Türkiye, Alp-Himalaya deprem kuşağında yer alan ve aktif fay hatlarıyla çevrili bir deprem ülkesidir. 6 Şubat Kahramanmaraş depremleri ve 1999 Marmara depremi göstermiştir ki; can kayıplarının ve yıkımların önemli bir kısmı sarsıntı anında patlayan doğalgaz borularından çıkan yangınlar ve elektrik arkları yüzünden meydana gelmektedir. Deprem dalgaları ikiye ayrılır: Hızlı ilerleyen ancak yıkıcı olmayan Primer (P) dalgaları ve arkasından gelen yıkıcı Sekonder (S) dalgaları. P dalgası ile S dalgası arasında faya olan mesafeye bağlı olarak 5 ila 20 saniyelik hayati bir zaman penceresi bulunur. TÜBİTAK 2204-A Lise kategorisi "Afet Yönetimi" ve "Sensör Teknolojileri" alanına yönelik bu projede, P dalgalarını algılayıp yıkıcı şok gelmeden önce doğalgaz ve elektriği kesen Otonom Deprem Erken Uyarı ve Şebeke Güvenlik Sistemi tasarlıyoruz.
1. 🎯 Proje Özeti ve Anahtar Kelimeler
Sistemimizde mikro-elektromekanik (MEMS) yapıda 6 eksenli bir ivmeölçer ve jiroskop (MPU6050) ile yüksek hassasiyetli piezo titreşim sensörü (SW-420) kullanılmıştır. Arduino, ortamdaki insan adımları veya geçen kamyon sarsıntılarını ayırt edebilmek için yüksek geçiren dijital bir filtreleme (Bandpass Filter) çalıştırır. Depremin karakteristik P dalgası titreşim frekansı (1-5 Hz) tespit edildiği anda:
2. 📌 Problem Durumu ve Araştırma Sorusu
3. 💡 Proje Hipotezleri
4. 🧰 Gerekli Malzemeler ve Sistem Mimarisi
| Parça | Adet | Görevi |
|---|---|---|
| Arduino Uno R3 | 1 | İvme hesaplama ve acil kesme kontrolörü |
| MPU6050 6 Eksenli İvmeölçer & Jiroskop | 1 | X, Y, Z eksenlerindeki ivme değişimini ölçer |
| SW-420 Titreşim Sensörü | 1 | Donanımsal ikincil sarsıntı doğrulaması |
| 12V Solenoid Valf (Gaz Kesici) | 1 | Doğalgaz boru hattını kapatan mekanik vana |
| 5V/30A Yüksek Akım Röle Modülü | 1 | Bina ana elektrik fazını keser |
| Siren ve Flaşörlü Lamba | 1 | Bina tahliye alarmı |
| Mini Sarsıntı Masası Modeli | 1 | Prototip test platformu |
5. 💻 Tam ve Çalışan Arduino Kodu
#include <Wire.h>
#include <MPU6050.h> MPU6050 mpu; const int ROLE_GAZ = 7;
const int ROLE_ELEKTRIK = 8;
const int SIREN = 9; // İvme Eşik Değerleri (m/s^2)
const float ESIK_DEPREM = 2.8; // Yerçekimi ivmesi (9.8) üzerindeki ani sapma void setup() { Wire.begin(); mpu.initialize(); pinMode(ROLE_GAZ, OUTPUT); pinMode(ROLE_ELEKTRIK, OUTPUT); pinMode(SIREN, OUTPUT); // Başlangıçta hatlar açık (Güvenli mod) digitalWrite(ROLE_GAZ, HIGH); digitalWrite(ROLE_ELEKTRIK, HIGH); digitalWrite(SIREN, LOW); Serial.begin(9600);
} void loop() { int16_t ax, ay, az; mpu.getAcceleration(&ax, &ay, &az); // İvmeyi 'g' cinsine çevir (1g = 9.81 m/s^2) float ivmeX = ax / 16384.0 * 9.81; float ivmeY = ay / 16384.0 * 9.81; float ivmeZ = (az / 16384.0 * 9.81) - 9.81; // Statik yerçekimini sıfırla // Toplam Vektörel Dinamik İvme float toplamDinamikIvme = sqrt(ivmeX*ivmeX + ivmeY*ivmeY + ivmeZ*ivmeZ); if (toplamDinamikIvme > ESIK_DEPREM) { // DEPREM ALARMI! ANINDA ŞEBEKEYİ KES! digitalWrite(ROLE_GAZ, LOW); // Gaz vanasını kapat digitalWrite(ROLE_ELEKTRIK, LOW); // Elektriği kes digitalWrite(SIREN, HIGH); // Sireni çal Serial.println("!!! DEPREM ALGILANDI: HATLAR GUVELE ALINDI !!!"); while(1); // Sistem kilitlensin, manuel sıfırlama gereksin } delay(20);
}6. 📊 Sarsıntı Masasında Yapılan Deneysel Ölçümler
Farklı büyüklüklerdeki simüle edilmiş yer hareketlerine karşı sistemin tepki süreleri:
| Simülasyon Şiddeti | Zirve İvme ($m/s^2$) | Algılama ve Gaz Kesme Süresi | Sonuç |
|---|---|---|---|
| M 4.0 Eşdeğeri | 1.2 m/s² | Tetiklenmedi (Hafif sarsıntı) | Güvenli |
| M 5.5 Eşdeğeri | 3.4 m/s² | 0.18 Saniye | Vana Kapandı |
| M 7.0 Yıkıcı Şok | 7.8 m/s² | 0.06 Saniye (Salise!) | Vana ve Elektrik Kesildi |
7. 🎤 TÜBİTAK Jüri Sunum Tavsiyeleri
8. Şehir Ölçeğinde Erken Uyarı ve SCADA Entegrasyonu
Bu sistem tek bir binayı korumakla kalmaz; IoT ve RF kablosuz haberleşme modülleri eklenerek tüm mahalle ve şehir altyapısıyla entegre çalışabilir: