Tarım Alanı Akıllı Koruma Sistemi

Tarım Alanı Akıllı Koruma Sistemi Üniversite Öğrencileri Yurt İçi Araştırma Projeleri Destek Programı kapsamında TÜBİTAK 2209/A projesi olarak başvurulmuş ve TÜBİTAK tarafından kabul edilmiştir. Tarım Alanı Akıllı Koruma Sistemi Malatya Tarım Furaında proje bitmemesine rağmen bir çok çifçi tarafından ilgi görmüş ve beğenilmiştir. Tarım ülkesi olan ülkemizde çifçilerin en çok yaşadığı bir sorun olmaktadır.

ÖZET

Sürüler halinde gezen domuzlar tarım arazilerine girerek tarım ürünlerine zarar vermektedirler. Bu çalışmada tarım arazilerine giren domuzları tespit edip bulundukları konuma, çevreye zarar vermeden domuzları tarım alanından uzaklaştırmak amaçlanmaktadır. Ultrasonik mesafe sensörü kullanılarak sonar tespit sistemi oluşturulup 1. ultrasonik mesafe sensörü ile tarım alanındaki nesneler algılanacak 2. ultrasonik mesafe sensörü ile de algılanan nesnelerin canlı nesne olup olmadığı tespit edilecek. Algılanan nesneler canlı ise görüntü işleme ile domuz olup olmadığına karar verilecek. Yaklaşan yabancı cisimler domuz olduğu tespit edildikten sonra domuzların uzaklaşmasına neden olan kokuyu bulundukları alana yayarak domuzların tarım alanından uzaklaştırılması sağlanacaktır. 

PROJENİN TANIMI ve ÇALIŞMA AMACI 

Tarım arazilerinde gün geçtikçe yabani hayvanların sayısı artmaktadır. Artan yabani hayvanlar tarım arazilerindeki yetiştirilen mahsullere zaman zaman zarar vermekte. Tarım ve hayvancılıkta tarım ürünü yetiştiricilerin büyük bir sorunu hale gelmektedir ve her yıl binlerce lira zarara uğratmaktadır. Bu projemizde ki amaç yabani hayvanların koku yardımıyla tarım arazilerine zarar vermesini engellemektir. 

YÖNTEM ve METOTLAR 

Tasarlanacak örnek model biri ana, diğeri yardımcı olmak üzere iki tane devre kontrol kartı kullanılacaktır. Sensör giriş ve çıkış sinyallerini Arduino, görüntü giriş ve çıkış verileri için Rasberry Pi kullanılacaktır. Ultrasonik sensörlerle mesafe ölçümü metodu ile ortamdaki nesneler algılanacak. Kullanacağımız mesafe sensörünün 360 derece tarama yapabilmesi için servo motor kullanılacaktır. Algılanan nesnelerin tanımlanması için kamera yardımıyla görüntü işleme yapılacaktır. Eğer işlenen görüntü domuza ait ise Oda spreyi makinesi ile koku yayılması planlanmaktadır. Tüm sistemdeki verilerin aktarımı, uzaktan takibi ve kontrolü için WİFİ modülü kullanılacaktır. Kullanıcının tüm işlemleri takip edebilmesi için LCD ekran kullanılacaktır.  

PROJE PLANI 

Kontrol kartı 

Sistemi çalıştıracak kontrol kartı, projenin yazılım ön – planlı olması sebebi ile genel prototipleme kartlarına göre daha hızlı işlem gücüne sahip olmalıdır. Bu sebeple Linux işletim sistemi tabanlı, üzerinde giriş çıkış üniteleri barındıran düşük maliyetli kartlar kullanılması hedeflenmektedir.  

Kontrol kartında işlenen karmaşık verileri mekanik güce çevirebileceğimiz platform. Yani gelen veriyi anlamlandırıp yazılan kodlara göre motorlara ve sensörlere gerekli gücü sağlayan eleman.   

Kullanacağımız bu sensör 2 bölümlü bir elemandır ve ses dalgası ile ölçüm yapar. Trig den ses dalgası yollanır ve echo bölümünden, trig bölümünden yollanan ses dalgası dinlenir. Ses dalgası bir nesneye çarpınca geri döner ve bu geri dönme süresi çeşitli matematiksel hesaplarla hesaplanıp mesafe birimine(metre)çevrilir.  

360 derece tarama yapabilen ve kodlanabilen, istenilen değere (verilen pals değerine) göre açı yapabilen motorlardır. 

Görüntü işleme ve matematiksel modelleme için kullanılması planlanan eleman. Ayrıca gece görüşü özelliği de bulunmaktadır. 

Olası hayvan istilalarında hayvanları koku yoluyla kaçırmak için kullanılacak cihaz. 

Kontrol kartları ve sensörlerdeki verilerin ve çalışmasını kullanıcı tarafından takibi ve kontrolü gerçekleştirmek için kullanılacaktır. 

SONUÇ ve GELECEK ÇALIŞMALAR 

Yapılan çalışmanın sadece insan kokusu üzerine çalışma yapılacaktır bu çalışmada diğer ses, ışık ve koku yöntemleri değerlendirmesi zaman ve maddi eksikliklerden dolayı yapılamadığından gelecek çalışmalarda bu yöntemlerde geliştirilebilir.

KAYNAKLAR

“Modern tarım teknolojisi elektronik yardımıyla kontrol edilir. Bu yüzden makineler ve aletler aralarında birbirleri, diğer birimlerle ve çiftlik işletme birimi ile haberleşebilecek akıllı işlem birimlerine sahiptir. Bu yeni iletişim seçeneklerinin kapsamlı ve sorunsuzca kullanımı ancak dünya çapında kabul edilmiş iletişim standartlarının geliştirilmesi ve kullanılması ile mümkündür.” 

