Göster/Aç - Karamanoğlu Mehmetbey Üniversitesi

Ulusal Kop Bölgesel Kalkınma Sempozyumu
14-16 Kasım 2013 Konya, s.XX-XXX
ISBN: XXXXXX
KABLOSUZ ALGILAYICI VE EYLEYİCİ AĞLAR YARDIMIYLA
KONYA OVASINDA TARIMSAL SU TÜKETİMİNİN AZALTILMASI
Hakkı SOY
Yusuf DİLAY
Cevat AYDIN
Mehmet BAYRAK
ÖZET
Su ve tarımsal üretim toplumların sosyo-ekonomik gelişim sürecinde kritik role sahiptir.
Küresel ısınma tehdidi altındaki su kaynaklarının giderek artan dünya nüfusu karşısında talepleri
karşılayamaması, suyun stratejik önemini gün geçtikçe artırmaktadır. Dünya genelinde pek çok
yerde olduğu gibi ülkemizde de mevcut su kaynaklarının büyük bir kısmının tarımsal sulama için
kullanılması, bu alanda tasarruf ve verimlilik artışı sağlamaya yönelik yenilikçi çalışmalara olan
gereksinimi artırmıştır. Gelişmiş ülkelerde aşırı su tüketiminin azaltılması için faydalanılan hassas
tarım teknolojilerinin başında, başarılı uygulamaları son yıllarda pek çok alanda giderek
yaygınlaşan kablosuz algılayıcı ağlar gelmektedir. Geniş bir coğrafi bölge üzerinde dağınık
algılama görevinin yerine getirilmesini mümkün kılan kablosuz algılayıcı ağlar yardımıyla saha
üzerinde ilgilenilen fiziksel büyüklüklerin anlık değerleri uzaktaki bir yönetim merkezinden
izlenebilir. Bu çalışmada Konya Ovasında tarımsal sulamanın daha verimli hale getirilmesi
amacıyla yararlanılabilecek, temeli kablosuz algılayıcı ve eyleyici ağlara dayanan örnek bir sulama
yönetim sistemi ana hatlarıyla incelenmiştir. Önerilen sistem modeliyle tarımsal su tüketiminin
optimize edilmesi yanında, toprak ve meteorolojik koşullarla ilgili çevresel parametreler gerçek
zamanlı olarak çiftçilerin bilgisine sunulmaktadır.
Anahtar Kelimeler: Hassas Tarım, Sulama Yönetimi, Kablosuz Algılayıcı ve Eyleyici
Ağlar, Konya Ovası
1. GİRİŞ
Modern tarımda çevreyi korurken üretimde verimlilik ve kalite artışına imkân sağlayacak
yeni teknolojilere ihtiyaç vardır. Bunun için başta bitki ve toprak özellikleri olmak üzere
meteorolojik koşullar dâhil zamana ve konuma göre değişen çok sayıda parametrenin gerçek
zamanlı izlenmesi ve beklenmedik değişimlerine hızla cevap verilerek kontrol altında tutulması
gerekir (Singh ve Bansal, 2011). Bu amaç doğrultusunda uzun yıllardır kullanılan geleneksel
yöntemler zamanla yerlerini bilgi teknolojilerine dayalı hassas tarım tekniklerine bırakmaktadır.
Hassas tarım yardımıyla kaliteli üretim gerçekleştirmek için son yıllarda dünyanın pek çok
bölgesinde giderek daha fazla ilgi çeken araştırma konularından biri de su kullanım verimliliğinin
artırılmasıdır (Lea-Cox, 2008).
Bitkilerin gelişimlerini sürdürebilmek için suya ihtiyacı vardır. Buna karşın gereğinden
fazla sulama yapıldığında bitkiler zarar görür. Tarımda maksimum kapasitede ürün almak için
anahtar etmen gereğinden fazla su tüketmeden, yeterli miktarda sulama yapılmasıdır (Dursun ve
Özden, 2011; Bhosale ve Dixit, 2012). Değişik toprak tipleri için su tutma kapasitesi, sızma ve
drenaj değerleri birbirinden farklıdır. Benzer şekilde değişik ürün çeşitleri için mevsimsel su
gereksinimleri de toprak özelliklerine bağlı olarak önemli ölçüde farklılık gösterir. Bu
farklılıkların ortaya çıkarılması için büyük bir saha önce kendi içinde daha küçük alt sahalara
bölünür ve bu alt sahalardan her biri birbirinden bağımsız olarak değerlendirilmek suretiyle sulama
gerçekleştirilir (Al-Karadsheh ve ark., 2012). Oluşturulan alt sahaların büyüklüğünü tayin etmek
için önceden belirlenen kesin kurallar olmayıp, genellikle yapılan analizlerin sonuçlarının
uzmanlar tarafından değerlendirilmesiyle planlama yapılır (Keshtgary ve Deljoo, 2012).

