deÜ mühendislik bilimleri dergisi

CİLT: 16 -- SAYI: 46-- YIL: OCAK

2014

DOKUZ EYLÜL ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MÜHENDİSLİK BİLİMLERİ DERGİSİ

DOKUZ EYLUL UNIVERSITY FACULTY OF ENGINEERING JOURNAL OF ENGINEERING SCIENCE

YAYIM SAHİBİ VE SORUMLU YAZI İŞLERİ MÜDÜRÜ OWNER OF PUBLICATION AND DIRECTOR ON BEHALF OF THE JOURNAL

Prof.Dr. Ercüment YALÇIN

Yönetim Yeri Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Kaynaklar Yerleşkesi, Buca, 35160, İZMİR

Derginin Amacı ve Kapsamı Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, mühendislik alanındaki gelişmeleri takip etmek, meslek kuruluşları ve bireylerin ulusal ve uluslararası gelişimlerine katkıda bulunmak ve bu alanlarda Türkçe bir kaynak oluşturmak amacıyla yayımlanmaktadır. Derginin yazım dili Türkçe’ dir.

Mühendislik Bilimleri Dergisi, Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi yayını olup 1999’dan bu yana yayın hayatındadır. Dergide mühendislik bilimlerinde yapılmış tüm

özgün çalışmalara, eleştirel derlemelere, vaka sunumlarına, teknik notlara ve dergide yayımlanmış olan makalelere yönelik tartışmalara yer verilir. Bilimsel içeriğin doğru ve uygun olarak

verilebilmesi için tüm yazılar, konusunda uzman en az iki adet hakeme değerlendirilmek üzere gönderilir. Değerlendirme süreci sonunda olumlu görülen makaleler en kısa sürede yayımlanmak

üzere baskı sıralamasına alınır ve makale sahibine bildirilir. Mühendislik Bilimleri Dergisi, yılda üç defa (Ocak, Mayıs ve Ekim) yayımlanmaktadır. Dergimiz Tübitak Ulakbim

Mühendislik ve Temel Bilimler Veri Tabanı Dergi Listesinde taranmaktadır.

Yazıların Gönderilmesi Yayımlanması istemi ile dergimize gönderilecek yazılar, MÜHENDİSLİK BİLİMLERİ DERGİSİ’nin yazım kurallarına

uygun şekilde hazırlanmalıdır. Yazarlar yayımlanmasını istedikleri yazılar için, akale basım istemi dilekçesi, telif hakları

formu ve metnin dijital kopyasını (e-posta ile) dergi editörü Y r d . Doç. Dr. Gülden KÖKTÜRK'e ileteceklerdir. İstenen

belgeler hakkında geniş bilgi “http://web.deu.edu.tr/fmd/”

adresinden elde edilebilir.

Dergi Editörü

Yrd. Doç. Dr. Gülden KÖKTÜRK MÜHENDİSLİK BİLİMLERİ DERGİSİ Dokuz Eylül Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, Kaynaklar Yerleşkesi, Buca, 35160, İZMİR. Tel : +90 232 301 71 65 Fax : +90 232 453 10 85 E-posta : [email protected] Web : http://web.deu.edu.tr/fmd/

Telif Hakkı Dergiye sunulan yazılar daha önce yayımlanmamış, başka yerde sunulmamış olmalıdır. Yazıların dergiye sunulması ile birlikte yazarlar, yazının telif haklarını yayımcıya devrettiklerini kabul ederler. Her türlü ticari amaç ve doküman dağıtımı şeklinde toplu çoğaltma işlemleri için yayımcının izninin alınması ve yayımcıya ödeme yapılması gerekmektedir.

Abonelik Dergimiz, kütüphanelere, mühendislik fakültelerine, meslek odalarına vb. ilgili kurumlara ücretsiz olarak iletilmektedir. Ayrıca abone olmak isteyenler e-posta ile editöre ulaşmalıdırlar. Mühendislik Bilimleri Dergisi’nde yayımlanmış makalelerin tam metinlerine “http://web.deu.edu.tr/fmd/” adresinden ücretsiz olarak ulaşmak mümkündür.

Owner Office Dokuz Eylul University, Faculty of Engineering, Ca m p u s o f Kaynaklar, Buca, 35160, İZMİR.

Aim and Scope Dokuz Eylul University Faculty of Engineering Journal of Engineering Science, is published in order to pursue the latest developments in engineering, to contribute to the development of individuals and career foundations nationally and internationally and to compose a resource in Turkish in these fields. The language of the Journal is Turkish.

Journal of Engineering Science is a publication of Dokuz Eylul

University, Faculty of Engineering and has been in print since

1999. Within the journal, all the specific studies in the field of

science and engineering, technical notes, discussions about the papers that had been published in the Journal and critical compilations are participated. In order to give the scientific content precisely and appropriately, all the manuscripts are sent

for peer-review to at least 2 referees who are specialized in their

fields. The manuscripts which are evaluated as positive are taken into the publication sequence so as to be published immediately

and the owner of the paper is informed. Journal of Engineering

Science is published three-annually (January, May, October). Our journal is cited under the Tübitak Ulakbim Engineering and

Fundamental Sciences Database Journal List. Submission of Manuscripts

The manuscripts that are desired to be published in our Journal, must be prepared in compliance with the author’s guidelines of

Journal of Engineering Science. The authors should hand over the petition for the demand of the publication of the manuscript, the copyright form and the digital copy of the paper (by e-mail) to the Editor of the Journal, Assisit. Prof. Dr. Güldn KÖKTÜRK.

Further information on the required documents can be obtained from the website “http://web.deu.edu.tr/fmd/”.

Editor

Assist. Prof. Dr. Gülden KÖKTÜRK JOURNAL OF ENGINEERING SCIENCE Dokuz Eylul University, Faculty of Engineering, Dept . of Elect rica l and Elect ronics Eng., Campus of Kaynaklar, Buca, 35160, İZMİR. Tel : +90 232 301 71 65 Fax : +90 232 453 10 85 E-posta : [email protected]

Web : http://web.deu.edu.tr/fmd/ Copyright The papers that are submitted to the Journal must not be published or presented anywhere else. With the submission of the manuscript to the Journal, the authors agree that the copyright for their article is transferred to the publisher. Permissions from the Publisher and payment of a fee are required for all photo copying procedure either for commercial purposes or document release.

Subscription Our journal is transmitted to the libraries, engineering faculties, chambers of occupation and etc., free of charge. Those, who want to subscribe to the Journal, must contact the Editor. Full text versions of the papers that were published in the Journal of Engineering Science can be reached by the address http://web.deu.edu.tr/fmd/”.

http://web.deu.edu.tr/fmd/

mailto:[email protected]




mailto:[email protected]



CİLT/VOLUME : 16 No/Number: 1 Sayı / Issue: 46 OCAK 2014 / Oct 2014

ONURSAL EDİTÖR (HONORARY EDITOR)

Prof. Dr. Davut ÖZDAĞLAR (DEU, Çevre Müh.Böl.)

EDİTÖR (EDITOR)

Yrd. Doç. Dr. Gülden KÖKTÜRK (DEU,Elektrik-Elektronik Müh. Böl.)

YARDIMCI EDİTÖR (ASSISTANT EDITOR)

Doç.Dr. Didem AKYOL ALTUN (DEU, Mimarlık Bölümü)

DERGİ DANIŞMA KURULU (EDITORIAL BOARD)

Prof.Dr. Kuban ALTINEL (Endüstri Müh., Boğaziçi Üniversitesi)

Doç.Dr. Bilge BİLGEN (Endüstri Müh., Dokuz Eylül Üniversitesi)

Prof. Dr. Alp KUT (Bilgisayar Müh., Dokuz Eylül Üniversitesi)

Prof.Dr. Yalçın ÇEBİ (Bilgisayar Müh., Dokuz Eylül Üniversitesi)

Yrd. Doç. Dr. Kemal Egemen ÖZDEN (Bilgisayar Müh., Bahçeşehir Üniversitesi)

Prof. Dr. Ayhan ALTINTAŞ (Elektrik Elektronik Müh., Bilkent Üniversitesi))

Doç. Dr. Mehmet ENGİN (Elektrik Elektronik Müh, Ege Üniversitesi)

Yrd.Doç.Dr. Cem CİVELEK (Elektrik Elektronik Müh, Ege Üniversitesi)

Doç.Dr. Birol KAYA (İnşaat Müh., Dokuz Eylül Üniversitesi)

Yrd.Doç.Dr. Petek SINDIRGI (Jeofizik Müh., Dokuz Eylül Üniversitesi)

Yrd. Doç. Dr. Sevgi TOKGÖZ (Çevre Müh., Dokuz Eylül Üniversitesi)

Prof. Dr. Filiz DİLEK (Çevre Müh., Orta Doğu Teknik Üniversitesi)

Prof.Dr. Sacit ÖZER (Jeoloji Müh., Dokuz Eylül Üniversitesi)

Prof. Dr. Ünsal GEMİCİ (Jeoloji Müh., Dokuz Eylül Üniversitesi)

Prof. Dr. Can GENÇ (Jeoloji Müh., İstanbul Teknik Üniversitesi)

Prof. Dr. Cengiz KUZU (Maden Müh., İstanbul Teknik Üniversitesi)

Prof.Dr. Şebnem DÜZGÜN (Maden Müh., Orta Doğu Teknik Üniversitesi)

Prof.Dr. Erol KAYA (Maden Müh., Dokuz Eylül Üniversitesi)

Prof.Dr. Ali GÜNGÖR (Makine Müh., Ege Üniversitesi)

Doç. Dr. Hasan ÖZTÜRK (Makine Müh., Dokuz Eylül Üniversitesi)

Dr. Emin Taner ELMAS (Makine Müh., As-Yar Makina Yedek Parça A.Ş.)

Prof. Dr. Mustafa Nazmi ERCAN (Tekstil Müh., İstanbul Aydın Üniversitesi)

Prof. Dr. Sabri KAYALI (Malzeme ve Metalurji Müh., İstanbul Teknik Üniversitesi)



CİLT/VOLUME: 16 No/Number: 1 Sayı / Issue: 46 OCAK 2014 / Oct 2014

İÇİNDEKİLER

CONTENTS

TÜRKİYE’DE PETROL

HİDROKARBONLARINI PARÇALAYAN

YERLİ BAKTERİLERİN İZOLASYONU,

KARAKTERİZASYONU VE HİDROKARBON

PARÇALAMA KABİLİYETLERİNİN

BELİRLENMESİ

ISOLATION, CHARACTERIZATION AND DETERMINATION OF PETROLEUM HYDROCARBON DEGRADING METABOLIC CAPABILITIES OF INDIGENOUS MICROORGANISMS IN TURKE

Esin (ERAYDIN) ERDOĞAN, Ayten NAMLI , Fikrettin

ŞAHİN............................................................................... ... 1

TÜRKİYE’DE HİDROELEKTRİK ENERJİNİN

GELİŞİMİNDE ÖZEL SEKTÖR KATKISININ

İRDELENMESİ: DOĞU KARADENİZ

HAVZASI ÖRNEĞİ

EVALUATION OF PRIVATE SECTOR CONTRIBUTION IN THE DEVELOPMENT OF HYDROPOWER IN TURKEY: A CASE OF EASTERN BLACKSEA BASIN Adem AKPINAR, Uğur

SATILMIŞ......................................................................... 11

DÖRT ROTORLU UÇAN ROBOT DENGE VE

YÖNELİM ANALİZİ İLE UYGULAMASI

BALANCING AND ORIENTATION ANALYSIS AND IMPLEMENTATION OF QUADROTOR FLYING ROBOT

Oğuz GORA.................................................................... ... 25

BELLEK YÖNETİMİNDE SAYFA DEĞİŞİM

ALGORİTMALARININ PERFORMANS

ANALİZİ

COMPARISON OF THE PAGE REPLACEMENT

ALGORITHMS FOR MEMORY MANAGEMENT

Ünal ÇAVUŞOĞLU, Ahmet ZENGİN............................. 43

YERALTI KÖMÜR İŞLETMELERİNDE GAZ

İZLEME VE ERKEN UYARI SİSTEM

TEKNOLOJİSİNİN İŞ KAZALARININ

ÖNLENMESİNDEKİ ÖNEMİ

IMPORTANCE OF GAS MONITORING AND EARLY-WARNING SYSTEM TECHNOLOGY IN PREVENTING OCCUPATIONAL ACCIDENTS OF UNDERGROUND COAL MINES

Tahir MALLI, Mete KUN, Halil KÖSE............................ 59

DEÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ

MÜHENDİSLİK BİLİMLERİ DERGİSİ Cilt: 16 No:1 Sayı: 46 sh. 1-9 Ocak 2014

SIFIR DEĞERLİKLİ DEMİR KULLANILARAK FENTON BENZERİ

OKSİDASYON YÖNTEMİ İLE AZO BOYAR MADDE GİDERİMİ

(AZODYESTUFFREMOVAL USING ZERO-VALENT IRONWITH

FENTON-LIKE OXIDATION METHOD)

Neşe ERTUGAY

1, Filiz Nuran ACAR

2

ÖZET/ABSTRACT

Bu çalışmada Methylene Blue (MB) boyar maddesinin Fenton-benzeri oksidasyon işlemi

ile arıtılabilirliği araştırılmıştır. Arıtma verimi renk ve Kimyasal Oksijen İhtiyacı (KOI)

parametreleri ile değerlendirilmiştir. Bu işlem için optimum şartların belirlenmesinde Feo ve

H2O2 konsantrasyonu, pH ve başlangıç boyar madde konsantrasyonu dikkate alınmıştır. Buna

göre 20 dakikalık bir reaksiyon sonunda optimum değerler ; Feo=0.1 gL

-1, H2O2=75 mgL

-1ve

pH=3.0 olarak bulunmuştur. Bu değerler için 100 mgL-1

MB konsantrasyonunda % 99.0 renk

ve % 84.6 KOI giderim verimi elde edilmiştir. Boyar madde konsantrasyonunun artması hem

renk hem de KOI giderme verimi düşürmüştür.

In this study, the removable of Methylene Blue (MB) was investigated by Fenton-like

oxidation process. The removal yield was evaluated associated with color and chemical

oxygen demand (COD). Feo, H2O2 and initial dyestuff concentrations and pH were considered

in determination of optimum conditions for the process. At the end of reaction for 20 minutes

the optimum values were found as Feo=0.1 gL

-1, H2O2 =75 mgL

-1and pH=3.0. The color of

99.0% and COD of 84.6% removal were obtained at the MB concentration of 100 mg L-1

for

these values. Increasing of dyestuff concentration reduced both color and COD removal.

ANAHTAR KELİMELER/KEYWORDS

Fenton-benzeri oksidasyon; Boya; KOI giderimi

Fenton-like oxidation, Dye, COD removal

1 Atatürk Ün., Çevre Sorunları Araştırma Merkezi, ERZURUM, e-posta: [email protected]

2 Atatürk Ün., Mühendislik Fak., Çevre Müh. Böl., ERZURUM, e-posta: [email protected]

Sayfa No: 2 N. ERTUGAY, F. N. ACAR

1. GİRİŞ

Renkli atıksular başlıca tekstil, deri ve gıda endüstrilerinden kaynaklanmaktadır. Tekstil

endüstrisi renkli atıksu oluşturan sektörlerin başında gelmektedir. Özellikle boya ve terbiye

adımlarında yüksek miktarlarda su tüketilmekte ve buna bağlı olarak fazla miktarlarda atıksu

oluşturulmaktadır (Gönder ve Barlas, 2005). Dünyada üretilen sentetik tekstil boyalarının

yaklaşık yarısı yapılarında chromophore (-N=N-) bulunduran azo bileşikleridir. Azo boyaları

toksik ve biyolojik olarak geri dönüştürülemez ayrıca yüksek KOI ve kuvvetli renk veren

özelliklerinden dolayı çevreye zararlıdır. Renkli atıksular alıcı su ortamlarında estetik

kirliliğin ötesinde ışık geçirgenliğini azaltarak fotosentezi engellemektedir. Bunların yanısıra

boyar maddelerin parçalanmaya karşı dirençli olmalarından dolayı alıcı ortamların ekolojik

dengesi bozulmaktadır. Renkli atıksuların arıtımında, geleneksel arıtım metodlarına alternatif

olarak son yıllarda seçici olmayan ve çabuk bir şekilde su ortamındaki organik kirliliği okside

eden hidroksil radikalleri (•OH) gibi reaktif türlerin üretimi üzerine dayanmakta olan ‘İleri

Arıtım İşlemleri’ geliştirilmiştir (Gül ve Yıldırım, 2009).

İleri Oksidasyon İşlemleri (İOİ),toksik ve kalıcı özellikteki organik maddeleri hiçbir

ayrım yapmadan zararsız son ürünlere dönüştürebilmektedir. Seçici olmayan ve hızlı bir

şekilde su ortamındaki organik kirliliği okside eden •OH gibi reaktif türlerinin oluşumuna

dayanan İOİ; UV; UV/H2O2; H2O2/Fe2+

(Fenton işlemi), Fenton-benzeri (H2O2/Feo),

UV/H2O2/Fe2+

(Foto-Fenton işlemi) gibi değişik modifikasyonlarda uygulanabilmektedir (Gül

ve Yıldırım, 2009).

Son zamanlarda, metalik demir olan Feo sıfır değerlikli demir (SDD) ile de azo

boyalarının parçalanması üzerine olan ilgi gittikçe artmaktadır. Boya giderimi için SDD’nin

faydaları: düşük toksisite, düşük maliyet, işlem kolaylığı ve atık suda düşük demir

konsantrasyonudur. Asidik şartlarda, SDD nin yüzeyi aşınır ve Fe2+

iyonları üretir (Eşitlik 1).

Daha sonra •OH radikali üretmek için H2O2 ile reaksiyona girer (Eşitlik 2). Bu da Fenton

reaksiyonlarını oluşturur. SDD yüzeyi daha sonra Fe3+

iyonlarını Fe2+

iyonlarına

indirgeyebilir. Bu işlem ileri Fenton işlemi (İFİ) olarak tanımlanır. İFİ, geleneksel Fenton

işlemine göre birkaç avantaja sahiptir. Birincisi, demir tuzlarının yerine SDD’nin

uygulanması zıt anyonlu sulu sistemlerin gereksiz yüklenmesini önlemektedir. İkincisi, İFİ ile

muamele edilmiş atık sulardaki ferrous ve ferric iyonlarının konsantrasyonu, demir

tuzlarından yararlanan klasik Fenton işlemiyle karşılaştırıldığında önemli derecede düşüktür.

Üçüncüsü, 2 nolu eşitlik sayesinde Fe3+

‘ün daha hızlı geri dönüşümü söz konusudur (Fu vd.,

2010). Bundan başka, SDD aynı zamanda asidik şartlarda oda sıcaklığında ve basıncında

hemen hemen tam olarak amonyağa dönüşen nitrat gibi maddeleri indirgeyebilmektedir (Shu

vd., 2009). Bu yüzden, demir metalinin potansiyel olarak 3 elektronla reaksiyona

katılmasından dolayı Fenton işleminde Fe2+

yerine Feo in kullanıldığı birçok araştırma vardır

(Costa vd., 2008).

Feo+2H

+→ Fe

2+ +H2 (1)

Fe2+

+H2O2→Fe3+

+OH–+

•OH (2)

2Fe3+

+Feo→ 3Fe

2+ (3)

H2O2+Fe3+

→ Fe2+

+HO2•+H

+ (4)

Fe2+

+•OH →Fe

3++OH

– (5)

Mühendislik Bilimleri Dergisi Cilt :16 No:1 Sayı :46 Sayfa No: 3

Bu çalışma azo grubu bir boyar madde olan Methylene Blue’nun Fenton-benzeri

Oksidasyon yöntemi ile sulu ortamdan giderilebilirliği araştırılmıştır. SDD kullanılan ve

kesikli olarak yürütülen çalışmada arıtma verimi renk ve KOİ parametrelerinin takibiyle

değerlendirilmiştir.

2.MATERYAL VE METOT

2.1. Kullanılan Materyal ve Kimyasal Maddeler

E.Merck, Darmstandt markalı, biyolojik parçalanmaya dirençli MB (C16H18ClN3S·2H2O)

azo boyar maddesi ticari olarak temin edilmiştir. MB, sentetik bazik boya grubundan

katyonik bir azo boyasıdır. Pamuk, ipek gibi ürünlerin baskı ve boyama işlerinde, antiseptik

özelliğinden dolayı da tıbbi boyamada yaygın olarak kullanılır (Dutta vd., 2001). Boyar

maddenin kimyasal yapısı Şekil 1’de gösterilmiştir.

Şekil 1. MB boyar maddesinin moleküler yapısı (Panizza vd., 2001)

H2O2 (Hidrojen peroksit) stok çözeltisi, yoğunluğu 1.11 gcm-3

, % 30’luk Riedel-de Haën

markasından 0.2 M (6800 mgL-1

) olarak saf su ile hazırlanmıştır. 10 µm partikül boyutundaki

Feo

(Merck) ve istenilen pH aralığını elde etmek için % 10’luk H2SO4 ve 0.1 M NaOH

çözeltileri kullanılmıştır.

2.2. Deneysel Çalışma ve Analiz Yöntemi

İFİ işleminde, istenilen konsantrasyonda hazırlanan boyar maddenin ilk önce pH değeri

ayarlanmıştır. Daha sonra sırasıyla Feo ve H2O2 ilave edilerek 3 dakika 150 rpm, 17 dakika 30

rpm çalkalama hızı ve süresinde tutulduktan sonra 2 saat bekletme işleminin ardından 0,45

µm membran filtreden geçirerek renk ve KOI ölçümleri yapılmıştır.Renk ölçümleri MB boyar

maddesi için yapılan spektrum analizi sonucunda belirlenen 664 nm dalga boyunda

spektrofotometrik olarak okunmuştur (Dutta vd., 2001; Ferreira-Leitao vd., 2007). KOI

analizleri 148 °C’de Merck Spectroquant TR320’de Standart Metotlara göre 600 nm’de

spektrofotometrik olarak yapılmıştır. Ayrıca numunelerde H2O2 analizi I3-metodu ile

yapılarak KOI’ye girişim yapan miktar belirlenerek, bulunan KOI değerinden çıkarılmıştır

(Kang vd., 2009).

3. BULGULAR VE TARTIŞMA

3.1. Fenton Oksidasyonu ile MB’nun Giderimine Feo

Konsantrasyonun Etkisi

Demir, •OH üretmek için H2O2’yi katalitik olarak parçalayan Fenton-benzeri

reaksiyonlardaki ana parametrelerden biridir. Optimum SDD konsantrasyon değerini

belirlemek için 250 mL çalışma hacminde, sabit H2O2 miktarı ile 0,1-0,2-0,3-0,4 gL-1

gibi

farklı SDD dozları eklenmistir. Şekil 2’deki absorbans azalmasından da görüldüğü gibi, 0,1

mgL-1

lik demir seviyesinde renk giderimi dikkate değer bir şekilde artmıştır. Bu değerin


üstündeki dozlarda ise neredeyse bir artış gözlenmemiştir. Bundan dolayı optimum demir

dozu 0,1 gL-1

seçilmiştir. Bunun sebebi, belli miktarlardaki SDD, H2O2 üretimini artırmasına

rağmen, fazlası H2O2’nin ayrışmasını ve Fenton-benzeri reaksiyonlardan üretilen

oksidantların tüketilmesini hızlandırabilir (Zhou vd., 2009).

Şekil 2. MB’nin Fenton-benzeri oksidasyonunda Fe

o konsantrasyonunun absorbans azalmasına etkisi

(Co=100 mg L-1

, H2O2=50 mg L-1

, pH=3, T=20°C, t=20 dak.)