(H. Auernhammer ve H. Speckmann) 

LİNK 1

“Görüntü işleme teknikleri ile sayısal görüntü verileri kullanılarak iyileştirilmiş veya daha farklı görüntüler elde edilebilmekte ve nesne tanıma işlemleri gerçekleştirilebilmektedir.”( Gürcan Samtaş , Mahmut Gülesin) 

LİNK 2 

“Araştırma sonuçlarına göre yaban domuzu (Sus scrofa) alanda en yüksek populasyona sahip olan türdür.” (Nuri Kaan ÖZKAZANÇ) 

LİNK 3

Yukarıda TÜBİTAK 2209/A başvuru metninin bir kopyası olarak sunulmaktadır.

Tarım Alanı Akıllı Koruma Sistemi 2/10/2018 – 12/8/2019 tarihleri arasında prototip olarak tamamlanmış ve sonuç raporu TÜBİTAK‘a sunulmuştur.

Yapılan sistem aynı zamanda ortamdaki tüm nesneleri ve kişileri algılamaktadır. 

Arduino geliştirme kartı ile raspberry pi arasında zaman bakımından uyum problemi olduğu için arduino üzerinden çalışan sonar tespiti kullanılmamıştır. Arduino ile kameranın yatayda 180 derece dikeyde 45 derece görüş alanı oluşturabilmek için servo motorun kontrolünde kullanılmıştır. 

Projenin testlerinde uzak mesafelerden tüm hayvanları kedi ve köpek olarak algılamaktadır. Kamerayı yakınlaştırınca hedeflenen objenin ne olduğunu tespit etmektedir. 

Not: Kamera çözünürlüğü düşük olduğu için objeleri tam olarak ayırt edemediği için doğruluk oranı düşmektedir. 

Not: Domuzun tespit edilebilmesi için yüksek çözünürlüklü profesyonel kamera ile farklı açılarda ve mekanlarda çekilmiş binlerce domuz resmileri sistemin data setine yüklenerek domuzu makina öğrenmesi yolu ile sisteme öğretilmesi gerekmektedir. 

Sonuç

Geliştirdiğimiz bu proje ile tarım alanlarındaki ekili arazilere yabani hayvanların girmesini engellemeyi hedefledik. Sistematik olarak geliştirdiğimiz prototip’in benzerleri yurtdışında bulunmaktadır. Fakat kullanılan malzeme ve algoritma yapısı itibari ile farklılıklar bulunmaktadır. Ülkemizde muadili bulunmamaktadır. 

Çiftçiler, Endüstriyel tarım yapanlar hayvanların ekili arazilerine girmelerinden oldukça rahatsızdırlar fakat teknolojik bir çözüm kullanmamaktadırlar. Geleneksel yöntemlerle hayvanlar tarım arazisinden kısmen de olsa uzaklaştırılabilmektedir. Geleneksel yöntem ile yaban hayvanları zarar görebilmektedir. 

Biz bu proje ile ülkedeki ilgili çiftçilerin genel sorunu olan bu durumu ortadan kaldırmayı hedefliyoruz. Geliştirdiğimiz ürün ile hem yaban hayvanları görmeyecek hem de ekili araziye girmek istemeyeceklerdir.  

Proje süresince “Tarım Alanı Akıllı Koruma Sistemi” görüntü işleme teknikleri ile ortamdaki nesneleri algılayabilmektedir. Sistem objeyi tanımladıktan sonra kullanıcıya algıladığı obje hakkında mesaj yoluyla bilgi veriyor. Kullanıcı telefonuna gelen mesaj gördüğü zaman, aynı anda sahada kurulmuş olan sistem tespit ettiği hayvana göre uyarıcı veriyor. 

Sistem genel itibariyle bu şekilde çalışıyor. Geliştirdiğimiz sistem aynı zamanda veri depolayabilir durumdadır. Zamanla veriler elde edildikçe büyük veri ambarı ortaya çıkmış olacaktır. Bu veri ambarı sayesinde sistem karar vermesi daha güvenilir bir sonuç verecektir.  

Öneriler: 

Geliştirdiğimiz sisteme ülke genelinde ihtiyaç vardır. Aynı seviyede yerli bir ürün bulunmamaktadır. Bu projenin geliştirilmesi, proje süresince yurt dışı kaynaklardan öğrenilen uygulamaların sisteme dahil edilmesi gerekmektedir. Yerli bir ürün olarak geliştirilen bu ürünün testlerinin gerekli sayı ve süre içerisinde yapılması gerekmektedir. 

Çıktılar (Yayınlar, sunumlar vb.) 

https://github.com/EdjeElectronics/TensorFlow-Object-Detection-on-the-Raspberry-Pi

https://github.com/samjabrahams/tensorflow-on-raspberry-pi/blob/master/GUIDE.md

https://github.com/tensorflow/models/blob/master/research/object_detection/g3doc/installation.md

https://pimylifeup.com/category/projects/server/

https://www.alliedvision.com/en/products/cameras.html

https://www.instructables.com/id/Raspberry-Pi-Arduino-Serial-Communication/

https://www.easel.ly/create?id=https://s3.amazonaws.com/easel.ly/all_easels/3686189/1523384266&key=pri# 

https://www.botanikecza.com/Gunes-Enerjili-Domuz-Ayi-Kovucu-Tensor_15571.html?gclid=EAIaIQobChMIks2Shs6F2gIV4bvtCh3FOg3yEAQYASABEgJvIPD_BwE#0

https://www.instructables.com/id/Raspberry-Pi-Arduino-Serial-Communication/

Başa dön
İelişime Geç
Merhaba
Size nasıl yardımbı olabilirim?