Bu çalıĢmada sıcaklık ile mutlak nem arasındaki kontrol edilebilirlik iliĢkisi incelenmiĢtir. Sıcaklık ve mutlak nem aynı yönde artıp azaldıkları için birini azaltırken diğerini arttırmak matematiksel olarak oldukça karmaĢık bir durum ortaya çıkarmaktadır. GeliĢmiĢ model bazlı kontrol yöntemlerinin bu maksatla kullanılabilmesi için bu karmaĢıklığın kontrol edilebilirlik açısından tanımlanması gerekmekteydi. Bu çalıĢma bu ihtiyacı karĢılamak için yapılmıĢtır.
Çorlu lokasyonunda elde edilen veriler ve sonuçları:
Çorlu lokasyonundaki Ģahitli yüksek tünellerde yapılan Ģahitli testlerin grafikleri yukarıdadır. Elde edilen sonuçlardan;
K11 = - 0.1286
K12 = 2.5890 x 10-6
K21 = - 0.0109
K22 = 3.0896x10-7
ve Lambda değeri 3,45 olarak bulunmuĢtur. Bu değer çok güçlü bir iç etkileĢime iĢaret etmektedir.
Alfred Heilbronn Botanik Bahçesi sera sistemi verileri ve sonuçları:
Çok karmaĢık bir yapıya sahip olan ve içerdiği yüksek nem, içindeki havuzlar ve karmaĢık tropikal bitki içeriği nedeniyle Ġstanbul Üniversitesi'ne bağlı Alfred Heilbronn Botanik Bahçesi sera sisteminin dâhilinde yer alan yağmur ormanı serası bu çalıĢma için özellikle seçilmiĢ ve Ġstanbul Üniversitesi'nden temin edilen özel izin ile kullanılmıĢtır. Sera sisteminin içine ve dıĢına geliĢmiĢ sensörler yerleĢtirilmiĢ ve ölçülen sıcaklık, nem ve ıĢık Ģiddeti verileri cep telefonu hatları üzerinden sanal bir sunucuya aktarılarak biriktirilmiĢtir. Veri toplama süreci 2018 yılı Mart ayından baĢlamak üzere bir yıldan fazla sürmüĢtür.
120
Toplanan verinin ilgili kısmı diğer araĢtırmacıların da kullanımına sunulabilmesi açısından bu çalıĢmanın ekinde rapor edilmiĢtir fakat bu çalıĢma kapsamında toplanmıĢ olan verinin tamamı matematiksel modelleme ve analiz için kullanılmamıĢtır, kalorifer ısıtması yapılmayan Haziran, Temmuz ve Ağustos ayları verileri kullanılmıĢtır.
Süreç tepki eğrisi yöntemi kullanılarak, kontrol edilen çıktılar olan sıcaklık ve mutlak nem ile manipule edilen girdiler olan ıĢık ve havalandırma arasındaki kazanç bağlantıları gözlenmiĢ fakat üzerinde çalıĢılan karmaĢık sera sisteminin bir özdeĢi mevcut olmadığı için normalize edilmiĢ bir kazanç matrisi elde edilmemiĢtir.
