Designing a microcontroller-based system for agricultural data monitoring
Tarımsal verilerin takibi amaçlı mikrodenetleyici tabanlı sistem tasarımı
- Tez No: 968742
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MAHMUT TENRUH
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Muğla Sıtkı Koçman Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Gıda güvencesizliği, kaynakların tükenmesi ve iklim değişikliği gibi küresel ölçekte artan sorunlar karşısında tarım sektörü, veri odaklı ve sürdürülebilir uygulamalara doğru köklü bir dönüşüm geçirmektedir. Nesnelerin İnterneti (IoT), bulut bilişim ve gömülü sistemler gibi gelişmekte olan teknolojilerin benimsenmesi, geleneksel tarım yöntemlerinden akıllı tarım uygulamalarına geçişi mümkün kılmakta; bu da gerçek zamanlı çevresel izleme, uzaktan kontrol ve öngörüye dayalı karar destek sistemlerini beraberinde getirmektedir. Bu tez çalışmasında, ESP32 mikrodenetleyici platformu kullanılarak düşük maliyetli, bulut entegreli ve IoT tabanlı bir tarımsal çevre izleme sistemi tasarlanmış ve uygulanmıştır. Geliştirilen sistem, toprak nemi, ortam sıcaklığı & nemi ve sulama suyu sıcaklığı gibi temel çevresel değişkenleri kesintisiz ve uzaktan izleyebilmektedir. Düşük güçlü sensörler ve kablosuz iletişim özellikleri ThingSpeak bulut platformu ile entegre edilerek, güvenilir veri toplama, iletim ve görselleştirme işlevleri hem mobil hem de masaüstü cihazlar üzerinden sağlanmıştır. Donanım mimarisi, DHT11, DS18B20 ve kapasitif toprak nemi sensörleri içeren bir sensör grubu ile ESP32 mikrodenetleyicisinden oluşmaktadır. Sensör verileri, Arduino IDE üzerinde geliştirilen gömülü yazılım aracılığıyla işlenmiş ve HTTP protokolü üzerinden bulut ortamına gerçek zamanlı olarak aktarılmıştır. ThingSpeak ve MATLAB IoT analiz araçları, veri görselleştirme, eğilim analizi ve eşik bazlı uyarı sistemleri gibi işlevleri yerine getirmektedir. Sistem, iki ay süreyle gerçek tarla koşullarında test edilmiş ve bu süreçte yüksek sensör doğruluğu, kararlı Wi-Fi bağlantısı ve düşük veri kaybı ile başarılı bir şekilde çalışmıştır. Elde edilen çevresel veriler, sulama zamanlamasının hassas bir şekilde yapılmasına olanak tanımış; seralarda iklim kontrolü uygulamaları için karar destek mekanizması sunmuştur. Ayrıca sistemin modüler ve ölçeklenebilir yapısı ile enerji verimli çalışması, sınırlı teknik altyapıya sahip küçük ve orta ölçekli çiftçiler için uygun bir çözüm sunmaktadır. Sonuç olarak, bu tez çalışması; akıllı tarım uygulamaları için erişilebilir, ekonomik ve yenilikçi bir araç olarak değerlendirilmek üzere tasarlanmış çevresel veri toplama sistemlerinin geliştirilmesine katkı sağlamaktadır. İlerleyen aşamalarda LoRa veya GSM gibi uzun menzilli iletişim teknolojilerinin entegrasyonu ile sistemin kapsama alanı genişletilebilir; ayrıca gömülü yapay zeka modelleri ile karar alma süreçleri otomatik hale getirilebilir. Önerilen sistem, uygun maliyetli ve gerçek zamanlı veri toplama çözümleriyle tarımsal verimliliği artırma, çevresel etkiyi azaltma ve sürdürülebilir gıda sistemlerini destekleme potansiyeline sahiptir.
Özet (Çeviri)
In the face of mounting global challenges such as food insecurity, resource depletion, and climate change, the agricultural sector is undergoing a critical transformation toward data-driven and sustainable practices. The adoption of emerging technologies—including the Internet of Things (IoT), cloud computing, and embedded systems—has enabled a paradigm shift from conventional farming methods to Smart Farming, characterized by real-time environmental monitoring, remote control, and predictive analytics. This thesis presents the design and implementation of a low-cost, cloud-integrated, IoT-enabled agricultural monitoring system based on the ESP32 microcontroller platform. The system is developed to continuously and remotely monitor essential environmental variables such as soil moisture, ambient temperature & humidity and irrigation water temperature. By integrating low-power sensors and wireless communication capabilities with the ThingSpeak cloud platform, the proposed system ensures reliable data acquisition, transmission, and visualization across mobile and desktop devices. The hardware architecture comprises an ESP32 microcontroller and a suite of sensors including the DHT11, DS18B20, and capacitive soil moisture sensors. Sensor data is processed via embedded firmware developed in Arduino IDE and transmitted to the cloud in real-time using HTTP protocols. Data visualization, trend analysis, and threshold-based alert functionalities are handled via the ThingSpeak and MATLAB IoT analytics tools. The system was tested over a two-month period in a real-world agricultural environment, where it maintained stable Wi-Fi connectivity and high sensor accuracy with minimal data loss. The collected environmental data enabled precise irrigation scheduling and supported proactive decision-making for climate control in greenhouse settings. Furthermore, the system's modular, scalable design and energy-efficient operation make it suitable for use by small- and medium-scale farmers with limited technical infrastructure. Overall, this thesis contributes to the development of intelligent, accessible, and cost-effective tools for Smart Farming applications. Future improvements are discussed, including the integration of long-range communication technologies such as LoRa or GSM, and the use of embedded AI models for automated decision-making. The proposed system highlights the potential of affordable, real-time data acquisition systems to improve agricultural productivity, reduce environmental impact, and support sustainable food systems in a rapidly evolving digital landscape.
Benzer Tezler
- PIC mikrodenetleyici ile çalışan otomatik bahçe sulama sistemi
Automatic garden irrigation system working with PIC microcontroller
RECEP ÇALIŞIR
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolTrakya ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ÖZLEM UÇAR
- Büyükbaş hayvan gübresinin anaerobik çürütülmesinde Van Gölü sedimentinin aşı ve kosubstrat olarak kullanımının optimizasyonu
Optimization of the use of Lake Van sediment as an inoculum and co-substrate in the anaerobic digestion of cattle manure
KORAY TUNCAY
Doktora
Türkçe
2026
ZiraatVan Yüzüncü Yıl ÜniversitesiBiyosistem Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ FATİH ŞEVKİ ERKUŞ
- 1981 Türkiye tarımsal yapısının önemli bileşenleri ve tarımsal bölgelerin elde edilmesi
Principle components of Turkey's agricultural structure and to determine agricultural rigions in 1981
İHSAN KARABULUT
- İki katlı pamuk ipliklerinden dokunan kumaşlarda örgüye bağlı olarak maksimum atkı sıklığının değişimi üzerinde bir araştırma
Başlık çevirisi yok
MELTEM ASLI NARTER
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
Tekstil ve Tekstil MühendisliğiEge ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÜNGÖR BAŞER
- Mimarlıkta rasyonel ve irrasyonel biçimlendirmenin ekonomik göstergelere bağlı olarak değişimi ve bu değişimin 11. yüzyıldan 19. yüzyıla kadar Türk ve Avrupa uygarlıklarında örneklenmesi
The Change of rational and irrational styles in architecture duetotho economicaldata and the illustration of this change on the Turkish and European Civilizations between 11th and 19th centuries
AYŞE ZEYNEP ONUR