Kablosuz algılayıcı ağlar ile akıllı ev güvenliği
Smart home security with wireless sensor networks
Yazar: GÖZDE DİNÇ
Danışman: DOÇ. DR. ÖZGÜR KORAY ŞAHİNGÖZ
İstanbul Kültür Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Bilgisayar Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control
Dizin: Akıllı sistemler = Intelligent systems ; Bina güvenliği = Building security ; Evler = Houses ; Güvenlik = Security ; Güvenlik sistemleri = Security systems ; Kablosuz ağlar = Wireless networks ; Mal güvenliği = Property security

Özet:
Akıllı ev, ev yaşamıyla alakalı çeşitli alt sistemleri birleştirmek,
daha konforlu ve güvenli etkili hale getirmek için gelişmiş bilgisayar
teknolojisinin kullanımı anlamına gelmektedir. Akıllı ev güvenlik
sistemi, günlük yaşamda insanların hayatlarında gereksiz kayıpları
önlemek için, evlerine giren çıkanları, yangınları, gaz sızıntılarını
kontrol etmelerini sağlamaktadır. Sistem gerekli durumlarda,
kullanıcıyı bilgilendirerek tehlikeli durumlar için önlem almasını
sağlamaktadır. Aynı zamanda kişisel ve mal güvenliği de sağlanacaktır.
Günümüzde, yurtiçi ve yurtdışında alanında uzman birçok kişi, akıllı
ev araştırmalarına oldukça önem vermektedir. Teknolojinin gelişimiyle
kentleşmenin artması sonucunda bu tür sistemlere ihtiyaç daha da
artmaktadır. Bunun sonunda bu alanda çeşitli uygulamalar
geliştirilmektedir. Önerdiğimiz akıllı ev güvenliği sistemi, akıllı
şehir konseptine uygun olarak, yeni teknolojiler için bir alternatif
olacak ve aynı zamanda diğer teknolojilerle beraber kullanımında
destekleyici rol üstlenebilecek bir özellikte olacaktır.

Önerilen akıllı ev sisteminin geleneksel yöntemlere göre daha
tamamlayıcı ve başarı oranı yüksek bir teknoloji olması amaçlanmıştır.
Kontrol edilmesi amaçlanan bir alan içerisinde kablosuz algılayıcı
ağların Genetik Algoritmanın (GA) yardımı ile uygun şekilde
yerleştirilmesi amaçlanmıştır. GA sayesinde kapsama oranında önemli
ölçüde başarı elde edilmiştir. Bu olumlu kapsama oranlarının sonucuyla
beraber aynı zamanda geliştirilen sistem, hızlı düğüm yerleştirme,
enerji ve maliyet tasarrufu sağlamaktadır.

Önerilen sistemde, popülasyana bağlı bir iyileştirme yapılmaktadır.
Popülasyon içerisindeki seçim algoritmasıyla en başarılı uygunluk
değerleri sıralanmakta ve bir kısmı elitizm ile bir sonraki
popülasyona aktarılmaktadır. Popülasyon içerisinde rastgele seçilen
her 2 bireye GA operatörlerinden olan çaprazlama ve mutasyon işlemleri
yapılarak yeni popülasyon oluşturulmaktadır. Bu işlemler belirlenen
iterasyon sayısına göre devam eder. Buradaki çaprazlama ve mutasyon
işlemleri yeni ve farklı bireylerin oluşturulmasına yardımcı
olmaktadır. Farklı oluşan bireylerle yapılan işlemlerde başarı oranı
daha da artmaktadır. Aynı zamanda, GA kullanılarak dağıtılan
algılayıcı düğümlerin daha iyi bir kapsama oranı sağladığı sonucuna da
varılmıştır. Başarı sağlanan kapsama oranları tezin sonuç kısmında yer
almaktadır.

Önerilen sistemde, yazılımsal işlemler Matlab üzerinde
gerçekleştirilmiştir. Matlab kendi içerisinde çeşitli algoritma ve
fonksiyonları barındırdığı için sistemin geliştirilmesinin daha kolay
olması ile birlikte sistemin karmaşıklığı da en alt seviye
indirilmiştir. Donanımsal olarak sistem ele alındığında, Kablosuz
Algılayıcı Ağların (KAA'ların) oluşturulmasını sağlayan algılayıcı
düğümlerin konumu sistem için oldukça önemlidir. Algılayıcı düğümlerin
dağıtım mimarileri iki şekilde ele alınmıştır. Bunlar; rastgele ve
sabit algılayıcı düğüm dağıtım stratejileridir. Bu stratejiler,
kapsama oranı sonuçları etkileyen diğer önemli bir unsurdur.
Geliştirilen sistem sayesinde daha güvenilir, daha fazla kapsama oranı
sağlayan, maliyeti düşük, karmaşık olmayan bir uygulama üretilmiştir.

KAA'lar ev güvenliği sistem ile geleneksel yöntemlere göre daha az
maliyetle daha güvenli bir şekilde uygulanabilen çalışmalar mümkün
olabilecektir.

Abstract:
Smart home means the use of advanced computer technology to combine
various subsystems related to home life, making it more comfortable
and safer. The smart home security system allows people to control the
exits, fires and gas leaks that go into their homes in order to
prevent unnecessary losses in their lives. The system informs the user
when necessary and takes measures for dangerous situations. At the
same time personal and property security will be provided. Nowadays,
many people who are experts in their fields in Turkey and abroad, give
importance to smart home research. With the development of technology,
the need for such systems increases as a result of increasing
urbanization. Finally, various applications are developed in this
area. The smart home security system we propose will be an alternative
for new technologies in accordance with the smart city concept and at
the same time be able to play a supporting role in the use with other
technologies.

The proposed smart home system is intended to be more complementary
and more successful than traditional methods. In an area intended to
be controlled, the wireless sensor networks are intended to be
conveniently located with the aid of the Genetic Algorithm (GA). A
significant success has been achieved in the coverage rate thanks to
GA. With the result of these positive coverage rates, the system
developed at the same time provides fast node placement, energy and
cost savings.

In the proposed system, a population-based improvement is made. With
the selection algorithm in the population, the most successful fitness
values are listed and some of them are transferred to the next
population with elitism. Crossover and mutation procedures from GA
operators are randomly selected in the population. These operations
continue according to the specified number of iterations. The crossing
and mutation processes here help to create new and different
individuals. The rate of success in the transactions with different
individuals increases. It has also been concluded that the sensor
nodes distributed using GA provide a better coverage. Success coverage
rates are included in the conclusion section of the thesis.

In the proposed system, software operations were performed on Matlab.
Matlab has a variety of algorithms and functions, so the system's
complexity is reduced to the lowest level. Considering the hardware as
a system, the location of the sensor nodes that enable the creation of
Wireless Detector Networks (KAAs) is very important for the system.
The distribution architectures of sensor nodes are handled in two
ways. These; random and fixed sensor node distribution strategies.
These strategies are another important element that affects the
coverage rate results. Thanks to the developed system, a more
cost-effective, less costly, uncomplicated application is provided.

With the KAAs home security system, it will be possible to work more
safely with less cost than traditional methods.