Akıllı binalar için özgün kablosuz sensör ağları tasarımı ile gerçek zamanlı enerji izleme ve kontrolü
Design original wireless sensor networks for smart homes and monitoring and control of energy as real time
Yazar: MERT SEVİL
Danışman: PROF. DR. HALUK GÖRGÜN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control

Özet:
Çalışma akıllı ev sistemleri için bir uygulama örneği olarak görülmelidir. Son yıllarda bu alanda pekçok akademik çalışma sunulmuştur. Bunun yanı sıra konu özel sektörde de oldukça geniş bir uygulama alanı bulmuştur. Pekçok firma akıllı evler için özel cihazlar ve ekipmanlar imal etmeye başlamıştır. Akademik alandaki çalışmalar ise enerji tüketimini düşürmek, çevreci bir ev modeli ortaya koyabilmek, enerjinin izlenmesi ve kontrolü konularında kablosuz teknikler sunabilmek, sensörler ve sensör senaryolarına bağlı bireylerin konforunu sağlamak, akıllı evlerde güvenlik önlemleri gibi farklı alt konularda yoğunlaşmıştır.
Enerji alanındaki çalışmalar genelde yenilebilir enerji sistemlerinin şebekeye entegrasyonu alanında yoğunlaşmıştır. Özellikle günümüzde yaygınca kullanılan güneş panellerinin özgün devrelerle evlerimizde kullanılması, enerjinin depolanması oldukça popüler bir çalışma konusudur. Tez bu alanda bir uygulama örneği sunarak 2 tane güneş paneli ve özgün güç elektroniği devre tasarımlarıyla enerjinin akülerde depolanması, güneş enerjisinin ev de kullanılması ve akünün durumuna bağlı olarak oluşturulan akılcı senaryolarla bireylerin güneşsiz havalarda enerji kesilmesi yaşamadan enerji kullanılmaya devam edebilmesine olanak sağlayacak devre dizaynları gerçekleştirilmiş, uygulanmış ve sonuçları tartışılmıştır.  
Kablosuz haberleşme ve sensör ağları alanında yapılan çalışmalar ile kablosuz olarak evlerdeki menzile uygunluk, kablosuz haberleşme protokolünün enerji tüketimi, kullanım kolaylığı, protokolün güvenilirliği ve güvenlik standartı, yatırım maliyetleri ve bu maliyetlere karşılık gelen geri ödeme süreleri gibi pekçok kriter karşılaştırılarak bu kablosuz haberleşme protokollerinin akıllı evlerde kullanılabilirliği ve uygulanabilirliği tartışılmaya çalışılmaktadır. Bu açıdan tez ile Zigbee, radyo frekansı ve kızıl ötesi kablosuz haberleşme teknikleri farklı olarak uygulanmış ve sonuçları analiz edilerek tezin sonuç bölümünde yorumlanmıştır. Böylece farklı kablosuz haberleşme protokollerinden akıllı ev için uygulanabilir olanlar ile bu protokollerin birbirlerine göre üstünlük, avantaj ve dezavantajları açıkça belirlenmiştir.
İnsan hayatını kolaylaştırmaya yönelik çalışmalar ve akılcı yaklaşımlar alanında yapılan çalışmalar sensör verilerini otomatik olarak yorumlayarak insan faktörüne yer vermeden en olası çözümleri tespit ederek bu olası durum ve senaryolara göre yüklerin ve enerji giriş/çıkış birimlerinin en uygun konuma geçmesini sağlamak üzerine yoğunlaşmıştır. Bu açıdan tez ile aydınlık sensörü verilerine bağlı olarak aydınlatma otomasyonu, nem ve sıcaklık sensörü verilerine bağlı olarak fan kontrolü (gerçek evlerde klima olarak kullanılması düşünülmüştür), hareket sensörüne bağlı olarak bahçe aydınlatması, zaman bilgisine göre ışıkların otomatik olarak devreye girmesi ve çıkması, akü doluluk bilgisine göre AC şebekenin doğrudan sisteme girmesi veya güneş enerjisi üzerinden evin otomatik beslenebilmesi durumları, kapı kontağının durumuna göre otomatik fanların ayarlabilmesi, bulanık mantık ile klima kontrolü gerçekleştirilmesi gibi bir dizi senaryo gerçekleştirilerek insan hayatı kolaylaştırılmaya çalışılmış ve akılcı çözümler ortaya konulması hedeflenmiştir.
Tez bu açıdan akıllı evlerle ilgili yapılan pekçok alt araştırma konusunun birleştirilmesi ile ortaya konulan bir çalışma olarak görülmelidir. Literatürde yapılan çalışmalar analiz edilerek bu alt çalışma alanları incelenmiş, uygulanmasına karar verilen yaklaşımlar uygulanarak denenmiş, elde edilen bulgu ve sonuçlar yorumlanarak tezin sonuç bölümünde tartışılmıştır.

Abstract:
This working can be seen as an example for smart home application. There have present so many academic workings in this topic recent years. Furthermore, topic has found a lot of application example in private sector. A lot of famous company has manufactured special devices or equipments for smart homes. However, academic researching focus on different subtitles such as; reduce energy consumption, present a environmental home model, present wireless communication techniques for monitoring and control energy, provide human comfort life thanks to sensors and sensors scenario, security measure for smart homes.
Workings focus on to integration renewable energy to the grid, which are known as energy field researching. Especially, solar panels have been a popular topic for academic, which are using our homes and storage energy in batteries thanks to original circuits. This thesis present an example in this field, which use 2 solar panel, storage energy in batteries, present different scenarios depend on batteries occupancy information. So that it target to use system easily sunless days without energy uncut. This situation has provided with original circuits design. Results and findings debate in conclusion section.
Workings, which are related with wireless communication and sensor network, struggle to compare different protocols and debate their applicability with different criteria such as; conformity range in homes, energy consumption according to communication protocol, ease of usage for human, security standards and reliability of protocol, investment costs and payback periods corresponding to these costs. In thesis, 3 different communication protocols have applied, which are Zigbee, RF (Radio Frequency) and IR (Infrared), and have interpreted finding and results in conclusion section clearly. Results and finding show clearly, relative superiority advantages and disadvantages of 3 different protocols.
Workings, which present ease life for humans or rational solutions in this field, focus on generally to interpret sensor data automatically without human factor and also determination of optimum solutions and change positions of load or I/O units depend on these solutions. In this regard with thesis, lighting automation depend on luminous sensor,  fan control depend on temperature and humid sensor data (It can be think as an air conditioning for real homes) , garden lighting depend on motion sensor, lightings change position depend on time information, AC grid or solar systems energy flow changing depend on batteries occupancy information, automatically fan control depend on door contact positions, fuzzy logic air condition with humid sensor and also temperature ; present some rational solutions for human life.
In this regard, thesis can be seen a working, which is combine different subtitles their topic smart homes as well. Literature examine with it details carefully, interpret and this interpretation emphasize 	throughout thesis. Some findings and results attach conclusion section with comparisons