Sensör kullanılarak akıllı bir çöp kutusu uygulaması

Abstract

Son yıllarda kablosuz teknolojiler ve kablosuz iletişim alt yapıları hem akademik hayatta hem de ticari hayatta giderek gelişmekte ve önemini arttırmaktadır. Kablosuz ağlar, ticari uygulamalar, askeri uygulamalar, sağlık uygulamaları, tabiat izlemesi, akıllı ev uygulamaları gibi pek çok değişik alanda uygulanmaktadır. En geniş uygulama alanlarından biri de Mobil iletişimdir. Mobil iletişimde en çok kullanılan cihazlar, cep telefonlarıdır. Cep telefonları, çeşitli modeller ve özelliklerde üretilmekte olup sürekli bir yenilenme içerisindedir. Mobil iletişim hizmeti veren firmalar ise çeşitli servisler ile sesli arama, kısa mesaj ( Short Message Service? SMS), telesekreter, internet ve data hizmetleri vermektedirler. ( Sesli arama, SMS, telesekreter, GPRS, Voip ( Voice Over Internet Protochol ) , görüntülü konuşma, coğrafi konum servisleri, oyunlar gibi çeşitli servisleri kullanıcıların hizmetine sunmaktadır.Mobil iletişimin kullanıldığı önemli bir alan ise M2M (Machine to Machine ) cihazlar ile telemetri uygulamalarıdır. Telemetri bir sistem veya cihazın uzaktan erişilerek kontrol edilmesidir. Erişilmesi zor ve imkânsız olan noktalara kurulacak sensör ve iletişim donanımları ile zaman ve işletim maliyetleri düşürülür. Telemetri uygulamaları için M2M cihazlardan yararlanılır. M2M cihazlar, isminden de anlaşılacağı gibi iki donanımın birbirleri ile haberleşmesini sağlamak için tasarlanmışlardır. Bu haberleşme ile gerçek zamanlı verilere anında bir erişim sağlanır. Bu iletişim çift yönlü yapılabilmekte ve uzaktan kontrol ve okuma işlemleri yapılmaktadır. Telemetri uygulamalarında, kapsama alanının yaygınlığı, üretim ve iletişim maliyetlerinin düşüklüğü nedeni ile GSM altyapısını yaygın olarak kullanmaktadır. SCADA sistemleri, araç takip sistemleri, para, bilet ve gıda otomatları M2M cihazların ve telemetri servislerinin en çok kullanıldığı alanlardır.M2M cihazların bir kısmı, GPRS servislerini kullanırlar. GPRS ile 40 Kbit/s hızlarda veri iletişimi sağlanabilir. Bu hızlar temel M2M uygulamaları için yeterlidir. Yine gelişen teknolojilere paralel olarak bu hızlar 100Mb/s hızlara kadar ulaşmaktadır.Bu tez çalışmasında mobil cihaz ve sensör kullanılarak akıllı çöp kutusu tasarlanmaktadır. Akıllı çöp kutusu, kendi üzerinde bulunan seviye ve ağırlık sensörleri ile içerisindeki çöp miktarını ölçerek, elde ettiği ağırlık, çöp seviyesi, zaman ve konum değerlerini GPRS altyapısını kullanarak merkezi sunucuya gönderebilecektir. Konum ve zaman bilgisi, tasarlanacak cihaz üzerindeki bir GPS modülü ile sağlanacaktır. Böylece hangi çöp tenekesinin dolu olduğu bilinecek ve vakit kaybetmeden, ilgili araçlar yönlendirilebilecektir. Bu tasarım ile beraber, zamanın verimli kullanılması, toplama araçlarının harcayacağı fazla yakıt tüketiminin ve geç toplanmış çöplerin yaratacağı çevresel problemlerin önüne geçilmesi amaçlanmaktadır.Tezin birinci bölümünde mobil iletişim ağlarının genel özelliklerine ve kullanılan mimarilerine yer verilmektedir. İkinci bölümde, sistem tasarımında kullanacak, sensörler ve sensör ağlar hakkında bilgilere yer verilmektedir. Üçüncü bölüm, küresel konumlama sistemi hakkında temel bilgilere yer vermektedir. Dördüncü bölümde, akıllı çöp kutusu, sistem mimarisi, kullanılacak elektronik devre elemanları, devrelerin tasarımı ve çalışma prensipleri anlatılacaktır. Dördüncü bölümde ilave olarak sistemde kullanılan yazılım araçları ve gerçekleştirilen yazılımlar ile ilgili bilgiler verilmektedir.Bu tez 2011 yılında yapılmıştır ve 91 sayfadan oluşmaktadır.

The use of wireless technologies and communication infrastructures in both academic and commercial areas has been developing and increasing in the last years. Wireless networks has been exploited in many different areas such as commercial applications, military practices, health area, environmental monitoring, smart house applications. One of the widest application area is the mobile communication. The cell phones with incessant renewed versions and different properties are the most widely operated devices in the use of wireless communication. The companies which offer mobile services provide various services such as voice calls, short message service-SMS, voice mail, internet, data calls, GPRS, Voice Over Internet Protocol, video calls for the benefit of their costumers. Telemetry technology with M2M (Machine to Machine) devices has found significant applications in the Mobile communication area. Telemetry is the remote control of a system or a device over a long distance. By the use of sensors and communication hardware installations in an inconvenient, inhospitable or moving locations, the reduction in the operational costs and time saving could be achieved. Machine-to-Machine devices are designed to allow the communication of two devices with each other. By this communication, instant real time data can be accessible, and collection, monitoring, assessment of data over a distance could be obtained. Due to lower costs in the production and operational expenses, and widespread coverage area telemetry applications has been using GSM infrastructure. SCADA systems, vehicle following systems, money, food and ticket automats can be given as mostly used examples of M2M devices and telemetry technologies. Some M2M devices employs GPRS services which enable data transfer at a speed of 40 bites/sec. In parallel to developing technology, these speed values can be reached to 100 Mb/sec.In this study, smart trash cans are designed by using mobile devices and sensors. Smart trash can measures the amount of garbage by the altitude and weight sensors installed on it, and relays the obtained data of weight, level of garbage, time, location through the GPRS infrastructure to a central server. The time and location information will be supplied by a GPS module on the designed device. Thereby, the full trash cans will be localized and the vehicles will be directed to determined location to collect them in a very short time. By the use of this design, efficient time management, prevention of the environmental problems caused by belated garbage collection, and less use of fuels by the waste collection vehicles are being objected.In the first part of thesis, the general properties of mobile communication devices and their structures has been explained. In the second part, sensors and sensor networks used in the design of the system has been described. Global Positioning systems have been set out in the third part. In the fourth part, smart trash cans, system structure, electronic circuits and their designs, working principles and exploited software tools for the design has been defined.This thesis is conducted in 2011 and constitutes of 91 pages.