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:
1. 12V Solenoid gaz vanasına sinyal göndererek bina giriş vanasını kapatır.
2. 30A kontaktör rölesini açarak binanın ana elektrik şebekesini keser.
3. Yüksek sesli sirenle bina sakinlerini uyarır.
---
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: