Enerji, Şalt, Enerji Kalitesi, Pano, Trafo, Kablo, Motor, Kesintisiz Güç Kaynağı, Topraklama, Aydınlatma, Test-Ölçüm, Elektrik Proje-Taahhüt, Elektronik, dergi

KANATLI BARINMA YERİNİN AKILLI TELEFON İLE UZAKTAN KONTROLÜ VE İZLENMESİ

ÖZET
Ticari ve hobi amaçlı yetiştirilen kanatlı barınma yerlerinde çeşitli sorunlarla karşılaşılmaktadır. Bu tez çalışmasında kanatlı barınma yerlerindeki sorunlar dikkate alınarak çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Prototip olarak tasarlanan kümes kontrolü PLC (Programmable Lojic Controller)’de programlanmıştır. Kullanıcının kümesi uzaktan kontrolü ve izlemesi için LabVIEW (Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench)’de kullanıcı arayüzü oluşturulmuştur. Sistemin internet üzerinden e-posta göndermesi, uzaktan kontrol ve izlenmesi 3G modem ile sağlanmıştır.

[kutusol=11555] Yapılan çalışmalar sonucunda, prototip kümeste ısıl yalıtım, tüneklerin değişimi, mevcut yem ve su depolarının kapasitelerinin artırımı sağlanmıştır. Kümes iç ve dış sıcaklığının kontrolü ve izlenmesi, kümes havalandırma kontrolü ve izlenmesi, kümes yem ve su depolarının izlenerek boş bilgilerinin e-posta ile gönderilmesi, su deposunun sıcaklık kontrolü, kümes kapısı kapandı sesli uyarı sistemi, kullanıcının belirlediği saatler arasında çalışan, havanın aydınlık bilgisi ve dış ortam sıcaklığına göre çalışan otomatik açılır-kapanır kapı yapılmıştır. Bu çalışma ile kanatlı barınma yerinin akıllı telefon ile uzaktan kontrolü ve izlenmesi yapılmıştır. Böylece kümese gidilmeden kümesin durumu izlenmiş ve kümes ile ilgili kontroller sağlanmıştır.
Anahtar kelimeler: PLC, LabVIEW, OPC, uzaktan kontrol, uzaktan izleme, kanatlı, kümes[kutusag=11556] 

1.GİRİŞ
“Kanatlı” deyimi ticari ya da hobi amaçlı olarak yetiştiriciliği yapılabilen tavuk, hindi, kaz, ördek, bıldırcın, keklik ve deve kuşu gibi çok çeşitli kanatlı türlerini kapsamaktadır. Üretim süresinin kısa olması, iş gücünün diğer tarımsal üretimlere göre daha düşük olması, daha az alanda daha az maliyetle yapılabilmesi kanatlı yetiştiriciliğini cazip kılmaktadır. Son yıllarda devlet tarafından verilen hibe ve destekler ile bankaların sağladığı kredilerle birlikte sektöre duyulan ilgi artmıştır.

Geçimini kanatlı sektöründen sağlayan insan sayısı aileleri ile birlikte yaklaşık 1,5 milyon kişidir. Sektörün yıllık cirosu yaklaşık 5,5 milyar dolardır. Kanatlı sektörü ülkemiz tarımı içinde en hızlı gelişen ve en güçlü sektörlerden biri haline gelmiştir [1].

2013 yılı verilerine göre Dünya’da 96.337.658 ton tavuk eti üretimi, 68.262.486 ton tavuk yumurtası üretimi yapılmıştır. Avrupa’da 16.072.299 ton tavuk eti üretimi, 10.933.300 ton tavuk yumurtası üretimi yapılmıştır. Dünya üretimi ile kıyaslandığında ülkemiz tavuk eti ve tavuk yumurtası üretiminde 10. sırada; Avrupa üretimi ile kıyaslandığında ülkemiz tavuk eti üretiminde 2. sırada, tavuk yumurtası üretiminde ise 3. sırada yer almaktadır [1].
Ülkemizde yumurta tavukçuluğuna özellikle de organik kanatlı yetiştiriciliğine talep günden güne artmaktadır. Yoğun şehir hayatından, iş temposundan bunalan insanlar günün stresinden kurtulmak ve hafta sonları vakit geçirmek için hobi bahçeleri satın almaya başlamıştır. Kişiler [kutusol=11557] hobi bahçesinde organik ürün yetiştirmekle birlikte kanatlı yetiştiriciliği yaparak organik yumurta tüketmeyi amaçlamaktadır.

Ticari veya hobi amaçlı yetiştirilen kanatlı barınaklarında çeşitli sorunlarla karşılaşılmıştır. Bu sorunlar;
1)  Isı yalıtımı ve sıcaklık kontrolü bulunmayan barınma yerindeki hayvanlar kışın ve yazın değişen hava koşullarından olumsuz etkilenmektedir.
2)  Yeterli derecede havalandırılmayan barınaklarda hayvanların ürün verimi ve yaşama koşulları olumsuz etkilenmektedir.
3)  Kış aylarında havanın 0 °C derecenin altına indiği durumlarda su deposundaki su donmakta, bu nedenle hayvanlar susuz kalmaktadır. Bundan dolayı hobi amaçlı yetiştirilen hayvanlar kışın beslenilmemektedir.
4)  Barınakta bulunan yem deposunda yemin bittiği ve suluklarda suyun bittiği öğrenilememektedir.
5)  Hobi amaçlı yetiştirilen kanatlı barınaklarına hafta içi gidilememekte ve ilgilenilememektedir. Bu durumda barınakta bulunan hayvanlar barınak dışına çıkamamaktadır. Böylece barınak dışına çıkamayan hayvanların yem tüketimi artmaktadır.
6)  Barınak dışına çıkamayan kanatlılar yeşil otları, solucanları, böcekleri görme ve yeme şansı yoktur. Bu da barınak dışına çıkamayan kanatlıların gezen kanatlılara göre elde edilen yumurta sarısının daha koyu olmasını, lezzetinin de daha güzel olmasını engellemektedir.

2. PROTOTİP TASARIM[kutusag=11558] 
2.1. Kanatlı Barınma Yeri Seçimi
Kanatlı barınma yeri olarak Çorum ili merkez ilçesi Ilıca bağlarında bulunan kümes prototip olarak seçilmiştir. Prototip olarak seçilen kümesin eni 1,30 metre, boyu 5 metre, yüksekliği 1,40 metredir. Kümes hacmi, hesaplamalar sonucu yaklaşık olarak 9 m³ alınmıştır.


2.2. Prototip Tasarımda Yapılan Çalışmalar
2.2.1. Isıl yalıtım ve sıcaklık kontrolü
Kümeste soğuk kış günlerinde kümes ısısının kaybolmaması ve üretim verimliliğini artırmak için ısıl yalıtım yapılmıştır (Şekil 2).

Isıl yalıtımı yapılan kümes içine ve dışına sıcaklık kontrolü için ortam sıcaklığını ölçen LM35 sıcaklık sensörleri yerleştirilmiştir (Şekil 3).

2.2.3. Havalandırma sistemi
Havalandırma sistemi tasarımı 2 çalışma modu şeklinde tasarlanmıştır. Birinci çalışma modu kümes kapısı açılmadığı durumlarda çalışacaktır. İkinci çalışma modu kümes iç sıcaklığı 25ºC’nin üzerine çıktığı durumlarda çalışacaktır.

Birinci çalışma modu;
Kümes kapısı, tavukların olumsuz hava koşullarından etkilenmemesi için kümes dış sıcaklık değeri, kullanıcı tarafından belirlenen 0ºC/5ºC sıcaklık değerinin altına düştüğü durumda açılmayacaktır. Kümes kapısının açılmadığı durumlarda kümesin havalandırılması gerekmektedir.