Fenton-benzeri reaksiyonlardaki bir diğer önemli parametre ise •OH kaynağı olarak

kullanılan H2O2’dir ve yüksek H2O2 konsantrasyonlarında daha fazla •OH oluşmaktadır. Bu

aslında tam da böyle değildir. Fenton oksidasyon işleminde H2O2’nin kritik bir

konsantrasyonu vardır. H2O2/Fe optimum molar oranını belirlemek önemlidir. Literatüre göre,

Fenton oksidasyon işlemiyle çeşitli atık suların muamele edilmesinde bu oran ile ilgili olarak

herhangi bir görüş birliği yoktur. Farklı optimum H2O2/Fe molar oranı 1:1’den 400:1 aralığını

kapsayan sulu çözeltide farklı kirliliklerin giderilmesi için önerilmektedir (Sun vd., 2009). Bu

çalışmada, MB’nin renginin giderilmesi için uygun H2O2/Fe molar oranı yaklaşık olarak 75:1

olarak belirlenmiştir (Çizelge 1).

Çizelge 1. MB’nin farklı şartlardaki giderim verimleri

No SDD(gL-1

) H2O2 (mgL-1

) pH % Verim

1 0,1 50 3 85,0

2 0,2 50 3 86,2

3 0,3 50 3 87,3

4 0,4 50 3 87,3

5 0,1 25 3 70,2

6 0,1 75 3 99,0

7 0,1 100 3 100

8 0,1 75 2 99,3

9 0,1 75 4 36,4

10 0,1 75 5 25,2

11 0,1 75 6 15,2

Çizelge 1’de görüldüğü gibi 100 mg L-1

MB konsantrasyonunda H2O2 miktarı arttıkça

renk giderim verimi artmıştır. 75 mgL-1

H2O2 miktarında % 99 gibi yeterli bir verim elde

0

0,4

0,8

1,2

1,6

2

400 500 600 700 800

Ab

sorb

ans

Dalga boyu(nm)

MBFeo=0,1g/LFeo=0,2g/LFeo=0,3g/LFeo=0,4g/L


edildiğinden dolayı optimum H2O2 değeri 75 mgL-1

olarak seçilmiştir. H2O2’nin renk giderimi

üzerindeki etkisi incelenmiş ve 25-100 mg L-1

arasında değişen miktarlarda H2O2 dozları

kullanılmıştır. Sonuç olarak dikkate değer bir absorbans azalması gözlenmiştir (Şekil 3). SDD

asidik şartlarda kolay bir şekilde çözünmez ve bu yüzden Fe2+

iyonları üretir ve üretilen Fe2+

iyonları •OH oluşturmak üzere H2O2 ile reaksiyona girer ve üretilen

•OH radikalleri H2O2

konsantrasyonuna bağlıdır. Sonuç olarak absorbans değerleri H2O2 konsantrasyonunun

artmasıyla azalmıştır.

Şekil 3. MB’nin Fenton-benzeri oksidasyonunda H2O2 konsantrasyonunun absorbans azalmasına etkisi

(Co=100 mgL-1

, Feo =0,1 gL

-1 , pH=3, T=20°C, t=20 dak.)

pH, İFİ’de renk giderimini etkileyen en önemli parametrelerden biridir. MB’nin renk

giderimi üzerine pH değerinin etkisini araştırmak için pH 2.0, 3.0, 4.0, 5.0 ve 6.0 olmak üzere

beş farklı başlangıç pH değeri araştırılmıştır. Şekil 4’den da görüldüğü gibi renk giderimi pH

değişimi ile dikkate değer bir şekilde etkilenmiştir. Düşük pH’larda daha fazla absorbans

azalması gözlenmiş, pH3.0 değerlerinde absorbans değerleri artmıştır. Çizelge 1’e

bakıldığında ise pH 2.0 ve 3.0,pH 4.0, 5.0 ve 6.0 ile karşılaştırıldığında renk giderim verimi

çok yüksektir. pH 3.0 ve 4.0’ te verim %99 iken pH 6.0’da %15.2’dir. Bunun sebebi SDD

asidik şartlarda kolay bir şekilde çözünmez ve bu yüzden Fe2+

iyonları üretir ve üretilenFe2+

iyonları •OH oluşturmak üzere H2O2 ile reaksiyona girer. pH değerinin artması ile ise OH

iyonlarının varlığında SDD’den kaynaklanan Fe2+

iyonları SDD’nin yüzeyinde FeOH

çökeltileri oluşturabilir. Böylece reaktif bölgeler işgal edilmekte ve bu yüzden reaksiyon

engellenmektedir (Fu vd., 2010). Optimum pH değeri ise pH 2.0 daha asidik olduğundan

dolayı pH 3.0 olarak seçilmiştir.

0

0,3

0,6

0,9

1,2

1,5

1,8

2,1

400 500 600 700 800

Ab

sorb

ans

Dalga boyu(nm)

MBH2O2=25mg/LH2O2=50mg/LH2O2=75mg/LH2O2=100mg/L


Şekil 4. MB’nin Fenton-benzeri oksidasyonunda pH’ının absorbans azalmasına etkisi (Co=100 mgL

-1 ,

Feo =0,1 gL

-1 , H2O2=75 mgL

-1,T=20°C, t=20 dak.)

Boyaların başlangıç konsantrasyonları pratik uygulamalarda önemli bir parametredir.

MB’nun başlangıç konsantrasyonunun İFİ ile renk ve KOI giderimine etkisi Şekil 5’te

verilmiştir. Başlangıç konsantrasyonları 50, 100, 150 ve 200 mgL-1

olarak alınmıştır.

Konsantrasyon arttıkça hem renk hem de KOI giderim yüzdesi azalmıştır. Renk giderimi ne

kadar çoksa KOI giderimi de ona paralel olarak artmıştır. 100 ve 200 mgL-1

MB için sırası ile

% 99.0 ve % 79.8 renk, % 84.6 ve % 16.2 KOI giderim verimleri elde edilmiştir. Bunun

sebebi yeterli sayıda •OH olmayışındandır. Yani MB’nun başlangıç konsantrasyonu arttığı

zaman buna paralel olarak •OH konsantrasyonu artmaz. 200 mgL

-1’de üretilen

•OH tükenmiş,

100 mgL-1

’de üretilen •OH ise tükenmemiştir. Bununla birlikte konsantrasyon ne kadar

yüksekse o kadar çok renk giderimi elde giderilmiştir. 100 mgL-1

’de giderilen boya miktarı

99 mgL-1

iken 200 mgL-1

’de 159,6 mgL-1 ‘

dir. Bu •OH ve boya arasındaki etkileşimin

artmasından kaynaklanmaktadır (Fu vd., 2010).

Şekil 5. MB’nin Fenton-benzeri oksidasyonunda boya konsantrasyonunun renk ve KOI giderimine

etkisi (Feo =0,1 gL

-1 , H2O2=75 mgL

-1 pH=3.0, T=20°C, t=20 dak.)

0

0,4

0,8

1,2

1,6

2

400 500 600 700 800

Ab

sorb

ans

Dalga boyu (nm)

pH=2pH=3pH=4pH=5pH=6

-1

9

19

29

39

49

0

50

100

150

200

250

300

0 50 100 150 200 250

Cs(

mgL

-1)

KO

Iso

n(m

gL-1

)

Co(mgL-1)

KOI

Cs


MB’nin İFİ ile zamana bağlı olarak optimum şartlarda KOI giderim etkisi Şekil 6’da

verilmiştir. Şekilden de görüldüğü gibi ilk dakikada giderimin büyük bir kısmı tamamlanmış

ve zamana bağlı olarak KOI değeri azalmıştır. İlk dakikada % 73,8 giderim verimi elde

edilirken 20. dakikanın sonunda bu değer % 84,6 olmuştur.

Şekil 6. MB’nin Fenton-benzeri oksidasyonunda farklı zamanlarda KOI giderimi (Co=100 mg L-1

,

KOİo=147,8 mg L-1

, Feo =0,1 g L

-1 , H2O2=75 mg L

-1 ,T=20°C, t=20dak.)

Fenton-benzeri işlemde kullanılan SSD membran filtrasyonu, manyetik kuvvetler,

sedimantasyon vb. işlemlerle su ortamından kolaylıkla geri kazanılabilir. Geri kazanılan SDD

aynı işlemde tekrar kullanılabilir. Weng ve diğerleri, SDD kullanarak sulu ortamdan Direct

Blue 15 boyar maddesini Fenton/ultrasonik işlemle giderdikleri çalışmalarında SDD’yi geri

kazanarak sistemlerinde iki kez daha kullanmışlardır. İkinci ve üçüncü kullanımda reaksiyon

hızlarında sırasıyla bir öncekine göre azalma gözlemlemişlerdir. Demirin tekrar kullanımında,

30 dakikalık reaksiyon süresi sonucunda ilk çalışmadaki renk giderme verimine ulaşılmamış

olsa da kayda değer sonuçlar elde edilmiştir (Weng vd., 2013).

SDD kullanılan Fenton-benzeri işlemde demir partiküllerinin yüzeyi reaksiyonun asidik

şartlarda yürütülmesi ile aşınmaktadır. Eşitlik 1-5’e göre Fe2+

ve Fe3+

iyonları üretildiği için

SDD miktarında azalmalar meydana gelebilmektedir. Bu durum da sonuçlar üzerinde az da

olsa negatif bir etki oluşturabilir. Bu nedenle tekrar kullanımda daha etkin sonuçlar alabilmek

SDD dozajının tekrar değerlendirilmesi gerekebilir.Oysa iki değerlikli demir kullanılan

Fenton işleminde oluşan çamurun geri kazanımı SDD kadar kolay değildir. İki ve üç

değerlikli demirin işleme girdiği reaksiyonlarda oluşan çamurdan demirin geri kazanımı

teorik olarak mümkün olmakla birlikte ekonomik kabul edilmemektedir (Filibeli, 2005). Bu

nedenle SDD kullanılan Fenton-benzeri işlem, klasik Fenton işlemine göre ekonomik açıdan

daha üstün kabul edilebilir.

3.2. Maliyet Analizi

Boyar madde, pestisit gibi alıcı ortamlarda önemli problemlere neden olan organik

kimyasalların SDD-Fenton-benzeri işlemlerde giderilmesi üzerine yapılan önceki

araştırmalarda, SDD’nın ekonomik bir materyal olduğu belirtilmektedir (Grcic vd. ,2012; Cao

vd., 2013; Martins vd., 2013). Bu çalışmada ekonomik değerlendirme 20 dakikalık reaksiyon

süresi ve pH= 3.0 için optimum SDD ve H2O2 konsantrasyonları dikkate alınarak yapılmıştır.

10

20

30

40

50

0 3 6 9 12 15 18 21

KO

I so

n(m

gL-1

)

Zaman (dak)


Optimum dozlarda 100 mgL-1

MB boyar madde konsantrasyonunda yürütülen çalışma

sonucunda % 99 renk ve % 84,6 KOİ giderimi elde edilmiştir. Fenton-benzeri reaksiyonun iki

bileşeni SDD ve H2O2 maliyeti ile birlikte manyetik karıştırıcının tükettiği enerjiye (630

Watt) göre maliyet hesabı yapılmıştır. SDD ve H2O2’nin birim fiyatları literatürdeki verilere

göre belirlenmiştir (Weng vd., 2013). Elektrik birim fiyatlarında ülkemizdeki en son sanayi

endeksi dikkate alınmıştır. Enerji birim fiyatları literatürdeki değerlerle örtüşmektedir.

Maliyet analizi sonuçları her bir parametre için ayrı ayrı ve toplam maliyet şeklinde USD/m3

olarak Çizelge 2’de verilmiştir.

Çizelge 2. Maliyet analizi sonuçları

SDD Maliyeti

USD/m3

H2O2 Maliyeti

USD/m3

Elektrik Enerjisi Maliyeti

USD/m3

Toplam Maliyet

USD/m3

0,50 0,68 18,90 20,08 Elektrik birim fiyatı: 0,09 USD/Kwh

SDD birim fiyatı : 500 USD/ton

H2O2 : 1 USD/kg

Maliyet manyetik karıştırıcının yüksek güce (630 Watt) sahip olması nedeniyle bir

miktar artmıştır. Kullanılan SDD ve ve H2O2 maliyeti son derece düşüktür. Uygulamada

elektrik enerjisi maliyeti, işlemin karıştırılması için seçilebilecek uygun cihazlarla

düşürülebilir.

4. SONUÇ

Fenton-benzeri oksidasyon işlemi ile renk giderim verimini artırmak amacıyla yapılan

bu çalışmada; Feo ve H2O2 konsantrasyonu, pH, başlangıç boya konsantrasyonu ve KOI gibi

bazı parametrelerin optimum değerleri araştırılmıştır. Optimum şartların araştırılmasıyla elde

edilen % 99 renk ve % 84,6 KOI giderim verimleri dikkate alındığında, Fenton-benzeri

oksidasyon işleminin yüksek miktarda kalıcı organik ve yüksek renk içeriğine sahip

atıksuların biyolojik arıtma öncesi arıtımında ve özellikle bu atıksu tipi için çok uygun bir

arıtma teknolojisi olduğu belirlenmiştir. Aynı zamanda SDD’nin geri kazanılabilir, tekrar

kullanılabilir ve düşük maliyetli bir materyal olması sistemin üstünlükleri arasındadır.

KAYNAKLAR

Cao M., Wang L., Wang L., Chen J., Lu X. (2013): “Remediation of DDTs Contaminated

Soil İn A Novel Fenton Like System with Zero Valent İron”, Chemosphere, No. 90, sf.

2303-2308.

Costa R. C. C,. Moura F. C. C., Ardisson J. D., Fabris J. D., Lago R. M.(2008): “Highly

Active Heterogeneous Fenton-like Systems Based on Fe0/Fe3O4 Composites Prepared by

Controlled Reduction of Iron Oxides”, Applied Catalysis B: Environmental, No. 83, sf.

131–139.

Dutta K., Mukhopadhyay S., Bhattacharjee S., Chaudhuri B. (2001): “Chemical Oxidation of

Methylene Blue Using a Fenton-Like Reaction”, Journal of Hazardous Materials, B84, sf.

57–71.

Ferreira-Leitao V. S., Andrade de Carvalho M. E., Bon E. P. S. (2007): “Lignin Peroxide as

Efficiency for Methylene Blue Decolouration: Comparison to Reported Methods”, Dyes

and Pigments, No. 74, sf. 230-236.


Filibeli A. (2005): “Arıtma Çamurlarının İşlenmesi”, Dokuz Eylül Üniversitesi Yayınları,

No:255.

Fu F., Wang Q., Tang B. (2010): “Effective Degradation of C.I. Acid Red 73 by Advanced

Fenton Process”, Journal of Hazardous Materials, No. 174, sf. 17–22.

Gönder Z. B., Barlas H. (2005): “Fenton Prosesi İle Renkli Atıksulardan Renk ve KOİ

Giderimi”, II. Mühendislik Bilimleri Genç Araştırmacılar Kongresi, MBGAK İstanbul, sf.

562-567.

Grcic I., Papic S., Zizek K., Koprivanac N. (2012): “Zero Valent Iron Fenton Oxidation of

Reactive Dye Wastewater Under UCC and Solar Irradition”, Chemical Engineering

Journal, sf. 195-196.

Gül Ş., Yıldırım Ö. (2009): “Degradation of Reactive Red 194 and Reactive Yellow 145 Azo

Dyes by O3 and H2O2/UV-C Processes”, Chemical Engineering Journal, No. 155, sf.

684-690.

Kang Y. W., Cho M. J., Hwang K. Y. (1999): “Correction of Hydrogen Peroxide Interference

on Standart Chemical Oxygen Demand Test”, Water Research, Cilt 33, No. 5, sf. 1247-

1251.

Martins R. C., Henriques L. R., Ferreira R. M. Q. (2013): “Catalytic Activity of Low Cost

Materials Pollutants Abatement by Fenton’s Process”, Chemical Engineering Science, No.

100, sf. 225-233.

Panizza M., Barbucci A., Ricotti R., Cerisola G. (2007): “Electrochemical Degradation of

Methylene Blue”, Separation and Purification Technology, No. 54, sf. 382–387.

Shu H. Y., Chang M. C., Chang C. C. (2009): “Integration of Nano Sized Zero-Valent Iron

Particles Addition with UV/H2O2 Process for Purification of Azo Dye Acid Black 24

Solution”, Journal of Hazardous Materials, No. 167, sf. 1178–1184.

Sun S. P., Li C. J., Sun J. H., Shi S. H., Fan M. H., Zhou Q. (2009): “Decolorization of An

Azo Dye Orange G in Aqueous Solution by Fenton Oxidation Process: Effect Of System

Parameters and Kinetic Study”, Journal of Hazardous Materials, No. 161, sf. 1052–1057.

Weng C. H., Lin Y. T., Chang C. K., Lin N. (2013): “Decolorization of Direct Blue 15 by

Fenton/Ultrasonic Process Using a Zero Valent Iron Aggregate Catalyst”, Ultrasonics

Sonochemistry, No. 20, sf. 970-977.

Zhou T., Lu X., Wang J., Wong F. S., Li Y. (2009): “Rapid Decolorization and

Mineralization of Simulated Textile Wastewater in a heterogeneous Fenton Like System

With/Without External Energy”, Journal of Hazardous Materials, No. 165, sf. 193-199.


MÜHENDİSLİK BİLİMLERİ DERGİSİ

Cilt: 16 No: 1 Sayı: 46 sh. 11-24 Ocak 2014

TÜRKİYE’DE HİDROELEKTRİK ENERJİNİN GELİŞİMİNDE ÖZEL

SEKTÖR KATKISININ İRDELENMESİ: DOĞU KARADENİZ

HAVZASI ÖRNEĞİ

(EVALUATION OF PRIVATE SECTOR CONTRIBUTION IN THE

DEVELOPMENT OF HYDROPOWER IN TURKEY: A CASE OF

EASTERN BLACKSEA BASIN)

Adem AKPINAR1, Uğur SATILMIŞ2

ÖZET/ABSTRACT

Bu çalışmada, Türkiye’nin kuzey doğusunda DSİ 22. Bölge Müdürlüğü bünyesinde özel sektör ve resmi

kurumlar tarafından gerçekleştirilmiş ve gerçekleştirilecek hidroelektrik santral projelerinin şimdiki durumu

incelenerek bu projelerin gelecek yıllarda hidroelektrik üretime muhtemel katkıları araştırılmıştır. Ayrıca,

bölgedeki santrallerin, Türkiye’deki ulusal ekonomiye katkıları ve Türkiye’nin toplam hidroelektrik ve küçük

hidroelektrik potansiyellerin değerlendirilme oranları tespit edilmiştir. Çalışılan alanla ilgili yapılmış olan

potansiyel belirleme çalışmalarından elde edilen potansiyellerle ilgili bir kıyaslama yapılarak DSİ 22. Bölge

Müdürlüğü’nün faaliyetlerinin potansiyeli ne kadar karşıladığı belirlenmiştir (Akdoğar, 2006; Eroğlu, 2011).

Önceki yıllarda Doğu Karadeniz Havzası için yapılan bir çalışmada, bu çalışmanın kapsadığı bazı illerde

çalışmanın yapıldığı yılda geliştirilmiş ve geliştirilmekte olan hidroelektrik santrallerin durumu ile şu anki durum

kıyaslanarak geçen 4 yıl süredeki gelişmeler irdelenmiştir (Aslan, 2009). Buradan yola çıkılarak 4628 Sayılı

Elektrik Piyasası Kanunu’nun ve dolayısıyla özel sektörün ilgi alanındaki hidroelektrik enerji gelişimine katkısı

araştırılmıştır.

In this study, the current status of the developed and developing hydropower plant projects carried out by

the private sector and governmental agencies within the 22. Regional Directorate of the State Water Works in

the northern east of Turkey was examined and the possible contribution of these projects to hydropower

generation in the coming years was investigated. In addition, the contribution of the hydropower plants in the

study area to the national economy of Turkey, the assessment rates of Turkey’s total hydropower and small

hydropower potentials with hydropower projects in the study area were identified. A comparison between the

results of the potential determination works carried out previously in the study area and the results of this study

was performed, and thus, it was determined how the activities of the DSI 22 (Akdoğar, 2006; Eroğlu, 2011).

Regional Directorate meets the identified potentials. The status of hydropower plants obtained for 2009 year in a

previous work conducted for the Eastern Black Sea Basin and the hydropower status obtained for 2013 year in

this study were compared in the provinces which overlap in the two studies (Aslan, 2009). Thus, developments in

the last 4 years period were discussed and the contribution of the private sector and Electricity Market Law No.

4628 to the development of hydropower energy was investigated.


Hidroelektrik güç santralleri, DSİ 22. Bölge Müdürlüğü, Özel sektör yatırımları

Hydropower plants, 22. Regional Directorate of the State Water Works (DSI), Private sector investments

1 Gümüşhane Ün., İnşaat Müh. Böl., GÜMÜŞHANE/Ardahan Ün., İnşaat Müh. Böl., ARDAHAN, e-posta:

[email protected], [email protected] 2 Cumhuriyet Ün., İnşaat Müh. Böl., SİVAS, e-posta: [email protected]

Sayfa No: 12 A. AKPINAR, U. SATILMIŞ

1. GİRİŞ

İnsanlar eski çağlardan beri, suyun potansiyel enerjisinden faydalanmak suretiyle enerji

elde etmiş ve elde edilen enerji sulama suyunun yükseltilmesinde, tahılların öğütülmesinde ve

diğer günlük ihtiyaçlarının karşılanmasında kullanılmıştır. Diğer taraftan, su gücüyle çalışan

makinelerin yapılması sanayi devrimini büyük ölçüde hızlandırmıştır.

Günümüzde insan yaşantısı ve ekonomik hayat elektrik enerjisine öylesine bağımlı hale

gelmiştir ki, enerji temininde çok kısa süreli de olsa meydana gelen kesinti ve aksaklıklar çok

büyük rahatsızlıklara ve ekonomik kayba neden olmaktadır. Elektrik enerjisi termik,

doğalgaz, rüzgâr, nükleer ve hidroelektrik santrallerden elde edilmektedir. Günümüzde

gelişmiş ülkelerde enerji talebi her geçen yıl % 2 ile % 3 oranında artmaktadır. Gelişmekte

olan ülkelerde ise bu yıllık artış % 10’lara varmaktadır. Termik santraller fosil veya nükleer

yakıt kullanırken, hidroelektrik jeneratörlerini su türbinleri harekete geçirmektedir. Halen

dünyada enerji gereksiniminin % 80’i fosil kaynaklardan karşılanmaktadır. Bu kaynakların

sınırlı, tükenebilir ve çevreyle uyumlu olmaması ile işletme maliyetlerinin yüksek olması

hidroelektrik enerjinin önemini daha da artırmaktadır (Buttanrı, 2006).

Hidroelektrik enerji suyun potansiyel enerjisinin kinetik enerjiye dönüştürülmesi ile

sağlanan enerji olup, enerji miktarı düşü ve debi değişkenlerine bağlıdır. Belli bir düşü altında

cebri boru ile türbine gelen suyun potansiyel enerjisi türbinde kinetik enerjiye ve türbinle

bağlantılı jeneratörde elektrik enerjisine dönüşmektedir. Dünya üzerinde yenilenebilir enerji

türlerinin en yaygını olan hidroelektrik enerji, Türkiye’nin de en önemli yenilenebilir enerji

kaynağını oluşturmaktadır. Ülkemizdeki mevcut yağış miktarı ve akarsularımızın durumu göz

önüne alındığında bu enerji kaynağından güvenilir olarak tam kapasite ile yararlanma

oranımız % 65 olabilecektir. Gelişmiş ülkelerin potansiyellerini büyük ölçüde değerlendirmiş

olmalarına karşın, Türkiye’de işletmeye açılan tesislerle söz konusu potansiyelin yalnızca %

34’lük bölümü hizmete sunulmuş durumdadır (Şen, 2002).

Gelişmiş ve gelişmekte olan ülkeler, artan enerji gereksinimlerini karşılamak için büyük

hidroelektrik santrallerin yanında küçük hidroelektrik santrallere de büyük önem vermektedir.