Öğr. Gör. Dr., Karamanoğlu Mehmetbey Üniversitesi, Teknik Bilimler M.Y.O., [email protected]
Yrd. Doç. Dr., Karamanoğlu Mehmetbey Üniversitesi, Teknik Bilimler M.Y.O., [email protected]

Prof. Dr., Selçuk Üniversitesi, Ziraat Fakültesi, [email protected]

Prof. Dr., Mevlana Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, [email protected]

Ulusal Kop Bölgesel Kalkınma Sempozyumu
14-16 Kasım 2013 Konya, s.XX-XXX
ISBN: XXXXXX
Tarımda etkin sulama yapılabilmesi için öncelikle topraktaki nem miktarının belirlenmesi
gerekir. Bu amaçla genellikle bitkilerin yaprak ve kök bölgesine yerleştirilen çeşitli sensörler
yardımıyla nem ölçümü yapılarak, suyun akışına (debisine) yön veren vanaların kontrolü sağlanır
(Jadoon ve ark., 2011). Hassas tarımda sulama kontrolü noktasal, bölgesel ve merkezi olmak üzere
üç farklı şekilde gerçekleştirilebilir. Noktasal kontrol sisteminde sensör ölçümleri dikkate alınarak
belirli bir vananın kontrolü gerçekleştirilir. Fakat bu yaklaşımla saha üzerinde sensör ve kontrolör
çiftlerinden oluşan birbirinden bağımsız çok sayıda kontrol döngüsüyle hantal bir yapı ortaya
çıkar. Bölgesel sistemde birden fazla sayıda vana tek bir kontrolör tarafından koordine edilir. Bu
durumda da çalışılan saha sınırları genişledikçe performans düşer. Merkezi sistemde ise çok sayıda
bölgesel kontrol sistemi birbirleriyle bağlantılı olarak tek bir merkezden yönetilir (Sne, 2005).
Tarımsal alanlarda enerji ve veri aktarımında kablolama altyapısının kurulması çoğu
zaman mümkün değildir. Bu nedenle merkezi kontrole dayalı bir sulama kontrol sistemi
oluşturulmak istendiğinde saha üzerinde dağıtılmış çok sayıda sensör ve vana arasında iletişim
sağlayacak bir ağ kurmak için kablosuz haberleşme kaçınılmaz olur. Yapılan çalışmalar farklı
birçok alanda başarılı uygulamaları ortaya çıkan kablosuz algılayıcı ağların (wireless sensor
networks, WSNs) tarımsal alanların izlenmesi için de en uygun teknoloji olduğunu göstermiştir
(Di Palma ve ark., 2013; Yu ve ark., 2013, Shah ve Das, 2012). Geleceğin algılama teknolojisi
olarak görülen kablosuz algılayıcı ağlar çalışma sahası üzerinde dağıtılmış küçük boyutlu, ucuz,
düşük güç tüketen ve birbirleriyle işbirliği yaparak haberleşebilen çok sayıda algılayıcı düğümden
oluşur (Sharma, 2013). Algılayıcı düğümlerin enerji ihtiyaçları üzerlerindeki pil yardımıyla
karşılanır. Bu sebepten ağın temel tasarım hedeflerinin başında güç tüketiminin düşürülmesi gelir.
Genel amaçlı bir algılayıcı düğüm örneği Şekil 1’de gösterilmiştir. Son yıllarda mikro-elektromekanik sistemler (MEMS) ve dijital elektronik devrelerde yaşanan gelişmeler, belirli amaçlara
yönelik ekonomik algılayıcı düğümlerin üretilmesine zemin hazırlamış ve kablosuz algılayıcı
ağların tarımda kullanımının önü açılmıştır (Kalaivani ve ark, 2011; Bletsas ve ark., 2011).