Tavuklar için minimum havalandırma kapasitesi tavuk başına 0,70-0,85 m³/h olarak önerilmektedir [2]. Tavuklar için minimum havalandırma kapasitesi tavuk başına 0,9 m³/h olarak alınmıştır.
10 tavuk için havalandırma hesabı;

0,9 m3/h x 10 = 9 m3/h (1)

Kümeste kullanılan havalandırmanın kapasitesi 90 m³/h’tir. Kümeste kullanılan havalandırmanın kapasitesi Eşitlik (2.1)’deki gibi.


  (2)

Kümes hacmi 9 m³’tür. Kümeste bulunan havanın yenilenmesi için havalandırmanın bir saatte çalışacağı süre;


  (3)
Kümesin havalandırılması için bir saatte en az 6 dk. çalışması gerektiği hesaplanmıştır. Bu süre kullanıcı tarafından 6 dk./60 dk. arasında değiştirilebilecektir.

İkinci çalışma modu;
Tavuklar için rahatlık bölgesi sıcaklık sınırlarının 15°C ile 25°C arasında olması istenir. Sıcaklığın 15°C‘nin altına düşmesi tavuk yetiştiriciliğinde çok önemli olmamakla beraber 25°C’nin üzerine çıkması, tavukların ısı üretimlerini olumsuz yönde etkileyerek verim kaybına ve ölüme neden olmaktadır [3].

Kümes havalandırması kullanıcı tarafından belirlenen sıcaklıkta çalışmıştır. Bu sıcaklık kullanıcı tarafından 20°C/25°C arasında değiştirilebilecektir.

2.2.4. Su ve suluk sistemi
Tavukların su tüketimi ortam sıcaklığına göre değişmektedir. 20°C ısı altında 152 ml kadar su tüketen bir piliç 30°C ısı altında 262 ml su tüketir [4].
Her tavuk için günlük su tüketimi 175 ml. alınmıştır. 10 tavuğun günlük su tüketimi;

175 ml. x 10 = 1,75 l.  (4)

Kümes tadilatından önce kullanılan su deposu 12 litredir. Yeni kurulacak sistemdeki su deposu 30 litre seçilmiştir. Böylece yeni su deposu 17,14 gün tavukların su ihtiyacını karşılamıştır.

Her 4-5 tavuk için en az 1 adet suluk planlanmalıdır. Damla suluklar hijyenik üstünlüklerinden dolayı en yaygın kullanılan suluk tipleridir [5].

Su israfını ve kirlenmeyi azaltması için eski tip suluklar iptal edilip şamandıralı damla suluklar kullanılmıştır (Şekil 4).

[kutusol=11559] İçme suyunun kümes sıcaklığından biraz daha düşük olması uygundur. Bu sıcaklık 5°C’den daha az olmamalıdır. İçme suyunun çok soğuk olması (5°C’nin altı) halinde hayvanların içtikleri su miktarı azalır ve suyun donması ile de su alımı olanaksız hale gelir [6].
Su deposuna suyun donmaması için ısıtıcı eklenmiştir (Şekil 5).
Isıtıcı, kümes iç sıcaklığı kullanıcı tarafından belirlenen sıcaklığın altına düştüğü durumlarda çalışmıştır. Bu sıcaklık kullanıcı tarafından 0°C/5°C arasında değiştirilebilecektir. Su deposunda suyun bittiği bilgisinin öğrenilmesi için su deposuna farklı boyutlarda iki adet metal çubuk eklenmiştir (Şekil 6).[kutusag=11560] 

Suyun iletkenlik görevi kullanılarak, su iki metal çubuk arasında bulunduğunda PLC girişi aktif olmuştur ve su deposu dolu sinyali gönderilmiştir. Su seviyesi kısa çubuğun altına düştüğü durumda PLC girişi pasif olmuştur ve su deposu boş sinyali gönderilmiştir. Su deposu dolu, boş bilgisi arayüzden izlenmiştir. Su deposu boş sinyali geldiğinde uzaktan haberdar olunması için sistemde belirlenen e-posta adresine otomatik olarak e-posta gönderilmiştir (Şekil 7).
2.2.5. Yem deposu
Tavuklar için, bir günde tüketilen yem miktarı 115 gr olarak alınabilir [7].
Her tavuk için günlük yem tüketimi 115 gr. alınmıştır. 10 tavuğun günlük yem tüketimi;

115 gr. x 10 = 1150 gr (5)

Kümes tadilatından önce kullanılan yem deposu 15 kg.’dır. Tadilattan önce kullanılan yem deposu 8,57 gün tavukların yem ihtiyacını karşılamaktadır. Yeni kurulacak sistemdeki yem deposu 55 kg. seçilmiştir. Eski yem deposunun yerine kullanılan yem deposu 31,42 gün tavukların yem ihtiyacını karşılamaktadır (Şekil 8).

Yeni tasarlanan yem deposunda yemin bittiği bilgisinin öğrenilmesi için yem deposuna DC kapasitif sensör eklenmiştir.

[kutusol=11561] Yem deposu boş sinyali geldiğinde uzaktan haberdar olunması için sistemde belirlenen e-posta adresine otomatik olarak e-posta gönderilmiştir (Şekil 9).

2.2.7. Korna
Akşam hava kararmadan önce tavuklar kümese girmektedir. Korna kullanılmasındaki amaç kümes dışında tavuk kalması ihtimaline karşı kümes kapısının kapanacağını daha önceden tavuklara haber vermektir (Şekil 10).

Kapı kapanmadan önce kullanıcının belirlediği süre kadar korna çalmıştır kapı alt switche temas ettiğinde korna susmuştur.

2.2.8. Otomatik açılır-kapanır kapı
Otomatik açılır-kapanır kapı kontrolü iki çalışma modu şeklinde tasarlanmıştır. Birinci çalışma modu, kullanıcı tarafından belirlenen saatler arasında çalışan “kapı saat modu”; ikinci çalışma modu ise ışık bilgisi ve dış ortam sıcaklık bilgisi ile çalışan “kapı aydınlık-karanlık modu” dur.

Kapının otomatik açılır-kapanır işlevi kapı üzerinde bulunan DC motor tarafından sağlanmıştır (Şekil 11).
Kapı saat modu çalışma:
Kullanıcının belirlediği saatte kapı açılmış, kullanıcının belirlediği saatte kapı kapanmıştır (Şekil 12).

Kapı aydınlık-karanlık modu çalışma:
Kapı aydınlık-karanlık modu çalışma, kümes dış sıcaklık ve hava aydınlık-karanlık bilgisine göre çalışmıştır (Şekil 13).


Tavukların olumsuz hava koşullarından etkilenmemesi için kümes kapısı kullanıcı tarafından belirlenen dış hava sıcaklığının altına düştüğünde açılmamıştır.
Bu sıcaklık kullanıcı tarafından 0°C/15°C arasında değiştirilebilecektir.
Hava aydınlık şiddeti LDR ile ölçülmüştür (Şekil 14).[kutusag=11562] 

Hava aydınlandığı zaman kümes kapısı otomatik açılmıştır, hava karardığı zaman kümes kapısı otomatik olarak kapanmıştır.
Aydınlık bilgi sınırı ve karanlık bilgi sınırı kullanıcı tarafından değiştirilebilecektir. Hava aydınlık-karanlık bilgisi, belirlenen aydınlık bilgi sınırının altına düştüğünde kapı otomatik olarak açılmıştır. Hava aydınlık-karanlık bilgisi, belirlenen karanlık bilgi sınırının üstüne çıktığında kapı otomatik olarak kapanmıştır.
Kapı açılırken-kapanırken kapının açılmasının-kapanmasının sınırlanması ve kapının açıldığı-kapandığı bilgisinin öğrenilmesi için kapının üst ve alt kısmına switch konulmuştur (Şekil 15). Kapı switche temas ettiğinde motorun çalışması durmuştur.


