Development of a new online measurement system to monitor the air quality of animal housing

Hayvan barınaklarında optimal hava kalitesinin korunması, çiftlik hayvanlarının sağlığı, refahı ve verimliliği açısından büyük önem taşımaktadır. Kötü hava kalitesi, hayvanları amonyak (NH₃), metan (CH₄) ve karbondioksit (CO₂) gibi zararlı gazlara maruz bırakarak solunum hastalıklarına, strese ve düşük verimliliğe neden olabilmektedir. Ayrıca, bu emisyonlar sera gazı birikimi ve iklim değişikliği gibi çevresel sorunlara da neden olabilmektedirler. Bu nedenle, hava kalitesi parametrelerinin sürekli izlenmesi ve değerlendirilmesi, etkili bir hayvancılık yönetimi için gereklidir. Bu çalışmanın amacı, ahırlarda kullanmak için mevcut sensörleri kullanarak gerçek zamanlı bir hava kalitesi izleme sistemi geliştirmektir. Sistem, bir PCB üzerinde çeşitli gaz sensörlerini ve bir sıcaklık-nem sensörünü entegre eden Arduino Nano mikrodenetleyici tarafından yönetilmektedir. Kullanılan sensörler arasında TGS2611-E00 metan sensörü, SHT35 nem ve sıcaklık sensörü, MH-Z16 NDIR karbondioksit sensörü, KE-25 oksijen sensörü ve MQ137 amonyak sensörü bulunmaktadır. Metan ve Amonyak sensörlerinin düşük gaz konstrasyonlarını doğru ölçebilmeleri için literatürde verilen kalibrasyon eşitlikleri kullanılmıştır. Diğer sensörlerin üretici firmalar tarafından kalibre edildiği için ayrı bir kalibrasyona ihtiyaç duyulmamaştır. Sensörlerden gelen çıkış sinyalleri analogdan dijitale çevirici (ADC) aracılığıyla işlenmekte ve LoRa iletişim protokolü kullanılarak kablosuz olarak merkezi bir iklim birimine iletilmektedir. Bu çalışmanın önemli bir yönü, sensörlerden elde edilen verilerin analiz edilerek ahır içindeki hava kalitesinin değerlendirilmesi ve izlenmesidir. Elde edilen sonuçlar kritik eşik değerleriyle karşılaştırılarak hayvan refahı üzerindeki etkileri incelenmiştir. Ahır içi sıcaklık ve bağıl nem değerleri kullanılarak sıcaklık ve bağıl nem indeks değerleri hesaplanmıştır. Bu indeks ısıl stresin takip edilmesinde kullanılabilir. Ayrıca, hava kalitesindeki olumsuz değişimlerin şiddetini ve süresini belirlemek için günlük stres yükü değeri ve günlük stres süresi olarak iki farklı değer belirlenmiştir. Gerçek zamanlı hava kalitesi değerlendirmesini entegre eden bu sistem, çiftçilerin havalandırmayı optimize etmelerine, zararlı gaz birikimini azaltmalarına ve ahır koşullarını iyileştirmelerine yardımcı olacak önemli bir araç sunmaktadır.