Şekil 1. Modüler yapıda bir algılayıcı düğüm örneği (Libelium, 2013)
Kurulum amacı çevresel ve fiziksel büyüklükler hakkında bilgi toplamak olan kablosuz
algılayıcı ağlar yardımıyla geniş bir coğrafi saha üzerinde dağıtık algılama (distributed sensing)
yapılabilir (Culibrk ve ark., 2013). Her ne kadar toprak nem miktarı gibi önemli veriler bu şekilde
merkezi olarak gözlenebilse de sulama yönetimi için asıl gerekli olan kontrol işlevinin yerine
getirilmesi mümkün değildir. Buna karşılık tarımsal sulama sistemleri kullanılarak maksimum
üretim kapasitesi ve optimum su tüketimi hedeflerine ulaşılması için sadece toprak nem miktarının
izlenmesi yeterli olmayıp, aynı zamanda vanalar yardımıyla sulamanın kontrolü de gerekir
(Mafuta ve ark., 2013). Saha koşullarının düzenlenebilmesi için kablosuz algılayıcı ağların
gelişiminde ortaya çıkan bir sonraki adım, kablosuz algılayıcı ve eyleyici ağlar (wireless sensor
and actuator networks, WSANs) olmuştur. Bu tip ağ modelinde sahadan bilgi toplayan algılayıcı
düğümlerin yanında, bu düğümler ile işbirliği yaparak ön görülen kontrolleri yerine getirecek
eyleyici düğümler de görev alırlar (Akyildiz ve Kasimoglu, 2004). Algılayıcı düğümler, Şekil 2’de
gösterildiği gibi eyleyici düğümlere göre daha kısıtlı donanım ve enerji kaynaklarına sahiptir.
Diğer taraftan düşük maliyetli algılayıcı düğümlerin sayısı, uygulamaya yönelik özel olarak
tasarlanan eyleyici düğümlere göre daha fazla sayıdadır.
Ulusal Kop Bölgesel Kalkınma Sempozyumu
14-16 Kasım 2013 Konya, s.XX-XXX
ISBN: XXXXXX
AD
ED
Şekil 2. Algılayıcı düğüm (AD) ve eyleyici düğüm (ED) için donanım bileşenleri
Kablosuz algılayıcı ve eyleyici ağlar tam otomatik ve yarı otomatik olmak üzere iki farklı
mimari yapıda kurgulanabilir. Tam otomatik mimaride algılayıcı düğümler (AD) ve eyleyici
düğümler (ED) arasında dışarıdan müdahale edilmeyecek şekilde bir kapalı kontrol döngüsü
kurulur. Bu tip kontrol stratejisi düşük gecikme süresi ve sistem kaynaklarının verimli kullanılması
avantajına sahiptir. Buna karşın yarı otomatik mimaride algılayıcı düğümler tarafından toplanan
bilgiler öncelikle ortak alıcı (sink) görevi üstlenen koordinatör düğüme (KD) gönderilir. Burada
yapılan değerlendirme sonucunda ilgili eyleyici düğümlere uyarı verilerek pompa ve vana gibi
elemanlar harekete geçirilir (Akyildiz ve Kasimoglu, 2004).
Hassas tarımda sulama yönetimi için kablosuz algılayıcı ağların kullanımı konusunda son
yıllarda çok sayıda araştırma yapılmıştır (Dilay ve ark., 2012; Sabancı ve ark., 2013; Abd El-kader
ve ark., 2013; Hedley ve ark., 2012; Li-Ming ve ark., 2012; Shah ve Das, 2012). Bu çalışmada
Konya Ovası bölgesinde tarımsal su tüketiminin azaltılması amacıyla kullanılabilecek, temeli
kablosuz algılayıcı ve eyleyici ağlara dayanan bir sulama yönetim sistemi ele alınmıştır. Bildiri
anlatım planı giriş bölümünü takiben şu şekilde organize edilmiştir: Önerilen sulama yönetim
sisteminde kullanılacak materyal ve metot ikinci bölümde açıklanmıştır. Üçüncü bölümde
damlama sulama ve yağmurlama sulama yöntemleri için uygulanabilecek örnek modeller
açıklanarak, önerilen sistem modeli ana hatlarıyla incelenmiştir. Son olarak dördüncü bölümde
çalışmayla ilgili bir takım sonuç, yorum ve önerilere yer verilmiştir.
2. MATERYAL VE METOT
Toprak, mineral ve organik parçacıklar içeren çeşitli bileşenlerin karışımı ile su ve
havadan oluşur. Sulama yönetim sisteminin temel görevi toprak özelliklerinin tespit edilmesiyle
tam zamanında ve gereği kadar sulama yapılarak aşırı su tüketiminin önlenmesidir. Bunun için
öncelikle toprak nem miktarının tespiti için güvenilir sonuçlar veren bir ölçüm yöntemi belirlenir.
