ÖZET
Su insanoğlunun varoluş nedenidir. Suyun olduğu yerde hayat var olmuştur. Dünyada yaşamın gelişmesi ve değişmesinde suyun önemi bence son derece fazladır. İnsanoğlu var olduğundan beri maalesef sürekli çevresini etkilemiş ve onun değişmesine neden olmuştur. Bu etkilerden bir tanesi de su kirliliğidir. Gelişen teknoloji üretim hızını artırmış bu artış daha fazla fabrika ve sanayi sahası kurulmasına neden olmuştur. Geçtiğimiz yıl ilimizde meydana gelen olayda baraja atılan bir miktar fabrika atığı nedeniyle tüm ilde müthiş bir koku oluşmuş ve yüzlerce insan hastanelik olmuştu. Ben bu durumu düzeltmek için ne yapabilirimi düşündüm ve aklıma bu proje geldi. İlimizde yaşanan olay ve dünyanın genel problemi olan su kirliliğine dikkat çekmek ve barajlardaki suyu anlık kontrol ederek online olarak görülmesini sağlamak amacıyla bu projeyi gerçekleştirdim. Çalışmamada tasarım ve araştırma projesi yöntemlerini seçtim. Tasarımımda çeşitli elektronik devreler kullanarak bir baraj kontrol sistemi yaptım. Yaptığım projede barajlar ve göllerin değerlerini ölçmeye çalıştım. Ayrıca sadece göller ve barajlarda ölçüm yapmakla kalmayıp internete yüklemek ve taşınabilir olduğu için her yere götürülebilen bir sistemdir. Sistem internet üzerinden ve akıllı telefonlar aracılığı ile online olarak barajların, tarihi havuzların, pH, iletkenlik, sıcaklık değerlerini ölçmekte ve bunları sisteme göndermektedir. Ayrıca endoskopik kameralar ile suyun bulanıklığı ve su altındaki yapılarda görülebilmektedir.
Anahtar Kelimeler: Baraj, Su Kirliliği, Modüler Kontrol Sistemi
Su insanoğlunun varoluş nedenidir. Suyun olduğu yerde hayat var olmuştur. Dünyda yaşamın gelişmesi ve değişmesinde suyun önemi bence son derece fazladır. Bugün dış uzayda canlıların varlığı orada bulunacak bir su birikintisi ile paralel olarak düşünülmektedir. Su insan vücudu için çok önemlidir. Vücudumuzun çoğu bilindiği gibi sudan meydana gelmektedir. Fen derslerimizde dünyadaki su miktarının ¾ olduğunu öğrenmiştim. Bu oranın aslında çok olduğunu ve suyun hiçbir zaman bitmeyeceğini düşünüyordum ama anladım ki içilebilir ve tarımda kullanılabilir oranın çok çok az olduğunu fark ettim. İşte bu durum benim su kirliliği üzerinde çalışmama en büyük etkendi. Projenin çıkış noktası Fen bilimleri dersinde barajların kirlenmesi, barajları kirleten etkenler ve bu etkenlerin kontrol edilmesi ile ilgili konuşurken aklıma bulunduğum ildeki barajın toplumsal olarak yarattığı rahatsızlığı düşündüm. Bu konuda birçok talep olmasına karşın ilimizdeki koku problemi bir türlü çözülememişti. Bende bu konuya bir farkındalık yaratmak için su analizini yapan ve bunu otomatik olarak internet sitesine yükleyip gerekli mercilere mesaj atıp onların bu kötü durumu anında görerek ve öğrenerek hızlı müdahale etmelerini sağlamak için bu projeyi düşündüm
