Deniz suyu parametrelerinin konumsal olarak izlenmesi ve jeoistatistiksel analizi için uzaktan erişimli gerçek zamanlı kablosuz algılayıcı ağ sistemi
Remote access real-time wireless sensor network system for spatial monitoring and geostatistic analysis of sea water parameters
Yazar: HÜSEYİN DURAN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ FIRAT YÜCEL
Akdeniz Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Uzaktan Algılama ve Coğrafi Bilgi Sistemleri Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control ; Denizcilik = Marine ; Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Dünya genelinde temiz su kaynakları her geçen gün azalırken, temiz suya olan gereksinim giderek artmaktadır. Temiz ve güvenilir su kaynakları, tarım, sanayi, doğa ve yaşam için hayati öneme sahiptir. Fabrika atıkları, tarımda ilaç kullanımı, iklim değişikliği, artan insan nüfusu gibi nedenlerden ötürü temiz suya erişim giderek zorlaşmaktadır. Su kaynaklarını korumak, gelecekte yaşanabilecek temiz su kıtlığının önüne geçilmesini sağlayacaktır. Bu nedenle deniz, akarsu, göl, kaynak suları gibi tüm kaynakların su kalitelerinin izlenmesi önem kazanmıştır. Mevcut durumda, sular analiz edilecek ortamdan belirli zamanlarda alınan numunelerle laboratuvar ortamına taşınmakta ve gerekli analizler burada yapılarak su kalitesi belirlenmektedir. Ancak, bu yöntemde yaşanan zaman kayıpları ve aksaklıklar, ayrıca erişimi zor olan hatta insan hayatı için tehlike oluşturacak noktalardaki sulara erişimde yaşanan zorluklar nedeniyle, bu kaynaklardaki suların analizi her zaman mümkün olmayabilir. Ayrıca, numune alınan tarihler dışında su parametrelerinin değişiklikleri izlenememekte, dolayısıyla mevcut değişimler hakkında sağlıklı çıkarımlarda bulunmak zorlaşmaktadır. Su parametrelerinde olumsuz bir değişim olması halinde ise, gerekli tedbirlerin zamanında alınmaması durumunda, su ekosisteminin bozulması ve suda yaşayan canlı yaşamının tehdit altında kalması gibi durumlar ile karşı karşıya kalınabilir.
Bu tez çalışmasında, deniz suyu parametrelerinin izlenmesi amacıyla uzaktan haberleşebilen algılayıcı düğümleri tasarlanmış ve deniz yüzeyine bırakılmıştır. Her bir düğüm üzerinde, sıcaklık ve pH algılayıcıları bulunmaktadır. Bu algılayıcılara ek olarak düğümün bulunduğu konum bilgisini alabilmek için konum algılayıcısı da kullanılmıştır. Düğümlerden gelen bilgiler ZigBee teknolojisi ile önce ana düğüme, ardından GPRS teknolojisi kullanılarak sunucuya gönderilir. Sunucuda toplanan veriler jeoistatistiksel analizler için zaman, konum ve algılayıcı verileri olarak veri tabanında saklanır. Tasarlanan internet sitesi aracılığıyla, kullanıcılara kaydedilen verilerin eşzamanlı takibi imkânı sağlamaktadır. İnternet sitesinde sunulan veriler, Excel dosyası formatına dönüştürülebilmekte, bu sayede ArcGIS yazılımı ile kolayca entegrasyon sağlanabilmektedir. Oluşturulan bu dosya ile ArcGIS programında jeoistatistiksel analiz yöntemlerinden biri olan IDW enterpolasyon yöntemi ile alansal dağılım haritaları oluşturularak; dakika, saat ve gün bazında değişimler değerlendirilmektedir. Aynı özellik, ArcGIS yazılımından bağımsız olarak internet sitesine de entegre edilmiş olup web üzerinden IDW enterpolasyon yöntemi ile alansal dağılım haritaları üretilebilmektedir.

Abstract:
While clean water resources are decreasing day by day around the world, the need for clean water is increasing. Clean and safe water resources have vital importance for agriculture, industry, nature and life. Accessing to the clean water is becoming increasingly difficult due to reasons such as factory waste, pesticide use in agriculture, climate change, and increasing human population. Protecting water resources will provide prevent future clean water shortages. For this reason, it becomes important to monitor the water quality of all sources such as sea, river, lake and spring water. In the current situation, the water is transferred to the laboratory environment with the samples taken from the environment to be analyzed at certain times and the water quality is determined by making the necessary analyzes here. However, due to time losses and disruptions experienced in this method, as well as difficulties in accessing water at points that are difficult to access and even pose a danger to human life, analysis of the waters in these sources may not always be possible. In addition, changes in water parameters cannot be monitored except for the sampling dates, so it is difficult to make healthy inferences about the current changes. In the event of a negative change in water parameters, if the necessary precautions are not taken on time, the aquatic ecosystem may be damaged, and the aquatic life may be threatened.
In this thesis, sensor nodes that can communicate remotely are designed and left on the sea surface to monitor seawater parameters. There are temperature and pH sensors on each node. In addition to these sensors, a location sensor is also used to obtain the location information of the node. Information from the nodes is sent first to the master node by using Zigbee technology and then it is sent to the server by GPRS technology. The data collected on the server is stored in a database as time, location and sensor data for geostatistical analysis. It provides simultaneous accessing of recorded data to users through a designed website. The data presented on the website can be converted to Excel file format, allowing easy integration with ArcGIS software. With this created file, areal distribution maps are created with IDW interpolation method, which is one of the geostatistical analysis methods in ArcGIS program; also changes of parameters are evaluated on the basis of minutes, hours and days. The same feature is integrated into the website independently of the ArcGIS software, and spatial distribution maps can be produced over the web with the IDW interpolation method.