Sistemin istenen şekilde çalışması yapılan ölçümlerin hassasiyetiyle ilişkili olduğundan sensör
seçimi oldukça önemlidir (Karakaplan ve Aydın, 1992). Toprak nem miktarının tespit edilmesi
amacıyla Şekil 3’de gösterildiği gibi toprağın elektrik iletkenliği, dielektrik sabiti, vakum özelliği
ve yaprak ile ortam sıcaklığı arasındaki farka bağlı ölçüm yapan sensörlerden faydalanılır.
Elektrik iletkenliği ölçmek için kullanılan direnç tabanlı sensörler basit yapıları, düşük
fiyatları ve doğrudan kontrol sistemine bağlanabilme kolaylığı sebebiyle pratikte yaygın olarak
kullanılmaktadır. Bu tip sensörler genelde iki elektrot arasındaki direnç değerinin toprak nem
miktarının bir fonksiyonu olarak ölçülmesiyle sonuç verir. Toprak kuruduğunda direnci artarken
elektrik iletkenliği azalır. Böylece normalde kapalı konumdaki bir solenoid vananın kontrolör
tarafından açılmasıyla sulama gerçekleştirilir. Toprak nem miktarı istenen seviyeye ulaşınca, vana
kontrolör tarafından kapatılarak sulama sonlandırılır. Farklı özellikteki topraklar için iletkenlik
değeri değişiklik göstereceğinden sensörlerin mutlaka ölçümden önce kalibre edilmesi gerekir.
Ayrıca ilaçlama ve gübreleme gibi işlemlerden sonra toprağın elektriksel özellikleri
değişeceğinden ölçüm sonuçlarında hata görülebilir (Abraham ve ark., 2000; Skye, 2013).
Ulusal Kop Bölgesel Kalkınma Sempozyumu
14-16 Kasım 2013 Konya, s.XX-XXX
ISBN: XXXXXX
Kapasitif sensörler toprakta hacimsel nem miktarıyla ilişkili dielektrik sabitini ölçerler.
Bunun için çubuk şeklinde problar gerekli ölçüm derinliğine ulaşılana kadar toprak içine batırılır.
Kapasitif ölçüm yönteminde de temel problem dielektrik sabitinin sadece nem miktarıyla değil
organik bileşenlerine bağlı olarak toprak tipine göre değişim göstermesidir. Bu sebepten dolayı
ölçümlerden doğru sonuç alınabilmesi amacıyla ölçüm yapılacak sahaların her biri için ayrı ayrı
kalibrasyon ayarı yapılması gerekir (Majone ve ark., 2013).
Vakum tekniği topraktaki suyun gerçek yüzdesi yerine mevcut su kapasitesini ölçer. Bu
tip ölçüm sonuçları toprak tipinden bağımsız olarak bitkilerin gerçek su ihtiyaçlarını verdiğinden,
hassas tarım uygulamaları için daha elverişlidir. Toprak su potansiyelinin ölçülmesi için düşük
maliyetli toprak nem tansiyometreleri kullanılır. Ölçülen değerler basınç cinsinden milibar (mbar)
veya kilopascal (kPa) birimlerinde ifade edilir (Skye, 2013).
Şekil 3. (a) Direnç (b) Kapasitans (c) Tansiyometre (d) Yaprak sıcaklık sensörleri
Tarımsal uygulamalarda bitkilerin yaprak sıcaklığı ile ortam sıcaklığı arasındaki farkın
karşılaştırılmasıyla bitki su ihtiyacının tahmin edilmesi mümkündür (Clark ve Hiler, 1973). Bu
ilişkiye göre bitkilere yeterli miktarda su verildiğinde yaprak sıcaklığının ortam sıcaklığından daha
düşük olduğu görülmüştür. Sulama yetersiz yapıldığında ise yaprak sıcaklığının ortam sıcaklığına
göre 2-3°C daha yüksek olduğu anlaşılmıştır. Yaprak ve hava sıcaklıklarının ölçülmesi için
pratikte genellikle buton tipi termistörler kullanılır (Abraham ve ark., 2000).
Algılayıcı düğümlerde ölçüm için öncelikle algılama birimine bağlı toprak nem
sensörlerinden alınan sinyaller analog-dijital dönüştürücüden (ADC) geçirilerek hafızada saklanır.
Daha sonra tasarlanan haberleşme protokolüne uygun olarak veri transferi için sıra kendisine gelen
algılayıcı düğüm, seçilen ağ topolojisine uygun olarak ölçüm değerlerini hedeflenen düğümlere
gönderir. Algılayıcı düğümler üzerinde çoğu kez düşük güç tüketimiyle veri transferi
gerçekleştirilmek üzere geliştirilmiş ZigBee standardıyla uyumlu haberleşme modülü yer alır.
Haberleşme modülü mikroişlemci ve sensörlere göre daha fazla enerji tükettiğinden algılayıcı
düğümlerin pil ömrünün uzatılması amacıyla mümkün olduğunca düşük mesafede veri transferi
gerçekleştirilmesi istenir. Pratikte yaygın olarak kullanılan XBee modülü için çalışma frekansı,
protokol ve anten bağlantı tipi özelliklerine göre güç tüketim değerleri Tablo 1’de verilmiştir.
Tablo 1: Algılayıcı düğümleri için radyo haberleşme özellikleri (Libelium, 2013)
Ulusal Kop Bölgesel Kalkınma Sempozyumu
14-16 Kasım 2013 Konya, s.XX-XXX
ISBN: XXXXXX
3. SİSTEM MODELİ
Önerilen sulama yönetim sisteminden başta damlama sulama (drip irrigation) ve
yağmurlama sulama (sprinkler irrigation) olmak üzere farklı tipte sulama yöntemlerinde
faydalanılabilir. Damlama sulama yönteminde su, bitkinin kök bölgesine uygulandığından
buharlaşma ve yer altına sızmadan kaynaklanacak kayıplar en aza indirgenir. Dolayısıyla tarımsal
sulamada önemli miktarda tasarruf sağlanır (Gunturi, 2013). Damlama sulama sistem modelinde
Şekil 4’de gösterildiği gibi toprak nem miktarı bilgisinin ölçülmesinden sorumlu algılayıcı
düğümler, saha üzerinde her bir hat boyunca stratejik noktalarda düzenli biçimde konumlandırılır.
Algılayıcı düğümler belirli örnekleme aralıklarında aldıkları bu ölçüm değerlerini veri paketleri
halinde ortak alıcı görevi üstlenen koordinatör düğüme gönderirler.
Şekil 4. Damlama sulama yönteminde yarı otomatik sulama kontrolü
Yağmurlama sulama yöntemi için sistem modeli Şekil 5’de gösterilmiştir. Farklı toprak
özellikleri ve ürün tipine sahip alt sahalar için gerekli toprak nem miktarı değerlerinin koordinatör
düğüm üzerinde tanımlanması mümkündür. Koordinatör düğüm topladığı verileri değerlendirerek
toprak nem miktarı önceden belirlenmiş eşik seviyesi altına düşen alt sahalarda ilişkilendirilmiş
eyleyici düğümleri harekete geçirir. Eyleyici düğümler kendilerine ulaşan kontrol sinyalleri
doğrultusunda pompa ve vanaların çalışmalarını düzenleyerek suyun akışına yön verirler. Bu
şekilde optimum su tüketimi ile maksimum kapasitede ürün elde edilmesi için toprak nem miktarı
istenilen seviyede tutulmuş olunur. Sistemin işleyişinde ağ içindeki her algılayıcı ve eyleyici
düğüme, sadece kendilerinde bulunan bir tanımlayıcı adres numarası verilmiştir. Bu adreslemeden
faydalanarak, koordinatör düğüm kendisiyle bağlantılı algılayıcı düğümler ve onlarla ilişkili
eyleyici düğümler arasındaki bağlantıyı kolaylıkla kurabilir.
Tasarlanan sistemin kontrol performansını belirleyen önemli faktörlerden birisi seçilen ağ
topolojisidir. Bu çalışmayla önerilen sistem modelinde hücresel mimari temel alınarak, her alt saha
içinde yıldız (star) topolojisi kullanılarak koordinatör düğüm ile algılayıcı ve eyleyici düğümler
arasında tek atlamalı veri transferi tercih edilmiştir. Kurulacak sistem daha geniş coğrafi bölgeleri
içine alacak şekilde genişletilecek olursa Şekil 6’da gösterildiği gibi küme ağaç (cluster tree)
topolojisi üzerinde farklı hücrelerde bulunan koordinatör düğümler arasında bağlantı kurularak,
uzaktaki bir merkezi düğüme (MD) veri transferi sağlanır. Bağımsız hücrelere ait toprak özellikleri
ve sulama durum bilgisinin merkezi düğüme aktarılmasında uygulama koşullarına ve saha
özelliklerine bağlı olarak tek atlamalı veya çok atlamalı veri transferi gerçekleştirilebilir.