Sistemin çok yüksek iç etkileĢimli karmaĢık bir sistem olduğu görülmüĢtür. Gece saatlerinde sera sıcaklığının kontrolünün ıĢık Ģiddetinin ayarlanması yoluyla mümkün olamayacağı için, sera içi ile dıĢı arasındaki sıcaklık farkının gece saatlerinde de kontrol edilmesinin ancak havalandırmanın ayarlanması ve serada hapsedilmiĢ olan enerjinin korunması ile kısmen mümkün olabileceği görülmektedir fakat tek bir değiĢkenin ayarlanması ile hem sıcaklığın hem de nemin aynı anda kontrol edilebilmesi matematiksel olarak mümkün olmadığı için ıĢık Ģiddetinin sıfıra ulaĢtığı andan itibaren baĢka bir kontrol girdisine (örneğin ısıtmaya ihtiyaç) duyulması kaçınılmaz olmaktadır. Belli bir ıĢık Ģiddeti eĢiği aĢıldıktan sonra, ıĢık Ģiddeti artsa da sera içindeki sıcaklık değeri ile dıĢındaki sıcaklık değeri farkının sabit kaldığı gözlenmiĢtir. Aynı Ģekilde sera içindeki ve dıĢındaki entalpi değerleri arasındaki fark da sabit kalmaktadır. Sera içi sıcaklık değeri ile sera dıĢı sıcaklık değeri farkının en az olduğu sabah saatlerinden itibaren, bu farkın en yüksek olduğu öğle saatlerine ulaĢılması süresince sera sisteminin entalpisinde sürekli bir artıĢ gözlenmiĢtir fakat ıĢık Ģiddetinin azalmaya baĢlamasından itibaren bu artıĢ azalıĢa dönüĢmekte ve gece ile birlikte minimuma inmektedir. Sabah saatlerindeki fark sıfıra kadar ulaĢmaktadır.
Yukarıdaki sonuçlar bize, karmaĢık bir sera sisteminde sıcaklık ve mutlak nem ile ıĢık Ģiddeti ve havalandırma arasında çok güçlü bir iç etkileĢimin olduğunu ve ancak aynı anda manipüle edilmeleri Ģartıyla sıcaklığın ıĢık Ģiddeti ve mutlak nemin de havalandırma ile kontrol edilebileceğini göstermektedir. Bu tür bir sistemin etkili kontrolü için çok değiĢkenli ve geliĢmiĢ bir "model bazlı kontrol" algoritması tasarlanması ve kullanılması gerektiği anlaĢılmaktadır.
121
Sonuç olarak, bu çalıĢmada, iki özdeĢ yüksek tünel ile bir tropikal sera sistemi üzerinde süreç tepki eğrisi yöntemi uygulanmıĢ ve kontrol edilen çıktılar olan sıcaklık ve mutlak nem ile manipule edilen girdiler olan ıĢık ve havalandırma oranı arasındaki iliĢkiler tespit edilmiĢtir. Çorlu‟daki yüksek tünellerden elde edilen kazanç matrisi üzerinde Bristol's bağıl kazanç oranı analizi uygulanmıĢ ve Lambda değerleri 3,45 bulunmuĢtur. Bu sonuca göre, incelenen sistemler çok yüksek iç etkileĢimli karmaĢık sistemlerdir fakat aynı anda manipüle edilmeleri Ģartıyla sıcaklığın ıĢık Ģiddeti ile mutlak nemin de havalandırma oranının manipulasyonu ile kontrol edilebilmeleri mümkündür. IĢık Ģiddetinin minimuma ulaĢtığı gece saatlerinde bu Ģekilde bir kontrol edilebilirlik durumu matematiksel olarak ortadan kalkmaktadır.
Özetle, bu çalıĢmada sıcaklık ile mutlak nem arasındaki iliĢki, Ģahitli testler ve karmaĢık bir sera sistemi kullanılarak kontrol edilebilirlik açısından detaylı olarak incelenmiĢ, matematiksel olarak tanımlanmıĢ, ve ileriki akademik çalıĢmalarda, özellikle de model bazlı geliĢmiĢ kontrol algoritmalarının seraların kontrolü maksadıyla kullanılabilmesi için kullanılabilir sonuçlar elde edilmiĢtir. Bu alanda, gelecekte, bu çalıĢmanın sonuçlarından da faydalanılarak geliĢmiĢ model bazlı kontrol uygulamaları yapılabilir. Daha etkili ve baĢarılı sera kontrolü yapılmasını mümkün kılacak önemli bazı matematiksel tanımlamaları ortaya koymuĢ olmasından dolayı bu çalıĢmanın tarıma yapacağı katkı önemli olacaktır.
122