TR201614041A2 - Büyük veri analizi ve IoT sensörlere dayalı akıllı sokak aydınlatma sistemi - Google Patents

Abstract

Büyük veri analizi ve IoT sensörlere dayalı akıllı sokak aydınlatma sistemi Sokak lambalarına yerleştirilecek IoT sensörlerden (3) alınacak verilerin değerlendirilmesi ile lambaların (1) aydınlatma oranlarını belirleyen büyük veri analizi biriminin (5) değerlendirmesine dayalı akıllı sokak aydınlatma sistemi ve sisteme ilişkin sokak aydınlatma yöntemidir. IoT sensörlerden (3) gönderilen bahsedilen veriler ile büyük veri analiz biriminden (5) aktarılan verileri, merkezi birim (4) birlikte değerlendirerek; lambaların (1) açık/kapalı durumlarını ve yayacakları ışık miktarını ayarlayarak kontrol birimine (2) komut gönderir. Operasyon ara yüzü (6); büyük veri analiz birimine (5), kişilerden gelen değerlendirmeleri, beklentileri ve önerileri iletir ve büyük veri analiz biriminden (5) bildirilen alarm durumlarından sistem çalışanlarının haberdar olmasını sağlar.

Description

TARIFNAME Büyük veri analizi ve loT sensörlere dayali akilli sokak aydinlatma sistemi Teknik Alan Bulus, sokak Iambalarina yerlestirilecek IoT sensörlerden (fotosensör, hareket algilayan kamera, PIR (Passive Infrared/Pasif Kizilötesi) sensör gibi) alinacak verilerin degerlendirilmesi ile Iambalarin aydinlatma oranlarini belirleyen büyük veri analizine dayali akilli sokak aydinlatma sistemi ile ilgilidir.

Teknigin Bilinen Durumu Sokak aydinlatmalarinin açilis ve kapanislari, günesin batis ve dogus saatlerine göre ayarlanmakta ve açik kaldiklari süre içinde aydinlatma miktari sabit tutulmaktadir.

Ancak hava kosullarindan kaynaklanacak aydinlatma ihtiyaçlari burada göz ardi edilmektedir. Bunun yani sira, Iambalarin açik kaldiklari süre boyunca sabit bir oranda aydinlatilmasi enerji israfina yol açmaktadir. Çünkü sokaklarda her an ayni yogunluk olmamakta ve belli bir saatten sonra sokaklardan yaya ve tasit geçisi azalmaktadir.

Bunlarla birlikte, Iambalarda görülen zamaninda açilip kapanmamalar ise operasyon birimlerine kullanici sikayeti olarak gecikmeli gitmektedir. Bu da, sokak sakinlerinin memnuniyetsizligine yol açmaktadir.

Bugüne kadar bu sikintilarin giderilmesi için çesitli uygulamalar gelistirilmistir. Bu uygulamalarda, sensörler (fotosensörler veya hareketi algilayan kameralar gibi) ile sokak yogunlugu anlasilarak aydinlatmalarin isik seviyeleri yönetilmektedir. Bunlar, çesitli network yapilari (IoT, lokal kablosuz aglar gibi) üzerinden iletisimi saglamaktadir.

Aydinlatmanin hangi oranda açilip kapanacagina ise ya lokal kontrol birimlerinde ya da merkezi birimde çalistirilan lojik ile karar verilmektedir. Mevcut teknikteki bir uygulamada, sadece fotosensör ile aydinlatma yönetilirken, aydinlatma sisteminden alinan sensör verisi merkezi birime sokak güvenligi, ariza durumlari gibi konularda alarm yollamak 'üzere ayrica degerlendirmistir [1]. Bazi uygulamalarda ise aydinlatmayi yönetmek için hareket algilama cihazi kullanilmistir. Ancak bu veri alarm yollamak, istatiksel veri olusturmak ve gelecekteki kullanimi planlamak gibi amaçlar için degerlendirilmemistir [2][5]. Mevcut bazi uygulamalar, çesitli IoT sensörler ile aldigi veriyi degerlendirerek sokak aydinlatma seviyelerini düzenlemislerdir. Ancak loT kapsaminda alinan çok çesitli ve miktari oldukça fazla olacak büyük veri (big data) farkli kaynaklardan alinacak verilerle büyük veri analiz sisteminde islenerek aydinlatma seviyelerini belirleme Iojiginde ve aydinlatmalarin baslangiç degerlerinin olusturmasinda kullanmamistir. Yine ayni sekilde, buradan alinan veriler Iambalarin bagli olduklari birimlerin de bilgilerinin tutuldugu merkezi birimde ilgililer için alarma dönüstürülmemistir [3][4]. Akilli elektrik sebekelerinden gelen verileri büyük veri analizi ile isleyerek sehir planlamada kullanan uygulamalarda mevcuttur. Ancak gerçek zamanli aydinlatma yönetimi, gerçek zamanli ariza ve güvenlik alarmi olusturulmasi gibi özelliklere sahip degillerdir [6].