Ulusal Kop Bölgesel Kalkınma Sempozyumu
14-16 Kasım 2013 Konya, s.XX-XXX
ISBN: XXXXXX
Şekil 5. Yağmurlama sulama yönteminde yarı otomatik sulama kontrolü
Merkezi düğümün hücrelerden çok uzakta bulunması durumunda tek atlamalı haberleşme
ile veri transferi yapılması yüksek güç gerektireceğinden, koordinatör düğümlerin ve dolayısıyla
ağın çalışma ömrü oldukça kısalır. Koordinatör düğümlerin hem kaynak hem de röle görevi
üstlendikleri çok atlamalı yani işbirlikçi (cooperative) haberleşme ile veri transfer edilmesi
durumunda ise güç tüketimi düşük olmasına karşın, verilerin merkezi düğüme aktarılmasında
yönlendirme (routing) protokolüne ihtiyaç olduğundan haberleşme süreci daha karmaşık hale gelir.
Buna alternatif bir çözüm olarak koordinatör düğüm üzerinde standart haberleşme için kullanılan
ZigBee modülü yanında GPRS modülüne de yer verilerek, mevcut mobil telefon haberleşme alt
yapısı üzerinden merkezi düğüme veri transferi yapılması düşünülebilir.
Tasarlanan haberleşme protokolünde algılayıcı ve eyleyici düğümler sadece belirli
periyotlarda koordinatör düğüm ile bağlantı kurduklarından, diğer zamanlarda uyku moduna
geçirilerek pil ömürlerinin uzatılması istenir. Buna karşın koordinatör düğümler hem algılayıcı
hem de eyleyici düğümlerle iletişim kurarken, ağın çalışmasını kesintiye uğratmaksızın
sürdürebilmesi için (yani uyku moduna geçmeden) sürekli aktif halde kalmaları öngörülmüştür. Bu
açıdan maliyet artışı getirse de kontrol düğümlerinin güneş panelleriyle desteklenerek pil
ömürlerinin uzatılması faydalı olacaktır. Merkezi düğüm kendi üzerinde USB port benzeri
bilgisayar bağlantısına sahip olduğundan, enerji kısıtlaması söz konusu değildir. Buradan alınan
bilgiler tasarlanan grafik kullanıcı arabirimi (GUI) yardımıyla sürekli izlenir. Bu şekilde tüm
çalışma sahası üzerinde anlık koşullar rahatlıkla gözlenebilir. Ayrıca alınan bilgilerin veri
tabanlarında saklanması, istatistiksel yöntemlerle analiz edilmesi ve internet aracılığıyla
kullanıcılarla paylaşılması mümkün olur. Son olarak sisteme kayıtlı çiftçiler yetkilendirilmiş
oldukları sahalarla ilgili güncel sulama bilgilerine, sahip oldukları akıllı cep telefonları veya tablet
bilgisayarları kullanarak erişebilirler.
Önerilen sistem modelinde yapılacak bazı basit eklentilerle sulama yönetimi yanında
atmosferik koşulların uzaktan izlenmesi ve gübreleme yönetimi gibi uygulamalara da yer
verilebilir. Bu şekilde belirli noktalarda konumlandırılacak meteorolojik düğümler yardımıyla
sıcaklık, nem, basınç, rüzgâr, yağmur gibi hava koşullarının uzaktan izlenmesi sağlanabilir. Uygun
sensörler kullanılarak topraktan alınan pH ölçümleri neticesinde, suda çözülebilir kimyasallar
gerekli ölçüde enjektörler yardımıyla suya karıştırılarak, sulama ile eş zamanlı olarak gübreleme
işlemi gerçekleştirilebilir. Bunun yanında gerek duyulması halinde sulama hattı boyunca önemli
noktalara yerleştirilecek akış ölçüm sensörleri yardımıyla sahaya taşınan sulama suyunun debisinin
anlık olarak izlenmesi de mümkündür.
Ulusal Kop Bölgesel Kalkınma Sempozyumu
14-16 Kasım 2013 Konya, s.XX-XXX
ISBN: XXXXXX
Şekil 6. Önerilen sulama yönetim sistem modeli
4. SONUÇ VE ÖNERİLER
Tarımsal sulamanın optimize edilmesi çevresel ve ekonomik sebeplerden dolayı büyük
önem taşır. Bu çalışmada açıklanan sulama yönetim modelinin Konya Ovası üzerinde
uygulanması, bölgede mevcut su kaynaklarının verimli kullanılmasında hem çiftçilere hem de
yetkili kuruluşlara büyük kazanç sağlayacaktır. Bu çalışmada önerilen sistem, optimum su
tüketimiyle maksimum ürün elde edilmesine imkan sağlaması yanında, enerji ve işçilik
maliyetlerinin azaltılmasıyla geleneksel yöntemlere göre önemli avantajlara sahiptir. Sistemin
işletilmesinde enerji ve haberleşme amaçlı herhangi bir kablo alt yapısı gerekli değildir. Bu
nedenle kablolu sistemlere göre oldukça düşük kurulum maliyetiyle tasarlanacak ağ üzerinden
merkezi görüntüleme ve kontrol sağlanabilir. Kendi içinde farklı toprak özellikleri barındıran çok
büyük bir coğrafi alanda, her biri değişik su ihtiyaçlarına sahip çok sayıda ürün yetiştirilse bile,
tanımlanan alt sahalar üzerinde her bir ürün grubu için gerekli sulama planı kolaylıkla
oluşturulabilir. Bundan sonraki çalışmalarda gerekli düğümlerin donanımsal olarak ortaya
çıkarılmasıyla, önerilen sistemin saha üzerinde test edilmesi ve performansının değerlendirilmesi
planlanmaktadır. Bununla birlikte algılayıcı, eyleyici ve koordinatör düğümler arasında
haberleşme trafiğini düzenleyen MAC protokolü tasarımı için mevcut planlar incelenerek, sistem
performansını artırmaya yönelik iyileştirmelerle literatüre katkı yapılmaya çalışılacaktır.
Ulusal Kop Bölgesel Kalkınma Sempozyumu
14-16 Kasım 2013 Konya, s.XX-XXX
ISBN: XXXXXX
KAYNAKÇA
Abd El-kader, S. M., El-Basioni, B. M. M. “Precision farming solution in Egypt using the
wireless sensor network technology”, Egyptian Informatics Journal, 2013.
Abraham, N., Hema, P. S., Saritha, E.K., Subramannian, S. “Irrigation automation based
on soil electrical conductivity and leaf temperature”, Agricultural Water Management, Volume 45,
pp. 145-157, 2000.
Akyildiz, I. F., Kasimoglu, I. H. “Wireless sensor and actor networks: research
challenges”, Ad Hoc Networks, Volume 2, pp. 351–367, 2004.
Al-Karadsheh, E., Sourell, H., Krause, R. “Precision Irrigation: New strategy irrigation
water management”, International Conference on Agricultural Research for Development,
Deutscher Tropentag, Witzenhausen, October 2002.
Bletsas, A., Vlachaki, A., Kampianakis, E., Sklivanitis, G., Kimionis, J., Tountas, K.,
Asteris, M., Markopoulos, P. “Towards precision agriculture: Building a soil wetness multi-hop
WSN from first principles”, 2nd International Workshop in Sensing Technologies in Architecture,
Forestry and Environment (ECOSENSE), Belgrade, Serbia, April 2011.
Bhosale, P. A., Dixit, V. V. “Water Saving-Irrigation Automatic Agricultural Controller”,
International Journal Of Scientific & Technology Research Volume 1, Issue 11, pp. 118-123,
December 2012.
Clark, R. N., Hiler, E. A. “Plant measurements as indicators of crop water deficit”, Crop
Science, 13, pp. 466-469.
Culibrk, D., Vukobratovic, D., Minic, V, Fernandez, M. A., Osuna, J. A., Crnojevic, V.
Sensing Technologies For Precision Irrigation, Springer, 2013.
Di Palma, D., Bencini, L., Collodi, G., Manes, G., Chiti, F., Fantacci, R., Manes, A.
“Distributed Monitoring Systems for Agriculture based on Wireless Sensor Network Technology”,
International Journal on Advances in Networks and Services, Volume 3, No 1 & 2, pp. 18-28,
2010.
Dilay, Y., Soy, H., Bayrak, M. “Hassas Tarımda Kablosuz Algılayıcı Ağların Kullanımı
ve Uygulama Alanlarının İncelenmesi”, Iğdır Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 2 (2,
Ek: A): s. 21 - 26, 2012.