Küçük hidroelektrik santrallerin kurulmalarındaki temel amaç, kırsal bölgelerin aydınlatılması

ve sosyal ve ekonomik yapılarının iyileştirilmesidir. Türkiye’de pek çok akarsu veya kolunun

hidroelektrik potansiyeli henüz belirlenmemiş, ayrıca küçük hidroelektrik potansiyeli de

ortaya konmamıştır. Bununla beraber, Doğu Anadolu ve Doğu Karadeniz gibi arazi

eğimlerinin yüksek olduğu dağlık bölgelerdeki küçük akarsular önemli sayılabilecek

hidroelektrik potansiyele sahiptir (Özkök, 2006).

2. ÇALIŞMA BÖLGESİ

Çalışma bölgesi, DSİ 22. Bölge Müdürlüğü bünyesinde bulunan Trabzon, Bayburt,

Giresun, Gümüşhane ve Rize illerinin toplam 33202.7 km² lik bir alanı kapsamaktadır.

Türkiye İstatistik Kurumu 2010 Yılı Adrese Dayalı Nüfus Kayıt Sistemi sonuçlarına göre

bölge sınırları içinde 1 milyon 746 bin 637 kişi yaşamaktadır (DSİ, 2013).

Bölge, Türkiye’deki diğer bölgelere oranla küçük hidroelektrik santral bakımından özel

bir öneme sahiptir. Çünkü yıllık ortalama yağış yüksekliği ülkenin en yüksek değerindedir ve

Rize yakınlarında 2329 mm’ye kadar çıkmaktadır. Bunun yanı sıra, bölgede büyük düşülü dik

vadiler ve büyük debili pek çok akarsu mevcuttur (Üçüncü vd., 1994; Kaplan vd., 2006).

İncelenecek bölge; Türkiye’nin kuzey doğu kısmında, batıda Giresun il sınırı, doğuda Rize

il sınırı, güneyde de Doğu Karadeniz dağ silsilesi ve kuzeyde Karadeniz’le sınırlanan

Türkiye’nin kuzeydoğu bölgesini oluşturmaktadır. Bölge; Pazar Çayı, Harşit Çayı, Fırtına

Deresi gibi birbirine paralel olarak uzanan akarsuların alt havzalarından oluşmaktadır (Şekil 1).

Mühendislik Bilimleri Dergisi Cilt: 16 No:1 Sayı: 46 Sayfa No: 13

Bölgede akarsu şebekesi; zeminin jeolojik özellikleri, topoğrafya, iklim ve bitki örtüsü gibi

özellikleri gibi faktörlerin etkisinde gelişmiştir. Her mevsim bol yağış, geçirimsiz zemin, gür

bitki örtüsü ile kaplı dağlık saha, akarsu ağının teşekkülü için en müsait şartları hazırlar. Bütün

bu faktörlerin etkisi altında sahada oldukça sık bir akarsu ağı teşekkül etmiştir (Uzlu vd.,

2009). Kıyıdan itibaren yükselen dağlar, deniz etkisinin iç kesimlere sokulmasına engel

olurken, kıyı kesiminin ılıman bir iklime sahip olmasına neden olmuştur. Kıyılarda iç kesimlere

doğru gidildikçe hem yağış oranı azalmakta, hem de karasallık nedeniyle sıcaklıklar

düşmektedir.

Şekil 1. DSİ 22. Bölge Müdürlüğü kapsamındaki bölgenin yer bulduru haritası

3. MATERYAL VE METOT

2001 yılında yürürlüğe giren 4628 sayılı Elektrik Piyasası Kanunu’yla Türkiye’nin

hidroelektrik enerji üretiminin gelişimini hızlandırmak amaçlanmış ve bu maksatla özel

sektöre hidroelektrik santral inşa etme ve işletme hakkı tanınmıştır. Bundan dolayı, bu

çalışmada, DSİ 22. Bölge Müdürlüğü kapsamında özel sektör, DSİ ve diğer kurumlar


tarafından gerçekleştirilmiş, gerçekleştirilmeye başlanan ve gerçekleştirilecek hidroelektrik

santral projelerinin şimdiki durumu incelenerek özel sektörün hidroelektrik enerji

gelişimindeki katkısı araştırılmıştır. Bu bağlamda, önceki yıllarda Doğu Karadeniz Havzası

için yapılan bir çalışmada, bu çalışmanın kapsadığı bazı illerde çalışmanın yapıldığı yılda

geliştirilmiş ve geliştirilmekte olan hidroelektrik santrallerin durumu ile şu anki durum

kıyaslanarak geçen 4 yıl süredeki gelişmeler irdelenmiştir (Aslan, 2009). Böylelikle, 4628

sayılı yasa ile ulaşılmak istenen hedefe ilgi alanında ulaşılıp ulaşılamadığı irdelenmiştir.

Ayrıca, bölgedeki santrallerin, Türkiye’deki ulusal ekonomiye (toplam elektrik ve

hidroelektrik enerji üretimine) katkısı ve Türkiye’nin hidroelektrik potansiyelinin

değerlendirilme oranları tespit edilmiştir. Bunların yanında, çalışılan alanla ilgili önceden

yapılmış olan potansiyel belirleme çalışmalarından elde edilen potansiyellerle ilgili bir

kıyaslama yapılarak DSİ 22. Bölge Müdürlüğünün faaliyetlerinin potansiyeli ne kadar

karşıladığı belirlenmiştir (Akdoğar, 2006; Eroğlu, 2011).

Bölgedeki fizibilite aşamasında, su kullanım hakkı anlaşması yapılan, inşaatına

başlanabilir durumda, inşaatı fiilen başlamış ve işletmeye açılmış durumdaki hidroelektrik

santrallerin illere göre dağılımı, sayıları, toplam kurulu güçleri ve üretecekleri enerji

miktarları, Devlet Su İşleri Genel Müdürlüğü ve ilgili Bölge Müdürlüklerinin verileri

kullanılarak değerlendirilmiştir.

İlgi alanında çeşitli tasarım safhalarında geliştirilmiş veya geliştirilmekte olan

hidroelektrik santral projelerinin illere göre genel dağılımı Çizelge 1’de verilmiştir. Bu

çizelgeden görülebileceği gibi, Trabzon ilinde toplam 121 adet (% 37.6), Giresun’da 93 adet

(% 28.9), Gümüşhane’de 33 adet (% 10.2), Rize’de 68 adet (% 21.1), Bayburt’ta 7 adet (%

2.2) hidroelektrik santral projesi mevcut olup, tüm bölgede proje sayısı toplam 322’dir (Şekil

2). Bölgede küçük hidroelektrik santral durumu incelendiğinde, Trabzon ilinde toplam 90 adet

(% 43.9), Giresun’da 52 adet (% 25.4), Gümüşhane’de 22 adet (% 10.7), Rize’de 37 adet (%

18), Bayburt’ta 4 adet (% 2) küçük hidroelektrik santral projesi (P < 10 MW) mevcut olup,

22. DSİ Bölge Müdürlüğü kapsamında proje sayısı toplamı 205’dir (Şekil 3).

Şekil 2. İllere göre HES (küçük ve büyük) sayısının, kurulu gücünün ve enerji üretiminin dağılımı

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

Trabzon Giresun Gümüşha

ne

Rize Bayburt

Proje Sayısı (Adet) 121 93 33 68 7

Kurulu Güç (MW) 1141,78 1740,09 426,22 1214,8 48,91

Toplam Enerji (GWh/yıl) 3966,2 5122,78 1181,87 4565,5 166,68

To

pla

m H

ES

Du

rum

u


Çizelge 1. İlgi alanında geliştirilmiş veya geliştirilmekte olan hidroelektrik santral projelerinin illere

göre dağılımı (Şengül, 2013)

İli Projenin Durumu

Küçük HES Durumu Küçük ve Büyük HES Durumu

Ad

et Kurulu

Güç

(MW)

Toplam

Enerji

(GWh/yıl)

Ad

et Kurulu

Güç

(MW)

Toplam

Enerji

(GWh/yıl)

Trabzon

Fizibilite Aşamasında 37 119.55 410.77 40 166.86 567.10

Su Kullanma Hakkı

Antlaşması Yapılmış 18 91.58 300.89 21 225.39 676.91

İnşaata Başlayabilir Durumda 15 73.68 257.32 25 274.01 974.49

İnşaatı Fiilen Başlamış 11 57.19 234.33 18 196.52 753.05

İşletmede Olan 9 67.63 245.92 17 279.00 994.65

Toplam 90 409.63 1449.23 121 1141.78 3966.2

Giresun


Su Kullanma Hakkı




İşletmede Olan 4 25.55 91.58 12 482.85 1595.31

Toplam 52 411.02 856.43 93 1740.09 5122.78

Gümüşhane


Su Kullanma Hakkı




İşletmede Olan - - - 2 152.30 431.54

Toplam 22 101.19 306.46 33 426.22 1181.87

Rize


Su Kullanma Hakkı




İşletmede Olan 1 9.75 39.66 5 220.55 849.38

Toplam 37 171.85 711.25 68 1214.8 4565.5

Bayburt


Su Kullanma Hakkı

Antlaşması Yapılmış - - - - - -


İnşaatı Fiilen Başlamış - - - - - -

İşletmede Olan - - - 2 22.33 78.51

Toplam 4 12.44 40.66 7 48.91 166.68

GENEL TOPLAM 205 1106.13 3364.03 322 4571.8 15003.03


Şekil 3. İllere göre küçük HES sayısının, kurulu gücünün ve enerji üretiminin dağılımı

DSİ 22. Bölge Müdürlüğü hidroelektrik santral projelerinin iller bazındaki kurulu güç

miktarları incelendiğinde, Trabzon ilinde toplam 1141.78 MW (% 24.9), Giresun’da 1740.09

MW (% 38.1), Gümüşhane’de 426.22 MW (% 9.3), Rize’de 1214.8 MW(% 26.6) ve

Bayburt’ta 48.91 MW (% 1.1)’lık bir kurulu gücün olduğu anlaşılmaktadır. Tüm bölge için

kurulu güç ise 4571.8 MW’dır (Şekil 2). Yine bölgenin küçük hidroelektrik santral durumu

irdelendiğinde, Trabzon ilinde toplam 409.63 MW (% 37), Giresun’da 411.02 MW (% 37),

Gümüşhane’de 101.19 MW (% 9), Rize’de 171.85 MW (% 16) ve Bayburt’ta 12.44 MW (%

1)’lık bir küçük hidroelektrik santral kurulu gücünün mevcut olduğu belirlenmiş, tüm bölge

için kurulu gücün ise 1106.13 MW olduğu tespit edilmiştir (Şekil 3).

DSİ 22. Bölge Müdürlüğü’nde hidroelektrik enerji üretimi bakımından iller bazında bir

değerlendirme yapıldığında, Trabzon ilinde toplam 3966.2 GWh/yıl (% 23.1), Giresun’da 5122.78

GWh/yıl (% 23.7), Gümüşhane’de 1181.87 GWh/yıl (% 3.7), Rize’de 4565.5 GWh/yıl (% 25.8),

Bayburt’ta 166.68 GWh/yıl (% 19.2)2lık bir üretim potansiyelinin mevcut olduğu tespit edilmiş,

bölgedeki toplamda üretilecek enerji miktarının ise 15003.03 GWh/yıl olduğu belirlenmiştir

(Şekil 2). Aynı şekilde, bölgenin küçük hidroelektrik santral durumu değerlendirildiğinde,

Trabzon ilinde toplam 1449.23 GWh/yıl (% 43.1), Giresun’da 856.43 GWh/yıl (% 25.5),

Gümüşhane’de 306.46 GWh/yıl (% 9), Rize’de 711.25 GWh/yıl (% 21.1), Bayburt’ta 40.66

GWh/yıl (% 1.3)’lık küçük hidroelektrik santral enerji üretiminin gerçekleşeceği ve tüm bölge

için bu üretimin 3364.03 GWh/yıl olacağı tespit edilmiştir (Şekil 3).

Fizibilite aşamasında olan toplam (küçük ve büyük) hidroelektrik enerji santrallerinin

enerji üretimlerinin iller bazında dağılımına bakıldığında, kurulu güçte % 37.8’lik bir değerle,

üretimde ise % 41.2’lik değerle Rize ili bölge içinde en önemli yere sahiptir. Su kullanım

hakkı anlaşması yapılan projeler dikkate alındığında, bölgede en büyük paya sahip il, 225.39

MW (% 50.4) kurulu güç ve 676.91 GWh/yıl (% 45.5) üretimle Trabzon’dur. İnşaata

başlayabilir durumda olan projelerde en önemli yer, kurulu güçte % 38.2 ve üretimde %

46.5’lik payla Rize iline aittir. İnşaatı fiilen başlamış projeler dikkate alındığında 426.96 MW

(% 55.9) kurulu güç ve 1390.59 GWh/yıl (% 52.9) üretime sahip Giresun ili en önde

bulunmaktadır. İşletmede olan projelerde ise kurulu güçte % 41.7’lik bir değerle, üretimde ise

% 40.4’lük değerle Giresun ili en büyük paya sahiptir (Şekil 4).

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600


ne

Rize Bayburt

Proje Sayısı (Adet) 90 52 22 37 4

Kurulu Güç (MW) 409,63 411,02 101,19 171,85 12,44

Toplam Enerji (GWh/yıl) 1449,23 856,43 306,46 711,25 40,66

Kü

çük

HE

S D

uru

mu


Şekil 4. Çeşitli tasarım safhalarındaki hidroelektrik santrallerin (küçük ve büyük) enerji üretimlerinin

iller bazında dağılımı

Fizibilite aşamasındaki küçük hidroelektrik enerji santrallerinin enerji üretimlerinin iller

bazında dağılımına bakıldığında, kurulu güçte % 36.4’lük bir değerle, üretimde ise % 37.1’lik

değerle Trabzon ili bölge içinde en önemli yere sahiptir. Su kullanım hakkı anlaşması yapılan

projeler dikkate alındığında, bölgede en büyük paya sahip il, 91.58 MW (% 53.5) kurulu güç

ve 300.89 GWh/yıl (% 49.5) üretimle Trabzon’dur. İnşaata başlayabilir durumda olan

projelerde en önemli yer, kurulu güçte % 66.3 ve üretimde % 39.7’lik payla Giresun iline

aittir. İnşaatı fiilen başlamış projelerde ise 57.19 MW (% 48.3) kurulu güç ve 234.33 GWh/yıl

(% 52) üretime sahip Trabzon ili en önde bulunmaktadır. İşletmede olan projelerde ise kurulu

güçte % 65.7’lik bir değerle, üretimde ise %65.2’lik değerle Trabzon ili en büyük paya

sahiptir (Şekil 5). Buradan Trabzon ilinin küçük hidroelektrik enerjide bölge için özel

sektörün ilgi duyduğu en önemli il konumunda olduğu anlaşılmaktadır.

Şekil 5. Çeşitli tasarım safhalarındaki küçük hidroelektrik santrallerin enerji üretimlerinin iller bazında

dağılımı

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800


ne

Rize Bayburt

Fizibilite Aşamasında 567,1 1048,32 136,58 1276,6 71,71

Su Kullanma Hakkı Ant. 676,91 312,97 149,51 349,26 0

İnşaata Başlayabilir Durumda 974,49 775,59 283,26 1784,51 16,46

İnşaatı Fiilen Başlamış 753,05 1390,59 180,98 305,75 0

İşletmede Olan 994,65 1595,31 431,54 849,38 78,51

To

pla

m H

ES

Du

rum

u

050

100150200250300350400450


ne

Rize Bayburt

Fizibilite Aşamasında 410,77 288,39 136,58 246,25 24,2

Su Kullanma Hakkı Ant. 300,89 63,78 42,76 200,85 0

İnşaata Başlayabilir Durumda 257,32 326,12 50,41 171,71 16,46

İnşaatı Fiilen Başlamış 234,33 86,56 76,71 52,78 0

İşletmede Olan 245,92 91,58 0 39,66 0

Kü

çük

HE

S D

uru

mu


Bölgede üretilebilecek enerji miktarı bakımından en büyük potansiyelin Giresun ilinde

olacağı ve bu ili sırasıyla Rize ve Trabzon illerinin izleyeceği belirlenmiştir.

DSİ 22. Bölge Müdürlüğü kapsamında çeşitli tasarım seviyelerindeki küçük ve toplam

hidroelektrik enerji üretim potansiyeli Çizelge 2’de verilmiştir. Bu çizelgeden görülebileceği

gibi, DSİ 22. Bölge Müdürlüğü kapsamında çeşitli tasarım seviyelerinde olan projelerin enerji

üretim miktarlarına göre değerlendirme yapıldığında, bu projelerin % 20.7’si fizibilite

aşamasında, % 9.9’u su kullanım hakkı anlaşması yapılmış durumda, % 25.6’sı inşaata

başlayabilir durumda, % 17.5’i inşaatı fiilen başlamış durumda ve % 26.3’si işletmededir

(Şekil 6). Aynı kıstas küçük hidroelektrik enerji üretimi için yapıldığında ise, bu projelerin %

32.9’u fizibilite aşamasında, % 18.1’i su kullanım hakkı anlaşması yapılmış durumda, %

24.4’ü inşaata başlayabilir durumda, % 13.4’ü inşaatı fiilen başlamış durumda ve % 11.2’si

işletmededir (Şekil 7).

Çizelge 2. DSİ 22. Bölge Müdürlüğü kapsamında çeşitli tasarım seviyelerindeki hidroelektrik enerji

potansiyeli (Şengül, 2013)

Projenin Durumu

Küçük HES durumu Küçük ve büyük HES durumu

Ad

et Kurulu

Güç

(MW)

Üretim

(GWh/yıl) Ad

et Kurulu

Güç

(MW)

Üretim

(GWh/yıl)


Su Kullanma Hakkı




İşletmede Olan 14 102.93 377.16 38 1157.03 3949.39

Genel Toplam 205 1106.13 3364.03 322 4571.8 15003.03

Şekil 6. İlgi alanında çeşitli tasarım safhalarındaki hidroelektrik santrallerin (küçük ve büyük) enerji

üretimlerine göre dağılımı


Şekil 7. İlgi alanında çeşitli tasarım safhalarındaki küçük hidroelektrik santrallerin enerji üretimlerine

göre dağılımı

DSİ 22. Bölge Müdürlüğü kapsamında planlanan veya işletmedeki, hidroelektrik

santralleri inşa eden kuruluşlar bazında bir değerlendirme yapılarak özel sektörün katkısı

detaylı bir şekilde irdelenmiştir. Bölgede tasarlanan toplam 335 adet HES projesinden 38 (%

11.3)’ini DSİ, 46 (% 13.7)’sını EİE ve geri kalan 251 (% 75) adetini özel sektör geliştirmiştir

(Şekil 8). Geliştirilen projelerin bölge HES potansiyeline enerji üretim bakımından katkısına

bakıldığında, 6947.9 (% 46.3) GWh/yıl’lık katkı ile özel sektör HES’leri geliştiren en önemli

kuruluş olma yolunda önemli adımlar atmıştır (Şekil 9). Buradan 2001 yılında yürürlüğe giren

4628 sayılı Elektrik Piyasası Yasası’nın veya özel sektör yatırımlarının HES enerji üretimini

tetiklediği de görülebilmektedir.

Şekil 8. İlgi alanında geliştirilen ve geliştirilecek hidroelektrik santral gelişimine santralleri inşa eden

kuruluşların katkıları

0

50

100

150

200

250

300

350


ne

Rize Bayburt Genel

Toplam

DSİ 8 14 4 12 0 38

EİE 24 17 1 4 0 46

TÜZEL 93 64 32 55 7 251

TOPLAM 125 95 37 71 7 335

Hid

roel

ektr

ik S

an

tra

l S

ayı

sı


Şekil 9. DSİ 22. Bölge Müdürlüğü kapsamında geliştirilmiş ve geliştirilmekte olan hidroelektrik

santral projelerini inşa eden kuruluşların kurulu güce ve enerji üretimine katkıları

4. BULGULAR VE İRDELEME

4.1. İlgi Alanındaki HES Projelerinin Türkiye’nin Ulusal Ekonomisine Katkısı

DSİ 22. Bölge Müdürlüğü kapsamında geliştirilmiş ve geliştirilmekte olan hidroelektrik

santral projelerinin, Türkiye’de mevcut bulunan toplam elektrik ve hidroelektrik enerji kurulu

gücü ve üretim miktarlarıyla karşılaştırması Çizelge 3’te verilmiştir. Çizelge 3 incelendiğinde;

DSİ 22. Bölge Müdürlüğü kapsamındaki projelerin, Türkiye’deki mevcut elektrik enerjisi

kurulu gücünün yaklaşık % 8.6’sına, üretilecek elektrik enerjisinin ise % 6.5’ine karşılık

geldiği, mevcut hidroelektrik enerji kurulu gücünün yaklaşık % 26.7’sini, üretilecek enerjinin

ise % 28.7’sini karşıladığı görülmektedir. Türkiye’nin enerji ithal eden bir ülke olduğu

düşünüldüğünde, DSİ, EİE ve özel sektör tarafından geliştirilen bu projelerin bir an önce

hayata geçirilmesinin ne kadar önemli olduğu anlaşılmaktadır.

Çizelge 3. İlgi alanında geliştirilmiş projelerin Türkiye’nin mevcut kurulu güç ve ürettiği enerji

miktarlarıyla karşılaştırılması (Şengül, 2013; TEİAŞ, 2012)

Kurulu

Güç

(MW)

Toplam

Enerji

(GWh/yıl)

DSİ 22. Bölge (Hidroelektrik enerji) 4571.8 15003.03

Türkiye (Hidroelektrik enerji) 17137.10 52338.60

Türkiye (Elektrik enerjisi) 52911.10 229395.10

4.2. İlgi Alanındaki HES Projelerinin Türkiye’nin Hidroelektrik Enerji Potansiyeline

Katkısı

DSİ 22. Bölge Müdürlüğü kapsamında geliştirilmiş hidroelektrik santral projelerinin,

Türkiye’deki toplam potansiyelle karşılaştırması Çizelge 4’te verilmiştir. Karşılaştırmalarda,

toplam hidroelektrik enerji potansiyeli için DSİ ve Bakır’ın, küçük hidroelektrik enerji

potansiyeli için ise Punys ve Pelikan’ın verileri kullanılmıştır (DSİ, 2004; Bakır, 2005; Punys

ve Pelikan, 2007). Çizelge incelendiğinde; DSİ 22. Bölge Müdürlüğü kapsamındaki

projelerin, Türkiye’nin hidroelektrik enerji potansiyelinin, üretilecek enerji bakımından DSİ

verileri dikkate alınırsa % 11.5’ine, Bakır’ın verileri dikkate alınırsa % 8’ine karşılık geldiği

02000400060008000

10000120001400016000

DSİ EİE TÜZEL TOPLAM

Kurulu Güç (MW) 1965,57 370,06 2236,17 4571,8

Üretim (GWh/yıl) 6796,32 1258,51 6947,9 15003,03


görülmektedir. Bölgenin küçük hidroelektrik enerji potansiyelinin ise Türkiye’nin küçük

hidroelektrik enerji potansiyelinin % 16.8’ini karşıladığı anlaşılmaktadır. Türkiye’nin

hidroelektrik enerji potansiyeli dikkate alındığında, bu bölgede önemli bir potansiyelin

devreye sokulmaya başlandığı anlaşılmaktadır.

