EMO Proje Yarışmasında 3. Oldum

29 July 2010

Elektrik Mühendisleri Odası'nın (EMO) bu yıl altıncısını düzenlediği Proje Yarışmasında 3. seçildim. Okulda yapmış olduğum ve buradaki yazımda da anlattığım mezuniyet projemle yarışmaya katıldım ve sunum yaptım. Dereceye girdiğim ve projemi farklı platformlarda tanıtma şansı bulduğum için mutluyum :) Aldığım tavsiyeler ve yorumlar doğrultusunda projemi zaman buldukça geliştirmeye devam edeceğim.

Beni destekleyen herkese çok teşekkür ederim.

Sonuçlar için buraya gözatabilirsiniz. 

Mezuniyet Projem: "Engelli İnsanlar İçin Akıllı Ev"

23 June 2010

Merhaba, bu yazımda sizlere çok fazla teknik detaya inmeden kısaca mezuniyet projemden bahsetmeye çalışacağım.

Proje Özeti

Akıllı evler artık geleceğin tasarım kavramları arasında olmaktan çıkmıştır. Günümüzde akıllı evler inşa edilmekte ve içinde yaşayan insanların yaşam tarzlarını doğrudan etkilemektedir. Akıllı ev sistemlerinin amacı, içinde oluşan aktivitelerin farkında olan bir ortam yaratmaktır. Sağlıklı insanların yanında engelli insanlar da günlük hayatlarını kolaylaştırmak için bu sistemlere ihtiyaç duymaktadırlar. Çünkü engelli insanlar özellikle evde bulundukları zamanlarda bir çok zorluklarla karşılaşmaktadırlar.

Bu mühendislik projesinde, engelli insanların hayatlarını kolaylaştırmak hedeflenmiş ve farklı engel türleri için 3 farklı senaryo geliştirilmiştir. İlk olarak Otomatik Kapı Kontrol Sistemi, ikinci olarak Gaz Kaçağı Tespit Sistemi, son olarak da Sağır İnsanlar İçin Uyarı Sistemi geliştirilmiştir.

Bu projede akıllı ev sistemleri ile Kablosuz Sensor Ağlarının (Wireless Sensor Network) entegre edilmesi odaklanmıştır. Uygulamaları yürütmek için Tmote Sky kablosuz sensörler programlanmış ve kullanılmıştır. İhtiyaç olan donanım ve yazılım gereksinimleri tasarlanmış ve geliştirilmiştir.

Kablosuz Sensör Ağları (Wireless Sensor Network)

Microelektronik ve iletişim alanındaki hızlı gelişmeler küçük kablosuz sensörlerin üretilmesine imkan vermiştir. Bu sensör node'lar etrafındaki değişimleri algılama, hesap yapabilme ve kendi aralarında kablosuz olarak haberleşme yeteneğine sahiptir. Bu projede kullandığımız Tmote Sky WSN Node aşağıdaki şekilde gösterilmiştir.

Tmote Sky WSN Node

Tmote Sky sensor node'lar tinyOS olarak adlandırdığımız bir işletim sistemi ile çalışmakta ve nesC dili kullanılarak programlanabilmektedirler. Kendi aralarında haberleşmeleri ise IEEE 802.15.4 ZigBee standardı ile kablosuz olarak gerçekleşmektedir. İki adet kalem pil ile çalışabilmektedirler.

Bu sensör node'lar tek başlarına kısıtlı yeteneklere sahipken, bir ağ üzerinde bir araya geldikleri zaman hesaplama ve haberleşme işlerini çok hızlı bir şekilde yapabilmektedirler. İşte bu küçük sensör node'ların bir araya gelerek oluşturdukları networke Kablosüz Sensör Ağları (WSN) adını veriyoruz.

Aşağıdaki örnek ev planında, projede kullandığm farklı işlevlere sahip sensor node'ların ve diğer donanımların konumları gösterilmektedir.

Örnek Ev Planı

Sink Node: Bu node'u ev içinde oluşmuş olan kablosuz networkün beyni olarak tanımlayabiliriz. Sink node devamlı bilgisayara bağlı bulunmakta ve networkdeki diğer node'lar ile bilgisayar arasındaki iletişimi sağlamaktadır. Bilgisayarda çalışmakta olan program sayesinde bilgisayarla bilgi alışverişinde bulunabilmektedir.
Door Control Node: Bu node birinci senaryoda anlatacak olduğumuz "Otomatik Kapı Kontrol Sistemi" nin çalışmasından sorumludur. Bu node'a bağlı 2 adet hareket sensorü sayesinde kapıya yaklaşmakta olan kişiyi algılar ve bu kişinin kim olduğunu öğrenir.
Gas Detector Node: Bu node üçüncü senaryo olan "Gaz Kaçağı Tespiti" nden sorumludur. Node'a bağlı bulunan gaz sensörü sayesinde gaz kaçağını tespit eder ve diğer node'ları bu durumdan haberdar eder.
Human Node: Bu node devamlı olarak insanın üzerinde taşınması gereken node'dur. Bu node sayesinde kişinin kimliği tespit edilir ve kişinin kimliğine uygun senaryolar gerçekleşir. Üzerinde titreşim motoru bulunmaktadır.

