Dağıtık sensör sistemleri mimarisi ile bulanık mantık temelli ve çevrimiçi kapalı ortam hava kalitesi izleme sistemi geliştirilmesi
Development of fuzzy logic based online indoor air quality monitoring system with distributed sensor systems architecture
Yazar: DENİZ BALTA
Danışman: PROF. DR. AHMET ÖZMEN
Sakarya Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Bilgisayar ve Bilişim Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control

Özet:
Kapalı ortam hava kalitesi genel olarak insan sağlığını, rahatlığını ve performansını etkileyebilecek, bina içindeki çevresel özellikleri ifade eder. İç ortam havası dış ortam havasından farklı olarak sürekli geri dönüştürülür ve bu durum içinde kirleticilerin toplanmasına ve tutulmasına neden olur. Kötü iç ortam hava kalitesi kısa ve uzun vadede insan sağlığı üzerinde kötü etkilere sahiptir. İnsanların kapalı ortamlarda geçirdiği uzun vakit düşünüldüğünde ise ortamın hava kalitesinin sürekli olarak izlenmesiyle farkında olunmayan kirlilik konusunda bilgilendirilmelerin yapılması gerekir. Böylece sağlıklı yaşam için gereken temiz havanın geliştirilmesi ve korunması için doğru stratejiler sunulabilir. Bu nedenle hem akademik hem de ticari çevrelerde bir akıllı şehir uygulaması (green building) olan kapalı ortam hava kalitesi izleme sistemleri üzerine birçok çalışmalar yapılmaktadır.
Bu çalışmada, önerilen kapalı ortam hava kalitesi izleme sistemi ile bir ortamdaki bütün konfor parametrelerinin birlikte değerlendirilmesi ve ortamdaki insanlar için en iyi hava kalitesinin sağlanması amaçlanmıştır. Bu kapsamda literatürdeki çalışmalardan farklı olarak, tek bir ölçüm ortamına bağlı kalmayarak çoklu parametre ölçümüne imkân veren, web tabanlı, dağıtık mimariye sahip, esnek ve ölçeklenebilir bir kapalı ortam hava kalitesi izleme sistemi önerilmiştir. Ayrıca çalışmada, kapalı ortamlardan elde edilen birbirinden bağımsız ölçüm ve ortam parametrelerinin (CO2 seviyesi, termal konfor değeri) birlikte analiz edilebilmesini ve sonuç olarak ortamın çevresel hava kalite bilgisinin elde edilebilmesini sağlayan bir bulanık model önerilmiştir.
Çalışmada geliştirilen web tabanlı gerçek zamanlı izleme sistemi ile Sakarya Üniversitesi Bilgisayar ve Bilişim Bilimleri Fakültesi'nin birinci katında bulunan dersliklerin çeşitli senaryolar altında kapalı ortam hava kaliteleri ve termal konforları izlenmiştir. Sistemde bulunan ölçüm cihazları ile çevresel faktörler (sıcaklık, nem, hava akış hızı, CO2 konsantrasyonu) algılanmaktadır. Elde edilen ham bilgi metabolizma hızı, giyim gibi sübjektif faktörlerle birlikte değerlendirilerek anlamlı hale getirilmektedir. Son olarak, elde edilen ortam hava kalitesi ve termal konfor bilgileri bulanık mantık yöntemiyle analiz edilip, son kullanıcıya sınıf ortamının genel çevresel kalitesi bilgisi sunulmaktadır. Her ölçüm senaryosunun ardından ortamdaki kişilere uygulanan değerlendirme ölçeği tipinde anketlerle önerilen sistemin ortamın hava kalitesi hakkında ne kadar başarılı sonuçlar ürettiği gözlemlenmiştir.

Abstract:
Indoor air quality generally refers to the environmental characteristics within the building that can affect human health, comfort and performance. Unlike the outside air, the indoor air is recycled continuously which causes the pollutants to be collected and stored. Poor indoor air quality has bad effects on human health in short and long-term. Considering the long hours people spend in indoor environments, it is necessary to be informed about the pollution which is not aware of by continuously monitoring indoor air quality. Thus, the right strategies for the development and protection of clean air required for healthy living can be offered. Therefore, many studies are being carried out on indoor air quality monitoring systems which are a smart city application (green building) in both academic and commercial environments.
In this study, the proposed indoor air quality monitoring system aims to evaluate all comfort parameters in an environment together and to provide the best air quality for the people in the environment. In this context, unlike studies in the literature, a flexible and scalable indoor air quality monitoring system with web-based, distributed architecture that allows multi-parameter measurement independent of the measurement environment has been proposed. In addition, a fuzzy model was proposed to enable the analysis of independent measurement parameters (CO2 level and thermal comfort value) from indoor environments and to obtain indoor environmental quality information.
In the study, indoor air quality and thermal comfort of the classrooms in the first floor of the Faculty of Computer and Information Sciences of Sakarya University has been monitored by web based real-time monitoring system under various scenarios. Environmental factors (temperature, humidity, airflow rate, CO2 concentration) are detected by measuring devices in the system. Then, the raw information obtained is evaluated together with subjective factors such as metabolic rate and clothing level. Thus, thermal comfort value and indoor air quality information of the environment are obtained. Finally, the acquired indoor air quality and thermal comfort information are analyzed by fuzzy logic method and then the end user is informed about the general environmental quality of the classes.