standard. In this context, environmental data from indoor spaces were collected in a secure, uninterrupted, and energy-efficient manner using LoRa wireless communication technology, which is characterized by low power consumption, long-range transmission, and high communication capacity in open areas. The system was designed with a multi-layered and integrated architecture consisting of a hardware layer composed of sensors and microcontrollers, a LoRa-based communication protocol, cloud-based data management, Python-based analytical and forecasting algorithms, external weather data integration, and thermal comfort evaluation mechanisms. During the implementation phase, temperature and humidity data obtained from sensors installed in four different indoor locations were periodically read by Arduino Nano microcontrollers equipped with LoRa modules and securely transmitted to a centralized receiver unit. This receiver unit, through an ESP32 development board, parsed the LoRa data and transferred them in real-time to the Arduino IoT Cloud platform. The data visualized on the cloud platform were periodically exported in .xlsx format and imported into the Python environment for further analysis. During the analytical process, open-source libraries such as pandas, numpy, scikit-learn, and matplotlib were utilized, and separate Linear Regression models were trained for each location to forecast one-week temperature and humidity trends. To enhance the accuracy of predictions, external ambient temperature and humidity values were incorporated into the model. Indoor environmental conditions were dynamically evaluated in relation to these external variables, and customized thermal comfort recommendations were generated for each monitored location in accordance with the comfort ranges defined by the ISO 7730 standard. The developed system not only monitors existing environmental conditions but also possesses the capability to produce future-oriented predictions and provide comfort-focused decision support to users. Furthermore, due to its low-cost hardware infrastructure, scalable system architecture, and energy efficiency, the proposed system is considered a viable and applicable model, particularly for smart buildings, campus facilities, and industrial environments at a larger scale.
Benzer Tezler
- Self-organized network management model for next generation wireless heterogeneous systems
Yeni nesil kablosuz çoktürel sistemlerde kendini düzenleyen ağ yönetim modeli
ÖZGÜR UMUT AKGÜL
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. BERK CANBERK
- Büyük ölçekli algılayıcı ağlar için enerji verimli yeni bir yönlendirme protokolü
A new energy efficient routing protocol for large-scale sensor networks
LANA IBRAHEM SAEED HAMAD
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TANSAL GÜÇLÜOĞLU
DOÇ. DR. TAMER DAĞ
- Aviyonik tam çift yönlü anahtarlamalı ethernet ağlarında uyarlanmış karınca koloni optimizasyon algoritmasıyla sanal bağlantıların optimal statik yönlendirilmesi
Optimal static routing of virtual links in avionics full duplex switched ethernet networks using modified ant colony optimization algorithm
OTMAN BATURAY BAYRAM
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolNişantaşı ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ALPER ÖZCAN
- The comparison of energy consumptions for OOK and BPSK modulationsin wireless sensor networks
Kablosuz algılayıcı ağlarda OOK ve BPSK modülasyonları için enerji tüketimlerinin karşılaştırılması
OMRAN TABAJOU
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSakarya ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ NÜKHET SAZAK
- Pavement preventive maintenance treatment selection with multi-criteria decision making methods
Karayolu üstyapısı koruyucu bakım tipinin çok kriterli karar verme metotları ile seçimi
AHMET PEHLİVAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Ulaşımİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ABDULLAH HİLMİ LAV