İnsanoğlu var olduğundan beri maalesef sürekli çevresini etkilemiş ve onun değişmesine neden olmuştur. Bu etkilerden bir tanesi de su kirliliğidir. Gelişen teknoloji üretim hızını arttırmış bu artış daha fazla fabrika ve sanayi sahası kurulmasına neden olmuştur. Fabrikaların artması çevre kirliliğini artırmış ve bu etkenlerde sonuç olarak hayat kaynağımız olan suların kirlenmesine neden olmuştur. Bilim ve sanat merkezinde su kirliliği konulu çalışma yaparken dünyadaki en fazla kirlenen şeyin su olduğunu öğrendim. Fabrikalar ve sanayinin yanında bir diğer faktörün şehirleşme olduğunu yaptığım araştırmalar sonucunda fark ettim. Ülkemizde birçok nedenden dolayı kontrol altında tutulamayan evsel, endüstriyel ve tarımsal etkinlikler sonucu, günümüzde pek çok su havzasında kirliliğin önemli boyutlara ulaştığı bilinmektedir. (Akın, M ve Akın, G. 2007)
Geçtiğimiz yıl ilimizde de bir fabrikanın akşamüzeri gizlice atıklarını akarsuya bırakması sonucu tüm il genelini etkileyen kimyasal koku olayı meydana geldi. Bu olayda 100 kişi zehirlenerek hastaneye kaldırıldı. (http://www.milliyet.com.tr/nigde-de-koku-panigi-gundem-2269203 ) Bu olayın olmasını ve derste barajlar ile ilgili yaptığımız konuşma benim bu projeyi hazırlamamdaki en büyük etkendir.
Bu proje ile ilgili daha önce yapılmış çalışmaları incelediğimde;
İlgili mevzuatı okuduğumda her bir su kaynağı ve havzasının aslında çeşitli kurallar ve kanunlarla korunduğu ve olması gereken kirlilik değerlerinin devletimiz tarafından belirlendiğini fark ettim. Barajların pH değerlerinden tutun da olması gereken minerallere kadar her bir elementin değerleri uzmanlarca belirlenmişti. (http://www.mevzuat.gov.tr/Metin.Aspx?MevzuatKod=7.5.7221&sourceXmlSearch=&MevzuatIliski=0).
Daha sonra yaptığım literatür taramasında aşağıdaki bilgilere ulaştım.
Sınanmış Atasoy, A., Şeneş, S. Vd. Atatürk Baraj Gölünde Alabalık Üretiminin Oluşturduğu Kirlilik Yükünün Araştırılması isimli çalışmalarında balıkların sağlığını etkileyecek pH, nitrit, oksijen miktarlarını numune alarak incelemişler ve bu değerlerin balıkların yaşamı için önemi ortaya koymuşlardır.
Bulut, İ., Ceylan, S. Vd. Ekolojik Sorunları ve Fonksiyonlarıyla Niğde Yöresi Yapay Gölleri adlı çalışmalarında mevcut yapay göllerin sorunlarının giderilmesi ve hidro elektrik santrallerinin yapılması gibi fonksiyonlarının arttırılması üzerinde durmuşlardır.
Tunçsiper, B. Akkaya Barajını Besleyen Kızılca (Karasu) Deresindeki Bakteriyolojik Kirlenmenin İncelenmesi Ve Kirliliğin Azaltılması İçin Çözüm Önerileri adlı pH, Çözünmüş Oksijen ve Fekal Koliform gibi su kirliliği oluşturucu maddelerin belirlenmiş noktalarda ölçüm yapılmasıyla beraber mevsimlerdeki sıcaklık ve yağış oranına göre değişiklik gösterdiğini ortaya koymuşlardır.
Okuduğum ve yukarıda belirttiğim literatürlerde de olduğu gibi normalde çok daha fazla şey yapmaya imkân veren barajların su kirliliğinden ötürü pek çok fikrin uygulanamamasına neden olmuştur. Ölçüm yapmaya çalışan kişilerinde belli noktalardan örnek alması ve ardından inceleme yapmaları ise bence sıkıntılı bir durumdur. Değerlerin inceleneceği yere kadar içine herhangi bir maddenin karışmaması olası olmayan bir durum değildir. Bu yüzden yapılacak incelemenin herhangi bir değişikliğe uğramaması için örneklerin bulunduğu baraj veya göllerde anında inceleme yapmak gerekir. Benim tasarladığım baraj kontrol aracı suyun istenilen yerine bırakılmakta ve her 2 saniyede bir verileri ölçüp internet sitesine gönderebilmektedir.
İlimizde yaşanan olay ve dünyanın genel problemi olan su kirliliğine dikkat çekmek ve barajlardaki suyu anlık kontrol ederek online olarak görülmesini sağlamak amacıyla bu projeyi gerçekleştirdim.
- Araştırma Modeli
Araştırmada araştırma ve ürün tasarımı yöntemleri model olarak alınmıştır. Anketler, araştırmalar birçok makale, haber, yazı okunarak öğrenilmiştir. Ürün tasarımı ise tamamen bana aittir ve hiçbir yerden alınmamıştır. Araştırmada hem deneysel hem de tasarım yöntemi seçilmiştir. Bu yöntemleri seçmemdeki amaç projenin içeriğine uygun olmasındandır. Bu çalışmanın yazma kısmını okulda gördüğüm araştırma projeleri nasıl yazılır dersinde de devam etmiştir.
2.1.1 Anket
Araştırmada akarsu ve baraj kirliliği hakkında görüşülmüştür. Ankette yaşadığım ilde baraja yakın kısımda oturan insanlara 10 soruluk bir anket hazırladım ve yaklaşık 50 kişiye bunu uyguladım. Anket yöntemi veri almak için son derece hızlı ve güvenilir olması nedeniyle seçilmiştir.
2.1.2. Kullanılan Malzemeler
Raspberry Pi 3: Raspberry Pi 3 mobil platform işlemcisi kullanan bir kart bilgisayardır. Bu projede bu kart bilgisayar ana kart olarak kullanılmıştır. Sisteme gelen verileri internet ortamına yüklemek ve anlık görüntü aktarımı için kullanılmaktadır.
DS18B20: DS18B20 sıcaklık sensörüdür. Bu projede göl ve akarsuların sıcaklığının ölçülmesi için kullanılmıştır. Bu sensörü kullanmamın nedeni -55 ile +125 arasındaki sıcaklıklarda ölçüm yapmakta ve su geçirmemektedir.
DFRobot pH Sensörü: DFRobot pH Sensörü göl ve akarsuların pH’ını ölçmemizi ve asitlik bazlık derecesini ölçmemizi sağlar.
İletkenlik Sensörü: Kendi yapmış olduğum iletkenlik sensörü herhangi bir metal veya ağır metalin suya dökülüp dökülmediği hakkında bilgi verir.
DC Motor: Sistemin hareket etmesini ve yön değiştirmesini sağlar.
Resim 1. Kullanılan iletişim, sensör ve hareket modülleri
Yukarıdaki resimde Raspberry Pi 3, sıcaklık sensörü, pH sensörü, kendi yapmış olduğum iletkenlik sensörü ve DC motor görülmektedir. Burada Raspberry Pi 3 barajlardan aldığımız verileri internete aktarmak için kullanılacaktır. Sıcaklık sensörü suyun sıcaklığını ölçecek, pH sensörü suyun pH’ını, iletkenlik sensörü ise suyun içerisinde değişen ağır metallere bağlı olarak değişen iletkenliği ölçecektir. İletkenlik sensörünü kendim yaptım. İnternetten yaptığım araştırma sonucunda Arduino ile direnç ölçüm kodlarını buldum ve bunları kendi iletkenlik sensörüm için uyarladım çünkü sensörlerin çalışma mantığı 0- 5 voltta gerilim uygulayarak değişen voltaja göre veriler göndermesidir. Ben de bunu kodlama derslerinde düşünmüştüm. Ve yaptığım sensör internete veriyi göndermektedir. Veriler https://cayenne.mydevices.com adresine gönderilmektedir. Bu site Raspberry Pi ile uyumlu olup sensörlerden gelen verileri direk grafik haline getirmektedir. Benim yapacağım internet sitesi de bu siteden verileri çekecek ve barajda ani değişiklik olursa site üzerinden görülecektir. Ayrıca ani değişiklikleri yetkililere bildirecektir. pH sensörü ortamın asitlik ve bazlığını sürekli ölçecek ve yine siteye verileri gönderecektir. Ev3 beynini sıcaklığı ve asitliği aynı anda ölçmek ve uzaktan kontrol etmek için kullandım bu verileri sadece kendi programı üzerinde göstermektedir. Burada bu araç kontrol amaçlıdır. Ne kadar doğru ölçüm yapıldığını anlamak amacıyladır. Ayrıca projemin ileriki safhalarında motorların sayısının artması ile bu modül aktif kullanılacaktır
