Su parametrelerinin çevrimiçi izlemesi ve CBS kullanılarak değerlendirilmesi amacı ile otonom insansız yüzey aracı geliştirilmesi

Bu tez çalışmasında, deniz ve göl gibi su alanlarında fiziksel su parametrelerinin gerçek zamanlı ve otonom biçimde izlenmesini sağlayan bir İnsansız Yüzey Aracı (İYA) sistemi geliştirilmiştir. Sistem; sıcaklık, pH, iletkenlik, çözünmüş oksijen ve oksidasyon-redüksiyon potansiyeli gibi temel su kalitesi parametrelerini ölçebilen çoklu sensörler ile GPS, LiDAR, dijital pusula, haberleşme modülleri, batarya ve enerji birimlerinden oluşmaktadır. Yazılım altyapısı, İYA üzerinde Python (Raspberry Pi), ölçüm biriminde C (Atmega 324P), kontrol biriminde C++ (Arduino Uno), kontrol merkezinde ise C#, JavaScript, HTML ve CSS kullanılarak geliştirilmiştir. Motor kontrolü, engellerden kaçınma, veri iletimi ve görev yürütme işlemleri Python ile gerçekleştirilmiştir. İYA, hem manuel hem de otonom modda çalışacak şekilde tasarlanmış ve web tabanlı bir arayüz üzerinden yönetilmektedir. Kullanıcı, harita tabanlı arayüz aracılığıyla görev noktaları tanımlayabilmekte; sistem bu noktalara ulaşıp gerekli ölçümleri yapmakta ve verileri gerçek zamanlı olarak kontrol paneline iletmektedir. Veri iletimi; donanım düzeyinde ZigBee ve GSM modülü, uygulama düzeyinde ise SignalR ve RESTful API gibi iletişim teknolojileri aracılığıyla sağlanmaktadır. Ayrıca, laboratuvar koşullarında test edilebilecek şekilde numune alma işlevi de sisteme entegre edilmiştir. Toplanan su verileri, Coğrafi Bilgi Sistemleri kapsamında IDW, Kriging, Spline ve Doğal Komşu gibi farklı enterpolasyon yöntemleriyle işlenmekte ve anlık alansal dağılım haritaları oluşturulabilmektedir. Bu sayede, çevresel değişimlerin mekânsal analizi mümkün hale gelmektedir. Gerçekleştirilen dört farklı saha testinde İYA, toplam 2237,26 metre yol katetmiş ve kuş uçumu mesafe ile karşılaştırıldığında yaklaşık %96,5 oranında en uygun rota izlenebilmiştir. Görevler yaklaşık 79 dakikada tamamlanmış, bunun 44 dakikası su parametrelerinin ölçümü ve numune alımı süreci olarak gözlemlenmiştir. Toplam 24 görev noktasından görev noktalarına 3 metrelik toleransla ulaşımda %66 başarı elde edilmiştir. Engel tanıma testlerinde, karşısına çıkan 10 engelin 6'sı çarpmadan geçilmiş; otonom sürüş modunda ise tüm engellerden başarılı şekilde kaçınılmıştır. Saha testlerinde elde edilen 120 farklı su parametre değeri, kontrol paneli üzerinden gerçek zamanlı işlemlerden geçirilip IDW, Kriging, Spline ve Doğal Komşu gibi farklı enterpolasyon yöntemleriyle alansal dağılım haritaları oluşturulmuştur. Buna ek olarak gerçek zamanlı harita özerinde parametre değerleri gösterilmiştir. Bu tez çalışması, düşük maliyetli, modüler ve kullanıcı dostu yapısıyla çevresel izleme sistemlerine yenilikçi bir yaklaşım sunmakta hem akademik araştırmalar hem de uygulamalı çalışmalar için etkin ve sürdürülebilir bir çözüm oluşturmaktadır.