Prototip serada hidroponik yetiştiricilikte kullanılan otomasyon sistemlerinin optimizasyonu
Optimization of automation systems used in hydroponic cultivation in prototype greenhouse
Yazar: AYŞE GÜL KARAKOÇ
Danışman: PROF. DR. AHMET KONURALP ELİÇİN
Dicle Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Tarım Makineleri ve Teknolojileri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Ziraat = Agriculture
Dizin: Bilgisayar yazılımları = Computer softwares ; Marul = Lettuce ; Tasarım otomasyonu = Design automation

Özet:
Dünyada giderek verimsizleşen tarım alanlarının yanı sıra küresel ısınma ve gıda fiyatlarındaki artış gelecekteki sıkıntıların habercisidir. Gelişmekte olan ülkelerde su kaynaklarının yetersizliği, tarım alanına yerleşim politikaları, sanayi tesislerinin tarım alanlarına kurulması, yanlış gübre ve ilaç kullanımı gibi başlıklar tarım alanlarını bekleyen tehditler altında toplanabilmektedir. Topraksız tarım ya da hidroponik tarım, toprak olmadan durgun veya hareketli su kültürü içinde uygulanan bir tarım biçimidir. Hijyenik ve daha aromatik ürünler yetiştirme imkânının dışında, gübreleme, ilaçlama, aşırı sulama gibi faktörlere gerek duyulmayan topraksız tarımda, başta geleneksel sebzeler olmak üzere hassas tıbbi bitkiler ve yumru kök içermeyen yeşillikler daha sağlıklı yetiştirilebilmekte ve hastalık seviyesi minimum düzeylere indirilebilmektedir. Hidroponik yetiştiricilikte, iklim değerlerine bağlı kalmadan, daha kısa zamanda ve daha fazla ürün elde edilmsi ve özellikle girdi maliyetlerinin oldukça düşürüldüğü, hastalık ve zararlıların meydana getireceği ürün kayıplarının bertaraf edilebileceği bir üretim yapılması, bu sistemin önemli avantajlarıdır. Bunun yanı sıra Ülkemizde seracılık faaliyetlerinde ve örtüaltı sistemlerinde önemli oranda otomasyon sistemleri kullanılmasına rağmen hidroponik yetiştiricilik sistemlerinde henüz tam otomasyonlu sistemler ve yazılımlar yok denecek kadar azdır. Bu amaçla bu çalışmada, prototip bir hidroponik sistem tasarımı yapılmış ve buna ilave olarak kontrol sistemleri, açık kaynaklı kodlarla geliştirilen bir yazılım yardımıyla sistemin çalışması sağlanmıştır. Tasarımı yapılan otomasyon sistemi, sadece suyun otomatik olarak dolaştırılacağı bir sistem değildir. Sürekli su içerisinde anlık N (azot), P (fosfor), K (potasyum) elementlerini takip edecek ve dolaşım suyu içerisinde oluşacak bu bitki besin elementlerinin eksikliklerini sürekli ilave edecek bir sistemdir. Bunun yanında, ışık şiddeti ayarlamaları PAR (Photosynthetically Active Radiation) üzerinden ölçülendirilmiştir. Anlık olarak ölçülüp ve bitki gelişimi ile PAR arasındaki ilişkinin belirlenen sistemde iklim şartlarının senaryolarının birebir benzerleri yaratılmış (birden fazla iklim şartları gözetilerek) bitkilerin gelişimleri 24 saat/gün kamera ile kayıt altına alınmıştır.

Abstract:
In addition to the increasingly inefficient agricultural areas in the world, global warming and the increase in food prices are harbingers of future problems. In developing countries, inadequate water resources, settlement policies in agricultural areas, establishment of industrial facilities in agricultural areas, improper use of fertilizers and pesticides can be gathered under the threats awaiting agricultural areas. Soilless agriculture or hydroponic agriculture is a form of agriculture practiced in stagnant or moving water culture without soil. Apart from the opportunity to grow hygienic and more aromatic products, hydroponic farming does not require fertilization, spraying, overwatering, etc. In hydroponic farming, especially traditional vegetables, sensitive medicinal plants and greens without tubers can be grown healthier and the level of disease can be minimized. In hydroponic cultivation, the important advantages of this system are obtaining more products in a shorter time and from a unit area without being dependent on climatic values, and making a production in which input costs are considerably reduced and product losses caused by diseases and pests can be eliminated. In addition to this, although automation systems are used in greenhouse activities and greenhouse systems in our country, there are almost no fully automated systems and software in hydroponic cultivation systems. For this purpose, in this study, a prototype hydroponic system design was made and in addition, the control systems were ensured to operate with the help of software developed with open-source codes. The designed automation system is not just a system in which water will be circulated automatically. It is a system that will constantly monitor the instantaneous N (nitrogen), P (phosphorus), K (potassium) elements in the water and constantly add the deficiencies of these plant nutrients that will occur in the circulating water. In addition, light intensity adjustments are measured in terms of PAR (Photosynthetically Active Radiation). In the system where the relationship between plant development and PAR was measured instantly and the relationship between plant development and PAR was determined, exact scenarios of climatic conditions were created (taking into account multiple climatic conditions) and the development of the plants was recorded with a camera 24 hours a day.