- Özet
- Problemin Tanımı
- Neden Böyle Bir Çözüm Sunuyoruz?
- Çözüm
- Platform Açıklaması
- Geliştirdiğimiz sistemin mevcut benzer sistemlerden temel farkı nedir?
- Sunacağımız Paketlere Örnekler
- Sunacağımız Kitlere Örnekler
- Senaryo
- Prototip Maliyeti
Chernozem projesi Türkiye’de gerçekleştirilen tarıma destek vermek için geliştirilmiş bir projedir. Bu raporda projenin sahip olduğu ve ileride olacağı temel özelliklerden bahsedilmektedir. Projemiz şimdilik panel ve prototip olmak üzere iki kısımdan oluşmaktadır. Panel kısmı HTML, CSS, PHP dilleri ve Laravel Framework’ü kullanılarak geliştirilmiş bir web uygulamasıdır. Prototip kısmı ise Arduino Uno ve birkaç sensör kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Ayrıca veri tabanı olarak da panelde kullanılacak veriler için MySQL, Arduino’nun iletişimi ve verileri işlemesi için kullanacağımız veri tabanını ise FireBase olarak belirledik. Proje ismini ise kara toprak olarak da tanınan, dünyanın en verimli toprağı olan ve ülkemizde de oldukça bulunan toprağın isminin ingilizce karşılığını kullanmak istedik ve sloganımız şöyle ki: “Toprağınız ne olursa olsun teknolojilerimizle Chernozem verimliliğini elde edeceksiniz”.
Türkiye’de bulunan zengin topraklar ve iklimler ülkemizin tarıma oldukça elverişli olduğunu göstermektedir fakat ülkemizde çiftçilere emeğinin karşılığı tam olarak verilememektedir. Büyük arazilerin kontrolü; zaman ve insan gücü açısından gereksiz harcamalara neden olmuştur. Ayrıca üretimde gerçekleşen su, ilaç ve gübre gibi kaynakların gereksiz ve yanlış kullanımı israfa yol açmaktadır. Durum böyle olunca da köylerde yaşayan genç nüfus emeğinin karşılığını alabilmek için tarımı bırakıp büyük şehirlere göç etmeye başlamıştır ve ülkemiz tarım alanında gerilemiştir.
Ülke genelinde teknolojinin yaygınlaşması böyle bir projenin garipsenmeyeceği, kullanılmak isteneceği ve kolaylıkla kullanılabileceği bir dönem yaratmıştır.
IOT ekosisteminin genişlemesi, dünya genelinde IOT bilinirliğinin artması ve bu alanda gün geçtikçe sayısı artmaya devam eden büyük projelerin geliştirilmesi, projemizin olabilirliğini arttırmıştır.
Projemiz tarımda üretilecek olan bitkilerin kontrolünü yapmaktadır. Ülkemiz tarım açısından oldukça zengin olmasından dolayı bu projemizi bir prototip olarak geliştirmek yerine ülkenin her bölgesine uyabilecek dinamik bir yapı geliştirdik. Hazırladığımız panel sayesinde kullanıcılar tarım yapacakları alanları belirleyerek kullanması gerekecek olan kitleri kullanıcılara sunuyoruz. Kullanıcılar önerdiğimiz kitlere ek olarak kendileri de istedikleri kitleri paketlerine ekleyebilirler. Kullanıcılar paketlere karar verip satın aldıktan sonra kurulum aşamasını gerçekleştiriyoruz. Kurulumu tamamladıktan sonra ekilen bitkilerde ve arazide ısı, nem, kamera, toprak gibi sensörler işlenerek çıkan değerlere göre havalandırma, ilaçlama, sulama, gübreleme gibi eylemler gerçekleştirilir. Bu sayede çiftçiye daha az iş düşmektedir ve çiftçi zaman ve güç açısından tasarruf edebilmektedir.
Oluşturulmuş paketleri gösterildiği bölümdür. Paketler bitkiye göre belirlenmektedir. Paket bünyesinde isim, toprak, bitki, iklim, saha barındırır.
Paketlerin oluşturulduğu güncelleme, silme ve listeleme yapıldığı kısımdır. Bu bölümde paket ismi, toprak, bitki, iklim, saha işlemleri listelenir.
Kitlerimiz bölümde oluşturduğumuz kitlerden uygun olanları gerekli sayıda eklendiği bölümdür ayrıca paketteki var olan kiti de buradan silebiliriz.
Paketlerde toprak değeri eklenmektedir. Bu toprakların isimlerinin ve verimliklerinin eklendiği, silindiği veya var olan toprağın güncellendiği bölümdür.
