Aydınlatma
Yönetim Sistemi
Günümüzde akıllı şehir uygulamaları kapsamında ulaşım altyapılarının daha güvenli, verimli ve sürdürülebilir hale getirilmesi, kent planlaması ve enerji yönetimi açısından öncelikli araştırma alanlarından biri haline gelmiştir. Özellikle yol aydınlatma sistemleri, kent içi enerji tüketiminin önemli bir bölümünü oluşturmakta; bu nedenle aydınlatma sistemlerinin yalnızca aydınlatma düzeyini sağlamakla kalmayıp, çevresel koşullara ve kullanıcı davranışlarına uyum gösterebilen akıllı yapılar haline dönüştürülmesi gerekmektedir. Bu bağlamda adaptif yol aydınlatma sistemleri, enerji verimliliği, trafik güvenliği ve kullanıcı konforu açısından kritik bir rol üstlenmektedir.
IoT Altyapısı Kurulumu ve Sistem Mimarisi
Bu çalışma, adaptif yol aydınlatma sistemlerinin gerçek saha koşullarında uygulanabilirliğini incelemeyi, çoklu sensör verileriyle desteklenen karar mekanizmaları geliştirmeyi ve
bu sistemlerin enerji performansı ile güvenlik üzerindeki etkilerini değerlendirmeyi amaçlamaktadır. Çalışma kapsamında, Gebze Teknik Üniversitesi kampüsü bir
“yaşayan laboratuvar (living lab)” olarak ele alınmış; gerçek kullanıcı davranışlarının, çevresel koşulların ve altyapı kısıtlarının gözlemlenebildiği bir test ortamı oluşturulmuştur.
Burada izlenen yaklaşım yalnızca teorik modelleme veya simülasyon çalışmalarıyla sınırlı kalmayıp sahada kurulmuş gerçek bir altyapı üzerinden veri üretmeye ve analiz etmeye dayanmaktadır.
Bu doğrultuda adaptif aydınlatma sisteminin donanımsal bileşenleri, haberleşme altyapısı, sensör entegrasyonu ve kontrol mimarisi kademeli olarak geliştirilmiş; her aşamada elde edilen
çıktılar bir sonraki adımın tasarımına girdi sağlamıştır. Böylece tez, kurgusal senaryolardan ziyade ölçülebilir ve doğrulanabilir verilere dayanan bütüncül bir araştırma çerçevesi sunmaktadır.
Çalışmada önerilen sistem mimarisi harita üzerinde konumları belirlenen bileşenler üzerinden kurgulanan çok katmanlı bir yapı çerçevesinde ele alınmaktadır. Sistem tasarımı sürecinde genel akış ve yöntemlerin anlaşılabilirliğini artırmak amacıyla bileşenler arası ilişkiler ve veri akışları diyagramatik bir yaklaşımla değerlendirilmiştir:
Gebze Teknik Üniversitesi kampüsü içerisinde Raylı Sistem Alt Geçidi ile Kız Öğrenci Yurdu arasında yer alan yol örneği aracılığıyla, adaptif yol aydınlatma sistemlerinin saha uygulaması, mevcut altyapı ve donanım teknolojileriyle uyumlu hale getirilmesi ve sistem performansının izlenmesi hedeflenmiştir.
Test yolu 7 m genişliğinde çift yönlü yol olup, tek taraflı aydınlatma düzeneğine sahip ve 23 adet aydınlatma direğini kapsamakta; aydınlatma direkleri 8,5 m uzunluğunda olup direkler arası mesafe yaklaşık olarak 30 metredir. Test yolu M3, M4 veya M5 aydınlatma sınıfı
olarak kabul edilebilirken; yol yüzeylerinin kullanılan malzemeye göre sınıflandırılması dikkate alındığında R1 veya R3 yol sınıfı olarak değerlendirilebilir.
Bu kapsamda test yolunda donanım değişiklikleri, aydınlatma tesisatının optimize edilmesi ve uzaktan izleme altyapısının kurulması çalışmaları gerçekleştirilmiştir.
Yeni Nesil Armatür ve Sürücü Teknolojisi
Test yolu aydınlatmasının yeni tesisatı için 60W gücünde ve 4000K (Doğal Beyaz) renk sıcaklığında armatürler tercih edilmiştir. Sistem kontrolü için ise DALI-4i protokolü üzerinden haberleşebilen, %1’den %100’e kadar hassas dimlenebilir sürücüler seçilmiştir.
Enerji Tasarrufu
İlk duruma göre daha düşük güce sahip armatürler kullanılarak enerji tüketimi azaltılmıştır.
Görüş Netliği ve Güvenlik
Doğal gün ışığına yakın renk sıcaklığı sayesinde test yolunda yüksek kontrast ve netlik sağlanarak yol kullanıcı (sürücü, yaya) güvenliği artırılmıştır.
Hassas Kontrol
Yeni sürücüler, sisteme %1 hassasiyetinde dimleme yeteneği ve uzaktan yönetilebilir akıllı özellikler kazandırmıştır.
ZHAGA soketler ile aydınlatma armatürleri ilk duruma göre LoRaWAN protokolüyle çalışan kablosuz yönetilebilir akıllı hale getirilmiştir. Yeni tesisatta armatürlerin tükettiği enerji, toplam çalışma süresi, şebeke gerilimi ve frekansı gibi kritik verileri elde edilmesinin yanı sıra soketin aydınlık düzeyi sensörü ve zaman saati gibi dahili özellikleri sayesinde özelleştirilebilen aydınlatma senaryoları çalıştırılabilmektedir.
LoRaWAN Entegrasyonu
ZHAGA Soket & DALI-4i Sürücü
Akıllı aydınlatma kontrol sisteminin merkezi ve bölge kontrol birimleri oluşturulmuştur.
Bölge Kontrol Birimi
Bölge kontrol birimi, test alanında bağlantı ve sunucuya veri aktarımını yöneterek sistemin genel performansını oluşturmakta; ağ geçidi donanımı olarak uzaktan izleme ve analiz imkanı sunmaktadır.
IoT LoRaWAN Gateway
Yarı endüstriyel anteniyle açık alanda 2,5 km’lik kapsama alanıyla veri boyutu, hızı ve periyodu parametrelerine göre IoT cihazları bağlanma kapasitesine sahiptir.
Merkezi Kontrol Birimi
Akıllı aydınlatma kontrol sisteminin merkezi ve bölge kontrol birimleri oluşturulmuştur. Merkezi kontrol birimi aydınlatma kontrol altyapısının tamamının yönetildiği platform arayüzünde armatürlerin durum bilgileri, harita üzerindeki gerçek konumları ve güç tüketim grafiği aynı anda, tek bir ekranda izlenebilirken, armatürler tek tek veya gruplar halinde senaryolarla veya manuel olarak kontrol edilebilmektedir.
Böylece test yolu üzerinde temel bileşenleriyle (armatür ve kontrol birimleri) adaptif aydınlatma tesisatı kurulmuş, izleme ve analiz çalışmaları başlatılmıştır. Armatürler, gün doğumu ve gün batımı astronomik zaman saati dilimlerini, gerçek zamanlı takvim verilerini veya kullanıcı tarafından önceden atanan zaman aralıklarını referans alarak otomatik bir şekilde çalıştırılmaktadır; kullanıcının elde etmek istediği aydınlatma seviyelerini manuel müdahale gerekmeksizin sağlamaktadır. Bu çalışma profili şuan için enerji tasarrufunu artırmak ve aydınlatmayı optimize etmek için idealdir.