Sonuç olarak yukarida anlatilan olumsuzluklardan dolayi ve mevcut çözümlerin konu hakkindaki yetersizligi nedeniyle ilgili teknik alanda bir gelistirme yapilmasi gerekli kilinmistir.

Bulusun Amaci Bulus, mevcut durumlardan esinlenerek olusturulup yukarida belirtilen olumsuzluklari çözmeyi amaçlamaktadir.

Bulusun ana amaci, sokak lambalarinin hava durumu, sokagin doluluk orani gibi degerleri gözetecek sekilde aydinlatma oranlarini belirlemek üzere IoT sensör verilerini kullanmak ve ihtiyaca göre aydinlatma yapilarak enerji tasarrufu saglamaktir.

Bulusun diger amaçlar ise su sekildedir: . Aydinlatma degerlerine atanacak baslangiç degerlerini büyük veri analiz sistemi ile olusturmaktir.

- Büyük veri analiz sistemi ile her lambaya özel baslangiç degerini; Iambanin bulundugu bölgenin geçmis sensör verilerini, bölgesel özellikleri, müsteri beklentisini ve güvenlik parametrelerini kullanarak olusturmaktir. Böylece, müsteri memnuniyetinin saglandigi çok farkli sosyal parametrelerin göze alindigi ve zaman içinde yeni sonuçlarla sürekli kendini düzenleyen bir aydinlatma modeli olusturulacaktir.

. Müsteri sikayetlerinin azaltilmasi ve arizalara zamaninda müdahale için verileri gerçek zamanli degerlendirilerek ve merkezi birimdeki personel verisi ile eslestirilerek alarm olusturmaktir. Gerçek-zamanli olarak sensörlerden gelen veriye göre ilgili birimlere (aydinlatma saha personeli, trafik polisi, güvenlik görevlileri vb.) alarm iletilecektir. Bu, hem aydinlatmalarin verimini artirmak da hem müsteri memnuniyetini gelistirmektedir.

Güvenlik birimlerinden gelecek geri bildirimlerle hareketliligin bölgeye göre anormal arttigi veya azaldigi durumlar ya da trafik sikisikliginin sensörlerle fark edildigi durumlarda ilgili birimlere uyari olusturmaktir. Bu sayede, hacmi ve çesitliligi yüksek aydinlatma sisteminden gelen loT verisi farkli toplumsal amaçlar için de kullanilarak sistem çok islevli olmaktadir.

Aydinlatma bölgesine ait çok boyutlu verinin toplanarak ve islenerek, sehir yönetim birimlerine yeni gelisen trendler ile ilgili uyarilarda bulunmak ve onlara daha iyi planlama için ön gör'u saglamaktir. Gerçek-zamanli sensör verilerinin kamu yönetimden alinan sosyal veriler ve müsteri memnuniyeti verileri ile harmanlanarak büyük veri analiz sisteminde lamba bazli baslangiç aydinlatma degerini olusturacak sekilde islenmesidir.

Bulusun yenilikçi yönleri ise su sekildedir: Lambalarin ilk aydinlatma degerlerinin ve isik oran belirleme katsayilarinin büyük veri analizi ile olusturulmasi ve operasyon birimlerinden (belediye, güvenlik gibi) alinan verilerin, bu degerlerin üretilmesinde kullanilmasidir.

Lambalarin üzerinde bulunan IoT sensör verilerinin trafik düzenlenmesinde kullanilabilir olmasidir.

Lambalarin üzerinde bulunan IoT sensör verilerinin güvenlik birimlerini yönlendirici sekilde kullanilmasidir.

Akilli sehir konseptinde lambalarin üzerinde bulunan sensörlerden alinan veriler, analizler sonucunda ortaya çikan sonuçlarin yeni trendleri belirlemek ve gelecege yönelik öngörülerde bulunmak üzere raporlara dökülmesi ve ilgili birimlere iletilmesidir.

Böylece aydinlatmayi pratikte yönetmek için elde edilen veri, ayni zamanda gelecegi planlamak için de kullanilmaktadir. Ayni zamanda veriler, gerçek zamanli alarmlar ile güvenlik ve trafik yönetiminde de aktif olarak hayata katilmaktadir, Bu da akilli aydinlatma sisteminin çok islevli olmasini saglamistir.

Yukarida anlatilan amaçlari yerine getirmek üzere büyük veri analizi ve l0T sensörlere dayali akilli sokak aydinlatma sistemi ve yöntemidir. Bahsedilen sistem asagidaki unsurlari içermektedir: Sokak aydinlatmasi için kullanilan Iambayi açan/kapatan ve/veya Iambanin yaydigi isik miktarini ayarlayan kontrol birimi, fotosensör ve olan ve elde edilen algilama/görüntüleme verilerini gönderen IoT sensörler, aktarilan verileri birlikte degerlendirerek; â' lambalarin açik/kapali durumlarini ve yayacaklari isik miktarini ayarlayarak kontrol birimine komut gönderen, bulunan uç referans degerlerini asmasi durumlarinda operasyon ara yüzüne alarm gönderen merkezi birim, kisilerden/görevlilerden gelen geri bildirimleri analiz ederek, lambalarin açilmalari sirasindaki aydinlatma degerlerini belirleyen, analiz sonuçlarini operasyon ara yüzüne ve merkezi birime aktaran bahsedilen büyük veri analiz büyük veri analiz birimine, kisilerden gelen degerlendirmeleri, beklentileri ve sistem çalisanlarinin haberdar olmasinin saglayan bahsedilen operasyon ara Bulusun yapisal ve karakteristik özellikleri ve tüm avantajlari asagida verilen sekiller ve bu sekillere atiflar yapilmak suretiyle yazilan detayli açiklama sayesinde daha net olarak anlasilacaktir ve bu nedenle degerlendirmenin de bu sekiller ve detayli açiklama göz 'Önüne alinarak yapilmasi gerekmektedir.

Bulusun Anlasilmasina Yardimci Olacak Sekiller Sekil 1, bulusa konu olan sokak aydinlatma sisteminin tercih edilen yapilanmasinin sematik görünümüdür. Çizimlerin mutlaka ölçeklendirilmesi gerekmemektedir ve mevcut bulusu anlamak için gerekli olmayan detaylar ihmal edilmis olabilmektedir. Bundan baska, en azindan büyük ölçüde özdes olan veya en azindan büyük ölçüde özdes islevleri olan elemanlar, ayni numara ile gösterilmektedir.

Parça Referanslarinin Açiklamasi 2. Kontrol birimi loT sensör 3.1. PIR sensör 3.2. Fotosensör 3.3. Kamera 4. Merkezi birim Büyük veri analiz birimi 6. Operasyon ara yüzü Bulusun Detayli Açiklamasi Bu detayli açiklamada, bulusun tercih edilen yapilanmalari, sadece konunun daha iyi anlasilmasina yönelik olarak ve hiçbir sinirlayici etki olusturmayacak sekilde açiklanmaktadir.

