Enerji sistemlerinin kablosuz ağlar ile gerçek zamanlı olarak izlenmesi ve kontrolü
Monitoring and controlling in real-time of energy systems with wireless networks
Yazar: SİNAN UĞUZ
Danışman: PROF. OSMAN İPEK
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2013
Konu: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control ; Enerji = Energy

Özet:
Endüstriyel kontrol, HVAC, ev otomasyonu, medikal vb. birçok alanda gerçekleştirilen otomasyon sistemlerinde veri iletimi ve kontrolü için kullanılan kablosuz sensör ağı uygulamaları, maliyet, kurulum kolaylığı, genişletilebilme gibi özelliklerinden dolayı kablolu sistemlerin yerini almaya başlamıştır. Son birkaç yıldır düşük güç tüketimi, düşük maliyet ve güvenilirlik gibi özellikler ile ön plana çıkan IEEE 802.15.4 Zigbee haberleşme protokolü, kablosuz sensör ağı uygulamalarında yaygın olarak kullanılmaktadır.

Bu tez çalışması ile bir yaşam alanının ısıtma otomasyonu, ortamdaki ısıl konfor düzeyinin değişimi dikkate alınarak gerçekleştirilmiştir. Bir ortamdaki ısıl konfor düzeyinin hesaplanmasında kullanılan sıcaklık, ortalama ışınım sıcaklığı, hava hızı ve nem gibi çevresel faktörlerin elde edilmesi amacıyla elektronik kart tasarımı gerçekleştirilmiş, bu verilerin merkezi bir bilgisayarda toplanması için veri iletiminde ise zigbee haberleşme protokolü kullanılmıştır. Elde edilen verilere göre merkezi bilgisayardaki yazılım ile PMV değeri hesaplanmıştır. Ortamdaki ısıtma amaçlı kullanılan radyatörün kontrolü oransal çalışan elektrik aktüatörlü valf ile sağlanmıştır. Valf?in açılma ya da kapanma oranının belirlenmesi amacıyla PMV değeri bulanık mantık ile modellenerek dilsel değişkenler ile ifade edilmiştir.

Çalışma sonunda aynı şartlara sahip iki yaşam alanı seçilmiş ve bu alanlardan birine geliştirilen sistem düzeneği yerleştirilmiştir. Farklı zaman dilimlerinde ve farklı koşullarda deneysel çalışmalar yapılmış ve yaşam alanlarındaki radyatörlerin yaydığı ısılara göre verimlilik analizi yapılmıştır. Deneysel ölçümler yapılırken özellikle kapı ve pencerelerin kapalı olduğu durumlarda, geliştirilen sistem düzeneğinin kurulu olduğu odada, radyatörden çevreye yayılan ısı bakımından %40-%50 düzeylerinde verim elde edildiği görülmüştür. 

Anahtar Kelimeler: Enerji yönetimi, Zigbee, Kablosuz sensör ağları, Isıl konfor.

Abstract:
The automation systems in many areas which are industrial control, HVAC, home automation, medical etc. in order to data transmission and to control used wireless sensor network applications which began to replace of cable systems such as cost, ease of installation, extensibility due to the features. IEEE 802.15.4 zigbee communication protocol stand out such as low power consumption, low cost and reliability with features and widely used in the wireless sensor network applications.

In this study, automation of heating in the living space performed taking into account the change in the level of thermal comfort at this space. Temperature, mean radiant temperature, air velocity and humidity such an environmental factors which used to calculate the level of thermal comfort in an living space in order to obtain are performed electronic card design and zigbee communication protocol used for the collection of such data on a central computer. PMV value is calculated according to obtained data by the center computer software. Control of radiator which used for heating purposes in the living space performed by proportional valve with electric actuator. PMV value is expressed in terms of linguistic variables are modeled by fuzzy logic in order to determine the rate of opening or closing the valve.

End of the study selected two living space with the same conditions. Experimental studies were performed under different conditions and in different time zones and efficiency were analayzed according to heat emitted by radiators in living spaces. During the experimental measurements, especially, while doors and windows closed, the room which is installed of the system developed, 40% - 50% yield was obtained in terms of heat levels emitted radiator to the environment.

Keywords: Energy management, Zigbee, Wireless sensor networks, Thermal comfort