akıllı şehir, akıllı bina ve akıllı ev otomasyonu - TOK'13

35 Pages·2013·9.9 MB·Turkish

Otomatik Kontrol Ulusal Toplantısı, TOK2013, 26-28 Eylül 2013, Malatya

AKILLI ŞEHİR, AKILLI BİNA VE

AKILLI EV OTOMASYONU
61
Otomatik Kontrol Ulusal Toplantısı, TOK2013, 26-28 Eylül 2013, Malatya
Temassız Hareket Algılayıcısı ile Akıllı Ev Otomasyonu

Ahmet Ali SÜZEN1, Kubilay TAŞDELEN 2

1 Elektronik- Haberleşme Mühendisliği Bölümü
Sülayman Demirel Üniversitesi, Isparta
[email protected]

2 Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü
Sülayman Demirel Üniversitesi, Isparta
[email protected]

Kinect insan hareketlerini algılayıp, bu hareketlere ait
Özetçe
kodları bilgisayar ortamına gönderen bir donanımdır [6].
Geçmişten günümüze doğru bakıldığında insanlar hep daha Kinect Microsoft tarafından geliştirildiği için Microsoft’a ait
güvenli, verimli ve rahat yerlerde hayatlarını sürdürmek WPF teknolojisi ile bilgisayarlar tarafından kontrol
istemişlerdir. Günlük yaşantıda yapılan rutin işlemlerin ev edilmektedir [7].
içerisindeki sistemler ile otomatik yapılması akıllı ev tanımını Kinect her ne kadar oyunlar için geliştirilen bir teknoloji
oluşturmaktadır. Kullanıcıların evde kaldıkları sürece, günlük olsa da otomasyon teknolojilerin temassız hareket işlemlerinde
hayatlarını daha güvenli ve pratik hale getirecek bir ev yerini almıştır. Kinect ile insan hareketleri ve belirli nesnelere
otomasyonu amaçlanmaktadır. Bu sayede konfor, bütünü ile uzaklıkları algılanabilmektedir [8]. Kinect üzerindeki
kullanıcı merkezli bir durumda olacaktır. Konfor kameralar sayesinde insan parmakları da algılanabilmektedir
sağlanmasında temel amaç, kişiye gereksiz zaman kaybettiren [9].
işlemlerin otomasyon sistemi tarafından yerine getirilmesi ve Gerçekleştirilen çalışma temassız hareket algılayıcı olarak
kullanıcı tarafından gerçekleştirilemeyecek işlemlerin yerine bilinen Kinect teknoloji ise akıllı ev otomasyonudur. Çalışma
getirilmesidir. Bu çalışma, kullanıcının algılanan hareketleri kullanıcıların ev içerisinde hareketleri ile ev sistemlerini
ile ev içerisindeki sistemleri kontrol edebilmekte ve bu sayede kontrol edebilmeleri amaçlamaktadır. Çalışmanın
konforlu, güvenli, pratik bir ev ortamı sağlanmaktır. Hareket gerçekleştirimi iki kısımdan oluşmaktadır. Kinect’ten alınan
algılama işlemi için insan hareketlerini algılayabilen ve hareketleri algılanan ve tanımlayan bir yazılım ile işlemleri ev
tanımlayabilen Kinect donanımı kullanılmıştır. Kinect’in sistemlerine aktaran RF röle kontrol kartından oluşmaktadır.
sadece insanı algılayabilmesi yapılan uygulamaya bir artı Yazılım, Visual Studio 2010 üzerinde WPF teknoloji ile
değer katmaktadır. WPF (Windows Presentation Foundation) geliştirimiştir. RF röle kontrol kartı ise, üzerinde bir PIC
teknolojisi ile Kinect donanımını kullanan yazılım (Peripheral Interface Controller) mikro denetleyicisi
geliştirilmiştir. Ev sistemlerini kontrol edebilmek için RF bulundurmaktadır. RF alıcı ve verici devresi sayesinde aldığı
(Radio Frequency) alıcı-verici devresi içeren bir röle kontrol komutları PIC, röleleri kontrol ederek cevaplamaktadır. Bu
kartı kullanılmıştır. sayede ev sistemleri kontrol edilebilmektedir.
Gerçekleştirilen akıllı ev otomasyonu, kullanıcıların ev
1. Giriş
içerisindeki konforlarını artırması, aynı zamanda güvenli ve
Günlük yaşantıda yapılan rutin işlemlerin ev içerisindeki pratik olması kullanıcıların zamandan tasarruf etmesi için
sistemler ile otomatik yapılması akıllı ev tanımını avantaj sağlaması amaçlanmaktadır. Ev içerisinde sistemin
oluşturmaktadır [1]. Akıllı ev otomasyonları, insanların özgün otomatik gerçekleştirilmesi insanların sosyal ilişkilerini
yaşam biçimlerini göz önünde bulundurularak hayatı zayıflattığı ve tembelleştirdiği görülmektedir. Bu durumda
akıllı ev otomasyonlarının dezavantajları arasında yer
kolaylaştırmak, enerji tasarrufu sağlamak, güvenliği sağlamak
gibi getirilerle geliştirilmektedir. Kendi kendine açılıp almaktadır [10].
kapanan kapılar, yanıp sönen ışıklar, daha birçok hayal bile
2. Akıllı Evler ve Teknolojileri
edemediğimiz teknolojik ürünler örnek olarak gösterilebilir
[2].
“Akıllı Ev” fikrinin temelleri ilk olarak 1980 yılların başında
Akıllı ev otomasyonlarında amaç, ev sistemlerinin kontrol ortaya çıktı. Amerika ise akıllı ev modellerine uygun ilk