3. PLC PROGRAMLAMA
Projede 4 adet dijital giriş, 7 adet dijital çıkış, 3 adet analog giriş, ethernet çıkışı ihtiyacı bulunduğu için OMRON CP1L-EM30DT1 PLC tercih edilmiştir. PLC’nin programlanması CX-Programmer’da yapılmıştır.
4. KULLANICI KONTROL PANELİ
Kullanıcı sisteme bağlanarak uzaktan kontrol etmesi için kullanıcı arayüzü LabVIEW programı kullanılarak oluşturulmuştur (Şekil 16).

5. UZAK BAĞLANTI
Sistemin uzaktan kontrol ve izlenmesi için bilgisayar kullanılmıştır.

[kutusol=11563]Prototip kümes içerisinde bulunan PLC ile bilgisayarın haberleşmesi ethernet kablo ile yapılmıştır. Böylece oluşturulan EXE dosyasındaki veriler anlık olarak izlenmiştir.

Sistemin uzaktan kontrolü, izlenmesi ve otomatik e-posta göndermesi için bilgisayarın internet bağlantısı 3G modem ile sağlanmıştır.

Uzak bağlantı için AnyDesk programı kullanılmıtır. Bilgisayara uzaktan bağlanırken onay verilmeden otomatik bağlantısı sağlanmıştır.
Gerekli işlemler yapıldıktan sonra sisteme uzaktan bağlantı yapılarak akıllı telefon ile kanatlı barınma yerinin uzaktan kontrol ve izlenmesi gerçekleştirilmiştir.

6. SİSTEM MALİYETİ
Yapılan maliyet hesaplamasında tez çalışmasında yapılan 9 m³ kanatlı barınma yerinin elektriksel malzeme fiyatı 1871,5 TL, 100 m³ büyüklüğünde bir işletmenin modernizasyonu için elektriksel malzeme fiyatı 2660 TL olarak, ayrıca sistemin kamera ile uzaktan izlenmesi 660 TL olarak hesaplanmıştır. Kümes hacmi artması maliyeti ciddi oranda artırmadığı görülmüştür.[kutusag=11564] 

