Su kalitesi takibi için kablosuz sensör ağları ve sistem tasarımı

Abstract

Sahip olduğumuz doğal kaynaklar sınırsız değildir. Sanayi ve tarım faaliyetlerinin artması ve şehirlerin hızla büyüyüp daha geniş alanlara yayılması neticesinde, doğal kaynakların hızlı bir şekilde kirlenmesi, günümüzde karşılaştığımız en büyük sorunlardandır. Çevre ve yaşamın temellerinden olan su ve bu suyun temizliği (çeşitli kimyasal ve fiziksel değişkenlerin standartlarını ifade eden haliyle; kalitesi) tüm insanlık için hayati öneme sahiptir. Tez çalışmamızda, günlük hayatta kullandığımız su kaynaklarının takibine ve korunmasına yönelik bir sistem geliştirilmesi hedeflenmiştir. Tez çalışması kapsamında üretilen sistem, su kalitesi tanımında yer alan kimyasal ve fiziksel su kalitesi parametrelerini 7 gün 24 saat boyunca sürekli takip edebilen bir altyapıya sahiptir. Bu amaçla çalışmada, elektrokimyasal sensör teknolojilerine uygun bir kablosuz sensör ağları temelli platform geliştirilmiştir. Tezimizde iyon seçici elektrotlar başta olmak üzere, çeşitli türden sensörler ile su kalitesi parametrelerinin takibini online olarak yapabilen sensör düğümlerinden oluşan, esnek yapılı ve kolay kurulumlu bir platform geliştirilmiştir. Platform, kendisini oluşturan ve tarafımızdan geliştirilen yazılım ve donanımların uyumu sayesinde hem kablosuz sensör ağı hem de nesnelerin interneti konseptini uygulayabilme yeteneğine sahiptir. Tez kapsamında geliştirdiğimiz platformu denemek için, su kalitesini tehdit eden tarım ve endüstri kaynaklı kirleticilerden yaygın olan bazı analitlerin takibi sağlanmıştır. Bunlar sudaki nitrat, amonyum ve potasyum iyonları derişimleri ile pH değeridir. Bu kirleticiler, temiz su kaynakları çevresinde yürütülen tarımsal gübreleme veya fabrika süreçleri gibi faaliyetlerin sonucunda suya karışması muhtemel olan kontaminantlardır. Bu kirleticilerin erken ve hızlı tespiti sayesinde ekosistemin bozulması ve kirletici etkisinin çevreye yayılmasının önüne geçilebilecektir. Tezde üretilen sistem, bu kirleticiler için alarm seviyelerine göre rapor oluşturma ve yetkili uzmanları iletişim kanallarıyla anında bilgilendirme özelliğine de sahiptir. Tez çalışmamız sonucunda Wi-Fi temelli, düşük güç tüketen, sensör niceliği ve niteliği yönünden esnek sensör düğümlerine sahip, kendisine bağlı veya bağlanmaya hazır tüm düğümleri tanıyabilen bir ağa sahip, düşük maliyetli ve gelecek çalışmalar için gerekli olacak donanım ve yazılım alt yapısını sunan bir platform, başarıyla üretilmiş ve test edilmiştir.