edilebilmesidir. Bunu için birçok teknoloji kullanılmaktadır. uygulama 1984 yılında fiziksel engeli olmayan insanların ev
Akıllı ev teknolojilerinin ilk yıllarında CAN (Controller Area konforu üzerine geliştirilmiştir [11].
Network) üzerinden ev içerisindeki gaz ve yangın detektörleri
Akıllı ev tanımı ise, Şekil 1’de görüldüğü üzere bütün bu
kontrol sağlandı [3]. Daha sonra akıllı cep telefonları ile ev
teknolojiler sayesinde ev sakinlerinin ihtiyaçlarına cevap
sistemleri kontrol edilmekteydi [4]. Teknolojinin hızlı gelişimi
verebilen, onların hayatlarını kolaylaştıran ve onlara daha
ile ev sistemleri kameralar aracılı ile kontrol edilmektedir [5].
güvenli daha konforlu ve daha tasarruflu bir yaşam sunan
evler için kullanılmaktadır [1].
62
Otomatik Kontrol Ulusal Toplantısı, TOK2013, 26-28 Eylül 2013, Malatya
Ethernet: ISO (International Organization for
Standardization) tarafından belirlenen ve farklı sistemlerin
birbiriyle haberleşebilmesini sağlayan OSI (Open Systems
Interconnection) katmanlarından, kablo standartları ile fiziksel
katmanda ve farklı haberleşme ortamlarının tek adres yapısı
ile veri bağı katmanında çalışır [3].
Modem: Sisteme eklenebilecek modem, internete
bağlanabilmeyi ve dolayısıyla ev dışından sisteme müdahale
edilebilmesini sağlar [3].
3.Kinect Teknolojisi
Gün geçtikçe ilerleyen teknolojinin gereksinimlerinden yola
çıkarak üretilen Kinect, temassız hareket kontrolü ile algılama
yapabilen bir donanımdır. Microsoft tarafından 2010 yılından
Şekil 1: Örnek bir ev otomasyon modeli satışa sunulmuştur. Microsoft’un, Kinect teknolojisi ilk olarak
oyun sektöründe tanıtıldı. Yine Microsoft’un başka bir ürünü
2.1. Akıllı Ev Otomasyonları olan X-Box oyun konsolu ile çalışabilen Kinect, Şekil 2’de
görüldüğü üzere oyunlarda kontrolür görevi görmekteydi [16].
Otomasyon; bir sistemin hazırlanan belirli bir senaryoya göre
Fakat son yıllarda endüstrinin artan ihtiyacını karşılamak için
herhangi bir operatöre gerek duymadan istenilen işlemleri
Kinect kullanılmaya başlamıştır.
gerçekleştirmesi olarak tanımlanabilir. Otomasyonda üç ilke
vardır. Birincisi ekonomik çalışmaların bir süreç bütünü
oluşudur. Tüm ekonomik çalışma bir bütün olarak uyum
içinde olmalıdır. İkincisi otomasyon sürecinin altında bir
görüntü, düzen ve biçim vardır. Üçüncü ilke ise otomasyonun
kendini düzenleyici ve düzeltici denetimi vardır. Bu ilkelerin
gerçekleşmesi otomatik makinalar, elektronik kontroller ve
bilgisayarlar, mekanik beyinler aracılığıyla olmaktadır [12].
Gerçek anlamda akıllı evin ne olduğunu anlamak için
öncelikle evlerin sınıflandırılması gerekmektedir [13]. Akıllı
evler gelişmişlik sırasına göre üç ana başlık altında
toplanabilmektedir. Bunlar; Şekil 2: Kinect donanımı ve x-Box 360 oyun konsolu [17]
 Kontrol edilebilir evler
3.1. Kinect Teknolojisinin Temel Özellikleri ve Bileşenleri
 Programlanabilir evler
 Yapay zekaya sahip evlerdir. Kinect, üzerinde ile tümleşik Şekil 3 ‘de görüldüğü üzere 2
tane derinlik kamerası, 1 tane RGB (Red Green Blue) kamera,
2.2. Akıllı Ev Otomasyonlarında İletişim 2 tane mikrofon bulunmaktadır [18]. Ayrıca Kinect’in alt
bölümünde 1 tane Tilt motoru bulunmaktadır. Kinect’in teknik
Ev otomasyonlarında kullanılan altyapı ve protokoller
özellikleri aşağıdaki gibi listelenmektedir;
şunlardır:
RGB kameranın özellikleri;
Cihaz elektronik kartı: Herhangi bir elektronik cihazın
 1.3 megapixel renkli kamera.
izlenebilmesi ve kontrolü için temel unsur cihazla
 Micron MT9M001 .
haberleşebilmektir. Buna imkân tanıyan aracı ise cihazda
bulunan elektronik devre kartlarıdır [14].  IR (Infrared) geçiren filtre ile donatılmış.
 640 x 480 pixel resim çözünürlüğüne sahiptir.
Seri haberleşme: Seri haberleşme genelde asenkron bir
haberleşme kullanılması anlamına gelir. Çoğu seri haberleşme Görüş Alanı;
şekli çift yönlüdür: her iki uç veri gönderip alabilir [15].  Yatay görüş alanı: 57 derece.
Tablo 1’de görüldüğü gibi seri haberleşme kanalı gömülü  Dikey görüş alanı: 43 derece.
sistemler arası ya da elektronik birimler arası birçok
 Fiziksel Tilt alanı: 27 derece.
haberleşme biçimi için çok uygundur. Ayrıca, aynı sistemi
 Derinlik sensörü alanı: 1.2m - 3.5m.
kullanmayan birimler arası seri bağlantı noktası için yine
uygun bir seçimdir. Data Akışı;
 320x240 16- bit derinlik - 30 frame/sn.
Tablo1: En çok kullanılan arayüzler arası karşılaştırma  640x480 32-bit renk - 30 frame/sn.
 16-bit audio - 16 kHz.
Arayüz Cihaz Uzaklık Hız Genel

Sayısı (bps) Kullanımı

RS–232 2 15–30 20k Basit

haberleşme

Ethernet 1024 500 10G PC ağ

haberleşmesi
USB 127 5 1.5M- PC çevre
480M birimleri

Şekil 3: Kinect’in yapısal özellikleri
63
Otomatik Kontrol Ulusal Toplantısı, TOK2013, 26-28 Eylül 2013, Malatya
3.2. Kinect teknolojisinin iskelet algılama ve izleme sistemi (C#)
Kinect üzerinde bulunan kızılötesi kamera sayesinde insanın if (data != null)
hareketli eklemleri algılanabilmekte ve izlenebilmektedir. {
İnsan anatomisine bakıldığında 20 farklı hareket noktası SetEllipsePosition(leftHand, data.Joints[JointID.HandLeft]);
görülmektedir. Kinect insanda bulunan bu 20 farklı noktayı
SetEllipsePosition(rightHand,
algılayabilme özelliğine sahiptir. Kinect kameraları aynı anda data.Joints[JointID.HandRight]);
2 farklı kişinin 20 farklı bölgesini aktif olarak algılayıp
}
izleyebilmektedir. Kinect’in algıladığı 20 farklı bölge Tablo
İnsanın hareketleri algılanıp uygulamaya aktarıldıktan
2’de verilmiştir [19].
sonra hareketlerinin anlık görülebilmesi için temsili dairelere
konumları aktarılmaktadır.
Tablo 2: Kinect’in algıladığı bölgeler
(C#)
Algılanan Bölgeler private void KonumAta(Ellipse daire, Joint joint)
Baş Sağ diz {
Sol omuz Sol ayak Microsoft.Research.Kinect.Nui.Vector vector = new
Sağ omuz Sol ayak bilek Microsoft.Research.Kinect.Nui.Vector();
vector.X = ScaleVector(640, joint.Position.X);
Sol dirsek Sağ ayak bilek
vector.Y = ScaleVector(480, -joint.Position.Y);
Sol bilek Boyun
vector.Z = joint.Position.Z;
Sağ bilek Sağ ayak
Joint updatedJoint = new Joint();
Sağ el Sol kalça
updatedJoint.ID = joint.ID;
Sol el Sağ kalça updatedJoint.TrackingState = JointTrackingState.Tracked;
Sol diz Orta kalça updatedJoint.Position = vector;
Sağ dirsek Göğüs Canvas.SetLeft(daire, updatedJoint.Position.X);
Canvas.SetTop(daire, updatedJoint.Position.Y);}
4. WPF ile Kinect’in Kontrolü
5. Otomasyonun Yapısı
Microsoft gelişen yazılım teknolojisine, kullanıcı etkileşimli
uygulamalar konusunda çok önemli bir teknoloji sunarak Gerçekleştirilen çalışmanın blok yapısı Şekil 4’de
destek olmuştur. WPF teknolojisine baktığımızda ilk olarak görülmektedir.
tasarım ve kod alanlarının birbirinden ayrıldığı göze Kullanıcı uygulamayı ilk kullanmaya başladığı zaman ev
çarpmaktadır. Bu yenilik sayesinde hem tasarımcı hem de sistemlerini hangi uzuvu ile kullanacağını açılış ekranında
geliştirici kendi alanlarında daha verimli olabileceklerdir. seçmesi gerekmektedir. Seçimi yaptıktan sonra seçtiği uzuvu
WPF, teknolojinin karmaşık ama umut verici bir parçasıdır ile kontrol işlemi gerçekleşecektir.
[20]. Kullanıcı, Kinect teknolojisi kullanılarak ayak, el ve kafa
İlk olarak uygulamanın Kinect donanımını kullanabilmesi hareketleri ile ev içerisinde bulunan sistemleri kontrol
ve insan yapısı izlemesi için ortak tanımlamaların yapılması edebilmektedir. Engellinin kontrol edebileceği örnek sistemler
gerekmektedir. aşağıdaki gibi verilmiştir.
(C#)
runtime.Initialize(Microsoft.Research.Kinect.Nui.RuntimeOpti  Lamba açma / kapatma.
ons.UseColor | RuntimeOptions.UseSkeletalTracking);  Televizyon açma / kapatma.
runtime.VideoStream.Open(ImageStreamType.Video, 2,  Alarm açma/ kapatma.
ImageResolution.Resolution640x480, ImageType.Color);
 Klima açma/ kapatma.
Kinect’in uygulamanın çalıştığı zaman bilgisayara USB  Kapı açma / kapatma.
arabirimi ile takılı olması gerekmektedir. Kinect insan  Müzikçalar açma / kapatma.
hareketlerini algıladığı zaman, tanımlı sınıfı aracılığı ile  Panjur açma / kapatma.
parametreleri aktarmaktadır. WPF uygulaması içerisinde
 Perde açma / kapatma.
SkeletonFrame isimli sınıf Kinect cihazından gelen eklem
hareketlerini saklamaktadır. Aşağıdaki örnek kod ile eklem
hareketleri alınabilmektedir.
(C#)
SkeletonFrame skeletonSet = e.SkeletonFrame;
SkeletonData data = (from s in skeletonSet.Skeletons
where s.TrackingState == SkeletonTrackingState.Tracked
select s).FirstOrDefault();
Kinect üzerinden gelen insan hareketlerinin hepsi bazen
kullanılmamaktadır. Bu uygulamada daha önceden seçili
hareketler ile komut verilebilmektedir. Bu yüzden
Şekil 4: Gerçekleştirilen otomasyonun blok diyagramı
SkeletonFrame isimli sınıftan gelen el hareketlerini süzmek
gerekmektedir. Ufak bir sorgulama ile bu işlem