Merkezi birim (4), aksam her lamba (1) için Iambaya (1) özel zamanda, Iambaya (1) ait baslangiç aydinlatma degeri ile açilma komutunu kontrol birimine (2) yollar. Kontrol birimi (2) de lambalarin (1) açilmasini tetikler. Lambanin (1) çevresindeki hava kosullarina göre belirlenen saatten önce fotosensörden (3.2) isik az sinyali alinirsa, lamba (1) açma komutu daha erken verilir. Belli bir süreye kadar kameradan (3.3) kapatma ya da isigi azaltma sinyali gönderilir. Merkezi birim (14) karar alirken büyük veri analiz biriminden (5) sokaga özel olusturulan aydinlatma katsayi degerlerini hesaplamalarinda çarpan olarak kullanir. Ornegin, sokagin güvenlik hassasiyet parametresi isik miktari hesaplanirken bir çarpan olabilir. Bu da büyük veri analiz biriminde (5) aydinlik degeri, hareketlilik, suç oranin ve müsteri memnuniyetinin iliskilendirilmesi ile olusturulan katsayidir. Bu veriler görevli kisiler tarafindan operasyon ara yüzüne (6), tercihen internet baglantisi olan bir bilgisayardaki kullanici ara yüzü, girilir ve büyük veri analiz birimine (5) gönderilir. Kameradan (3.3) hareket tespit edilmesi durumunda, Iambaya (1) isik açma komutu merkezi sistem (4) tarafindan gönderilir. Kameradan (3.3) hareketli nesnenin uzaklastigi tespit edildiginde, isik miktari eski haline getirilecek sekilde merkezi sistem (4) kontrol birimi (2) araciligiyla Sabah belirlenen saatte lambalar (1) kontrol birimi (2) araciligi ile kapatilir.

Kapanmadan sonra Iambadan (1) aydinlatma sinyali alinirsa, durum Iambadan (1) sorunlu ilgili operasyon ara yüzüne (6) alarm olarak yollanir. Merkezi birimde (4) her lamba (1) ile eslesmis sekilde ilgili birimlerin iletisim adresleri bulunmaktadir. Gündüz- gece boyunca tasit hareketliligi ve yogunlugu belirlenen degerlerin üstüne çikinca yine merkezi birim (4) ilgili birimlere alarm yollar. Bunun disinda ilgili birimler yogunluk raporlarini gün boyu büyük veri analiz biriminden (5) çekebilirler. Gündüz-gece boyunca loT sensörlerden (3) (PIR sensör (3.1), fotosensör (3.2) ve kamera (3.3)) alinan veriler büyük veri analiz birimine (5) gönderilir. Ayni zamanda, operasyon ara yüzlerinden (6) sosyal veriler (suç oranlari, emlak fiyatlari, kullanici memnuniyeti anket sonuçlari, hava durumu, kaza orani) alinir. Bu veriler önce islenebilecek hale getirilir (pre-prcessing), sonra çesitli öbekleme, iliskilendirilme yöntemleri ile aralarindaki bagintilar ortaya çikarilir. Büyük veri analiz biriminde (5) çalistirilacak hesaplama algoritmalarina bahsedilen sosyal veriler girdi olarak alinacaktir. Bu algoritmalar geçmis degerler ve sürekli eklenen yeni degerler ile hesap yaparak, refarans degerler olusturacaktir. Elde edilen sonuçlar yazili ve görüntülü raporlar ile operasyon ara yüzlerinde (6) görüntülenmek ve onaylanmak üzere yer aldigi cihazlara iletilir.

Bahsedilen onaylama islemi, sistem üzerinden gerçeklesebilecegi gibi operatöre ait mobil cihaz üzerinden sorgu ve cevaplama seklinde de gerçeklestirilebilir. Bu degerler operatörler tarafindan kontrol edildikten sonra sisteme default deger olarak girilecektir.

Bunun yani sira, lambalar (1) için ilk degerler ve isik oranini belirlemede kullanilacak katsayilar bu analizlerle olusturulur. Bunlar görevlilerin onayina sunulur, yapilan düzeltmeler ile büyük veri analiz biriminde (5) düzeltilir ve sürekli kendi kendini egitim (training) devam eder. Olusan yeni degerler ile merkezi birim (4) sürekli olarak güncellenir. merkezi birime (4) ait hafiza birimine, günesin dogus/batis saatlerine göre ve/veya canli hareketini algilamasi ve kablosuz olarak merkezi birime (4) alarm olusturmak, büyük veri analiz birimine (5) ise geri besleme ve büyük veriyi egitmek (self-trained system, deep-learning) için göndermesi, büyük veri analiz biriminin (5); anlik IoT sensör (3) verilerine, saate, mevsime, hava kosullarina, operasyon ara yüzünden (6) gönderilen kisi/müsteri geri bildirimlerine göre veri gelen her lamba (1) için açilma esnasindaki isik miktarini belirlemesi, belirlenen isik miktarinin operasyon ara yüzü (6) 'üzerinden görevli onayina sunularak, onay alinmasi durumunda ilgili Iambanin (1) kontrol birimine (2) merkezi birim (4) vasitasiyla iletilmesi ve kontrol biriminin (2) her aksam seviyesinin ayarlanmasi, 0:› günesin dogus ve batis vakitleri için Iambalardaki (1) isik seviyesinin, merkezi birimde (4) yer alan isik siddeti degerlerine göre kontrol birimince (2) set edilmesi, lamba (1) açildiktan sonra merkezi birimden (4) kapatma veya yayilan isik miktarini ayarlama islemi için kontrol birimine (2) komut gönderilmesi, merkezi birimin (4), fotosensörden (3.2) anlik olarak gelen verileri karsilastirmasi ve veri gelis zamanina göre; 0:› lamba (1) çevresindeki isik miktarinda azalma tespit etmesi durumunda, veri gönderim zamanina göre Iambanin (1) açilmasi veya Iambanin (1) yaydigi isik miktarinin arttirilmasi yönünde kontrol birimine (2) sinyal/komut göndermesi, > Iambanin (1) açik olmasi gerekirken veya lamba (1) maksimum seviyede isik yayarken, lamba (1) çevresindeki isik miktarinda azaltma tespit edilmesi durumunda merkezi birimin (4) operasyon ara yüzüne (6) alarm göndermesi .;. lamba (1) çevresindeki isik miktarinda artma tespit etmesi durumunda, azaltilmasi yönünde kontrol birimine (2) sinyal/komut göndermesi, » Iambanin (1) kapali olmasi gerekirken veya lamba (1) minimum seviyede isik yayarken, lamba (1) çevresindeki isik miktarinda artma tespit edilmesi durumunda merkezi birimin (4) operasyon ara yüzüne (6) alarm göndermesi, kontrol biriminin (2) iletilen komuta göre lambayi (1) açmasi/kapatmasi veya merkezi birimin (4), insan veya araç hareketliligine dair anlik olarak gelen kamera (3.3) görüntü verilerine ve veri gelis zamanina göre; göndermesi veya biri/araç Iambadan (1) uzaklasirken isik miktarini azaltmak 'üzere komut göndermesi veya tespit edilen hareketliligin referans degerlerini asmasi durumunda, operasyon ara yüzüne (6) bildirmesi, büyük veri analiz biriminin (5), operasyon ara yüzünden (6) girilen kisi/müsteri/görevli geri bildirimlerini ve IoT sensör (3) verileri kullanarak, operasyon ara yüzüne (6) yazili velveya görsel raporlari, gelecege yönelik tedbirleri ve mevcut ayar güncellemelerini bildirmesi Referanslar

Claims (3)

ISTEMLER 0 Sokak aydinlatmasi için kullanilan Iambayi (1) açan/kapatan ve/veya Iambanin (1) yaydigi isik miktarini ayarlayan kontrol birimi (2),
1. °I° lamba (1) çevresindeki ve Iambadan (1) yayilan isik miktarini algilayan fotosensör (3.2) ve 0:' lamba (1) çevresindeki insan ve tasit hareketliligini görüntüleyen kamera (3.3) olan ve elde edilen algilama/görüntüleme verilerini gönderen IoT sensörler (3) içeren, büyük veri analizi ve IoT sensörlere (3) dayali akilli sokak aydinlatma sistemi olup, özelligi; o loT sensörlerden (3) gönderilen bahsedilen veriler ile büyük veri analiz biriminden (5) aktarilan verileri birlikte degerlendirerek; ayarlayarak kontrol birimine (2) komut gönderen, -:› lambalarin (1) arizalanmasi, tespit edilen hareketliligin hafizasinda kayitli bulunan uç referans degerlerini asmasi durumlarinda operasyon ara yüzüne (6) alarm gönderen merkezi birim (4) o IoT sensörlerden (3) gönderilen bahsedilen veriler ile lambalarin (1) çalismasina dair kisilerden/görevlilerden gelen geri bildirimleri analiz ederek, lambalarin (1) açilmalari sirasindaki aydinlatma degerlerini belirleyen, analiz sonuçlarini operasyon ara yüzüne (6) ve merkezi birime (4) aktaran bahsedilen büyük veri analiz birimi (5), o büyük veri analiz birimine (5), kisilerden gelen degerlendirmeleri, beklentileri ve önerileri ileten ve büyük veri analiz biriminden (5) bildirilen alarm durumlarindan sistem çalisanlarinin haberdar olmasinin saglayan bahsedilen operasyon ara içermesidir.
2. 2. Büyük veri analizi ve loT sensörlere (3) dayali akilli sokak aydinlatma yöntemi olup, özelligi; merkezi birime (4) ait hafiza birimine, günesin dogus/batis saatlerine göre ve/veya canli hareketini algilamasi ve kablosuz olarak merkezi birime (4) alarm olusturmak, büyük veri analiz birimine (5) ise geri besleme ve büyük veriyi egitmek için göndermesi, büyük veri analiz biriminin (5); anlik IoT sensör (3) verilerine, saate, mevsime, hava kosullarina ve operasyon ara yüzünden (6) gönderilen kisi/müsteri geri bildirimlerine göre veri gelen her lamba (1) için açilma esnasindaki isik miktarini belirlemesi, belirlenen isik miktarinin operasyon ara yüzü (6) 'üzerinden görevli onayina sunularak, onay alinmasi durumunda ilgili Iambanin (1) kontrol birimine (2) merkezi birim (4) vasitasiyla iletilmesi ve kontrol biriminin (2) her aksam seviyesinin ayarlanmasi, 0:› günesin dogus ve batis vakitleri için Iambalardaki (1) isik seviyesinin, merkezi birimde (4) yer alan isik siddeti degerlerine göre kontrol birimince (2) set edilmesi, lamba (1) açildiktan sonra merkezi birimden (4) kapatma veya yayilan isik miktarini ayarlama islemi için kontrol birimine (2) komut gönderilmesi, merkezi birimin (4), fotosensörden (
3. 3.2) anlik olarak gelen verileri karsilastirmasi ve veri gelis zamanina göre; 0:› lamba (1) çevresindeki isik miktarinda azalma tespit etmesi durumunda, veri gönderim zamanina göre Iambanin (1) açilmasi veya Iambanin (1) yaydigi isik miktarinin arttirilmasi yönünde kontrol birimine (2) sinyal/komut göndermesi, > Iambanin (1) açik olmasi gerekirken veya lamba (1) maksimum seviyede isik yayarken, lamba (1) çevresindeki isik miktarinda azaltma tespit edilmesi durumunda merkezi birimin (4) operasyon ara yüzüne (6) alarm göndermesi .;. lamba (1) çevresindeki isik miktarinda artma tespit etmesi durumunda, azaltilmasi yönünde kontrol birimine (2) sinyal/komut göndermesi, » Iambanin (1) kapali olmasi gerekirken veya lamba (1) minimum seviyede isik yayarken, lamba (1) çevresindeki isik miktarinda artma tespit edilmesi durumunda merkezi birimin (4) operasyon ara yüzüne (6) alarm göndermesi, 0 kontrol biriminin (2) iletilen komuta göre lambayi (1) açmasi/kapatmasi veya o merkezi birimin (4), insan veya araç hareketliligine dair anlik olarak gelen kamera (3.3) görüntü verilerine ve veri gelis zamanina göre; göndermesi veya biri/araç Iambadan (1) uzaklasirken isik miktarini azaltmak 'üzere komut göndermesi veya tespit edilen hareketliligin referans degerlerini asmasi durumunda, operasyon ara yüzüne (6) bildirmesi, . büyük veri analiz biriminin (5), operasyon ara yüzünden (6) girilen kisi/müsteri/görevli geri bildirimlerini ve IoT sensör (3) verileri kullanarak, operasyon ara yüzüne (6) yazili velveya görsel raporlari, gelecege yönelik tedbirleri ve mevcut ayar güncellemelerini bildirmesi islem adimlarini içermesidir.