Paketlerde iklim değeri eklenmektedir. İklimler eklenirken hangi toprakları barındırdığı da eklenmelidir. Bu bölümde iklime ekleme, silme, güncelleme ve listeleme işlemeleri yapılmaktadır.
Bitki türlerinin eklendiği, güncellendiği, silindiği ve listelendiği bölümdür. Bu bölümde bitkinin ismi, fiyatı, tipi (sebze mi meyve mi), birimi (sahaya fidan veya tohum olarak mı eklenicek) ve hangi iklimin toprağında ekildiğini gösterir.
Saha ekleme, silme, güncelleme ve listeleme yapıldığı bölümdür. Bu bölümde var olan sahalarımız, fiyat (kiralama veya satın alma), saha tipi ve birimi (metre kare, dönüm vs.) vardır.
Saha kapasitesinin ekleme, silme, güncelleme ve listeleme işlemlerinin yapıldığı bölümdür. Burada seçilen sahada bitki türüne göre ne kadar tohum veya fidan eklenmesi gerektiğini gösterir.
Sensor, eylem, eyleyici, kontrol gibi yapıları bünyesinde barındıran elektronik bir bileşendir. Pakete göre düzenlenmektedir. Her pakette bir veya daha fazla kit olabilir.
Sera için uygun sensor, eyleyici, kontrolör seçilip kitin oluşturulduğu kısımdır. Bu bölümde kit ekleme, güncelleme, silme ve listeleme işlemi yapılmaktadır. Listelenen kitlerin ismi, açıklma, sensorler, eyleyiciler ve kontrolör gösterilmektedir.
Seradan bilgi almak istediğimiz birimlerin ekleme, güncelleme, silme işlemlerinin yapıldığı bölümdür. Bu bölümde işlem yapılacak birimler sıcaklık, toprak nemi, gaz, hareket, su seviyesi ve nemdir.
Serada meydana yapılması istenen eylemlerin ekleme, güncelleme, silme işlemlerinin yapıldığı bölümdür. Serada yapılabilecek eylemlere örnek; alarm, sulama, fan çalıştırma.
Serada kullanılan sensorleri kullanıcını isteğine göre ekleme var olan sensorleri ise silme ve güncelleme işleminin yapılığı bölümdür. Listelenen sensorlerin isim, açıklama, fiyat, hangi verileri getirdiğini gösterilir.
Serada pakete belirtilen eylemlere göre gerçekleştiren bileşenlerin bulunduğu bölümdür. Bu bölümde eyleyici ekleme, silme, güncelleme ve listeleme işlemleri yapılır. Listelenen eyleyicilerin ismi, açıklama, fiyat, gerçekleştirdiği eylem belirtilmektedir.
Serada kullanılan kontrolör ekleme, silme, güncelleme ve listeleme işleminin yapıldığı kısımdır. Listelene kontrolörün isim, açıklama ve fiyat bilgisi verilmektedir.
Ülkemizin zengin toprak ve iklim çeşitleri nedeniyle tarıma çok değer vermektedir. Teknolojinin de ilerlemesiyle birlikte biz de tarımı akıllı hale getirip hem çiftçi hem de mahsuller açısından verimli olmasını istiyoruz. Bizim geliştirdiğimiz bu projenin diğer akıllı tarım uygulamalarından en büyük farkı çiftçiye düşen işi hafifletmek ve kolay kullanım sağlamaktır. Temel akıllı tarım sistemlerinde genellikle amacı: hazır sensörler ve kontrolör yardımıyla sıcaklık nem gibi tarım için gerekli olan faktörleri güncel olarak çiftçiye iletmektir. Fakat bizim projemizde tarım alanında karşılaşılan sorunların otomatik olarak çözülmesi ve kullanıcı paneli sayesinde çiftçiye kolay kullanımın sağlanması bizi diğer akıllı tarım uygulamalarından ayıran en önemli etkenlerdir. Çoğu IOT projesinde bulunan ve bizim projemizde de çözülemeyen olumsuz etken güvenliktir. Bu açıdan güvenlik, fiziksel olarak taşınabilir bir Iot cihazının çalınması ya da değişiklik yapılması, mevcut bir iot sistemine yönelik hizmet engelleyen DoS saldırıları gibi faaliyetler kullanılan iot projesini olumsuz etkilemektedir.