gerçekleştirilmiştir.
64
Otomatik Kontrol Ulusal Toplantısı, TOK2013, 26-28 Eylül 2013, Malatya
6. RF Röle Kontrol Kartı 7. Sistemin Çalışması
Çalışmada kullanılan röle kontrol kartı, yazılım ile iletişimini Kinect teknolojisi kullanılarak gerçekleştirilecek otomasyon
RF alıcı verici devresi ile gerçekleştirmektedir. Bu kablosuz kullanıcı tarafından ilk kez kullanıma başladığı zaman Şekil
alıcı devresi Şekil 5’da görüldüğü gibi röle kontrol kartı 7’de görüldüğü gibi bir açılış ekranı ile karşılaşmaktadır.
üzerinde bulunmaktadır. Verici devresi ile yazılımın çalıştığı Kullanıcı ev içerisindeki sistemleri hangi uzuvu ile kontrol
sistem üzerine USB arabirimi ile takılmıştır. edeceğini ellerini kullarak ekrandan seçmesi gerekmektedir.
Seçim yapıldıktan sonra kayıtlı uzuvları kullanmaya
başlayacaktır.

Şekil 5: RF alıcı ve röle kontrol kartı
Röle kontrol devresi üzerinden bulunan alıcı devresine, RF
olarak sistemden veri aktaran verici devresi de Şekil 6‘de
görülmektedir.
Şekil 7: Kullanıcı uzuv seçim ekranı
Kullanıcı başlangıçta seçtiği uzuvları ile kendisi karşılayan
ekrandan görevleri seçebilmektedir. Örnek olarak ellerini
kullanmak için seçen kullanıcı, Şekil 8 ‘de görüldüğü gibi
müzikçaların açılması için sol eli ile görevin üzerinde 3 saniye
beklemektedir. Süre sonunda “Görev” kutucuğu aktif olarak

röle devresine görevi yollamaktadır. Röle devresi görevi
yaptıktan sonra cevap komutu yollarak “Durum” kutucuğunu
Şekil 6: USB RF verici kartı aktif hale getirecektir. Bu durumda görev sistem tarafından
gerçekleştirilmiştir. Şekil 9 ‘da görevi alan röle kontrol
Röle kontrol kartı üzerinde bulunan 8 adet röleyi aynı kartının istenin röleyi aktif duruma getirdiği görülmektedir.
anda kontrol edebilen, durumlarını saklayabilen bir PIC
devresi kart üzerinde bulunmaktadır. Bu PIC devresi üzerinde
PIC16F877A entegresi kullanılmıştır. Bu entegre yazılımdan
gelen komutlara göre hangi rölenin açılıp kapatılacağını
belirlemektedir. Aynı zamanda rölelerin durumu hakkında
yazılıma bilgi göndermektedir.
Uygulama yazılımı tasarından kullanıcı hareketleri ile
görevlerin biri seçerse, seçili görevin kodu aşağıdaki kodlar
sayesinde verici devresi üzerinden PIC’e aktarılmaktadır. PIC
ile gelen komuta göre röleyi aktif veya pasif yapabilmektedir.
(C#)
public bool Gonder(string islem)
{
Byte[] cikis = new Byte[9];