Senaryo 1: Otomatik Kapı Kontrol Sistemi

Bu sistem kolları olmayan veya rahatsızlığından dolayı ellerini kullanamayan engelli insanlar için tasarlanmıştır. Bu insanlar engelinden dolayı kapı kilitlemek ve açmak için anahtar kullanamamaktadırlar. Otomatik kapı kontrol sistemi sayesinde kişi kapıya yaklaştığında kişinin üzerinde taşıdığı node'un kimliği tespit edilip, kişinin kimliğine göre kapının açılıp açılmamasına karar verilmektedir. Eğer kapıya yaklaşan kişi ev halkından biriyse kapı otomatik olarak açılmakta, kişi içeri girdikten sonra kapı tekrar otomatik olarak kilitlenmektedir. Aşağıdaki resimde bu senaryo adım adım sembolize edilmiştir.

Senaryo 1: Otomatik Kapı Kontrol Sistemi

Senaryo 2: Sağır İnsanların Fiziksel Olarak Uyarılması

Bu senaryoda amaç sağır insanların fiziksel olarak uyarılmasıdır. Geliştirilen sistem sayesinde evdeki insanların uyarılması gereken herhangi bir durum olduğunda, kişilerin üzerinde taşıdıkları sensör node'a bağlı titreşim motoru titretilmektedir. Böylece etraftaki seslerden habersiz olan sağır insanlar fiziksel olarak uyarılmış olmaktadır. Örneğin, evde tek başına olan sağır bir insanı düşünelim. Eve dışardan biri geldiğinde ve zile bastığında zili duyamayacaktır. Bu sistem sayesinde biri zile bastığında, kişinin üzerindeki node'a mesaj gönderilip titreşim motorunun çalıştırması sağlanmıştır. Ve bilgisayar ekranında da bir bilgi mesajı gösterilmiştir. Senaryo aşağıdaki şekilde görsel olarak anlatılmıştır.

Senaryo 2: Sağır İnsanların Fiziksel Olarak Uyarılması

Senaryo 3: Gaz Kaçağı Tespiti

Son senaryomuzda hedef kitle Alzheimer hastaları. Bildiğiniz gibi Alzheimer hastalarının en büyük problemi yaptıkları işi unutmaları. Bu hastalar zaman zaman ocaktaki gazı açık unutmak gibi büyük tehlikeler doğurabilecek unutkanlıklar gösterebiliyorlar. Tasarlamış olduğumuz akıllı ev sistemi, bu tip unutkanlıklarda gaz kaçağını tespit ediyor ve anında bununla ilgili görsel ve sesli uyarıcıları çalıştırıyor.

Sonuç

Yukarıda bahsettiğimiz Tmote Sky WSN Node'ların programlaması tinyOS işletim sistemi üzerine, nesC dili kullanılarak yapıldı. Bilgisayarda çalışan yönetim programı Java ile yazıldı. Yazılım kısmının yanında gerekli hardware dizaynları da yapıldı. Tüm hardware ve software dizaynları bittikten sonra sistem test edildi ve başarılı olduğu gözlendi.

Sonuç olarak, bu proje engelli insanların günlük hayatlarını kolaylaştırma fikrinden esinlenerek hayata geçirildi. Yaptığım araştırmalarda akıllı evlerle ilgili birçok araştırma yapıldığını gördüm, fakat engelli insanlar için geliştirilmiş akıllı ev tasarımlarıyla pek fazla karşılaşamadım. Bu projeyle akıllı ev sistemlerine farklı bir bakış açısı getirdiğime inanıyorum. Geliştirdiğim sistem her ne kadar engelli insanlar için tasarlanmış olsa da, temelinde günlük hayatı kolaylaştırma fikri yattığı için, sağlıklı insanlar tarafından da kullanılabilir. Gelecekte yapılabilecekler için ise, değişik senaryolar eklenerek sisteme daha farklı işlevler kazandırılabilir.