| Paket Adı | Toprak Tipi | Bitki | İklim | Saha |
|---|---|---|---|---|
| Kivi paketi | Orman Toprağı | Kivi | Marmara İklimi | Açık Arazi |
| Sırık Domates paketi | Akdeniz Toprağı | Sırık Domates | Akdeniz İklimi | Sera |
| Karpuz Paketi | Kireçli Toprak | Karpuz | Güneydoğu Anadolu Karasal İklimi | Sera |
| Lavanta Paketi | Kireçli Toprak | Lavanta | Akdeniz İklimi | Sera |
| Zeytin paketi | Kumlu Toprak | Zeytin | Akdeniz İklimi | Açık Arazi |
| Kit Adı | Sensörler | Eyleyiciler | Kontrolör |
|---|---|---|---|
| Sera Kontol Sistemi | Sıcak ve Nem Toprak Nemi Hareket Algılama Gaz |
Fan SuPompası Alarm Isıtma |
Arduino Uno |
| Güvenlik Kiti | Hareket Algılama Gaz |
Alarm | Arduino Uno |
| Sulama Kiti | Toprak Nemi | Su Pombası | Arduino Uno |
| Hava Durumu Kiti | Sıcaklık ve Nem | Isıtma Fan |
Arduino Uno |
Bitki: Sırık Domates
Toprak Tipi: Kara toprak
Tarım Tipi: Sera
İklim: Marmara Bölgesi
Mevsim: Sonbahar
Sıcaklık hata payı: 2 derece
Nem hata payı: Yüzde 5
Sera sıcaklığı -2 derecenin altına düştüğün de bitki ölür, 13 derecenin altında olgunlaşması yavaşlar, en optimum gelişimini 24 derecedir. Seradan DHT11 sensör ile 5 saniyede bir hava sıcaklığı alınır. Sıcaklığın 13 derecenin altına düştüğün de sensör uyarı verir ve ısıtıcı sistem tarafından çalıştırılır. Sıcaklık 35 derece üzerine çıktığında yapraklarda kuruma ve üründe yanmalar başlıyor. 35 derece üzerine çıktığında fan sistem tarafından çalıştırılır.
Nem sıcaklığı DHT11 ile 2 saniyede bir ölçülür. Sensörden gelen nem değeri yüzdelik olarak alınır. Nem oranı yüzdelik olarak 60 altına düşmemesi gerekir en yüksek nem değeri ise 90 geçmemelidir. Nem sınırı aşıldığında sistem fanı çalıştırır. Düşük nem değerinde ise su püskürtme ile hava nemlendirilir.
Toprak nemi değeri yüzdelik olarak 70 ile 90 arasında olmalıdır. Toprak nem sensörü 0 ile 1023 arasında değer döndürür. Nem yüzde 90 yani sensörden 920 değeri ölçülürse nem fazla olduğunda hava sıcaklığı 35 derece altında ise ıstıcı çalıştırılır ancak sıcaklık yüksek ise fan çalıştırılarak nem oranı düşürülür. Nem yüzde 70 yani sensörden 715 değeri ölçüldüğünde nem düşük olduğunda su pompası devreye girerek damla sulama ile nem oranını arttırılır.
Domates tohumunun çimlenme süresi; 10 derecede çimlenme 43 gün, 15 derecede çimlenme 14 gün, 20 derecede çimlenme 8 gün, 25 derecede çimlenme 6 gün sürmektedir.
Seraya hırsız veya yabani hayvan girmesini HC SR501 sensörü ile 3 – 7 metre mesafe aralığında tespit edip HIGH değerini döndürür ve sistem otomatik olarak alarm çalıştırıp uyarı mesajı gönderir.
Yangın durumunda havadaki CO veya duman ölçümü yaparak tespit edip sistem mesaj gönderir. CO veya duman MQ-4 sensörü 0 ile 1023 aralığında değer döndürür. Normal koşullarda sensör 30 değerini döndürürken 100 değerinde kritik seviyeye gelir. Sistem 100 değerinden sonra uyarı mesajı gönderir.
Sera da yetiştirilen domatesin hasat süresi ortalama olarak 4 ay sürmektedir. Bu süre gübre, sıcaklı, sulama miktarı vs. özelliklere göre farklılık göstermektedir.
- Arduino Uno 25TL
- NodeMCU 30TL
- Toprak Nemi Sensörü 10TL
- DHT11 Sıcaklık ve Nem Sensörü 10TL
- MQ4 Gaz Sensörü 10TL
- Hareket Sensörü 10TL
- Su Seviyesi Sensörü 5TL
- Fan 12TL
- Su Pompası 45 TL
- 2 Kanallı Röle 15TL
- Jumber Kablo + 2 LED 10TL
- Breadboard 10TL
- Sera Malzemeleri 15TL
Toplam = 207 TL