cikis [0] = 0;
cikis [1] = 14;
Şekil 8: Kullanıcının yazılıma komut verme işlemi
cikis [2] = Convert.ToByte(islem);
int bufferPointer;
for (bufferPointer = 3; bufferPointer < 9; bufferPointer++)
{
outputBuffer[bufferPointer] = 255;
}
bool basarili;
success = writeRawReportToDevice(cikis);
return basarili; }
65
Otomatik Kontrol Ulusal Toplantısı, TOK2013, 26-28 Eylül 2013, Malatya
Teşekkür
3234-YL1-12 No’lu proje ile bu çalışmayı destekleyen
Süleyman Demirel Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri
Yönetim Birimi Başkanlığı’na teşekkür ederim.
Kaynakça
[1] İ.Göktaş, Akıllı Ev Teknolojisi, Gazi Üniversitesi, Yüksek
Lisans Tezi, 91s, 2006.
[2] H.B. Stauffer, “Smart Enabling System for Home
Automaiton Systems ”, IEEE Trans. on Consumer
Electronics, Cilt: 37, No:2, s:29-35, 1991.
[3] K. Lee and H. Lee, “Network-based Fire-Detection
Şekil 9: Röle kontrol kartının çalışması System via Controller Area Network for Smart Home
Automation”, IEEE Transactions on Consumer
8. Sonuçlar Electronics, Cilt: 04, s:1093-1100, 2004.
[4] B. Bittins, “Supervision and regulation of home
Son yıllarda endüstrinin artan gereksinimlerini karşılamak
automation systems with smartphones”, Computer
üzere görüntü işleme tekniklerine olan ilgi ve firmaların bu
Modeling and Simulation UKSim Symposium, s:444-
konulara ait yatırımları gün geçtikçe artmaktadır. Özelikle
448, Germany, 2010.
insan vücudu hareketlerinin dijital ortamlara taşıyan
teknolojilerde hızlı gelişmeler yaşanmaktadır. Bu [5] E. Dandan, “Ev Ortamında Çocuk Güvenliği Amaçlı
teknolojilerin geneli literatürde, hareket temelli işlemler olarak Akıllı Gözetleme Sistemi”, Yıldız Teknik Üniversitesi,
adlandırılmaktadır. Bunun en kullanışlı ürünü Kinect’tir. Yüksek Lisans Tezi, s:69, 2010.
İnsan hayatını kolaylaştıran, gereksiz zaman kaybı gibi [6] J.Stowers and M. Hayes, “Quadrotor Helicopter Flight
görülen birtakım işleri hızlı ve kolay bir şekil yapan böyle Control Using Hough Transform and Depth Map from a
sistemler aynı zamanda kullanıcının güvenliğini de yüksek Microsoft Kinect Sensor,” IAPR Conference on Machine
oranda sağlamakta, insanın kendine daha fazla zaman Vision Applications, Nara, JAPAN., s:9-31, 2011.
ayırmasına neden olmaktadır. [7] M. Sergey, D. Berdnikov ,” Temporal Filtering For
Gerçekleştirilen otomasyon uygulaması, kullanıcıların ev Depth Maps Generated by Kinect Depth Camera”,
içerisindeki sistemleri temassız kontrol etmeleri Moscow State University, s:35-42, 2011.
amaçlanmaktadır. Akıllı ev otomasyonlarına bakıldığında aynı [8] L. Xia, C.K. Aggarwal,” Human Detection Using Depth
amaçla yapılmış sistemler görülmektedir. Bu sistemlerde Information by Kinect”, Department of Electrical and
kullanıcının hareketleri kameraler ile görüntü işleme tekniği Computer Engineering, The University of Texas at
kullanılarak yapılmıştır. Görüntü işleme tekniklerinin Austin, 2010.
dezavantajı, kontrolün insan hareketi yerine bir nesne ile de
[9] E. Santos, A.Cordosa, “Interaction in Augmented Reality
yapılmasıdır. Bu sebeple kullanıcı yanlışlıkla istemediği bir
Environments Using Kinect”,Symposium on Virtual
işlemi yapabilmektedir. Ayrıca görüntü işleme tekniği, Kinect
Reality, Cilt:8/11 s:112-120, 2011.
teknolojisine göre daha yavaş çalışmaktadır.
[10] M. T. Gençoğlu, “Akıllı Evler”, Fırat Üniversitesi,
Sadece temassız hareketin dışında kontrol kartı, kumanda,
Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, s:1-10, 2011.
telefon vb. gibi araçlarla ev sistemleri kontrol edilmektedir.
Bunları birçoğu kullanıcıyı sabit noktalarda çalışabilmekte ya [11] V. Ricquebourg, V.Menga, D.Durand, D. Marhic,B.
da kullanıcın konforuna yönelik değildir. Delahoche, C.Logé, “The Smart Home Concept : our
immediate future”,2006.
Hareket temelli işlemler elektronik cihazların vücut
hareketleriyle kontrol edilebilmesi olarak tanımlanmaktadır. [12] G., Demiris,K. Brian, M.Skubic, M.Rantz, ,”Senior
Bu teknoloji mühendislik, sanat, oyun ve eğitim gibi birçok residents perceived need of and preferences for “smart
alanda etkili bir şekilde kullanılabilir. home” sensor technologies”. International Journal of
Technology Assessmentin HealthCare, Cilt: 24, S:120-
Bu uygulamayı gerçekleştirmek için kullandığımız Kinect
124, USA, 2008.
cihazı yakın bir süreçte mobil cihazlar, bilgisayarlar vb. gibi
teknolojilerle birleşerek tamamen temassız bir iletişim ortamı [13] C. Douligeris, “Intelligent Home Systems”, IEEE, 2005.
sağlanması ön görülmektedir. Bu çalışma ile gelecek süreçte [14] B. Cincirop, “GSM Kontrollü Akıllı Ev Otomasyonu”,
yapılacak uygulamalara referans olması planlanmaktadır. Sakarya Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek
Konutta akıllılığın gerektirdiği bazı olumsuz durumlarında Lisans Tezi, S:68, Sakarya, 2009.
ortaya çıktığı görülmektedir. Bu olumsuzluklardan bir çoğu, [15] K.İnal, M.A. Akçayol, ”GSM Tabanlı Akıllı Ev
sistemin entegre bir yapıya sahip olmamasından kaynaklanan Uygulaması”, Gazi Üniversite Bilişim Teknolojileri
sorunlardır. Ayrıca sistemlerdeki teknik yetersizlikler, bakım Dergisi, Cilt:2, S:39-45, Ankara, 2009.
ve tamirin uzman gerektirmesi, herhangi bir problemin hangi [16] H. Hua, L. Bin, C.Yi, , “Interaction System of Treadmill
üreticinin sorunu olduğunun anlaşılmaması vb. olumsuzluklar Games based on Depth Maps and CAM-Shif”, Huazhong
da yaşanmaktadır. University of science and technology, China, 2011.
[17] Kinect, İnternet Sitesi. http://www.xbox.com/en-
GB/kinect. Erişim Tarihi: 31.03.2012.
[18] A. Padilla, M. Hayashibe, P. Poignet, ,”Joint Angle
Estimation in Rehabilitation with Inertial Sensors and its
66
Otomatik Kontrol Ulusal Toplantısı, TOK2013, 26-28 Eylül 2013, Malatya
Integration with Kinect”, Annual International
Conference of the IEEE EMBS, Cilt: 8/11, S:3479-3483.
[19] M.Sidik, M.Sunar,I, Ismail, M. Mokhtar, “ A Study on
Natural Interaction for Human Body Motion using Depth
Image Data”, Workshop on Digital. Media and Digital
Content Management, UTM ViCubeLab, Department of
Computer Graphics and Multimedia Faculty of Computer
Science and Information System, Universiti Teknologi
Malaysia, Cilt: 26, S:97-102, Malaysia, 2011.
[20] A.A. Süzen, “WPF ile Programlama”. Kodlab Yayın
Evi, 13206, 400s., İstanbul, 2011.

67
Otomatik Kontrol Ulusal Toplantısı, TOK2013, 26-28 Eylül 2013, Malatya
EVLER VE SOĞUK HAVA DEPOLARI İÇİN SMS VE
MİKRODENETLEYİCİ TABANLI BUZDOLABI - SOĞUTUCU ARIZA
UYARI SİSTEMİ

M.Serhat CAN1, Bülent TURAN2, Y.Selim ARI3, Ali AĞCA4

1Elektronik ve Otomasyon Bölümü, Mekatronik Programı
Gaziosmanpaşa Üniversitesi, Zile Meslek Yüksekokulu
[email protected]

2 Elektronik ve Otomasyon Bölümü, Mekatronik Programı
Gaziosmanpaşa Üniversitesi, Zile Meslek Yüksekokulu
[email protected]

3 Elektronik ve Otomasyon Bölümü, Mekatronik Programı
Gaziosmanpaşa Üniversitesi, Zile Meslek Yüksekokulu
[email protected]

4 Elektronik ve Otomasyon Bölümü, Mekatronik Programı
Gaziosmanpaşa Üniversitesi, Zile Meslek Yüksekokulu

[1],[2]. Buna karşın buzdolabı arızasının bildiriminin
Özetçe bulunmayışı bir eksiklik olarak görülmüştür.
Akıllı ev otomasyon sistemleri incelendiğinde, gaz kacağı Bu çalışmada, buzdolabı arızaları (elektrik kesilmesi, kart
alarmı, yangın alarmı, hırsız alarmı, aydınlatma, havalandırma bozulması, soğutucu arızası) ve dolayısıyla sonrasındaki
ve ısıtma sistem kontrolleri vb. çözümler bulunmaktadır. istenmeyen sonuçlarının giderilmesi için, olası arıza
Evlerde düşünülmesi gereken başka bir konu, ev sakinlerinin durumlarında SMS ( Short Message Service = Kısa Mesaj
evde bulunmadıkları dönemlerde (kısa/uzun süreli tatiller Servisi ) yolu ile belirtilen numaraya arıza bilgisini iletecek bir
v.b.), elektrikli cihazların çeşitli sebeplerle bozulması ve sistemin oluşturulması amaçlanmıştır. Çalışma aynı zamanda,
sonrasında istenmeyen sonuçların ortaya çıkmasıdır. Çalışma sadece ev uygulamaları ile sınırlı kalmayıp, soğuk hava
ile evlerdeki buzdolapları için ve soğuk hava depolarındaki depoları içinde çözüm sağlayabilecektir. Ayrıca, bu
soğutucular için olası arıza durumlarında SMS ile bilgi çalışmanın buzdolabı ve soğutucu üreten firmalar için yeni bir
verecek bir ürün geliştirilmiştir. Ürün, ev tipi bir buzdolabı ürün modeli fikri getireceği düşünülmektedir.
üzerinde test edilmiş ve başarı elde edilmiştir. Buzdolabı ( veya soğutucu ) için olası üç arıza üzerinde
durulmuştur. Bunlar;
1. Giriş
1. Elektrik Yok ( Elektrik kesintisi, sigorta düşmesi
v.b. sebeplere bağlı olarak )
Teknolojideki gelişmelerle birlikte insanların gereksinimleri
ve beklentileri de değişmektedir. Yine bu gelişmeler 2. Kart Arızası ( Gerilim dalgalanması, sıcaklık v.b.
doğrultusunda, haberleşme sistemlerinin ve ürünlerinin sebeplere bağlı olarak )
gelişmesi bu beklentileri çeşitlendirmekte ve beklentilere ivme
3. Soğutucu Arızası ( Gaz kaçağı, dolap motoru arızası
kazandırmaktadır. Özellikle mobil iletişimin hızlı gelişip
v.b. sebeplere bağlı olarak )
yaygınlaşması, evlerde, ofislerde, alış veriş merkezlerinde,
kurumsal yapılarda güvenlik ve uyarı sistemlerinin etkinliği Elektrik kesintisi arızası diğer iki arıza kaynağına göre
artırmıştır. Mobil iletişim sayesinde ev dışındaki başka bir daha sık karşılaşılacak arızadır. Gün içerisinde gerçekleşme
yerden sadece bir SMS ile kombi ayarlanabilmekte, sayısı ve süresi de çok değişkendir. Bu arıza, şehir elektrik
havalandırma çalıştırılabilmekte, çiçekler sulanabilmekte hatta şebeke kesintisine, buzdolabı linye hattı koruma sigortasının
ev içi görüntülenebilmektedir. atmasına bağlı olarak ortaya çıkabilmektedir. Sistem, elektrik
kesintisi durumunda belli bir süre beklemekte ve bu süre
Hali hazırdaki ev otomasyon sistemlerinde, gaz kacağı
sonunda elektrik gelmediyse, ilave bir süre bekledikten sonra
alarmı, yangın alarmı, hırsız alarmı, aydınlatma, havalandırma
SMS göndermektedir.
ve ısıtma sistem kontrolleri vb. çözümler bulunmaktadır
68
Otomatik Kontrol Ulusal Toplantısı, TOK2013, 26-28 Eylül 2013, Malatya
Göz önüne alınan ikinci arıza, buzdolabı elektronik kart 2x16 karakterlik LCD ekran PIC16F877‟nin D portuna
arızasıdır. Elektrik dalgalanmaları, gerilim uzun süreli bağlanmıştır.
yükselmesi veya düşük seyretmesi, rutubet, toz ve sıcaklık gibi
Dolabın ne kadar süre ile devre dışı ( uyku ) kaldığını
genel kart arıza kaynaklarına bağlı olarak oluşabilmektedir.
tespit etmek için DS1302 gerçek zaman entegresi,
Buzdolabının elektrik besleme hattında 220 Volt AC şebeke
mikrodenetleyicinin B portuna bağlanmıştır.
gerilimi olsa bile, kartın bozulması durumunda buzdolabı
doğru çalışmayacaktır. Bu durumda buzdolabı motoru Buzdolabı beslemesinde elektrik varlığını tespit etmek için
devreye ya hiç girmeyecektir, ya da sürekli devrede kalacaktır. 220 Volt röle kullanılmıştır. Rölenin kapalı kontağı üzerinden
Bu durumda sistem bir kart arızasını tespit etmekte, kart 5 Voltluk gerilim 10 K direnç ile mikrodenetleyicinin C
arızasını gösterir bir SMS göndermektedir. portunun 4. ucuna uygulanmıştır.
Üçüncü arıza ise buzdolabı soğutucu sistemi arızasıdır. Bu SMS gönderimi için Siemens C55 cep telefonu
arıza, yukarıda bahsedilen kart arızasına, buzdolabı motoru kullanılmıştır. Cep telefonunun seri bağlantı uçları,
arızasına ve soğutucu gaz sisteminden kaynaklanan sebeplere PIC16F877 RX ve TX uçları olan RC7 ve RC6 numaralı
bağlı olarak ortaya çıkabilmektedir. Bu arıza, buzdolabı uçlarına bağlanmıştır. Mikrodenetleyici ile cep telefonu
kabinine yerleştirilen LM35 sıcaklık sensörü ile tespit arasındaki haberleşme gerilim seviyelerinin uygunlaştırılması
edilmeye çalışılmıştır. LM35 ile ölçülen sıcaklık değeri için aşağıdaki ara devre parçası kullanılmıştır.
normal değerler dışında ise sistem soğutucu arızasını görüp bir

SMS göndermektedir.
Yukarıdaki üç farklı arıza durumundan birinin/birkaçının
oluştuğu durumlarda, sistemin belirtilen numaraya ilgili arıza
mesajını göndermektedir.
Diğer akıllı ev sistemlerinde olduğu gibi, sistemin çok
karmaşık olmaması, I/O ( giriş-çıkış) sayısının çok olmaması,
sistem maliyetinin düşük tutulmak istenmesi gibi sebeplerden
ötürü çalışmada kontrol işlemleri için mikrodenetleyici
kullanılmıştır. Kullanım alanının geniş olması, program

geliştirme araçlarının kolay erişilebilir olması gibi sebeplerden
Şekil 1: PIC ile Siemens C55 seri haberleşme ara yüzü
ötürü, mikrodenetleyici olarak Microchip firmasına ait
PIC16F877 kullanılmıştır. Elektrik kesintileri durumunda sistemin çalışmasını
sürdürebilmesi için, cep telefonu ve akü şarj ünitesi sisteme
Kontrol kartı ile iletişimi sağlamak amacıyla, kablolu
dahil edilmiştir. Sistemin donanım şeması aşağıda verilmiştir.
iletişim ağları, kablosuz iletişim ağları veya optik ( kızılötesi )
iletişim ağları kullanılabilir [3]. Kablolu iletişimin kullanıldığı
bazı çalışmalarda DTMF ( Dual Tone Multi Frequency )
iletişim sistemi kullanılırken [2],[4],[5] kimi uygulamalarda
TCP/IP iletişim sistemi kullanılmıştır [6]. Uygulamanın
gereksinimlerine göre DTMF‟nin ve TCP/IP‟nin birlikte
kullanıldığı çalışmalar da mevcuttur[7].
Çalışmada, kablosuz mobil iletişim ortamlarından GSM
(Global System for Mobile Communications ) sistemi tercih
edilmiştir. Sistem arıza bilgilerinin GSM ortamında SMS yolu
ile iletilebilmesi için, SMS yapılarından olan PDU formatı
kullanılmıştır. Mobil iletişim aracı olarak, PDU formatını
desteklemesi ve [1] numaralı referans çalışmada tecrübe
edilmiş olması sebebiyle Siemens C55 cep telefonu
kullanılmıştır.
2. Sistem Donanımı
Sistemde, tüm hesap ve kontrol işlemlerini gerçekleştirmek
amacıyla PIC16F877 mikrodenetleyicisi, 4 Mhz kristal
osilatörlü kullanılmıştır.
PIC16F877‟nin A portunda bulunan analog kanallardan
birincisine LM35 sıcaklık sensörü, ikinci analog kanala akım
sensörü bağlanmıştır. LM35 sıcaklık sensörü buzdolabı
sıcaklık bilgisini sağlarken, akım sensörü buzdolabının zaman
zaman devreye girip girmediğini ( buzdolabı elektronik kartı
Şekil 2: Sistemin donanım bileşenleri
veya motor arızası ) tespit etmek amacıyla kullanılmıştır.
Arıza kodlarının görüntülenebilmesi ve gerek
duyulduğunda dolap sıcaklık bilgisine ulaşılabilmesi amacıyla
69
Otomatik Kontrol Ulusal Toplantısı, TOK2013, 26-28 Eylül 2013, Malatya
3. Sistem yazılımı 3.1. SMS ve PDU formatı
Mikrodenetleyici programlama ara yüzü olarak CCS C SMS ( Short Message Service = Kısa Mesaj Servisi ), ETSI
programı kullanılmıştır. Çalışmada olası üç arıza durumu ( European Telecommunications Standards Institute )
sonrasında yapılacaklar, aşağıdaki algoritma ile sağlanmıştır. tarafından standartlaştırılmıştır (GSM 03.40 and 03.38 ). Bu
standarda göre SMS en fazla 160 karakter içerebilir. Bir SMS
Algoritmada, öncelikle elektrik şebekesinde elektrik olup
göndermenin iki yolu vardır. Bunlar PDU ( Protocol
olmadığına bakılır. Eğer sistemde elektrik yoksa, belirlenen
Discription Unit ) ve Tekst modu. [8]
süre kadar beklenir ( bu dolap/soğutucu ebat ve kapasitesine
göre değişir) ve süre sonunda elektrik yoksa, “Elektrik Bu çalışmada, SMS modu olarak PDU kullanılmıştır.
Kesildi” mesajı alıcıya gönderilir. Eğer elektrik tekrar gelecek PDU‟nun bir kodlama yapısı vardır. Bu yapının anlaşılması
olursa, alıcıya “Elektrik Geldi. Dolap Son … Saat…..Dakika için aşağıda bir örnek verilmiştir.
Çalışmadı. Dolap Sıcaklığı….” mesajı gönderilir. 079109558900080011000C910945568856640000AA104576
Elektrik kesintisi yoksa, ikinci adım olarak dolabın 794D97A7D7A065799E6693D3
belirlenen süre içerisinde devreye girip girmediğine, Bu örnek kodda,
dolayısıyla dolabın çalışıp çalışmadığına ( motorun akım
SMSC numarası [phone] ( Avea ) [9]
çekip çekmemesi akım sensöründen ) bakılır. Eğer dolap son
belirlenen süre içerisinde ( 7-10 saat) devreye girmişse dolap Alıcı numarası [phone]
çalışıyordur ve üçüncü adıma geçilir, şayet son belirlenen
SMS mesajı Elektrik Kesildi
kadarlık süre içinde dolap devreye girmemişse ilave bir
bekleme süresi kadar beklenir ve hala soğutucu devreye SMS Mesaj uzunluğu 16
girmemişse, “Kart Arızası” mesajı alıcıya gönderilir.
Yukarıdaki PDU kodu, [8] numaralı referansta bulunan
Üçüncü adım olarak dolap sıcaklığı kontrol edilir. Eğer PDU çevirici ile otomatik olarak elde edilmiştir. PDU format
dolap yüksek değerlerde ise ( t>4-5 ˚C ) belirli bir bekleme yapısının daha iyi anlaşılması için [1] numaralı referans
süresinden sonra, “Soğutucu Arızası” mesajı alıcıya incelenmelidir.
gönderilir.
PDU formatında, mobil iletişim hizmeti veren firmaya ait
Sistemin algoritması aşağıdaki gibidir. SMSC ( short message service center = kısa mesaj servis
merkezi ) numarası bulunmalıdır. Yukarıdaki örnekteki

SMSC numarası [9] numaralı referanstan elde edilmiştir.
Yukarıdaki PDU kodunun PIC16F877 üzerinden Siemens
C55 cep telefonuna gönderilmesi için, CCS C „de aşağıdaki
örnek C kodu yazılmalıdır.
}
delay_ms(5000);
fprintf(gsm,"AT+CMGS=28"); //Toplam iletilecek mesaj
uzunluğu =28
delay_ms(3000);
fputc(0X0d,gsm);
delay_ms(3000);
fprintf(gsm,"079109558900080011000C9109455688566
40000AA104576794D97A7D7A065799E6693D3");
delay_ms(3000);
fputc(0X1A,gsm);
delay_ms(3000);
}
4. Sonuçlar
Bu çalışmada, daha önce yapılan benzer çalışmalardan farklı
olarak, evlerde ve soğuk hava depolarında kullanılan
buzdolabı/soğutucular için oluşabilecek elektrik kesintisi, kart
arızası ve soğutucu sistemi arızaları için PIC ( peripheral
interface controller ) ve SMS tabanlı bir uyarı sistemi
tasarlanmıştır.

Çalışmada bahsedilen olası üç arıza durumu, bir ev tipi
Şekil 3: Sistem algoritması buzdolabı üzerinde test edilmiştir. Testler sonucunda, her üç
70