Resim 2. RF Alıcı ve Verici Devresi
Rf alıcı verici devresi yaptığımız aracın su üzerinde hareket etmesini sağlayacak motorların kumandası için kullanılmıştır. Bu parça oyuncak bir arabanın uzaktan kumanda sistemidir ve baraj ölçüm aracına entegre edilmiştir. Bu modül iki adet DC motoru kontrol edecek ve motorların çalışmasını uzaktan kablosuz olarak yapacaktır. Bu sistem yaklaşık olarak 20 metre uzaktan yapılacaktır
Resim 3. Yapım Aşaması
Baraj suları kontrol aracı ilk önce bir deniz altı modeli için tasarlanmıştı. Amacımız suyun altından verileri ölçüp anlık olarak verileri sitemize göndermekti. Ama yaşadığımız bazı sıkıntılar verilerin suyun altından gönderilmesi, sensörlerin su alma riskinden dolayı aracı suyun üstünde kalacak şekilde tasarlamamıza neden oldu. Tasarımda su borularından yaptığımız deniz altı çatısını değiştirerek yaptık. Plastik bir kabı daha büyük bir plastik kaba yerleştirdik ve içerisine Raspberry Pi 3, pil ve kabloları koyduk, sistemin suya temas eden kısımlarına delik açtık ve pH, iletkenlik ve sıcaklık sensörlerinin uçlarını suya temas edecek şekilde yerleştirdik
Resim 4. Sensörlerin baraj suyu kontrol aracının altından görünümü
Burada sensörler suya temas edecek ve sürekli verileri alacaktır alınana veriler iletişim modülü ile internete aktarılacak ve internet sitesi de bu verileri belirli aralıklarla güncelleyecektir. Bu site uzmanlara önerilecek ve belediye ile görüşülecektir. Eğer projem kabul görürse ücretini vererek kendi sitemi açmayı hedefliyorum. Ama şu an ücretsiz Cayenne sitesinden verileri alıp grafikleri görebilmekteyim
3.1. Verilerin toplanması ve veri analizi
Araştırma yapılırken barajların belli noktalarında ölçüm yapan ve online olarak veri aktararak grafik haline getiren ve normalde olması gereken değerlerden düşük veya yüksek olduğu zaman ilgili kurumlara ve kuruluşlara haber veren otomatik bir sistem tasarımı yapmak amacıyla yola çıkmıştım. Bu çalışmada verileri alıp internet üzerinden görmeyi başardım. Analiz işlemleri için daha gelişmiş bir sensörlere ihiyaç olacağı için şu an sadece kirliliklere dikkat çekmek ve uzmanlara ve ildeki diğer insanlara bilgi verecek bir sistemi hayata geçirmeyi amaçladım ve bunu da başardım
3.2. Ürün Tasarım Süreci ve Deneyler
Yapacağım projenin su yüzeyinde destekli mi yoksa desteksiz mi duracağını, ağırlığını en aza indirmek için deneyler yapmaya başladım ve öncelikle deneme yapacağım taslakları çizdim ve ondan sonrada onları denemeye başladım. Ağırlığı azaltmak için olabildiğince az parça kullanmaya karar verdim. Ve su yüzeyinde durması için atık su boruları kullandım. Ama eğer proje kabul edilirse bu sistemi geliştirmeyi ve daha da profesyonelleştirmeyi düşünmekteyim.