7. SONUÇLAR VE ÖNERİLER
Gerçekleştirilen tez çalışmasında prototip tasarımda yapılan çalışmalar sonucunda elde edilen veriler aşağıda yer almaktadır.
1)  Prototip tasarımı yapılan kümese ısıl yalıtım yapılmış, kümes içerisine ve dışına sıcaklık sensörleri yerleştirilmiştir. Bu sensörler sayesinde kullanıcı arayüz üzerinden kümes iç ve dış sıcaklıklarının takip edilmesi sağlanmıştır.
2)  Kümes kapısı, tavukların olumsuz hava koşullarından etkilenmemesi için kümes dış sıcaklık değeri kullanıcı tarafından belirlenen sıcaklık değerinin altına düştüğü durumda açılmamıştır. Kümes kapısının açılmadığı durumlarda kümesin havalandırılması saatte en az 6 dk. çalışması sağlanmıştır.
3)  Kümes iç sıcaklığı kullanıcı tarafından belirlenen 20°C/25°C’nin üzerine çıkması durumunda havalandırmanın çalışması sağlanmıştır.
4)  Kışın suyun donmaması için su deposuna ısıtıcı eklenmiştir. Kümes iç sıcaklığı kullanıcı tarafından belirlenen 0°C/5°C’nin altına düşmesi durumda ısıtıcı çalışarak su sıcaklığını 18°C’ye getirmiştir.
5)  Su deposu dolu/boş bilgisi arayüz üzerinden izlenmiştir. Su deposu boş sinyali geldiğinde uzaktan haberdar olunması için sistemde belirlenen e-posta adresine otomatik olarak e-posta gönderilmiştir.
6)  Yem deposundaki kapasitif sensör ile yem deposunun dolu-boş bilgisi arayüz üzerinden izlenmiştir. Yem deposu boş sinyali geldiğinde uzaktan haberdar olunması için sistemde belirlenen e-posta adresine otomatik olarak e-posta gönderilmiştir.
7)  Akşam hava kararmadan önce kümes dışında tavuğun kalma ihtimaline karşı kümes kapısının kapanacağını daha önceden tavuklara [kutusol=11565] haber vermek için korna kullanılmıştır. Kornanın çalma süresi kullanıcı tarafından belirlenmiştir.
8)  Otomatik açılır-kapanır kapı kontrolü iki çalışma modu şeklinde tasarlanmıştır. Birinci çalışma modu, kullanıcı tarafından belirlenen saatler arasında çalışan “kapı saat modu” dur. Kullanıcının belirlediği saatler arasında kapı otomatik olarak açılmıştır ve kapanmıştır. İkinci çalışma modu ise ışık bilgisi ve dış ortam sıcaklık bilgisi ile çalışan “kapı aydınlık-karanlık modu” dur. Hava aydınlandığı zaman kümes kapısı otomatik açılmakta; hava karardığı zaman kümes kapısı otomatik olarak kapanmıştır. Kapının altına ve üstüne konulan switch ile kapının açık veya kapalı olduğu bilgisi arayüz üzerinden [görülmüştür.
9)  Prototip olarak tasarlanan kümes kontrolü PLC’de programlanarak yapılmıştır. Kontrol paneli için PLC’nin OPC Server ile bağlantısı yapılmıştır. PLC’den alınan veriler OPC Server üzerinden LabVIEW’e aktarılmıştır. Kullanıcının sistemi uzaktan kontrolü ve izlemesi için LabVIEW’de kullanıcı arayüzü oluşturulmuştur.
10) Uzaktan bağlantı için bilgisayar kullanılmıştır. Sistemin e-posta göndermesi, uzaktan kontrol ve izlenmesi için bilgisayarın internete bağlantısı 3G modem ile sağlanmıştır. Bilgisayarın uzaktan bağlantısı AnyDesk programı ile yapılmıştır. LabVIEW’de oluşturulan kullanıcı arayüzünün uzaktan kontrol ve izlenmesi sağlanmıştır. Böylece kanatlı barınma yerinin akıllı telefon ile uzaktan kontrolü ve izlenmesi sağlanmıştır. Aynı zamanda bu sistem bilgisayar, tablet ile de uzaktan kontrol edilmiştir.

Bu çalışmada sağlanan uzaktan kontrol ve izleme sistemi sadece kanatlı barınma yerleri için değil, büyükbaş barınma yerlerinde, evcil hayvan barınaklarında, akvaryumlarda, tarımsal sulama sistemlerinde uygulanabilir.[kutusag=11566] 

8. KAYNAKLAR
[1]  http://www.tarim.gov.tr/HAYGEM/Menu/8/ Kanatli-Yetistiriciligi/

[2]  Olgun M., Çelik M. Y., Yumurta Tavuğu Kümeslerinde Havalandırma Kapasitelerinin Belirlenmesi, YUTAV Uluslararası Tavukçuluk Kongresi, İstanbul, 1997b.
[3]  Meltzer A., Acclimatization  to  Ambient  Temperature  and  its  Nutritional Consequences, World’s Poultry Science Journal, 1987, 43, 33-44.
[4]  Aksoy T., Su ve suluk sistemi, Çiftlik Dergisi, http://www.ciftlikdergisi.com.tr/su-ve-suluk-sistemi.html/
[5]  Altan A., Bayraktar H., Editörler: Türkoğlu M., ve Sarıca M., Tavukçuluk Bilimi, Yetiştirme, Besleme ve Hastalıklar, Bey Ofset Matbaacılık, Ankara, 2009.
[6]  Aksoy T., Kümeslerde sıcaklık, Çiftlik Dergisi, http://www.ciftlikdergisi.com.tr/ kumeslerde-sicaklik-sicakta-ve-sogukta-stres.html/
[7]  Balaban A., Şen E., Tarımsal Yapılar, Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Yayınları Yayın No:1083, Ankara, 1988.