Çizelge 4. DSİ 22. Bölge Müdürlüğü hidroelektrik santral projelerinin Türkiye’nin hidroelektrik enerji

(HEE) potansiyeliyle karşılaştırılması (Şengül, 2013; DSİ, 2004; Bakır, 2005; Punys ve Pelikan, 2007)

Toplam

Enerji

(GWh/yıl)

Toplam

Enerji

(GWh/yıl)

DSİ 22. Bölge

(toplam HEE potansiyeli) 15003

DSİ 22. Bölge

(küçük HEE potansiyeli) 3364

Türkiye (DSİ, 2004)


Türkiye

(küçük HEE potansiyeli) 20000

Türkiye (Bakır, 2005)


4.3. İlgi Alanındaki Hidroelektrik Enerji Potansiyelinin Akdoğar ve Eroğlu’da Elde

Edilen Potansiyellerle Karşılaştırılması

DSİ 22. Bölge Müdürlüğü kapsamındaki bazı iller için gerçekleştirilmiş potansiyel

belirleme çalışmalarından yararlanılarak bölgede geliştirilmeye çalışılan HES potansiyelinin

durumu irdelenmiştir. Bu bağlamda, önceki çalışmalarla bu çalışmanın sonuçlarının il

bazındaki kıyaslaması Çizelge 5’te verilmiştir. Bu çizelgeden görülebileceği gibi, Trabzon

ilinde 7943.6 GWh/yıl üretebilecek potansiyel varken bunun % 50’si mevcut ve geliştirilecek

projelerle değerlendirilecek konuma gelmiş ve bu projelerle 3966.2 GWh/yıl’lık bir üretimin

yapılabileceği anlaşılmıştır. Giresun iline baktığımızda 10027.7 GWh/yıl üretilebilecek

enerjinin % 51’i değerlendirilebilecek konuma gelmiş ve bu projelerin faaliyete geçmesi

durumunda 5122.78 GWh/yıl’lık bir enerjinin elde edilebileceği anlaşılmıştır. Gümüşhane’de,

4187.5 GWh/yıl üretebilecek potansiyel varken bunun yalnızca % 28’i (1181.87 GWh/yıl’lık

bir üretim) değerlendirilmiş ve Rize ilinde ise 13233.8 GWh/yıl üretilebilecek enerjinin

yalnızca % 35’i (4565.5 GWh/yıl’lık bir üretim) değerlendirilebilecek durumdadır.

Kurulu güç bazında kıyaslama yapıldığında bu çalışmada elde edilen kurulu güç

potansiyelinin Trabzon ve Giresun illeri için önceki çalışmada hesaplanmış kurulu güçten

yüksek olduğu görülmüştür. Buradan, Trabzon ve Giresun ili için kurulu güç bakımından

potansiyelin tamamından daha fazlası değerlendiriliyor olduğu anlaşılmaktadır. Ayrıca,

muhtemelen bu iller için kurulu güç potansiyelinin yeniden hesaplanması gerekmektedir.

Çizelge 5. Bu çalışmada Akdoğar ve Eroğlu’da il bazında belirlenen toplam hidroelektrik

potansiyel durumlarının kıyaslanması (Akdoğar, 2006; Eroğlu, 2011)

Akdoğar (2006) ve Eroğlu (2011) Bu Çalışma (2013)

İl

Kurulu

Güç

(MW)

Toplam

Enerji

(GWh/yıl)

Kurulu

Güç

(MW)

Toplam

Enerji

(GWh/yıl)

Trabzon 906.8 7943.6 1141.78 3966.2

Giresun 1144.7 10027.7 1740.09 5122.78

Gümüşhane 478.0 4187.5 426.22 1181.87

Rize 1510.7 13233.8 1214.8 4565.5


4.4. İlgi Alanındaki Hidroelektrik Enerji Potansiyel Durumunun Aslan’da Elde

Edilen Bulgularla Karşılaştırılması

Önceki yıllarda Doğu Karadeniz Havzası için 4628 sayılı yasa ile havzada

gerçekleştirilmiş ve gerçekleştirilecek hidroelektrik santrallerin durumu Aslan tarafından

irdelenmiştir (Aslan, 2009). Bu çalışmada, Aslan’ın çalışmasıyla örtüşen iller için bir

kıyaslama yapılarak 4 yıllık süreçte HES gelişimi incelenerek 4628 sayılı yasanın başarısı

araştırılmıştır (Aslan, 2009). Her iki çalışmanın sonuçlarının kıyaslaması Çizelge 6’da

verilmiştir. Bu çizelge incelendiğinde küçük HES sayısındaki artışın üretime de yansıdığı

ancak Trabzon’da HES sayısında artış gözlenmesine karşın üretilebilecek enerji miktarında

azalışın oluştuğu anlaşılmıştır. Bu durum, önceden planlanan HES’lerin üreteceği enerji

miktarının hesabından kaynaklı olabileceği tahmin edilmektedir. Bu tür projelerin

onaylanabilmesi için bazı durumlarda üretilebilecek enerji miktarları yüksek

gösterilebilmektedir. Bu yüzden, gerçek potansiyel, santrallerin üretime geçtiğinde

hesaplanacak potansiyel olduğu muhtemeldir.

Çizelge 6. Bu çalışmada ve Aslan’da il bazında belirlenen küçük hidroelektrik santral durumlarının

kıyaslanması (Aslan, 2009)

İl

Aslan (2009) Bu Çalışma (2013)

Ad

et

Kurulu Güç

(MW)

Toplam

Enerji

(GWh/yıl)

Ad

et

Kurulu Güç

(MW)

Toplam Enerji

(GWh/yıl)

Trabzon 87 460.25 1706.5 90 409.63 1449.23

Giresun 33 160.46 593.25 52 411.02 856.43

Gümüşhane 14 62.11 213.5 22 101.19 306.46

Rize 28 141.95 593.55 37 171.85 711.25

İlleri ayrı ayrı irdelediğimizde, Giresun ilinde 4 yıl sonunda küçük hidroelektrik santral

sayısında 19 adet artış olmuş ve buna bağlı olarak kurulu güçte 250.56 MW’lık bir artış,

toplam enerjide ise 263.18 GWh/yıl’lık bir artış olduğu görülmüştür. Gümüşhane’de küçük

HES sayısında 8 adet artış olmuş ve buna bağlı olarak 39.08 MW’lık artış, toplam enerjide de

92.96 GWh/yıl’lık bir artış görülmüştür. Rize ilinde küçük HES sayısında 9 adet artışın

141.95 MW’lık kurulu güce 4 yıllık süreçte 29.9 MW’lık bir artış sağladığı, toplam enerjide

ise 593.55 GWh/yıl’lık enerjiye 117.7 GWh/yıl katkı sağlayarak 711.25 GWh/yıl’lık bir enerji

üretimine ulaştığı anlaşılmıştır. Trabzon ilinde ise 3 adet artışın enerji olarak kazanç

sağlaması beklenirken kurulu güç ve toplam enerjide azalmanın olduğu görülmektedir.

Toplam HES durumunda her iki çalışmanın kıyaslaması ise Çizelge 7’de verilmiştir. Bu

çizelge incelendiğinde toplam (küçük ve büyük) HES sayısındaki artışın kurulu güç ve toplam

enerjide de artış olarak gözlemlendiği anlaşılmıştır. Buradan yola çıkarak tek tek iller

incelendiğinde; Trabzon ilinde 4 yıl sonunda toplam hidroelektrik santral sayısında 15 adet

artış olmuş ve buna bağlı olarak kurulu güçte 78.4 MW’lık bir artış, toplam enerjide ise

218.83 GWh/yıl’lık bir artış olmuştur. Giresun ilinde 4 yıl sonunda toplam hidroelektrik

santral sayısında 31 adet artış olmuş ve buna bağlı olarak kurulu güçte 578.04 MW’lık bir

artış, toplam enerjide ise 1274.83 GWh/yıl’lık bir artış olmuştur. Gümüşhane’de toplam

hidroelektrik santral sayısında 14 adet artış olmuş ve buna bağlı olarak 222.4 MW’lık artış,

toplam enerjide de 602.97 GWh/yıl’lık bir artış olmuştur. Rize ilinde küçük HES sayısında 12

adet artışın 1093.56 MW’lık kurulu güce 4 yıllık süreçte 121.24 MW’lık bir artış sağladığı,


toplam enerjide ise 4175.64 GWh/yıl’lık enerjiye 389.86 GWh/yıl katkı sağlayarak 4565.5

GWh/yıl’lık bir enerji üretimine ulaştığı anlaşılmıştır.

Çizelge 7. Bu çalışmada ve Aslan’da il bazında belirlenen toplam hidroelektrik santral

durumlarının kıyaslanması (Aslan, 2009)

İl

Aslan (2009) Bu Çalışma (2013)

Ad

et

Kurulu Güç

(MW)

Toplam

Enerji

(GWh/yıl)

Ad

et

Kurulu Güç

(MW)

Toplam Enerji

(GWh/yıl)

Trabzon 106 1063.38 3747.37 121 1141.78 3966.2

Giresun 62 1162.05 3847.95 93 1740.09 5122.78

Gümüşhane 19 203.82 578.9 33 426.22 1181.87

Rize 56 1093.56 4175.64 68 1214.8 4565.5

TOPLAM 243 3522.81 12349.86 315 4522.89 14836.35

4. SONUÇLAR

Türkiye’nin kuzey doğusunda DSİ 22. Bölge Müdürlüğü bünyesinde geliştirilmiş ve

geliştirilmekte olan hidroelektrik santral projelerinin analizini ve ilgi alanında özel sektörün

hidroelektrik enerji gelişimine katkısını konu alan bu çalışmadan elde edilen sonuçlar aşağıda

özetlenmiştir.

İlgi alanında üretilebilecek enerji miktarı bakımından en büyük potansiyelin Giresun ilinde

olacağı ve bu ili sırasıyla Rize ve Trabzon illerinin izleyeceği belirlenmiştir.

Türkiye’nin kuzey doğusunda DSİ 22. Bölge Müdürlüğü bünyesindeki projelerin,

Türkiye’deki mevcut elektrik enerjisi kurulu gücünün yaklaşık % 8.6’sına, üretilecek elektrik

enerjisinin ise % 6.5’ine karşılık geldiği, mevcut hidroelektrik enerji kurulu gücünün yaklaşık

% 26.7’sini, üretilecek enerjinin ise % 28.7’sini karşıladığı görülmektedir. Türkiye’nin enerji

ithal eden bir ülke olduğu düşünüldüğünde, DSİ, EİE ve özel sektör tarafından geliştirilen bu

projelerin bir an önce hayata geçirilmesinin ne kadar önemli olduğu anlaşılmaktadır.

DSİ 22. Bölge Müdürlüğü bünyesindeki projelerin, Türkiye’nin hidroelektrik enerji

potansiyelinin, üretilecek enerji bakımından DSİ verileri dikkate alınırsa % 11.5’ine, Bakır’ın

verileri dikkate alınırsa % 8’ine karşılık geldiği tespit edilmiştir. Bölgenin küçük hidroelektrik

enerji potansiyelinin ise Türkiye’nin küçük hidroelektrik enerji potansiyelinin % 16.8’ini

karşıladığı anlaşılmıştır. Türkiye’nin hidroelektrik enerji potansiyeli dikkate alındığında, bu

bölgede önemli bir potansiyelin devreye sokulmaya başlandığı belirlenmiştir.

İller bazında gerçekleştirilmiş olan potansiyel belirleme çalışmalarının sonuçlarından

yararlanarak ilgi alanında iller bazında geliştirilmiş ve geliştirilmekte olan projelerin il HES

potansiyellerini ne kadar karşıladığı da tespit edilmiştir. Bu çalışmanın bulgularına ve önceki

potansiyel belirleme çalışmalarının sonuçlarına göre, DSİ 22. Bölge Müdürlüğü bünyesinde

geliştirilmiş ve geliştirilecek bütün HES projelerinin faaliyete geçirilmesi durumunda bile

bölgede geliştirilmesi gereken önemli bir potansiyelin hala kalacağı anlaşılmıştır.

4628 sayılı yasanın başarısı 4 yıllık bir süreçte bölgedeki hidroelektrik enerji gelişimine

gözlemlenerek irdelenmiştir. Buna göre, Trabzon, Giresun, Gümüşhane ve Rize illerinde

toplamda büyük ve küçük HES proje sayısında 72 adet’lik bir artışın olduğu ve bu artışın

kurulu güçte 1000 MW ve enerji üretiminde 2486 GWh/yıl’lık bir artışa sebep olduğu tespit

edilmiştir.

Türkiye’nin kuzey doğusunda önemli bir hidroelektrik potansiyelin bulunduğu, bu

potansiyelin 4628 Sayılı Elektrik Piyasası Kanunu kapsamındaki hidroelektrik santral


projeleriyle değerlendirilmeye başlandığı belirlenmiştir. Ayrıca, özel sektörün hidroelektrik

enerji gelişimine önemli bir katkı yaptığı ve yapmaya devam ettiği de tespit edilmiştir.

TEŞEKKÜR

Bitirme öğrencilerim Metin ASLAN ve Eser ŞENGÜL’e bitirme tez çalışmalarından

dolayı teşekkürlerimi sunarım ve ayrıca veri paylaşımından dolayı DSİ 22. Bölge

Müdürlüğü’ne teşekkür ederim.

KAYNAKLAR

Akdoğar M. (2006): “ Enerji Kaynakları ve Doğu Karadeniz’in Hidroelektrik Potansiyel

Dengesi Etüdü”, Yüksek Lisans Tezi, Karadeniz Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri

Enstitüsü, Trabzon.

Aslan M. (2009): “Doğu Karadeniz Havzası’nın 4628 Sayılı Yasa Kapsamındaki

Hidroelektrik Enerji Potansiyelinin Analizi”, Bitirme Tezi, Danışman: Yrd. Doç. Dr.

Adem Akpınar, Gümüşhane Üniversitesi, İnşaat Mühendisliği Bölümü, Gümüşhane.

Bakır N. N. (2005): “Türkiye’nin Hidroelektrik Potansiyeli ve Avrupa Birliği Perspektifinden

Elektrik Üretme Politikaları”, http://www.ere.com.tr.

Buttanrı B. (2006): “Türkiye’de Küçük Hidroelektrik Santraların Tarihsel Gelişimi ve

Bugünkü Durum”, Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri

Enstitüsü, İstanbul.

DSİ (2004): “Dünden Bugüne DSİ 1954-2004”, DSİ Genel Müdürlüğü, Etüt ve Plan Daire

Başkanlığı, Ankara.

DSİ (2013): http://www2.dsi.gov.tr/bolge/dsi22/, 2013, Erişim Tarihi: 05.01.2013.

Eroğlu M. (2011): “Enerji Çeşitliliği ve Gümüşhane İli Su Potansiyelinin Hidroelektrik Enerji

Üretimi Yönünden İncelenmesi”, Yüksek Lisans Tezi, Gümüşhane Üniversitesi, Fen

Bilimleri Enstitüsü. Gümüşhane.

Kaplan H., Üçüncü O., Saka F., Kankal M., Yüksek Ö. (2006): “Türkiye’nin Küçük Ölçekli

Hidroelektrik Enerji Potansiyeli ve Doğu Karadeniz Bölgesi Örneği”, VI. Ulusal Temiz

Enerji Sempozyumu, 25-27 Mayıs 2006, Isparta.

Özkök V. (2006): “Hidroelektrik Potansiyel Belirleme Metotları ve Uygulamaları”, Yüksek

Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.

Punys P.; Pelikan B. (2007): “Review of Small Hydropower in the New Member States and

Candidate Countries in the Context of the Enlarged European Union”, Renewable and

Sustainable Energy Reviews, No. 11, sf. 1321-1360.

Şen Z. (2002): “Temiz Enerji ve Kaynakları”, Su Vakfı Yayınları, İstanbul.

Şengül E. (2013): “DSİ 22. Bölge Müdürlüğü Kapsamında Geliştirilmiş ve Geliştirilmekte

Olan Hidroelektrik Enerji Potansiyelinin Analizi”, Bitirme Tezi. Danışman: Yrd. Doç. Dr.

Adem Akpınar, Gümüşhane Üniversitesi, İnşaat Mühendisliği Bölümü. Gümüşhane.

TEİAŞ (2012): “Türkiye Elektrik Üretim-İletim İstatistikleri”, Ankara.

Uzlu E, Bilgin S., Üslü A. (2009): “Doğu Karadeniz Havzası’ndaki Küçük Hidroelektrik

Santrallerin Durumu”, Bitirme Tezi, Karadeniz Teknik Üniversitesi, İnşaat Mühendisliği

Bölümü, Trabzon.

Üçüncü O., Önsoy H., Yüksek Ö. (1994): “A Study on The Environmental Effects of 20 June

1990 Flood in Trabzon and Its Neighborhood”, Turkey, Proceedings of 2nd International

Conference on River Flood Hydraulics, 22-25 March, York: England, sf. 501-512.

http://www.ere.com.tr/




DÖRT ROTORLU UÇAN ROBOT DENGE VE YÖNELİM ANALİZİ İLE

UYGULAMASI

(BALANCING AND ORIENTATION ANALYSIS AND

IMPLEMENTATION OF QUADROTOR FLYING ROBOT)

Oğuz GORA1, Taner AKKAN2

ÖZET/ABSTRACT

Bu çalışma, dört rotorlu uçan robotun kontrolünü, dengesini ve yönelim açılarını

incelemektedir. Dört rotorlu uçan robot için test platformu geliştirilmiş ve kullanılmıştır. Uçan

robota harici takılan Ataletsel Ölçüm Birimi (AÖB) yardımıyla alınan oryantasyon verileri,

kablosuz olarak bilgisayara taşınmaktadır. Taşınan veriler Matlab ve Python programlama

dillerinde analiz edilmektedir. Böylece, sistemin kumandadan aldığı hareket komutlarını

çalıştırırken gösterdiği gerçek zamanlı davranışlar analiz edilmektedir. Uygulama için dokuz

serbestlik derecesine sahip bir oryantasyon sensörü, Xbee Explorer modülleri, Walkera Ufo 5#

dört rotorlu uçan robotu kullanılmıştır. Çalışmada dört rotorlu uçan robotun aç/kapa kontrolü

de başarıyla tamamlanmıştır.

The study reviews the control, balance and orientation angles of a quadrotor flying robot.

A test platform is designed and used for the quadrotor flying robot. The orientation data that

is acquired by the Inertial Measurement Unit (IMU) which is externally mounted to the

quadrotor flying robot is transferred through wireless communication to the computer. The

transferred data is analyzed by Matlab and Python programming languages. Thus, Real Time

behaviors of the remotely controlled system is analyzed. The hardware consists of 9-Degrees

of Freedom Orientation Sensor, Xbee Explorer Modules, Walkera Ufo 5#. In the study, on/off

control of quadrotor flying robot is successfully completed.


Denge, Yönelim, Dört rotorlu uçan robot, Xbee, Matlab, Python

Balance, Orientation, Quadrotor flying robot, Xbee, Matlab, Python

1 Yaşar Ünç, MYO Elektrik ve Enerji Böl., İZMİR, e-posta: [email protected] 2 Dokuz Eylül Ün., İzmir MYO Teknik Programlar Böl., İZMİR, e-posta: [email protected]

Sayfa No: 26 O.GORA, T. AKKAN

1. GİRİŞ

Klasik helikopter sistemleri bir ana rotor ve kuyruk rotorundan meydana gelmektedir. Bu

helikopterlerin yanında, iki rotorlu, tandem rotorlu, dört rotorlu, altı ve sekiz rotorlu sistemler

bulunmaktadır.

Son yıllarda dünyada özellikle insansız hava araçlarına ve genel olarak dört rotorlu uçan

robotlara artan bir ilgi gözlenmektedir. Bu araçlar, insanlı uçuşlara göre çeşitli avantajlar

sağlamaktadır ve gün geçtikçe uygulama alanları genişlemektedir.

Dünyada artan bu ilgiyle birlikte sensör teknolojilerindeki gelişmeler bu araçların ortam

şartlarına daha hassas olmasını sağlamıştır. Bununla birlikte kontrol tekniklerindeki gelişmeler

ve bu gelişmelerin bu araçlara entegre edilmesiyle ortaya manevra kabiliyeti yüksek, yerine

getirebildiği görevleri her geçen gün artan mekatronik sistemler çıkmaktadır.

Bu uçan mekatronik sistemler, yüksek manevra kabiliyeti, çok fonksiyonluluğu ve dengesi

dolayısıyla kompleks sistemlerdir. Bu bağlamda, yapılan akademik çalışmalar da geniş bir

yelpazeye yayılmıştır. Dör rotorlu uçan robotlar için bazı çalışmalarda robotun modeli ve

kinematiği üzerine yoğunlaşılmıştır (Bouabdallah vd., 2004; Amir ve Abbass, 2008). Bununla

birlikte, robotun iskelet tasarımı, test platformu tasarımı ve kontrolü konularına da

yoğunlaşılmıştır (Hoffmann vd., 2004; Bouabdallah ve Siegwart, 2007).

Bu çalışmada ise dört rotorlu uçan robotlar incelenmiştir. Dört rotorlu bir uçan robot

modelinin denge ve oryantasyonuna ilişkin verilerini alabilmek için bir test platformu

geliştirilmiş ve kullanılmıştır. Bu bağlamda, çeşitli test platformu tasarımlarına yeni bir katkı

yapılmıştır. Çalışmanın diğer kısmında elde edilen fiziksel veriler görselleştirilmiş ve uçan

robotun on/off kontrolü gerçekleştirilmiştir.

2. DÖRT ROTORLU UÇAN ROBOTLAR

Dört rotorlu uçan robotlar, yeni dizayn edilmiş araçlar değildirler. 1922’de ilk dört rotorlu

aracı Dr. George de Bothezat ve Ivan Jerome gerçekleştirmiştir (Leishman, 2006). X-biçimli

iskelete sahipti ve 1678 kg ağırlığındaydı. Rotor çapları 8.1 m genişliğindeydi. 1980’lerin

başına kadar bu konfigürasyon değişmedi. İlerleyen yıllarda araştırmacıların artan ilgisiyle

birçok farklı tasarım ortaya çıkmıştır.

Günümüzde dört rotorlu uçan robotlar, dört rotoru, pervaneleri, gövdesi ve bir kontrol

sistemi olan hava araçlarıdır. Dört rotorlu araçlar, üç, altı, sekiz rotorlu araçlara kıyasla daha

fazla tercih edilen tipte hava araçlarıdır.

Dört rotorlu robotların eyleyici (aktüatör) sistemi, dört motordan oluşur ve bir karenin

köşelerine karşılıklı olarak yerleştirilmiş biçimde konumlandırılırlar. Bu motorların hızları ve

dönüş yönleri genellikle uçağın merkezi kontrol biriminin direktifleri doğrultusunda Elektronik

Hız Kontrol Birimince (ESC) kontrol edilir.

Uzun süreli ve yüksek performanslı uçuşlar gerçekleştirmek için bu robotların ağırlık ve

güç dağılımları çok önemlidir. Aşağıda dört rotorlu bir robot modeli için bu dağılımlar

örneklendirilmiştir.

Çizelge 1. Dört rotorlu bir robota ait ağırlık ve güç dağılımları

Ağırlık Dağılımı %

Batarya 44

Aktüatörler 31

Gövde 10

Kontrolcü 8

Sensörler 5

Haberleşme 2

Güç Dağılımı %

Aktüatörler 91

Kontrolcü 5

Haberleşme 3

Sensörler 1

Mühendislik Bilimleri Dergisi Cilt : 16 No:1 Sayı : 46 Sayfa No: 27

Çizelge 1’de görüldüğü gibi dört rotorlu bir robotun ağırlığının % 75’ini batarya ve

eyleyiciler (aktüatörler) oluşturmaktadır (Raza, 2010). Ayrıca yine elektriksel gücün % 91’i

eyleyicilerce tüketilmektedir. Robotun elektronik sistemi ise hafiftir ve mekanik parçalara göre

çok az enerji harcarlar.

Dört rotorlu uçan robotlar aşağıda sıralayabileceğimiz amaçlar doğrultusunda insanlı hava

araçlarının yerine tercih edilmektir:

Gözlem amaçlı: Birçok sivil ve askeri uygulama bazı otomatik tekrarlanan prosesleri

gerektirmektedir. Bu amaçla dört rotorlu robotlar, bir alanı üstüne monte edilmiş yüksek

çözünürlüklü kameralarla gözleme, kaydetme imkanı sağlamaktadır. Bu verileri ileri çalışmalar

için, kendi mikrokontrol biriminde ya da transfer edilecek bir merkezde işleme imkanı

sağlamaktadır.

Sağlık Riski Taşıyan Durumlarda: Bazı durumlarda ulaşılması gereken bölge kimyasal

ya da nükleer kirlenmeye maruz kalmış olabilir. Bu durumlarda, bölgeye insanlı hava

araçlarının yerine dört rotorlu hava araçlarının tercih edilmesi daha doğru olacaktır. Tehlikeli

hava koşullarında daha düşük maliyet ve riskle uçuş gerçekleştirmek için de dört rotorlu uçan

robotlar tercih edilmektedir.

Araştırma amaçlı: Havacılık alanında yapılan araştırmalarda insan hayatını riske etmeden

uçakların tehlikeli hava koşullarındaki dengesini analiz etme ve geliştirme amaçlı dört rotorlu

uçan robotlar kullanılmaktadır. Ayrıca son yıllarda, iklim değişimine ilişkin çalışmalarda, buzul

dinamiklerinin incelenmesinde, volkanik hareketlerin ve atmosferik örnekleme alınmasında

dört rotorlu uçan robotlar kullanılmaya başlanmıştır (Gupte vd., 2012).

Ekonomik sebeplerle: Dört rotorlu uçan robotların insanlı hava araçlarının yerine tercih

edilmesi ekonomik olarak da avantajlıdır. İnsanlı hava araçlarının ilk maliyeti, operasyon

maliyeti, bakım maliyeti, depolama maliyetleri çok yüksektir. İnsanlı operasyon

gerçekleştirmek de yine bir maliyet parametresidir (Austin, 2010).

2.1. Dört Rotorlu Uçan Robotların Bileşenleri

Dört rotorlu uçan robotlarda birçok bileşen birlikte çalışır. Bu bileşenleri mekanik ve

elektronik bileşenler olarak gruplandırabiliriz.

Mekanik bileşenlerin başında robotun mekanik gövdesi gelmektedir. Robotun gövdesi

yeterince iyi tasarlanmaz ise, motorlardan alınan itme kuvveti yeterince efektif

kullanılamayacaktır. Dayanıklılık, ağırlık ve maliyet kritik dizayn parametreleridir.

Aliminyum, uzaktan kontrollü hava araçlarında daha çok tercih edilen bir malzeme

olmuştur. Hafif ve serttir, ısıyı iyi dağıtır, diğer seçeneklere göre daha uygun maliyettedir.

Küçük hava araçları için ağırlığı, negatif bir özelliğidir. Ayrıca titreşimlerden kaynaklı olarak

zamanla çatlamalar meydana gelebilir.

Plastik ise, aliminyuma göre titreşimleri daha iyi absorbe eder ve eski şekline dönebilir.

Plastiğin de maliyeti düşüktür ve kolay işlenip şekil verilebilir.

Karbon fiber, uzaktan kontrollü hava araçları için mevcut en iyi malzemedir. Aliminyumdan

daha sert ve hafiftir; titreşimleri de plastikten daha iyi emer. Ancak işleme zorluğu ve maliyeti

karbon fiberin de negatif özelliğidir.

Ana kontrol birimi, basitçe elektronik kontrol devresidir. Dört rotorlu uçan robotun her bir

bileşeni bu üniteye bağlanmıştır. Sensörler ilgili ölçüm değerini buraya iletirler. Gelen bütün

verilere göre ana kontrol birimi eyleyicileri sürer. Akademik çalışmalar için ya da ticari

hedeflerle geliştirilmiş birçok kontrol birimi tasarımı yapılmıştır. Şekil 1’de çalışmamızın son

aşamasında kullandığımız kontrol birimi görülmektedir.


Şekil 1. Dört rotorlu uçan robotun kontrol birimi

Motorlar da bu sistemlerde çok yüksek öneme sahiptir. Dört rotorlu uçan robotlarda yer

alan 4 adet motorun yüksek güçte ve düşük ağırlıkta olması gerekmektedir. Bu motorlar daha

çok fırçalı ya da fırçasız doğru akım motorlarından tercih edilmektedir. Fırçasız doğru akım

motorları fırçalı tiplere göre daha iyi tork karakteristikleri, uzun operasyon süresi ve sessiz

çalışma sağlamaktadır.

Dört rotorlu uçan robotların elektronik bileşenleri ise Şekil 2’de gösterilmiştir.

Şekil 2. Dört rotorlu uçan robotların bileşenleri

Elektronik bileşenlerden en önemlisi ana kontrol birimidir. Burada, sensörlerden gelen

veriler işlenir ve gerekli yorumlama yapılır. Kablosuz haberleşme sayesinde gelen direktiflere

göre sensör bilgilerinden de yararlanarak eyleyiciler sürülür.

Elektronik Hız Denetleyici denilen elektronik hız kontrol birimleri, kontrol biriminden

gelen sinyallere göre motorların devir hızlarının ve yönlerinin değiştirildiği kısımdır. Kullanılan

motorlara uygun amperde seçilmelidir.

Bataryalar, genellikle bir güç kontrol birimiyle birlikte kullanılır. Batarya tipi olarak birçok

batarya teknolojisi olmakla birlikte Li-Po bataryalar daha küçük olmalarından dolayı bu

Güç Kontrol

Birimi

Ana Kontrol

Birimi

AÖB

Haberleşme Birimi

Ultrasonik

Sensör

Manyetizma

Sensörü

Global Pozisyon

Algılama


sistemlerde tercih edilmektedir. Ancak Li-Po batarya ek şarj devrelerine ihtiyaç duyarlar

(Dubois vd., 2010).

AÖB, sistemin oryantasyon bilgilerinin elde edildiği sensörlerdir. Oryantasyon sensörü

olarak da tanımlanırlar. Jiroskop ve ivme ölçüm değerlerini sağlayarak sistemin dengede

kalması için ihtiyaç duyduğu bilgileri üretirler.

Hava araçlarının hareketlerini tahmin etmek için ataletsel ölçüm sensörlerinden gelen

bilgilerin gerçek zamanlı olarak integre edilmesi gerekmektedir. 1970’lerde bu işlem, çok

zaman alan bir hesaplamaydı. Bugün ise yüksek işlemci kapasiteleriyle bu sorun ortadan

kalkmıştır.

Ultrasonik sensörler, uçan robotların kalkış-inişleriyle, seyirleri sırasında kullanılırlar.

Gönderdiği ses sinyalleriyle yeryüzüne olan mesafenin belirlenmesinde, kalkış ve inişlerin

sağlıklı yapılmasında yararlanılırlar.

Global pozisyon algılama, uçan robotun yeryüzündeki konumunu belirleyebilmek için

kullanılır. Kalman filtreyle birlikte kullanılarak sağlıklı veriler elde edilir.

2.2. Dört Rotorlu Uçan Robotların Fiziksel Özellikleri ve Hareketleri

Dört rotorlu uçan robotların davranışları her bir motorun hızları ve yönleriyle belirlenir.

Şekil 3’te bir model üzerinde ilgili dönme açıları ve itme etkileri; Çizelge 2’de ise sembollerine

ilişkin bilgiler aktarılmıştır.

Şekil 3. Dört rotorlu uçan robotun bazı parametreleri

Çizelge 2. Dör rotorlu uçan robotun parametreleri

Sembol Tanım

Φ Yalpalama (Roll) açısı, x ekseninde

Θ Yunuslama (Pitch) açısı, y ekseninde

Ψ Sapma (Yaw) açısı, z ekseninde

Τ İtme

M Kütle


Dört rotorlu uçan robotun temel hareketlerine bakılacak olursa; yunuslama, robotun burun

kısmının yukarı veya aşağı hareket etmesi; Yalpalama, robotun sağa ya da sola doğru sallanma

hareketi; Sapma ise, robotun doğrultusunun değişecek şekilde rotasının değişmesi hareketidir.

Bu hareketler motorların Şekil 4, Şekil 5 ve Şekil 6’da gösterildiği gibi hareket etmesiyle

gerçekleşir.

Şekil 4. Dört rotorlu uçan robotun yunuslama hareketi. Saat yönünün tersinde (solda). Saat yönünde

(sağda)

Şekil 5. Dört rotorlu uçan robotun yalpalama hareketi. Saat yönünün tersinde (solda), saat yönünde

(sağda)

Şekil 4’te 2 ve 4 motor seti saat yönünde döndüğünde 1 ve 3 motorlarının saat yönünde

dönüşlerindeki hız farkı yunuslama hareketi yaptırır.

Şekil 5’te 1 ve 3 motor seti saat yönünün tersinde döndüğünde, 2 ve 4 motorlarının saat

yönünde dönüşlerindeki hız farkı yalpalama hareketi yaptırır.

Şekil 6’da 1 ve 3 motor seti saat yönünün tersinde dönerken, 2 ve 4 motorlarının saat

yönündeki hızlarının artışı ya da azalışı sapma hareketini yaptırır.


3. TEST PLATFORMU TASARIMI VE SENSÖR DÜZENEĞİ

3.1. Test Platformu Tasarımı

Dört rotorlu uçan robotlar, hafif olmalarının yanında hareketleri sırasında ani hızlanma ve

yön değiştirme özelliklerinden ötürü zaman zaman tehlikeli durumlara sebep olabilmektedirler.

Bu sırada mekanik ve elektronik parçalar zarar görebileceği gibi kullanıcıların da yaralanması

olasıdır. Bu durumun önüne geçmek için birçok akademik ve ticari çalışma sırasında uygun bir

test platformu geliştirme yoluna gidilmiştir.

Şekil 6. Dört rotorlu uçan robotun sapma hareketi. Saat yönünün tersinde (solda), saat yönünde

(sağda)

Geliştirilen test platformları gerçekleştirilecek çalışmaya göre farklılık göstermektedir.

Patel, yaptığı çalışmada sadece robotun etrafını kapatacak şekilde karbon fiberden çok hafif bir

test platformu geliştirmiştir (Patel, 2006). Diğer bir çalışmada ise, robotun tek boyutta

hareketini incelemek üzere bir test platformu geliştirilmiştir (DiCesare, 2013). Bhargava,

yaptığı çalışmada dört rotorlu robotu tavanda belirli bir noktaya sabitlemiştir (Bhargava, 2008).

Her bir rotor kanadına bağladığı esnek ipler üstten ve alttan robotun hareketini sınırlamakla

birlikte hareketine imkan sağlamıştır. Aynı zamanda tekerlekli bir sehpa da kullanılmıştır. Şekil

7’de Bhargava’nın geliştirdiği test platformu görülmektedir.

Şekil 7. Bhargava’nın geliştirdiği test platformu


Bu çalışma sırasında da, güvenlik sebepleri ve dört rotorlu robotun sağlıklı gözlem

yapılabilme ihtiyacından kaynaklı olarak bir test platformu tasarımı yapılmıştır. Bu tasarım ile

istenen öncelikle sağlıklı çalışma imkanıdır. Ayrıca platformun hafif olması ve robotun 3

eksende hareketine izin vermesi de gereklidir.

Çizelge 3. Test Platformunun Özellikleri

Test Platformunun Özellikleri

Ağırlık 1 kg

Uzunluk 60 cm

Minimum Çekme Kuvveti 4 N

Silindir Hareket Mesafesi 25 cm

Test platformu, tutucu dairesel bir levhanın üzerine silindirik hava pompasının dik olarak

yerleştirilmesiyle oluşturulmuştur. Hava pompasından geçen hava direnci bir somun yardımıyla

ayarlanabilmektedir.

Şekil 8. Metal desteklerle güçlendirilmiş test platformu

Robotun hareketlerinin yatay bileşenler oluşturmadan sağlıklı algılabilmek için hava

pompasına, dairesel levhaya dik olacak şekilde destekler eklenmiştir. Tasarlanan test

platformunun katı modeli aşağıda Şekil 9’da görülmektedir.


Şekil 9. Test platformunun Solidworks çizimi

3.2. Sensör Konfigürasyonu

Test platformuna dört rotorlu uçan robotu sabitleme işleminden sonra robotun denge ve

yönelim verilerini alabilmek için ataletsel ölçüm yapılmıştır.

3.2.1. AÖB

AÖB olarak adlandırılan cihazların tarihi geçmişe dayanmaktadır. İlk defa uygulamasını

C.S. Draper 1949 yılında yapmıştır. Zamanla gemilerde ve hava araçlarında sıklıkla kullanılan

bir seyir cihazı haline gelmiştir. Çalışması sırasında ayrı bir referans sistemine ihtiyaç

duymadan çalışmaktadırlar.

Günümüzde ataletsel ölçüm üniteleri jiroskop ve ivme-ölçerlerin birlikte çalıştığı yapılar

haline gelmiştir. Standart bir AÖB’de 6 serbestlik derecesi bulunmaktadır: Konum (x, y, z) ve

yönelim (roll, pitch, yaw). Ticari bazı AÖB’ler, hız ve ivme tahminleri de gerçekleştirmektedir

(Castillo vd., 2005)

AÖB’ler jiroskop ve ivme-ölçerden kaynaklı ölçme hatalarına çok duyarlıdır. Tekrarlı

birikimler ve jiroskop verilerindeki kaymalar yönelim verilerinde yanlış sonuçlar çıkmasına

neden olabilmektedir. Yine, ivme-ölçer verilerinin iki defa integre edilmesiyle elde edilen

konum verilerinde de kuadratik hatalar ortaya çıkabilmektedir. Bu nedenle, elde edilen verilerin

doğrulanması gerekmektedir. Uzun süreli ölçümlerde GPS’ler bu amaçla kullanılmaktadır.

3.2.2.AÖB’nin Programlanması

Çalışmada, dört rotorlu uçan robotun yönelim açılarını ve ivme bilgilerini elde edebilmek

için AÖB kullanılmıştır. AÖB, aşağıdaki Şekil 10’da görüldüğü gibi programlanarak, kodlar

yüklenmiştir.


Şekil 10. Oryantasyon sensörünün programlanması

AÖB çıkış kodları sırasıyla yalpalama (roll), yunuslama (pitch), sapma (yaw) sonrasında ise

x,y,z eksenlerinin ivme değerleri yer alıcak şekilde programlanmıştır.

3.3. Kablosuz Haberleşme Konfigürasyonu

Kablosuz haberleşme sağlamak için Xbee modülleri kullanılmıştır. Xbee modülleri IEEE

standartlarında, konfigüre edilebilen hızlarda kablosuz haberleşme sağlamaktadır. Modüllerin

her biri X-CTU programıyla Çizelge 4’teki parametrelere göre konfigüre edilmiştir.

Çizelge 4. X-CTU programına girilen parametreler

Modüllerin konfigürasyonu için donanımsal olarak, aşağıdaki yapı kurulmuştur:

Şekil 11. Xbee modülleri konfigüre etmek için oluşturulan yapı

XBEE - PC

Version: 10E6

Poh ID: 3332

My ID: 0

DL ID: FFFF

DH ID: 0

BD: 6

(57600 kbit/sn)

D3: 3

IC: 8

RR: 3

R0: 10

XBEE - XB24

Version: 10E6

Poh ID: 3332

My ID: 1

DL ID: 0

DH ID: 0

BD: 6

(57600 kbit/sn)

D3: 5

IU: 0

IA: FFFF

R0: 10


4. SENSÖR VERİLERİNİN ALINMASI

4.1 Matlab ile Sensör Verilerinin Alınması

Razor Imu’dan alınan ve Xbee kablosuz haberleşme modülleriyle iletilen jiroskop açıları ve

ivme verileri öncelikle Matlab ortamında alınıp kaydedilmiştir. Bu kısımda herhangi bir

görselleştirme tercih edilmemiştir.

Şekil 12. Matlab programının akış şeması

4.2. Python ile Sensör Verilerinin Alınması

Python programı birçok farklı amaç için kullanılabilen bir programlama dilidir. Çalışmada

farklı görselleştirme imkanlarından ve daha hızlı çalışmasından ötürü Python programı daha

verimli kullanılmıştır.

Şekil 13. Python programı akış şeması


Şekil 14’te grafikte görülen renkler üç eksenden alınan ivme değerlerini göstermektedir.

Turuncu renkte yer alan eğri, yer çekimi yönündeki ivmeyi göstermektedir.

Şekil 14. Python’da oluşturulan açılara ve ivmelere ait görseller

4.2.1 Verilerin Filtrelenmesi

Oryantasyon sensöründen alınan veriler yüksek hassasiyetli olduğundan birçok titreşim

bileşeni de içermektedir. Bu verilerden sağlıklı olarak yararlanmak için uygun bir filtreleme

yapılması gerekmektedir.

Bu çalışmada yürüyen ortalama filtresi (Moving Average Filter) kullanılmıştır. Bu filtre,

birçok dijital sinyal işleme uygulamalarında kullanılmaktadır. Gürültü sinyallerini elimine

etmekte etkilidir ve basittir.

Bu filtreyle yüksek frekans sinyalleri azaltır. Bu tip filtreler çoğunlukla zaman domenli

sinyallerle çalışırken tercih edilir (Smith, 2003). Filtrenin çıkış sinyali:

1

1

0

[ ] [ ]M

M

j

y i x i j

(1)

şeklinde yazılabilir. Yukarıdaki Eşitlik 1’de; X[]; giriş sinyali, y[]; çıkış sinyali ve M ise

ortalaması alınan nokta sayısını ifade etmektedir. Örneğin 5 noktalı bir filtre

konfigürasyonunda 50 değeri için sinyal:

[50] [51] [52] [53] [54][50]

5

x x x x xy

(2)

olarak ifade edilecektir. Başka bir alternatif ise Eşitlik 3’te görülmektedir. Burada çıkış sinyali

x[50] girişini ortaya alacak şekilde, önceki ve sonraki giriş sinyallerinden yararlanarak

oluşturulmuştur:

[48] [49] [50] [51] [52][50]

5

x x x x xy

(3)


şeklindedir. Aşağıdaki Şekil 15’te gürültülü bir sinyal, Şekil 16’da 11 noktalı ve 51 noktalı bir

filtreden geçirilmiş sinyal işaretlerinin grafikleri gösterilmiştir.

Şekil 15. Gürültülü bir sinyal

Şekil 16. 11 noktalı ve 51 noktalı yürüyen ortalama filtre çıkış sinyalleri

Görüldüğü gibi, kullanılan nokta sayısı arttıkça daha düzgün bir çıkış sinyali elde

edilmektedir. Aynı zamanda çıkış sinyalinde gösterilecek her bir nokta için de işlem yükü aynı

oranda artmakta ve daha yüksek işlem kapasitelerine ihtiyaç duyulmaktadır.

Sensörden elde edilen ivme değerleri, bu çalışmada 30 noktalı yürüyen ortalama filtre

kullanılarak filtrelenmiştir. Elde edilen örnek değerler ve filtrelenmiş çıkışları Şekil 17’de

gösterilmiştir.

5.DÖRT ROTORLU UÇAN ROBOTUN KONTROLÜ

Çalışmada, jiroskop açılarının ve ivme değerlerinin elde edilmesi ve görselleştirmesi

hedefleriyle birlikte dört rotorlu uçan robotun kontrolü de yapılmıştır.

Uygulamada robotun kendi uzaktan kumandası iptal edilip Atmel temelli mikrokontrolcü

(Arduino) tarafından DGM (Darbe Genişliği Modülasyon) sinyalleri üretilmiştir. Üretilen bu

sinyaller, bilgisayar seri kanalından belirlenmektedir.


Şekil 17. Gürültülü sinyal ve filtrelenmiş sinyal

Şekil 18. Bilgisayar kontrolü

Şekil 19’da bilgisayar kontrolü için Python platformunda tasarlanan arayüz

gösterilmektedir.


Şekil 19. Python kontrol arayüzü

Uygulamanın diğer aşamasında, elde edilen jiroskop ve ivme değerlerine göre robot

dengede kalacak şekilde DGM sinyallerinin otomatik ayarlandığı bir aç/kapa kontrol yapısı

kurulmuştur.

Şekil 20. Python kontrol yazılımı akış şeması


6.SONUÇLAR

Bu çalışmada, dört robotlu uçan robotlar incelenmiş; bu robotların temel bileşenleri ve

hareketleri araştırılmıştır. Uygulama aşamasında, sağlıklı çalışabilmek ve robotun

hareketlerinin analizini yapabilmek için bir test platformu tasarlanmıştır. Tasarlanan test

platformu üzerine yerleştirilen oryantasyon sensörü sayesinde jiroskop ve ivme ölçer verileri

kablosuz olarak alınıp bilgisayar ortamında Matlab ve Python programlama dillerinde

incelenmiştir. Python yazılımında uygun filtreleme işlemi yapılmıştır.

Şekil 21. Çalışmanın şematik gösterimi

Çalışmanın diğer kısmında, dört rotorlu uçan robotun aç/kapa kontrolünü gerçekleştirmek

için Atmel temelli mikrokontrolcü ile robotun uzaktan kontrol kumandasında değişiklikler

yapılmıştır. Böylece, bilgisayarın seri kanalı aracılığıyla istenilen çalışma süresinde DGM

sinyalleri üretilip uçağa uygulanmıştır.

Sonuç olarak, bu çalışmada literatüre bir test platformu tasarımıyla özgün bir katkı yapılmış;

ve platforma yerleştirilen oryantasyon sensörü sayesinde dört rotorlu uçağın kendi dengesine

kavuştuğu bir yapı elde edilmiştir. Sensör verilerinin kaydedilip uçağın hareketinin

görselleştirildiği bir yazılım da geliştirilmiştir.

Günlük hayatımızda gün geçtikçe daha fazla görmeye başladığımız insansız hava araçlarına

yönelik bu çalışma, bu alanda yapılabilecek daha karmaşık araştırmalara ön açıcı nitelikte

olmuştur.

KAYNAKLAR

Amir M., Abbass V. (2008): “Modeling of Quadrotor Helicopter Dynamics”, Smart

Manufacturing Application, ICSMA,International Conference, sf. 100-105.

Austin R. (2010): “Unmanned Aircraft Systems. Uavs Design, Development and

Deployment”.Wiley Publication, sf. 6-7.

Bouabdallah S., Murrieri P., Siegwart R. (2004): “Design and Control of an Indoor Micro

Quadrotor”, Proceedings of the 2004 IEEE, International Conference on Robotics and

Automation, New Orleans, LA.

Bouabdallah S., Siegwart R. (2007): “Full Control of Quadrotor”, Intelligent Robots and

Systems, IROS, IEEE/RSJ International Conference, sf. 153-158.

Bhargava A. (2008). “Development of a Quadrotor Testbed for Control and Sensor

Development”, sf. 50-52.

Castillo P., Lozano R., Dzul A. E. (2005): “Modeling and Control of Mini-Flying Machines,

Advances in Industrial Control”. Springer Publication, sf. 187.


DiCesare Antonio (2013): “Design Optimization of a Quad-Rotor Capable of Autonomous

Flight”, Doktora Tezi.

Dubois E., Gray P., Nigay L. (2010): “The Engineering of Mixed Reality Systems”. Springer-

Verlag London, sf. 221.

Gupte S., Mohandas P. I. T., Conrad J. M. (2012):”A Survey of Quadrotor Unmanned Aerial

Vehicle”, Southeastcon, Proceedings of IEEE, sf. 1-6.

Hoffmann G., Rajnarayan D. G., Waslander S. L., Dostal D., Jang J. S., Tomlin C. J. (2004):

“The Stanford Testbed of Autonomous Rotorcraft for Multi Agent Control (STARMAC)”,

Digital Avionics Systems Conference, DASC 04 IEEE, Cilt 2.

Leishman J. G. (2006). “Principles of Helicopter Aerodynamics”, İkinci Basım, Cambridge

Aerospace Series.

Patel C. A. (2006): “Building a Testbed for Mini Quadrotor Unmanned Aerial Vehicle With

Protective Shroud”, Wichita State University, Doktora Tezi.

Raza S. A. (2010): “Design and Control of a Quadrotor Unmanned Aerial Vehicle”, Electrical

and Computer Engineering, School of Information Technology and Engineering, University

of Ottawa, sf. 6.