Dursun, M., Ozden, S. “A wireless application of drip irrigation automation supported by
soil moisture sensors”, Scientific Research and Essays, Volume 6, Issue 7, pp. 1573-1582, April
2011.
Gunturi, V. N. R. “Micro Controller Based Automatic Plant Irrigation System”,
International Journal of Advancements in Research & Technology, Volume 2, Issue 4, pp. 194198, April 2013.
Hedley, C., Ekanayake, J., Roudier, P. “Wireless soil moisture sensor networks for
precision irrigation scheduling”, In: Currie L. D., Christensen C. L. (editors). Proceedings:
Advanced Nutrient Management: Gains from the Past - Goals for the Future, Massey University,
Palmerston North, New Zealand, 10 pages, February 2012.
Jadoon, S., Solehria, S. F., Qayum, M. “A Proposed Least Cost Framework of Irrigation
Control System Based on Sensor Network for Efficient Water Management in Pakistan”,
International Journal of Basic & Applied Sciences, Volume 11, No 2, pp. 68-72, 2011.
Ulusal Kop Bölgesel Kalkınma Sempozyumu
14-16 Kasım 2013 Konya, s.XX-XXX
ISBN: XXXXXX
Kalaivani, T., Allirani, A., Priya, P. “A survey on Zigbee based wireless sensor networks
in agriculture”, 3rd International Conference on Trendz in Information Sciences and Computing
(TISC), pp.85-89, December 2011.
Karakaplan, S., Aydın, C. “Toprak Rutubetinin Otomatik Kontrolü Üzerine Bir
Araştırma”, Tarımsal Mekanizasyon 14. Ulusal Kongresi , s. 574 – 583, Samsun, 1992.
Keshtgary, M., Deljoo, A. “An Efficient Wireless Sensor Network for Precision
Agriculture”, Canadian Journal on Multimedia and Wireless Networks, Volume 3, No. 1, 5 pages,
January 2012.
Lea-Cox, J. D., Ristvey, A. G., Kantor, G. F. “Using Wireless Sensor Technology to
Schedule Irrigations and Minimize Water Use in Nursery and Greenhouse Production Systems”,
Combined Proceedings International Plant Propagators’ Society, Volume 58, pp. 512-518, 2008.
Libelium Comunicaciones. Catalogue Wireless Sensor Networks, 2013.
Li-Ming, Z., He-Ping, L., Bing, Z. “The System of Water-Saving Irrigation based on
WSN and MSIF”, International Journal of Computer Science Issues (IJCSI), Volume 9, Issue 6,
No 3, pp. 474-480, November 2012.
Mafuta, M., Zennaro, M., Bagula, A., Ault, G., Gombachika, H., Chadza, T. “Successful
Deployment of a Wireless Sensor Network for Precision Agriculture in Malawi”, International
Journal of Distributed Sensor Networks, Volume 2013, 13 pages, 2013.
Majone, B., Viani, F., Filippi, E., Bellin, A., Massa, A., Toller, G., Robol F., Salucci M.
“Wireless Sensor Network deployment for monitoring soil moisture dynamics at the field scale”,
Procedia Environmental Sciences, Volume 19, pp. 426 – 435, 2013.
Sabancı, K., Köklü, M., Aydın, C. “Microcontroller Controlled Smart Irrigation System
Design”, International Conference on Mathematical Methods and Optimization Techniques in
Engineering”, s. 135-139, Antalya, Turkey, 2013.
Sne, M. “ICT in water supply and Irrigation management”, Centre for International
Agricultural Development Cooperation, 2005.
Shah, N. G., Ipsita, D. “Precision Irrigation: Sensor Network Based Irrigation”, Chapter
in “Problems, Perspectives and Challenges of Agricultural Water Management” (edited by Manish
Kumar), InTech, 2012, pp. 217-232.
Sharma, P. “Socio-Economic Implications of Wireless Sensor Networks with Special
Reference to its Application in Agriculture”, African Journal of Computing & ICT, Volume 6, No.
2, pp. 31-40, June 2013.
Singh, I., Bansal M. “Monitoring Water Level in Agriculture Using Sensor Networks”,
International Journal of Soft Computing and Engineering (IJSCE), Volume 1, Issue 5, pp. 202204, November 2011.
Skye Instruments. “Soil Moisture Measurement Notes”, 2013.
Yu, X., Wu, P., Han, W., Zhang, Z. “A survey on wireless sensor network infrastructure
for agriculture”, Computer Standards & Interfaces, Volume 35, Issue 1, pp. 59-64, January 2013.