Kurmuş olduğum bu sistemde bir ısı sensörü, pH sensörü ve kendi yapmış olduğum iletkenlik sensörlünden alınan verileri Cayenne adlı online olan bu site, sensörlerden alınan verileri internete anlık ve otomatik olarak yüklemektedir. Bu veriyi yüklemek için kullanılan kart ise Raspberry Pi 3’tür.
Resim 5. Baraj kontrol aracının üstten ve yandan görünümü
Resim 6. Cayenne ve Google haritalar üzerinden alınan verilere dair ekran görüntüsü
Resim 6 da görüldüğü üzere veriler siteye aktarılabilmekte ve grafikleri görülmektedir. Örneğin sıcaklığın, pH’ın ve iletkenliğin zamana bağlı değişim grafikleri ücretsiz site üzerinden görülmektedir. Ayrıca aracın konum da yine harita üzerinde bulunabilmektedir.
Resim 7. Cayenne sitesi üzerinden alınan verilerin grafiği
Literatürde barajlardaki değerlerin ölçümü hakkında birçok proje gördüm. Yaptığım projede barajlar ve göllerin değerlerini ölçmeye çalıştım. Ayrıca sadece göller ve barajlarda ölçüm yapmakla kalmayıp internete yüklemek ve taşınabilir olduğu için her yere götürülebilen bir sistemdir. Bu yönüyle diğer projelerden farklıdır. Yapmış olduğum sistem maliyet bakımından da çok ucuzdur. Sistemin iskeleti yaklaşık olarak 15 TL ye mal oldu. Sensörler, elektronik kartlarda 115 TL ye mal oldu yani yaklaşık 130 TL ile bu projeyi gerçekleştirdim. Ölçümler için ödünç alacağımız pH sensörünü projeye dahil etmek istersek 200 TL daha ekleyerek 315 TL’ye mal etmiş olup projenin tamamı istenildiği zaman istenildiği yerde kullanılabilir. Sistemde kullanılan eşyaların tamamı sadece lityum polimer bataryadan güç aldığı için ek bir güç tüketimi yoktur. Bu sayede de sadece batarya dolum aşamasında iken güç tüketmektedir.
Batarya dolum aşamasında iken tüketilen elektrik yaklaşık olarak; Bir Dolum : 0,0050 TL civarıdır. Yapılan projede toplumsal ve yönetimsel olarak baraj kirlilikleri ve sağlık konularına dikkat çekmektedir.
1. SINANMIŞ ATASOY, A. & ŞENEŞ, S. 2004. Atatürk Baraj Gölünde Alabalık Üretiminin Oluşturduğu Kirlilik Yükünün Araştırılması
2. BULUT, İ. & CEYLAN, S. 2011. Ekolojik Sorunları ve Fonksiyonlarıyla Niğde Yöresi Yapay Gölleri. Atatürk Üniversitesi Sosyal Bilimler Enstitüsü Dergisi 15 (2): 263-288
3. TUNÇSİPER, B. 2017. Akkaya Barajını Besleyen Kızılca (Karasu) Deresindeki Bakteriyolojik Kirlenmenin İncelenmesi Ve Kirliliğin Azaltılması İçin Çözüm Önerileri. Niğde Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Çevre Mühendisliği Bölümü
4. Akın, M., & Akın, G. (2007). Suyun önemi, Türkiye’de su potansiyeli, su havzaları ve su kirliliği. Ankara Üniversitesi Dil ve Tarih-Coğrafya Fakültesi Dergisi, 47(2), 105-118.
5. http://www.milliyet.com.tr/nigde-de-koku-panigi-gundem-2269203
6. http://www.mevzuat.gov.tr/Metin.Aspx?MevzuatKod=7.5.7221&sourceXmlSearch=&MevzuatIliski=0