Smith S. W. (2003): “Digital Signal Processing: A Practical Guide for Engineers and

Scientists”. Newnes Press, sf. 277-282.




BELLEK YÖNETİMİNDE SAYFA DEĞİŞİM ALGORİTMALARININ

PERFORMANS ANALİZİ

(COMPARISON OF THE PAGE REPLACEMENT ALGORITHMS FOR

MEMORY MANAGEMENT)

Ünal ÇAVUŞOĞLU1, Ahmet ZENGİN2

ÖZET/ABSTRACT

Bu makalede veri tabanı yönetim sistemlerinde önemli bir yere sahip olan bellek yönetim

teknikleri ele alınmıştır. Veri tabanı yönetim sistemleri üzerinde gerçekleşen işlemlerin hız ve

performans değerleri, kullanılan bellek yönetim algoritması tarafından büyük ölçüde

etkilenmektedir. Bu çalışmada bellek yönetim algoritmaları, tampon boyutu, blok sayısı ve

olasılıksal değerler gibi farklı parametler kullanılarak test edilmiştir. Sonuçlar üzerinden

bellek yönetim algoritmalarının performans analizleri gerçekleştirilmiştir. Bellek yönetim

algoritmalarından, temel bellek yönetim algoritması, FIFO, LRU, LRM ,CLOCK

algoritmaları oluşturulan simülasyon üzerinde test edilmiştir. Simülasyon sonuçları

değerlendirildiğinde LRU ve CLOCK algoritmalarının diğer test edilen algoritmalardan daha

başarılı sonuçlar elde ettiği tespit edilmiştir.

In this article, memory management techniques which are very essential in database

management system are discussed. The speed and performance values of transactions that

occur on database management systems are greatly effected by buffer management algorithm.

Buffer management algorithms are evaluated by creating parameters as different buffer size,

block number and probabilistic values. Tests are performed and the results are discussed

performance analysis of algorithms. Buffer management algorithms such as Basic, LRU,

Clock and LRM were compared. As a result of the LRU and Clock algorithms are produced

more successful results than other algorithms.


Bellek değişim algoritmaları , FIFO, LRU, Clock, LRM

Buffer replacement algorithms, FIFO, LRU, Clock, LRM

1 Sakarya Ün., Teknoloji Fak., Bilgisayar Müh. Böl., ADAPAZARI, e-posta: [email protected] 2 Sakarya Ün., Teknoloji Fak., Bilgisayar Müh. Böl., ADAPAZARI, e-posta: [email protected]

Sayfa No: 44 Ü. ÇAVUŞOĞLU, A. ZENGİN

1. GİRİŞ

Sistemler üzerinde gerçekleşen işlem hacimlerinin büyümesi sonucu veri tabanları

üzerinde bulunan veri miktarları oldukça artmış, aşırı miktardaki veriler yapılan işlemlerin

performanslarını ciddi şekilde etkilemiş ve bu verilerin yönetimi, işlenmesi başlı başına ele

alınması gereken çok ciddi bir konu haline gelmiştir. Bu sistemlerden beklenen, depolanacak

olan verilerin efektif bir şekilde saklanması ve depolanan veriler içerisinden ihtiyaç duyulan

bilgilerin hızlı ve doğru bir şekilde elde edilecek şekilde bir yapıya sahip olmalarıdır. Veri

tabanı yönetim sistemleri çok büyük miktarlardaki verileri depolama aygıtları üzerinde

saklamakta, ihtiyaç duyulan veriyi diskler üzerinden alarak, belleğe ve oradanda işlemlerin

gerçekleşmesi için işlemci üzerine geçirilmesi işlemlerini gerçekleştirmektedir. Bu işlemi

gerçekleştirirken işletim sistemi ile koordineli olarak işlem görmektedirler. İşletim sistemi

tarafından veri tabanı yönetim sistemine belli miktarlarda kaynak tahsisi yapılmaktadır

(DBMS Bellek Dizaynı, 2011). Bu bağlamda veri tabanı yönetim sisteminin görevlerinden bir

tanesi kendisine tahsis edilmiş olan kaynakları en etkili bir biçimde kullanmak ve

yönetmektir. Disk ile bellek arasındaki bu ilişkide kullanılacak olan bilgilerin bellek üzerinde

bulunması veri tabanı yönetim sistemlerinin işlemlerinin gerçekleştirilmesini çok büyük

oranda etkilemektedir. Kullanılacak olan ve ihtiyaç duyulan verilerin bellek üzerinde

tutulmasını sağlamak maksadıyla bellek üzerinde bulunan tampon bölgesi kullanılmakta,

tampon bölgesi üzerinde tutulacak olan verilerin belirlenmesi için tampon değişim

algoritmaları kullanılmaktadır. Bu çalışmada tampon değişim algoritmalarından 5 adet temel

algoritma incelenerek, bu algoritmaların başarımlarını test etmek için simülasyon üzerinde

testleri gerçekleştirilmiştir. Elde edilen test sonuçlarına göre performans analizleri

gerçekleştirilmiştir.

Birinci bölümde girişin ardından, 2. Bölümde bu çalışma için temel teşkil eden konular ile

ilgili bilgelendirme yapılmış, 3. bölümde karşılaştırma ve değerlendirme için gerekli testler

gerçekleştirilmiş, 4. bölümde test ve karşılaştırma sonuçları verilerek bu sonuçlar üzerinde

çıkarımlar yapılmış, 5. Bölümde ise tampon değişim algoritmaları ile ilgili sonuç ve

değerlendirmelerde bulunulmuştur.

2. GENEL BİLGİLER

2.1. Bellek Yönetimi ve Tampon Bölgesi

Bilgisayar sistemleri üzerindeki donanımsal yapılarda, disk kapasiteleri bellek

kapasitelerine göre oldukça büyük boyutlardadır. Bilgisayar üzerinde çalışmakta olan

uygulamaya ait programsal yapıların çalışması ve sonuç üretmesi için kullanılacak olan

verinin disk üzerinden belleğe oradan da işlemciye getirilmesi gerekmektedir. Programların

çalışması ve işlemlerin gerçekleşmesi için ihtiyaç duyulan veri öncelikle ön bellek üzerinde,

daha sonra da ana bellek üzerinde olup olmadığı kontrol edilir, eğer ihtiyaç duyulan veriye

ulaşılamazsa veri disk üzerinde demektir. Diskin genel yapısına bakıldığında, sabit disk

bilgisayardaki bilgileri saklayan ve bilgisayar kapandığı zaman bu bilgileri kaybetmeyen

donanımdır. Bilgisayardaki bütün veri sabit disk üzerindedir. Bilgisayar açılırken gereken

veriler ana bellek (RAM) üzerine alınır, ve bilgisayar bundan sonra ihtiyaç duyduğu bilgiye

sabit disk yerine ana bellekten ulaşır. Çalıştırdığımız her program, çalışması için gereken

veriyi belleğe taşır.

Sabit disk yapıları plakalardan oluşmaktadır. Her bir plaka izlerden ve her bir iz de

sektörlerden oluşmaktadır. İşletim sistemleri, sektörleri gruplayarak onları küme denen

yapılar halinde topluca işlerler. Okuma/yazma kafalarını bir izden başka bir ize taşımak

maliyetli olduğundan, bir iz dolduğu zaman, aynı plaka üzerindeki başka bir iz yerine, aynı


silindir üzerindeki başka bir iz kullanılır. Böylece her bir iz dolduktan sonra değil, her bir

silindir dolduktan sonra okuma/yazma kafası hareket ettirilir. İşletim sistemi diske erişim, veri

transferi, veri yerleşimi, sektör büyüklüğü gibi disk detaylarını saklar, tutar ve bu işlemler için

blok arayüzünü kullanır. Byte dizisinin büyüklüğü işletim sistemi tarafından belirlenmektedir.

Bütün disk üzerinde sabit büyüklüğe sahiptir. Ana bellek ile sabit disk arasında transfer

edilebilen minimum veri miktarıdır. Blok içeriğinde tutulan veriye disk üzerinde iken erişmek

mümkün değildir. Veriye erişim için verinin ana belleğe getirilmesi gerekmektedir. Ana

bellekteki bir blok için ayrılan bölgeye sayfa denir (Jung vd., 2009). Veri tabanı yönetim

sistemi üzerinde kullanılacak olan bilginin diskten alınarak işlemciye getirilmesi erişim süresi

olarak tanımlanır ve Eşitlik 1 ile ifade edilmektedir (Wang , 2001). Toplam disk erişimi

zamanaşağıdaki şekilde hesaplanmaktadır:

T erişim zamanı = T arama + T dönme + T transfer (1)

T arama : Disk üzerindeki kafanın iz üzerinde uygun pozisyona gelmesi ve aranılan verinin

bulunması için geçen süredir.

T dönme: Hedef sektöre ulaşım için disk üzerinde bulunan okuma işlemini gerçekleştiren

kafanın dönme işlemi sırasındaki gecikme süresidir.

T transfer : Okuma ve yazma işlemlerinin yapılması sırasında geçen zaman birimidir.

İşletim sistemi veri tabanı yönetim sistemi üzerinde işlemlerin gerçekleştirilmesi için

ana belleğin belirli bir kısmının kontrolünü veri tabanı yönetim sisteminin kontrolüne

bırakmaktadır. Sistem üzerinde işlemlerin gerçekleşmesinde hız ve güvenilirlik esas

tutulmaktadır. Işlemlerin gecikmesine sebep olan en büyük etkenlerden birisi, diskten ilgili

verinin aranıp bulunarak belleğe oradan da işlemci üzerine aktarımı sırasında

gerçekleşmektedir. Diskin donanımsal yapısı ve diğer donanımsal kısıtlar işlem süresini

olumsuz yönde etkilemektedir. İşte bu noktada tampon bölge kullanımı devreye girmektedir.

Ana bellek üzerinde sabit sayıda tampondan oluşan bölgeye tampon havuzu denilmektedir

(Sacco ve Schkolnik, 1982). Tampon havuzunda bulunan her tampon üzerinde bir disk bloğu

bilgisi tutulmaktadır. Ayrıca kısıtlı olan ana bellek bölgesinin yetersiz kaldığı durumlarda disk

üzerinde bir bölge ayrılarak ana bellek gibi kullanılabilmektedir. Ayrılmış olan bu bölgeye de

sanal bellek adı verilmektedir (Peter, 1970).

İşletim sistemi tarafından tahsis edilen bu tampon bölgesi veri tabanı yönetim sisteminin

kontrolüne verilmektedir. Tampon bölgesinin kullanımı ve yönetiminin maksadı, kullanılacak

olan veriye erişimde zaman kaybına sebep olan disk erişimini azaltmak ve sanal belleğe olan

ihtiyacı ortadan kaldırmaktır (Sciore, 2007).

Tampon bölgesinin efektif kullanımı sonucunda veri tabanı üzerinde işlem görecek olan

verilerin bu bölgede bulunma ihtimali artacak ve işlem sürelerini ciddi oranda hızlanmasına

sebep olacaktır.

Şekil 1’de disk, ana bellek, ön bellek ve yazmaç birimlerinin donanımsal olarak yapısı

görülmektedir. İşlemci üzerinde bulunan yazmaçlar üzerinde gerçekleşen işlemler sonucu

verilerin işlenmesi gerçekleşmektedir. Ayrıca işlemci üzerinde yazmaçlar ile direk olarak

bağlı olan L1 ön bellek ve onun ile bağlı olan L2 ön bellek bulunmaktadır. Ön bellek üzerinde

bulunan verilerin işlemleri çok daha hızlı şekilde gerçekleştirilmektedir. Donanımsal yapı

incelendiğinde L2 ön bellek, ana bellek ve disk üzerinde bulunan takas alanı, sanal bellek ile

işlemci arasında veri yolları ile aktarım işlemi yapılmaktadır. Donanımsal yapılar üzerinde

işlemlerin gerçekleşmesini gösteren şekil 2 incelediğinde, kullanılacak olan verinin disk

üzerinde veya bellek üzerinde bulunması durumunda zamansal olarak çok ciddi fark olduğu

görülmektedir. Yapıların kapasitelerine bakıldığında sabit disk en geniş kapsamlı ve

bilgisayar kapandığında verilerin silinmeden üzerinde tutulduğu yapıdır. Disk üzerinde


bulunan bir veriyi erişim için diğer yapılara göre oldukça uzun bir zamana ihtiyaç vardır. Ana

bellek işlemci üzerinde işlem görecek olan verilerin işlemciye geçişinden önce disk üzerinden

alınarak yerleşiminin yapıldığı bölgedir. Boyutlara sabit disk boyutlarına oldukça küçük ve

ana bellek üzerindeki verilerin işlenme zamanı diske oranla çok daha hızlı ön belleğe göre

düşüktür. Ön bellek ve yazmaçlar kapasite olarak çok daha küçük boyutlarda yapılardır.

işlemci ile direk olarak bağlantı ve aktarıma sahip olduklarından dolayı bu donanımlar

üzerinde işlemler çok hızlı gerçekleşmektedir. Piramitsel yapıda genel olarak yukarıya doğru

çıkıldıkça boyut küçülmekte ve işlemci üzerinde işlem görme hızı çok ciddi oranda

azalmaktadır.

Şekil 1. Bilgisayar üzerindeki donanımsal yapı (Stefan, 2002)

Şekil 2. Donanımsal yapılar ve işlem süreleri

2.2. Tampon Sayfa Değişim Algoritmaları

Dinamik bellek yapısını kullanan sistemlerde, ciddi problemlerden biri bellek üzerindeki

blok yapılarının yerleştirileceği bölgenin tespit edilmesidir. Bellek sayfalarına verilerin

yerleştirilmesi ve çıkarılması esnasında, karar verecek olan yapı sistemde kullanılan sayfa

değişim algoritmasıdır. İşlemci tarafından işlem görecek olan verinin tampon bölgesinde

bulunması işlem süresini ve performansı artıracağından dolayı kullanılan algoritmanın seçimi

de ciddi anlamda önemlidir.

Algoritmaların performans değerlendirilmesinin yapılmasında tampon bölgesinde aranılan

sayfanın bulunup bulunulmadığı baz alınarak değerlendirmeler yapılabilir. Algoritmalardan

beklenen; ihtiyaç duyulacak olan sayfaların tampon ve bellek bölgesinde bulundurulması,

kullanılma ihtimali olmayan sayfaların bellekten çıkarılarak, tampon bölgesinin efektif bir

şekilde kullanımının sağlanmasıdır. Programların çalıştırılma esnasında ihtiyaç duydukları

sayfa referansları baz alınarak bir sonraki çalışmada hangi sayfalara ihtiyaç duyacağı tahmini

yapılabilir. Optimal sayfa yerleşim algoritmaları programların bir sonraki zaman dilimlerinde


ihtiyaç duyacakları sayfaların bellek üzerinde bulunması için tahminlerde bulunurlar.

Algoritmaların çalışması esnasında iki durum söz konusudur. Bunlardan birisi tampon

yapısında işlem görecek olan bloklar sırasıyla geldikleri esnada tampon üzerinde

yerleştirildikleri yerler o bloklara tahsis edilir. Diğer durumda ise kullanılan algoritmanın

çalışma mantığına uygun olarak tampon bölgesinde yapılan arama işlemi sonucu işlem

görmüş olan veri tampon bölgesinden çıkarılır. Algoritmaların çalışmaları da işte bu

bölgelerin tahsis edilmesi veya boşaltılacak olan bölgenin seçimine göre farklılık

göstermektedir. Aşağıda bu algoritmalardan bazıları açıklanmıştır. Algoritmaların açıklanması

sırasında Şekil 3’teki senaryo kullanılmıştır. Aşağıda belirtilen 10 adet pin/unpin operasyonu

(pin: tampona yerleştirme, unpin: tampondan çekme) senaryo gereği aşağıdaki 10 adet

operasyondan sonra tamponun son durumu Şekil 3’te verilmiştir.

1-) Pin(10) 2-) pin (20) 3-) Pin(30) 4-) Pin(40) 5-) Unpin (10)

6- ) Pin (50) 7- ) Unpin (40) 8- ) Unpin (10) 9- ) Unpin (30)

10- ) Unpin (50) 11-) pin (60) 12-) pin (70)

Şekil 3. Uygulanan operasyonlardan sonra tamponların son durumu (Sciore, 2007)

Senaryoda bulunan 4 adet tamponun son durumları bu şekilde iken; gelen 11 ve 12. istek

olarak pin (60) ve pin (70) isteklerinin tampon bölgelerine yerleştirilmesi sırasında aşağıdaki

algoritmalar üzerinde ne şekilde işlem gördüğü ve hangi tampon bölgelerine yerleşimlerinin

gerçekleştirildiği ilgili algoritma maddesinde incelenecektir. Algoritmaların bu senaryo

üzerindeki yerleşimleri değerlendirilirken 10. istekten sonra gelen 11. ve 12. istekler

değerlendirilerek birbirinden bağımsız olarak yerdeğiştirme gerçekleştirilecektir.

1. Temel sayfa değişim algoritması (basic): En basit sayfa değiştirme algoritmasıdır.

Algoritmanın çalışması yapısı incelendiğinde tampon bölgesi üzerine yerleştirilecek olan

blokların yerleşimi esnasında tampon bölgesinin başından itibaren arama başlatılarak ilk boş

bulunan bölgeye yerleşim gerçekleştirilmektedir. Algoritmanın çalışma prensibine göre gelen

pin 60 ve pin 70 isteklerinin en baştan tampon bölgelerini taramaya başlayarak ilk bulduğu

unpin edilmiş bölgeye yerleştirdiği için pin 60 isteğini buffer 0 bölgesine ve pin 70 isteğini

buffer 1 bölgesine yerleşimini gerçekleştirecektir.

2. Rastgele sayfa değişim algoritması (random): Diğer algoritma yöntemleri programların

çalışması esnasındaki verileri kullanılarak programların çalışması için gerekli olacak olan

verileri tahmin ederek çalışırlar. Fakat rastgele sayfa yerleşim algoritmasında böyle bir durum

söz konusu değildir. Random sayfa algoritması uygulama açısından bakıldığından kolay bir

yapıdadır. Rastgele zamanlar içerisinde sayfa yenileme işlemini gerçekleştirirerek ihtiyaç

duyulan sayfaların bellekte tutulmasına çalışır. Rastgele olarak değiştirilen veya bırakılan

sayfaların kullanımı durumunda bu algoritmadan iyi sonuçlar elde edilebilir. Random sayfa


yerdeğiştirme algoritmasından yerdeğiştirecek olan sayfa random olarak seçildiği için bir

tahminde bulunmak mümkün değildir.

3. İlk giren ilk çıkar algoritması (FIFO): FIFO algoritması işletmelerde de yoğun

olarak kendisine uygulama alanı bulmuş ve yaygın olarak kullanılan bir yapıdır. Tampon

bölgesine bir blok yerleşimi gerçekleştirileceği zaman FIFO algoritması tampon üzerinde ilk

olarak tahsis edilmiş alanları tespit eder. Yerleştirilecek olan blok sayısına göre ilk olarak

yerleşen bloktan itibaren ihtiyaç duyulan miktar kadar blok yapısı yer boşaltarak yeni gelen

blokların boşaltılan yerlere yerleşimini gerçekleştirir. Işletmelerde çok kullanışlı bir yapı

olarak kullanılmasına ragmen bilgisayar sistemlerinde aynı performansı sağladığı söylenemez.

FIFO algoritmasına göre gelen pin 60 ve pin 70 istekleri şekil 3 te göründüğü gibi ilk olarak

pin edilmiş bölgeler olan 0 ve 2 bölgeleridir. Bu bölgeler gelen pin 60 isteği buffer 0

bölgesine ve pin 70 isteği buffer 2 bölgesine yerleşimleri gerçekleştirilir.

4. En son kullanılan sayfa algoritması (LRU): LRU algoritması tampon bölgesi üzerinde

yerleştirme yapacağı zaman tampon bölgesinde arama işlemi gerçekleştirerek en eski

boşaltılmış olan yerden itibaren başlayarak ihityaç duyulan miktar kadar ileri doğru gelerek

yer değiştirme işlemini icra eder. Bu algoritmada blokların daha önceki yerleştirilme sırası

değil, bloklar üzerindeki işlemler sonucu boşaltılma değeri kriter alınarak işlemler

gerçekleştirilir. LRU algoritması senaryo üzerindeki gelen 11 ve 12. istekleri en eski unpin

edilmiş alan olan buffer 3 (unpin 7) ve buffer 0 (unpin 8) olan bölgeler üzerine

yerleştirmektedir. 7 ve 8. sırada gelmiş olan istekler en eski unpin işlemleridir. Bu durumda

pin (60) isteği buffer 3, pin (70) isteği buffer 0 bölgesine yerleştirilecektir.

5. Saat yerleşim algoritması (Clock): Clock algoritması tampon bölgesi üzerinde saat önünde

bir çevrim gerçekleştirerek işlemlerini gerçekleştirir. Saat çevrimi yönünde arama işlemine

başlanarak en son yer değiştirme işlemi gerçekleştirmiş olan buffer tespit edilir ve bu tespit

edilen bloktan sonraki ilk tahsis edilmemiş olan blok üzerine yerleşim gerçekleştirilir.

Yerleşimi gerçekleştirilecek olan her blok için işlem tekrarlanır. Clock algoritması senaryo

üzerinde gelen 11 ve 12 nolu istekler için ilk once en son yerdeğiştirme işlemi gerçekleştirmiş

olan bölgeyi tespit eder bu bölge buffer 1 bölgesidir. Bu bölgenin tespitinden sonra unpin

durumdaki bölge üzerine yerleştirme işlemini gerçekleştirir. Bu durumda gelen pin 60 isteği

buffer 2 ve pin(70) isteği buffer 3 bölgesine yerleştirilecektir.

6. LRM algoritması (least recently made): LRM algoritması tampon bölgesinde sayfa

yerdeğiştirme işlemini gerçekleştirirken tamponda bulunan blokların en eski yerleşim

zamanından itibaren en az kullanılanları (okuma ve yazma işlemini gerçekleştirenleri) tespit

ederek yeni gelen blokları tespit edilenler ile yer değiştirirek işlemleri gerçekleştirir.

2.3. Simpledb İlişkisel Veri Tabanı

Simpledb ilişkisel veri tabanı üzerinde gerçekleştirilen simülasyonlar ayrık olay tanımlı

olarak gerçekleştirilmiştir (Simpledb, 2007). Veri tabanı yönetim sistemleri üzerinde

gerçekleşen uygulamaların anlaşılması ve uygulamalar geliştirilmesi uygun yapıda olan

ilişkisel ve modüler yapıda kurulmuş olan bir sistemin varlığını gerektirmektedir. Simpledb,

java programlama dili ile geliştirilen tamamen işlevsel yapıda veritabanlarının ilişkisel iç

işleyişi ile eğitim amaçlı kullanılan bir veritabanıdır (Sciore, 2007). Çok kullanıcılı aksiyon

ile birlikte, jdbc arayüzü ile iletişim fonksiyonel olması, mini-kit sql/tampon yönetimi,

eşzamanlılık sistemi, sabit disk ve basit modülleri içeren temel kontrol ve sorgu

optimizasyonu, algoritmalar bahsedilen işlevleri kapsamında basit ve fonksiyonel modülleri

içerir. Her modül yeni algoritma geliştirme sağlayan bir altyapı sağlar.


Makalede simpledb üzerindeki modüller ve özellikle tampon yönetim modülü

kullanılarak, tampon bölgesi sayfa değiştirme algoritmaları gerçeklenmiştir. Simpledb

ilişkisel ve eğitimsel veritabanı E.Sciore tarafından geliştirilmiştir. Java programlama dilinde

yazılmış 3500 satır kod, 85 adet sınıf ve 12 paketten oluşan bir yapıya sahiptir.

Simpledb ilişkisel veri tabanı yönetim sistemi yapısında aşağıdaki modüller

bulunmaktadır.

Remote: kullanıcıdan gelen JDBC isteklerini karşılar.

Planner: SQL ifadesi için işleme planı oluşturur ve karşılık gelen ilişkisel cebir ifadesini

oluşturur.

Parse: SQL ifadesindeki tablo, nitelik ve ifadeleri ayrıştırır.

Query: Algebra ile ifade edilen sorguları gerçekler.

Metadata: Tablolara ait katalog bilgilerini organize eder.

Record: Disk sayfalarına yazma/okumayı kayıt seviyesinde gerçekleştirir.

Transaction&Recovery: Eşzamanlılık için gerekli olan disk sayfa erişimi kısıtlamalarını

organize eder ve veri kurtarma için kayıt defteri (log) dosyalarına bilgi girer.

Buffer: En sık/son erişilen disk sayfalarını ana hafıza tampon bölgesinde tutmak için gerekli

işlemleri yapar.

Log: Kayıt defterine bilgi yazılmasını ve taranması işlemlerini düzenler.

File: Dosya blokları ile ana hafıza sayfaları arasında bilgi transferini organize eder.

2.4. İlgili Çalışmalar

Veri tabanı yönetim sistemlerinin yönetiminde tampon bölgesinin yönetimi ile ilgili

günümüze kadar bir çok çalışma gerçekleştirilmiştir (Chou vd., 1986; Sacco vd., 1986; Lily,

2001; Wang ve Bunt, 2000; Daula vd., 2012). Bazı çalışmaların içerikleri ile ilgili bilgi

aşağıda verilmiştir.

Chou ve arkadaşları yaptıkları çalışmada, tampon bölgesinin yönetimi için DBMIN adını

verdikleri yeni bir algoritma tasarlamışlardır. Tasarlanan bu yeni algoritma ilişkisel very

tabanı sorgulama için yeni bir model önermekte ve QLSM adı verilen yeni bir sorgu

modelinden oluşmaktadır. Çalışmada diğer algoritmalar ile önerilen yeni algoritmanın

karşılaştırılması yapılmıştır. Testler için farklı sorgu sınıfları oluşturulmuş ve bu sınıfların

donanımsal gereksinimleri sınıflandırılmış, sorgu sınıflarının donanımsal kullanım oranları

test edilmiştir. Tasarlanan algoritmanın çok kullanıcılı sistemlerde ve dağıtık simülasyon

modellerinde, kıyaslama yapılan diğer algoritmalara göre daha başırılı sonuçlar ürettiği tespit

edilmiştir.

Lily gerçekleştirdikleri veri tabanı yönetim sistemlerinde değişen tampon bellek bölgesi

ihtiyacına göre otomatik olarak ayrılan bölgenin değişmesinin performans açısından büyük

önem taşıdığı ifade edilmiştir (Lily, 2001). Uygulamalar için bölgedede tahsis edilecek olan

alanın tahmin edilmesinin performansı ciddi oranda artıracak bir kriter olduğu vurgulanmıştır.

Tezde gclock algoritması için markov zincir modelinde, tampon havuzunun hit oranının

tahmini için bir model oluşturulmuştur.

W. Wang tarafından yapılmış olan çalışmada veri tabanı yönetim sistemlerinin kontrol

ve yönetimi incelenirken, fiziksel bellek üzerindeki tampon bölgesi yönetimi ele alınmıştır

(Wang, 2001). Tampon bölgesi yönetiminde kullanılan temel algoritmalar ve daha karmaşık

yapıda algoritmalar ve çalışma prensipleri açıklanmış burada kullanılan algoritmaların veri

tabanı performansının artırılmasındaki önemine vurgu yapılmıştır. Bu algoritmalardan LRU

ve CLOCK algoritmalarının popüler olarak kullanıldığı ve ihtiyaç duyulan blok yapılarını

tampon bölgesinde tutma oranlarının başarılı olduğu belirtilmiştir.


Ravazi tarafından yayınlanan makalede 1975-2000 yıllları arasında tampon yönetimi

konusunda gerçekleştirilen çalışmaları genel olarak değerlendirmektedir. Özellikle

donanımsal yapıların değişmesi ile ortaya çıkan problemler açıklanmış, son on yılda bellek ve

tampon yönetiminin bir darboğaza girdiği konusuna vurgu yapılmış, problemler ve muhtemel

çözüm yolları üzerinde açıklamalar gerçekleştirilmiştir.

W.Effelsberg ve T. Haerder tarafindan 1984 yılında yayinlananveri tabanı yönetiminde

tampon bölgesi yönetim prensipleri adlı makalede, tampon bölgesi yönetim temelleri detaylı

bir şekilde ele alinmiş, kullanilan algoritmalar açıklanmış ve LRU, FIFO, CLOCK,

DGCLOCK algoritmalarinin gerçekleştirilen simülasyonlar sonucu başarım oranları üzerinde

incelemeler gerçekleştirilmiştir (Effelsberg ve Haerder, 1984). Yapılan bu çalışmada testler

ile eşleşen LRU algoritmasının başarılı sonuçlar ürettiği görülmüştür.

Literatürde bellek yönetiminin gerçekleştirilmesi için geliştirilen algortitmalar ile ilgili bir

çok çalışma bulunmaktadır. LRU, LFU, LRFU, Gclock, LRU-K, EELRU, LRFU, ILRU ve

OLRU algoritmalarıyla ilgili çalışmalardan bazılarıdır (Schoening, 1998; Teng ve Gumaer,

1984; Willick vd., 1990; Lee vd., 1999; Haas vd., 1990; Nicola vd., 1992; O’Neil vd., 1993;

Smaragdakis vd., 1999; Lee vd., 1999; Sacco, 1987).

3. TAMPON YÖNETİM ALGORİTMALARI KARŞILAŞTIRMA TESTLERİ

Veri tabanı yönetim sistemleri üzerinde tampon bölgesinin yönetiminde kullanılan

algortimaların performans karşılaştırması için Simpledb ilişkisel veri tabanı üzerinde tampon

yönetim modülü kullanılarak algoritmalar gerçeklenmiştir. Tampon yönetim modülü üzerinde

tanımlanan algortimaların gerçeklenmesi için ayrık olay simülasyonu kullanılarak test ortamı

hazırlanmıştır. Ayrık olay simülasyonun üretmiş olduğu blokların işlem görmesi sağlanmıştır.

İstek üreticisinin oluşturmuş olduğu bloklara kullanılan algortimaya göre, tampon bölgesinde

alan tahsis edilmiş veya tampon üzerinde bulunan veriler tampon üzerinden alınmıştır.

Tasarımı yapılan sistem üzerinde kullanılan algortimaların başarım oranları tespit edilmiştir.

Sistemin ihtiyaç duyduğu blokların tampon bölgesi üzerinde bulunması üzerinden

değerlendirme yapılarak başarım oranları tespit edilmiştir. Testler sırasında disk üzerinden

yapılan okuma ve yazma işlemleri üzerinde değişik parametreler oluşturularak farklı durumlar

için başarım oranları karşılaştırılmıştır.

3.1. Simülasyon Parametreleri ve Test Aşaması

Simülasyon ortamının hazırlanması sırasında aşağıdaki kriterler belirlenerek, bu kriterler

ile işlemlerin gerçekleşmesi sağlanmıştır. Kriterlerin belirlenmesi esnasında gerçek bir

uygulama ortamında meydana gelecek olan olaylara benzer durumlar oluşturmak üzere seçim

yapılmıştır.

1. Simülasyon sayısı: Gerçekleştirilecek olan simülasyonun tekrarlanma sayısı. Simülasyon

belirtilen adet kadar tekrarlanarak, her algoritmanın gerçekleşen simülasyon sırasında

istenilen blok yapısının tampon bölgesinde bulunup bulunmadığı (hit/miss) sayılarak oransal

başarım değeri elde edilecektir.

2. Tampon Büyüklüğü: Gerçekleştirilecek olan simülasyon sırasında kullanılacak olan

tampon büyüklüğü

3. Diskteki Toplam Blok Sayısı: Gerçekleştirilecek olan simülasyon sırasında kullanılacak

olan diskte bulunacak olan toplam blok sayısı


4. Odaklanılan Veri Grubunun Yüzdesi (ovgy): Okuma ve yazma işlemleri sırasında

kullanılacak olan veri grubundan belli bir yüzdesine odaklanma için veri grubu yüzdesi

belirtilerek belli bir alan kapsamında işlemlerin gerçekleştirilmesi amaçlanmıştır.

5. Odaklanılan Veri Grubundan Okuma İhtimali (ovgoi): Odaklanılan yüzdelik veri

grubu içerisinden işlemler sırasında okuma ihtimali yüzdesi. Bu parameter üzerinde yapılacak

olan değişimler ile tampon bölgesinde tutulacak olan verininin tamponda bulunma ihtimalinin

artırılması amaçlanmıştır.

6. Okunan Verinin Değiştirilme İhtimali (ovdi): Okunan verinin değiştirilme ihtimali

paramatresi tampon bölgesinde bulunan ve üzerinde okuma işlemi gerçekleşmiş olan bloklar

üzerinde değişim oranı belirlenerek uygulanacak olan simülasyon için farklı bir durum

oluşturulmuştur.

Test aşamasında belirlenen simülasyon parametreleri üzerinde farklı değerler ile sistem

test edilerek sonuçlar elde edilmiştir. Her bir parametre değişimi sonucu farklı algortimaların

kullanım değerleri tespit edilmiştir. Tampon bölgesi yönetimi sayfa değişim algoritması

olarak, Basic, FIFO, LRU, Clock, LRM olmak üzere 5 adet algoritma Simpledb ilişkisel

veritabanı üzerinde gerçeklenmiştir.

Çizelge 1. Test konfigürasyonu 1

Konfigürasyonlar

& Parametreler

Tampon

büyüklüğü

Simülasyon

adeti

Blok

sayısı

Konf 1,2,3,4 20 100 1000

Konf 5,6,7,8 50 100 1000

Konf 9,10,11,12 20 500 1000

Konf 13,14,15,16 50 500 1000

Konf 17,18,19,20 50 500 3000

Çizelge 1’de gerçekleştirilmiş olan testlerde kullanılan konfigürasyon yapılarına ait

tampon büyüklüğü, simülasyon adeti ve blok sayıları görülmektedir.

Çizelge 2. Test konfigürasyou 2

Konfigürasyonlar & Parametreler Ovgy Ovgoi Ovdi

Konf 1,5,9,13,17 0,02 0,8 0,8

Konf 2,6,10,14,18 0,04 0,8 0,8

Konf 3,7,11,15,19 0,02 0,6 0,8

Konf 4,8,12,16,20 0,02 0,8 0,6

Çizelge 2’de gerçekleştirilmiş olan testlerde kullanılan konfigürasyon yapılarına ait

odaklanılan veri grubu yüzdesi , odaklanılan veri grubundan okuma ihtimali ve okunan

verinin değiştirilme ihtimali değerleri görülmektedir.

4.TEST SONUÇLARI, KARŞILAŞTIRMA VE DEĞERLENDİRME

Şekil 4’de simpledb ilişkisel veri tabanı ve eclips java platformu kullanılarak geliştirilen

simülasyon ortamında gerçekleştirilen bir test durumuna ait ekran çıktısı görülmektedir. Ekran

çıktısı incelendiğinde sonuç ekranında simülasyonun çalışması için gerekli olan parametrik

değerler görülmektedir. Tampon boyutu,disk blok sayısı, çizelge 2 de girilmiş olan olasılıksal

değerler ve simülasyon adeti girişi gerçekleştirilmektedir. Sonuç olarak ise girilen simülasyon

adetine bağlı olarak hangi algoritmanın kaç adet simülasyon değerinde istenilen veriyi tampon


bölgesinde bulundurabildiği değeri sonuç olarak üretilmektedir. Test işlemleri sırasında 20

adet farklı konfigürasyon için işlemler gerçekleştirilmiş ve değerler kaydedilmiştir.

Şekil 4. Test ekran çıktısı örneği

4.1. Test Sonuçları

Şekil 5. Buffer boyutu: 20, simülasyon sayısı:100, blok adeti : 1000

Şekil 5’te tampon büyüklüğü 20, blok adeti 1000, çizelge 2 de belirtilen konfigürasyon 1,

2, 3, 4’e ait olasılıksal değer ile simülasyon 100 adet tekrarlandığında algoritmaların

başarımını gösteren grafik elde edilmiştir.

0

10

20

30

40

50

60

BASIC FIFO LRU CLOCK LRM

Alg

. B

aşar

ım O

ran

ı

conf1

conf2

conf3

conf4


Şekil 6. Buffer boyutu: 50, simülasyon sayısı: 100, blok adet : 1000

Şekil 6’da tampon büyüklüğü 50, blok adeti 1000, çizelge 2de belirtilen konfigürasyon 5,

6, 7, 8’e ait olasılıksal değer ile simülasyon 100 adet tekrarlandığında algoritmaların


Şekil 7. Buffer boyutu: 20, simülasyon sayısı: 500, blok adeti: 1000

Şekil 7’de tampon büyüklüğü 20, blok adeti 1000, çizelge 2de belirtilen konfigürasyon 9,

10, 11, 12’ ye ait olasılıksal değer ile simülasyon 500 adet tekrarlandığında algoritmaların


0

10

20

30

40

50

60

70


Alg

. B

aşar

ım O

ran

ıconf5

conf6

conf7

conf8

0

50

100

150

200

250

300

350


Alg

.Baş

arım

Ora

nı

conf9

conf10

conf11

conf12


Şekil 8. Buffer boyutu: 50, simülasyon sayısı: 500, blok adeti : 1000

Şekil 8’de tampon büyüklüğü 50, blok adeti 1000, Çizelge 2’de belirtilen konfigürasyon

13, 14, 15, 16’ ya ait olasılıksal değer ile simülasyon 500 adet tekrarlandığında algoritmaların


Şekil 9. Buffer boyutu: 50, simülasyon sayısı: 500, blok adeti: 3000

Şekil 9’da tampon büyüklüğü 50, blok adeti 3000, çizelge 2 de belirtilen konfigürasyon

17, 18, 19, 20’ ye ait olasılıksal değer ile simülasyon 500 adet tekrarlandığında algoritmaların


Simülasyon testlerinde, farklı parametrelerin değişimi sağlanarak, bu parametrelerin

simülasyon üzerindeki başarımları, faklı algoritmalar üzerindeki etkileri tespit edilmiştir.

Kullanılan algoritmalar ve değişik parametrelerin simüle edilmesi sonucu Şekil 5, 6, 7, 8, 9 da

görülen sonuçlar elde edilmiştir. Simülasyon sonuçlarında simülasyon tekrar sayısı temel

alınarak tekrar edilen değerin kaç adedinde algoritmanın başarım sağladığı tespit edilmiştir.

Örneğin şekil 8 de b durumu için LRU algoritmasının başarım değeri tekrarlanan 500 adet

simülasyonda 340 olarak tespit edilmiştir. Gerçekleştirilen simülasyonlarda belli parametreler

sabit tutularak diğerleri değiştirilmek suretiyle testler gerçekleştirilmiştir. Simülasyon için

kullanılan tüm parametreler gerçek bir işlem sırasında oluşabilecek olan durumların

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450


Alg

.Baş

arım

Ora

nı

conf13

conf14

conf15

conf16

0

50

100

150

200

250

300


Alg

. B

aşar

ım O

ran

ı

conf17

conf18

conf19

conf20


gerçekleştirilmesi için tasarlanmıştır. Parametrelerin değişimi gerçek ortamda kullanılan

donanımsal ve yazılımsal kaynaklara göre değişiklik göstermektedir.

Parametreler bakımından sonuçlar değerlendirildiğinde, tampon sayısı artırıldığında

sonuçların ciddi şekilde arttığı tespit edilmiştir. Tampon bölgesinin büyültülmesi olumlu

etkiler getirmekle beraber belli bir oranda tutulması önemlidir. Simülasyon sayısının

artırımında ise oransal olarak değerlendirildiğinde başarım oranının düştüğü, blok sayısı

artırılması durumunda ise gerçekleştirilen simülasyonda algoritmaların başarım oranlarının

azaldığı tespit edilmiştir. Odaklanılan veri grubu yüzdesi azaltıldığında algoritmaların başarım

oranı artmış, odaklanılan bölgenin artırılması sonucu seviyesinin düştüğü tespit edilmiştir.

Odaklanılan veri grubundan okuma ihtimali azaltıldığında algoritmaların başarım oranınının

azaldığı görülmüştür. Okunan verinin değiştirilme ihtimali açısından değerlendirildiğinde,

değiştirilme ihtimali azaltığında başarım oranının %10 civarında düştüğü tespit edilmiştir.

Simülasyon sırasında kullanılan algoritmalar açısından değerlendirildiğinde; Basic

algortimasının testlerin tamamında en düşük başarım oranına sahip olduğu tespit edilmiştir.

FIFO algoritmasının Basic algoritmasından oldukça başarılı sonuçlar elde ettiği, LRM

algoritmasının ise farklı test simülasyon durumlarında dalgalı bir şekilde bazı durumlarda

diğer algoritmalardan daha iyi bazılarında ise biraz daha kötü sonuçlar ürettiği tespit

edilmiştir. LRU ve Clock algoritmaları ise tüm testlerde en istikrarlı yapıya sahip sonuçları

üretmişlerdir. Test sonuçlarına bütün olarak bakıldığında LRU algoritması diğer

algoritmalardan daha başarılı değerler üreterek temel algoritmalar içerisinde en başarılı

algoritmik yapı olarak tespit edilmiştir.

5. SONUÇ VE DEĞERLENDİRME

Bu çalışmada veri tabanı yönetim sistemlerinin performansı üzerinde büyük etkiye sahip

olan bellek yönetiminde tampon bölgesi sayfa değişim algoritmaları ele alınmıştır. Veri tabanı

üzerinde işlemler gerçekleştirilirken işletim sistemi tarafından veri tabanı yönetim sisteminin

kontrolüne verilmiş olan bellek üzerinde bulunan tampon bölgesinde gerçekleşen sayfa

değişim algoritmaları kullanılmaktadır. Bu algoritmaların kullanılmasıyla, sistem üzerinde

gerçekleşecek olan işlemlere ait ihtiyaç duyulan veriler için tekrar disk erişimi veya sanal

belleğe olan ihtiyacı azaltacak veya tamamen ortadan kaldıracaktır. Bu şekilde gerçekleşen

uygulamalar sistemin hız ve performansını çok büyük ölçüde artıracaktır.

İşlemci üzerinde işlenecek olan verilerin tampon bölgesinde hazır bir şekilde tutulması

için çeşitli algoritmalar kullanılarak bu verilerin seçim işlemi gerçekleştirilir. Kullanılan

algoritmanın çalışma mantığına göre tampon bölgesindeki veriler yerinde bırakılıp veya

bulundukları bölgeden çıkarılarak diske gönderilir veya diskten bazı veriler getirilerek tampon

bölgesine yerleştirilirler. İşte bu noktada kullanılan algoritma ihtiyaç duyulacak olan veriyi ne

kadar çok tampon bölgesinde tutabilirse başarımı o oranda artacaktır. Algoritmaların amacı

işlem görecek olan veriyi tahmin edip, öngörüde bulunarak tampon bölgesini kullanılacak

olan veriler ile efektif bir şekilde yönetmektir.

Makalede tampon bölgesinde sayfa değişimlerini gerçekleştirecek olan temel yapıda

algoritmalardan 5 adeti incelenerek, bu algoritmalar simpledb ilişkisel veri tabanı üzerinde

hazırlanan senaryoda test edilmiştir. Bu çalışmada temel algoritmalar üzerinde yapılan testler

farklı parametreler kullanılarak gerçekleştirilmiş, gerçek test ortamının üretimi için farklı

parametreler kullanılmıştır. Test sonuçları değerlendirildiğinde, Basic algoritması en düşük

başarım oranına, ardından FIFO algoritmasının Basic algoritmasından daha iyi sonuçlara

sahip olduğu tespit edilmiştir. LRM algoritmasının sonuçları parametric değerlere göre

değişkenlik göstermiş fakat FIFO algoritmasından daha iyi sonuçlar elde ettiği görülmüştür. 5

temel algoritma içinde LRU ve Clock algoritmaları en iyi test değerlerine sahip


algoritmalardır. LRU ve Clock algoritmaları gerçekleştirilen tüm test durumlarında istikrarlı

sonuçlar üretmişlerdir. Tüm test sonuçları değerlendirildiğinde LRU algoritmasının diğer

algoritmalardan daha başarılı sonuçlar ürettiği tespit edilmiştir.

KAYNAKLAR

Chou H. T., Witt D. J. (1986): “An Evaluation of Buffer Management Strategies for

Relational Database System”, Algorithmica1, sf. 311-336........

Daula S., Murthy K .E S., Amjad K. G. (2012): “A Throughout Analysis on Page

Replacement Algorithms in Cache Memory Management”, International Journal of

Engineering Research and Applications, Cilt 2, No. 2, sf. 126-130.

DBMS Bellek Dizaynı (2011),http://en.wikibooks.org/wiki/Design_of _Main_Memory

Database System/Overview of DBMS, Erişim tarihi: 24.05.2013.

Effelsberg W., Haerder T. (1984) :“Principles of Database Buffer Management”, ACM

Transactions on Database Systems, Cilt 9, No. 4, sf. 560-595.

Haas L. M., Chang W., Lohman G. M., McPherson J., Wilms P. F., Lapis G. B., Lindsay G.,

Pirahesh H., Carey M. J., Shekita E. J. (1990):”Starburst Mid-Flight: As the Dust Clears”,

IEEE Transactions on Knowledge and Data Engineering, Cilt 2, No. 1, sf. 143–160.

JDBC (2008): http://www.oracle.com/technetwork/java/javase/jdbc/index.html, Erişim

tarihi:10.05.2013.

Jung H., Han H., Kim S. G., Yeom H. Y. (2009): “A Practical Evaluation of Large-Memory

Data Processing on a Reliable Remote Memory System”, In Proceedings of the 2009

ACM symposium on Applied Computing, sf. 343-344.

Lily Y. X. (2001): “Analytical Modeling for Buffer Hit Rate Prediction”, Queen’s University,

Y. Lisans Tezi , Kanada.

Lee D., Choi J., Kim J. H., Noh S. H., Min S. L., Cho Y., Kim C. S. (1999): “On the

Existence of a Spectrum of Policies that Subsumes the Least Recently Used (LRU) and

Least Frequently Used (LFU) Policies”, International Conference on Measurements and

Modeling of Computer Systems, sf. 134–143, Atlanta, Amerika.

Nicola V. F., Dan A., Dias D. M. (1992): “Analysis of the Generalized Clock Buffer

Replacement Scheme for Database Transaction Processing”, International Conference on

Measurement and Modeling of Computer Systems, sf. 35–46.

O’Neil E. J., O’Neil P. E., Weikum G. (1993): “The LRU-K Page Replacement Algorithm for

Database Disk Buffering”, International Conference on Management of Data, sf. 297–

306.

Peter J. D. (1970): “ Virtual Memory”, Computing Surveys, Cilt 2, No. 3, sf. 120-135.

Sacco G. M., Schkolnick M. (1982): “A Mechanism for Managing the Buffer Pool in a

Relational Database System Using the Hot Set Model”, In Proceedings of the 8th

International Conference on Very Large DataBases, sf. 257–262, Mexico City, Meksika.

Sacco G. M., Mario S. (1986): “Buffer management in relational database systems”, ACM

Transactions on Database Systems, sf. 473-498.

Sacco G. M. (1987): “Index Access with a Finite Buffer”, In Proceedings of the 13th

International Conference on Very Large Data Bases, sf. 301–309, Brighton, İngiltere.

Sciore E. (2007): “Database Management: A Systems Approach Using Java”, John Wiley and

Sons, Boston College, sf. 357 ve sf. 372.

Sciore E., Simple D. B. (2007): “A Simple Java-Based Multiuser System for Teaching

Database Internals”, ACM SIGCSE Bulletin, Cilt 39, No 1, sf. 561–565.

Schoening H. (1998): “The ADABAS Buffer Pool Manager”, In Proceedings of the 24th

International Conferenceon Very Large Databases, sf. 675–679, New York, Amerika.

http://en.wikibooks.org/wiki/Design_of%20_Main_Memory%20Database%20%20System/Overview%20of%20DBMS

http://en.wikibooks.org/wiki/Design_of%20_Main_Memory%20Database%20%20System/Overview%20of%20DBMS

http://www.oracle.com/technetwork/java/javase/jdbc/index.html


Simpledb (2007), http://www.cs.bc.edu/~sciore/simpledb/intro.html , Erişim tarihi:

15.05.2013.

Smaragdakis Y., Kaplan S., Wilson P. (1999): “Simple and Effective Adaptive Page

Replace”, International Conference on Measurements and Modeling of Computer

Systems, sf. 122–133, Atlanta, Amerika.

Stefan M., Peter B. (2002):“Optimizing Main-Memory Join on Modern Hardware”, IEEE

transactions on knowledge and data engineering, Cilt 14, No. 4, sf. 210-220.

Teng J. Z., Gumaer R. A. (1984): “Managing IBM database 2 Buffers to Maximize

Performance”, IBM Systems Journal, Cilt 23, No. 2, sf. 211–218.

Wang W., Bunt R. (2000): “Simulating DB2 Buffer Pool Management”, In Proceedings of

CASCON 2000, Departmant of computer Sience University of Saskatchewan.

Wang W. (2001): “Storage Management in RDBMS”, Department of Computer Science

University of Saskatchewan.

Willick D. L., Eager D. L., Bunt R. B. (1990): “Disk Cache Replacement Policies for

Network Fileservers, In Proceedings of the 10th International Conference on Distributed

Computing Systems, sf. 212–219, Paris, Fransa.

http://www.cs.bc.edu/~sciore/simpledb/intro.html




YERALTI KÖMÜR İŞLETMELERİNDE GAZ İZLEME VE

ERKEN UYARI SİSTEM TEKNOLOJİSİNİN İŞ KAZALARININ

ÖNLENMESİNDEKİ ÖNEMİ

(IMPORTANCE OF GAS MONITORING AND EARLY-WARNING

SYSTEM TECHNOLOGY IN PREVENTING OCCUPATIONAL

ACCIDENTS OF UNDERGROUND COAL MINES)

Tahir MALLI1, Mete KUN

2, Halil KÖSE

3,

ÖZET/ABSTRACT

Gelişmiş ülkelerin ortak ihtiyacı olan enerji, günümüzde nükleer enerji santrallerinden, termik santrallerden,

yenilenebilir enerji, vb. kaynaklardan üretilse de, fosil bazlı enerji kaynaklarının enerji üretimindeki yeri

yadsınamaz. Dünyada ve ülkemizde gelişmeye paralel olarak artan enerji hammaddesi ihtiyacı, enerji politikaları

doğrultusunda diğer kaynakların yanında kömüre olan talebi de arttırmaktadır. Bu nedenle, kömür işletmelerinin

en yüksek verim ve kapasitede, emniyetli ve uygun çalışma koşullarında üretim yapması ön plana çıkmaktadır.

Yüksek riskler içeren madencilik faaliyetleri, ağır çalışma koşullarının yanı sıra, yeraltı madencilik çalışmaları

sırasında doğayla mücadeleyi de gerektirmektedir. Bu süreç, özellikle yeraltı kömür madenciliği

düşünüldüğünde, iş kazalarını da beraberinde getirebilmektedir. Mevcut taleplerin karşılanması, olası iş

kazalarının önüne geçilmesi, sistemli bir çalışma yapısı oluşturulması için hazırlanan kanun, tüzük ve

yönetmeliklerde belirtilen emniyet tedbirleri işletmelerde kesinlikle dikkate alınmalı ve uygulanmalıdır. Bu

amaçla çalışmada; özellikle yeraltı kömür işletmelerinde insan faktöründen kaynaklanabilecek tehditlerin

ortadan kaldırılmasına yönelik olarak, merkezi gaz izleme ve erken uyarı sistemi örnek bir işletme verileri

üzerinde değerlendirilmiş ve elde edilen sonuçlar yorumlanmıştır.

The place of fossil fuels in energy generation is significant for developed countries however; nuclear power

plants, thermal power plants and renewable energy sources are widely used at present. Energy raw materials

requirement in the world, as well as in Turkey with respect to rapid growth reveals the increasing demand of

coal in addition to other resources in accordance with energy policies. Hence, the importance of operating coal

mines with safe and suitable working conditions, in highest capacity and efficiency comes into prominence.The

mining operations with high risks include nature control as well as heavy working conditions. This process

brings forward the risk of occupational accidents regarding underground coal mining operations. The safety

precautions stated in law, rules and regulations should be strictly taken into account and applied to prevent

possible occupational accidents, to form a systematic working structure and to meet current demands. For that

purpose, the data of a central gas monitoring and early-warning system belonging to a reference mining

company is evaluated and discussed in this study to prevent human factor based risks in underground coal

mines.


Yeraltı kömür madenciliği, Gaz izleme teknolojisi, İş sağlığı ve iş güvenliği

Underground coal mining, Gas monitoring technology, Occupational health and safety

1 Dokuz Eylül Ün., Müh.Fak., Maden Müh. Böl., Tınaztepe, Buca, İZMİR, e-posta: [email protected]



http://tureng.com/search/early%20warning

Sayfa No: 60 T. MALLI, M. KUN, H. KÖSE

1. GİRİŞ

Ülkemiz elektrik ihtiyacı arttıkça, enerji politikaları doğrultusunda diğer enerji kaynakları

yanı sıra, kömür ihtiyacı da artmaktadır. Artan talep doğrultusunda, özellikle yeraltı kömür

madenlerinin yüksek verim ve kapasite ile, emniyetli ve uygun çalışma koşullarında

işletilmesi ön plana çıkmaktadır.

Doğası gereği oldukça yüksek riskler içeren ağır iş kollarından madencilik, dünyada

yaklaşık 30 milyon insanın çalıştığı dev bir sektördür ve yaklaşık 10 milyon kişinin de kömür

ocaklarında çalıştığı düşünülmektedir. Madencilik çalışmaları, ağır koşullarda çalışmanın yanı

sıra özellikle yeraltında gerçekleştirilen ve derinleşen maden ocaklarında doğa ile mücadele

edilmesi gerekliliği olan faaliyetlerdir (İphar, 2010). Bu dinamik faaliyetler, artan üretim

kapasiteleri ve gelişen kompleks yapıları nedeni ile, iş kazası riskini de beraberinde

arttırmaktadır.

Madencilik faaliyetleri kaza ve ölüm risklerinin en yüksek olduğu faaliyet alanlarından

biridir. Dünyada çalışanların sadece % 1’i madenlerde iken meydana gelen ciddi kazaların

%8’i madencilik sektöründe olmaktadır (Tanır, 2009). Ülkemiz iş kazası sayısı bakımından

Avrupa’da birinci, dünyada üçüncü sıradadır. Bu iş kazası ve hastalıkların sosyal güvenlik

sistemine maliyeti 4 milyar TL’dir (Yılmaz, 2013).

2004-2011 yılları arasında Türkiye’de tüm iş kollarında kaza olabilirlik oranı ortalaması

yüz binde 348 iken, madencilik sektöründe kaza olabilirlik oranı ortalaması yüz binde

7086’dır. Bu durumda, madencilik sektöründe iş kazası olabilirlik oranı tüm sektörlere göre

yaklaşık 20 kat daha fazladır. Başka bir ifadeyle Türkiye’de tüm iş kollarında ölümlü kaza

olabilirlik oranı ortalaması yüz binde 5,7 iken, madencilik sektöründe kaza olabilirlik oranı

ortalaması yüz binde 84,55’dir. Bu durumda, madencilik sektöründe ölümlü iş kazası

olabilirlik oranının tüm sektörlere göre 14,8 kat daha fazla olduğu gerçeği ortaya çıkmaktadır.

2011 yılında iş kollarına göre en fazla iş kazasının 9217 ve % 13,3 ile kömür üretim

faaliyetlerinde yaşandığı görülmüştür. Meydana gelen iş kazalarının sayısı ile sektörde

istihdam edilenlerin sayısının bir arada değerlendirildiği standardize iş kazası oranına göre de

en sık kaza, kömür üretiminde meydana gelmiştir (Yılmaz, 2013).

Madencilik aktiviteleri, malzeme, donanım, insan kaynakları ve oldukça tehlikeli bir

çevreden ibarettir. Kazalar, işçiler ve yakınları için acı ve maliyeti yüksek olaylar olmakla

birlikte, işletmeler için de sıkıntılı olaylardır (Sari vd., 2009). Sanayi ve madencilik alanındaki

bütün teknolojik gelişmelere rağmen iş kazaları önlenememektedir. İş kazalarının

değerlendirilmesinde kazalara neden olan sebepler olabildiğince net olarak ortaya

konulmalıdır (Sari vd., 2004). İş kazaları için önlem alınabilmesi, nedenlerin bilinmesine

bağlıdır. İş kazalarının incelenmesi hem işyerinde benzer türden yeni kazaların önlenmesi,

hem de hatalı ve kusurlu noktaların ortaya çıkarılması açısından önemli olmaktadır. İş

kazalarını sıfıra indirmek mümkün değildir. Ancak iş kazalarını önlemek için kazaların

öncelikle istatistiksel olarak değerlendirilmesi, kaza nedenlerinin belirlenmesi ve bu nedenleri

giderecek önlemlerin alınması gerekmektedir. İş kazalarının neden olduğu ekonomik sorunlar

sadece iş göremezlik ödenekleri ya da tedavi masrafları olarak değil; aynı zamanda üretim

kaybı, üretim programının aksaması, makine vb. üretim ekipmanlarının tahribi açısından da

büyük önem taşır. Ancak bütün bunların arasında yerine konulamayacak tek şey insan

hayatıdır (Güyagüler vd., 1993; Atılgan, 2007).

Meydana gelen kazaların gerçekleştirildikleri maden işletmeleri değerlendirildiğinde,

kömür madenlerinde ölümlü iş kazalarının yüksek olduğu ve bu nedenle kömür ocaklarında

risklerin azaltılması gerekliliği ortaya çıkmaktadır. Ülkemizde gerçekleşen son üç yıldaki

ölümlü maden kazaları değerlendirildiğinde; kazaların ortalama % 19’unun grizu patlaması

sonucu meydana geldiği bilinmektedir. 2012 yılı verilerine göre ocak havalandırması ile ilgili


iş kazalarının % 3’ü grizu patlaması, % 8’i CO zehirlenmesi ve % 5’i de ocak içi yangınlardan

kaynaklanmaktadır. 2013 yılı TÜİK verilerine göre de, ocak havalandırmasından kaynaklanan

kazaların genel dağılımı incelendiğinde, % 9 grizu patlaması ve % 4 gaz zehirlenmesi olmak

üzere toplamı %13 dür. Bu değer ocak havasının ve havalandırma sisteminin geliştirilip,

teknolojilerinin arttırılması gerektiğini göstermektedir.

2. KÖMÜR MADENCİLİĞİNDE GAZ İZLEME VE ERKEN UYARI SİSTEMİ

Ülkemizde, enerji ihtiyacına paralel olarak artan kömür rezervi arama faaliyetleri

sonucunda toplamda 13,2 milyar tonluk rezervin varlığı ortaya çıkartılmıştır. Bu denli büyük

rezevler kaynakların verimli değerlendirilmesi gerçeğini ve kömür madenciliğinin önemini

arttırmaktadır. Kömür cevheri üretiminde yeraltı madencilik faaliyetlerinin rolü oldukça

büyüktür. Bu nedenle, madenlerde artan kapasite ve yoğun iş kompleksliğine karşı, organize,

teknoloji destekli ve iş güvenliğine uygun çalışmalar yapma zorunluluğu ortaya çıkmaktadır.

Yeraltı madenciliğinde derinlere inildikçe daha önceden bilinmesi mümkün olmayan

tehlikeler ortaya çıkarak madencilik çalışmalarını zorlaştırmaktadır. Bu bilinmezliklerin

arasında en önemlisi, ani ya da yavaş yavaş degaje olarak ocak havasında biriken gazlardır.

Yeraltında kömür ya da cevher kazanıldıkça ocak havasına belli oranda gaz salınmaktadır.

Ocak havasındaki gazların konsantrasyonları, kömür ocaklarında meydana gelen kazaların

belirleyici faktörleridir. Madenlerde kaza sonucu en fazla ölüm, grizu patlamaları nedeniyle

yaşanmaktadır. Özellikle kömür madenciliğinde metan gazı bulunan ocaklarda grizu

patlamalarını ortadan kaldırmak için birtakım önlemlerin alınması ve gerekli kurallara

uyulması zorunlu olmaktadır. Bu nedenle hazırlanan yönetmelik ya da tüzüklerde belirtilen

emniyet tedbirleri kesinlikle dikkate alınmalı ve uygulanmalıdır. Aksi takdirde iş kazalarının

meydana gelmesi kaçınılmazdır.

Kömürün doğal oluşum sürecinin sonunda karbondioksit, metan, su buharı ve bazı gazlar

oluşmaktadır. Metan gazının oluşumunda ise bakteriyeller ve basiller gibi mikro organizmalar

ile beraber ısı ve basınç gibi faktörler temel etkenler olmaktadır.

Linyit gibi kömürleşme derecesi düşük kömürlerin daha az gazlı olmasının nedeni de

budur. Kömürleşme olayının ilk aşamalarında kömür katmanları üzerinde çok ince ve

geçirimli bir örtü tabakası bulunmaktadır. Dolayısıyla bu aşamada meydana gelen gazların

büyük kısmı ortamı terk etmiştir. Yüksek dereceli kömürler daha derinlerde bulunduğundan

ve üzerleri daha kompakt kayaçlarla çevrili olduğundan, meydana gelen gazların büyük kısmı

kömürün bünyesinde tutulmaktadır. Metan gazının kömür tarafından basınç altında tutulması;

kömür içerisindeki kırık, çatlak ve ultra mikroskobik gözeneklere ait yüzeyler tarafından

adsorpsiyonu ile ve serbest haldeki gazın kırık, çatlak ve kılcal boşluklara sıkışmasıyla yeraltı

kömür ocaklarında mümkün olmaktadır. Kömür tabakalarının ve çevre kayaçların içerisinde

biriken metan gazı, belirli bir basınçta saklı bulunmakta madencilik faaliyetleri sonucunda

oluşan kırık ve çatlaklar dolayısıyla basınç dengesi bozulduğunda ortaya çıkabilmektedir.

Metan yoğunluğu 0,716 kg/m3 olan renksiz ve kokusuz ve havaya göre 1,6 kat daha

hızlı yayılan bir gazdır. Havadan hafif olması nedeniyle çalışılan ayağın ve hava yollarının üst

kısımlarında birikerek yukarıya doğru hareket etme eğilimindedir. Metan gazı ayrıca hazırlık

süresinde açılan baş yukarılarda, kör bacalarda, ayak arkalarında, jeolojik olarak kalınlığı

sabit olmayan alanlardaki tavan boşluklarında, panoyla tavan yolunun kesişim noktasında

oluşan boşluklarda ve baraj arkalarında görülmektedir.

Metan veya yaygın olarak kullanılan adıyla grizu (metan-hava karışımı) ocak havasında

bulunan en tehlikeli gazlardandır. Metan ile bulunabilen diğer gazlar şunlardır; karbondioksit,

azot, hidrojen ve ağır hidrokarbonlar, hidrojen sülfür, kükürt dioksit ve karbon monoksittir.

Metan zehirli bir gaz değildir, oksijen azlığı nedeniyle boğucudur. Metanın asıl tehlikesi


yanıcı ve patlayıcı bir gaz olmasıdır. % 4,5-14,5 arasında patlar (en şiddetli patlama % 9,5

CH4 ) ve % 14,5’dan sonra boğucu olur. (O2 azalmasından dolayı). Hava ile % 9,5 oranında

karışım oluşması durumunda metan (CH4), 650oC'de 10 saniyede, 1200oC’de 0,01-0,12

saniyede patlar. Metan gazı bulunan ocaklarda ancak özel belgesi bulunan alev sızdırmaz

(exproof) özellikte cihaz ve armatürler kullanılır. Genel havasında metan oranı % 1,5’u geçen

yerlerdeki iletkenlerin ve elektrikli aygıtların gerilimi derhal kesilir.

Şekil 1. Hava dönüş galerisi üzerindeki gaz izleme istasyonu

Günümüzde yukarıda sayılan riskli durumların önün geçilebilmesi için özellikle yeraltı

kömür işletmelerinde ocak yangını, grizu patlaması vb. tehditlerin ortadan kaldırılmasına

yönelik olarak, işletmelerde merkezi gaz izleme, kontrol ve erken uyarı sistemleri kurulmuş

ve kurulmaktadır (Şekil 1). Bununla birlikte, yeraltı madenciliğinde uzaktan izleme ve kontrol

sistemlerinin kullammı, elektronikteki gelişmelere bağlı olarak oldukça yaygınlaşmıştır. Bu

sistemlerin kullanımı çoğugelişmiş ülkelerde yasal bir zorunluluk haline gelmiştir. Ülkemizde

de özellikle Zonguldak bölgesinde bu sistemlerin kullanılması emniyet açısından bir

zorunluluktur (Kocal ve Özçelik, 2002).

Ayrıca, ülkemizde İş Kanunu ve ilgili “Yeraltı ve Yerüstü Maden İşletmelerinde Sağlık

Güvenlik Şartları Yönetmeliği’nde, üretim ünitelerinden dönüş havası içinde ve üretim

yerlerindeki gazların birikebileceği yerlerde, metan gazı seviyesi sürekli olarak izlenecektir”

denilmektedir. Ayrıca 30 Haziran 2012 tarihinde çıkarılmış olan 6331 sayılı İş Sağlığı ve

Güvenliği Kanunu “Yeraltı ve Yerüstü Maden İşletmelerinde Sağlık Güvenlik Şartları

Yönetmeliği’ nde de çalıma şartları hangi önlemin alınacağı biraz daha detaylandırılmıştır.

Tehlikeli gaz oranının çalışma ortamında sık sık degiştiği hallerde, metan oranına göre ayarlı

ses ve ısık uyarısı yapan gaz dedektörünün bulundurulması veya bir merkezden sürekli olarak

izlenebilecek otomatik kontrol sistemi kurulacaktır” ibaresi bulunmaktadır. Buradan

hareketle, maden ocaklarında % 1 oranında metan bulunması durumunda patlatma yapılmaz

ve çalışmalar durdurulur. % 1,5 metan varsa, elektrik enerjisi kesilir ve % 2 metan bulunması

durumunda ise madendeki personel boşaltılır. Yapılan ölçümlerde eser miktarda bile olsa

metan tespit edilen ocaklar Grizulu ocak olarak kabul edilir. Grizulu ocakların bütün

kısımlarında, her gün, her vardiyada, teknik nezaretçi veya bu konuda yetiştirilmiş yetkili

kimseler tarafından metan ölçümleri yapılır. Metan ölçüm sonuçları, noterce tasdikli emniyet

rapor defterine, ölçümü yapan vardiya mühendisi tarafından yazılır ve imzalanır.

Çizelge 1’de görüldüğü gibi grizu patlaması riskini kaynağında önleyecek en önemli

tedbir metan gazı drenajıdır. Drenaj yeterli şekilde yapılamadığı zaman ise havalandırma ile

metan oranını, patlama konsantrasyonunun altında tutulmasını sağlamak en önemli çözümdür.

Havalandırmanın da sekteye uğraması ve patlama konsantrasyonuna ulaşılması durumunda

gazı ateşleyecek, ateşleme kaynaklarının kontrol altına alınması gerekmektedir.


Çizelge 1. Metan patlama riski önleme ve kontrol faaliyet çizelgesi

Tehlike/Risk

(% Önleme Düzeyi) Metan Gazı Patlaması Kontrol Faaliyeti

Tehlike derecesinin azaltılması

(% 10-90)

Sondajla Metan drenajı Kısmen % 30 kadar

Tehlikeyi sınırlandıran

önlemler (% 40)

Havalandırma ile metan oranının

patlama konsantrasyonu altında

tutulması

Merkezi gaz izleme

Metan ve Hava hızı ölçümü

Riskin oluşumun önleyen

önlemler (% 30)

Muhtemel ateşleme

kaynaklarının kontrol altına

alınması (Exproof, ATEX)

ATEX standartizasyonu,

kalibrasyon. Gerilim

kesicilerin kontrolü

Riskin yayılmasını önleyen

önlemler (% 20)

Toz ve su barajları

Barajların kontrolü

Riskin etkisini azaltan

önlemler (% 10)

Sığınma yerleri, CO maskeleri,

ferdi kurtarıcılar

Kişisel kontrol

Olası risklerin, tehlikeli durumlara sebebiyet vermemesi için insan faktörü, eğitim durumu

ve alışkanlıkların yanı sıra psiko-sosyal etkenlerin de göz önüne alınması gerekmektedir.

Fakat bütün mesleki eğitimler tamamlansa bile insan faktörü bir belirsizlik oluşturmakta ve

hiçbir zaman tehlikeli durumların meydana gelmeyeceği garanti edilememektedir. Tüm bu

nedenler ve zamanında müdahale gerekliliğinden dolayı, gaz riski olan işletmeler için en

yerinde ve kesin çözüm gaz izleme ve erken uyarı sisteminin kurulması ve etkin olarak

kullanılmasıdır.

Gerek yeraltı üretim metodları yardımı ile kömür üretimi gerekse diğer metalik

madenlerin üretiminde, eğer ortamda bir gaz geliri riski varsa, bu riski ortadan kaldırmak için

gaz izleme ve erken uyarı sistemleri devreye alınmalıdır. Madencilik endüstrisi geliştikçe

paralelinde gelişen teknolojik destekle, gaz sensörleri vasıtasıyla ocak içerisinde gazın sürekli

kontrolü sağlanmıştır. Özellikle kömür madencilğinde , grizu patlama riskinin tahmininde ve

iş kazalarının azaltılmasında erken uyarı sistemlerinin çalışma koşullarına ve üretime, önemli

katkılar sağladığı bilinmektedir ( Liu vd., 2013).

Başlangıçta uygulanan ölçüm yöntemlerinde, gazların ölçümünde kullanılan sensörler

sabit ve el sensörleri olarak ikiye ayrılmaktadır. El sensörleri; CH4, CO, O2, H2S gibi farklı

gazları ölçmekte ve gazlar limit değerleri aştığında sesli ve ışıklı alarm vererek sensörü

taşıyan kişiyi uyarmaktadır. Sabit sensörler ise insanlar tarafından taşınması riskli olan kritik

noktalara yerleştirilir. İlk gelişimleri sırasında, gaz artışları başladığında sensör, dijital

ekranında gaz seviyelerini göstermekteydi. Fakat daha sonraki yıllarda sensörlerin sadece

değer göstermesinin yeterli olmayacağı düşünülerek, sensörler üzerinde sesli ve ışıklı ikaz

sistemleri monte edilmiştir. Ayrıca günümüzde, tüm noktalarda bulunan sensörler, “ana

izleme merkezi” adı verilen ve yerüstünde bulunan bir merkezde, bilgisayarlar vasıtasıyla

izlenecek şekilde tasarlanmıştır (Şekil 2).


Şekil 2. Yeraltı sensörleri ve yerüstü izleme, kontrol düzeneği

Merkezi gaz izleme sistemi ile yeraltı maden ocağında, tehlikeli bir durumda, hem

yeraltında hem de yerüstünde gaz değerlerinden haberdar olunabilmektedir. Yeraltı güvenliği

konusunda bununla yetinmeyen maden firmaları, elektrikli ekipmanların tümünü bu uyarı

sistemine bağlayarak yalnızca tehlikenin arttığı bölgede tüm makineleri tam zamanında

durdurabilmekte ve bölgenin elektriğini kesebilmektedir.

İstendiğinde ocak içine konumlandırılan bu sistem, otomatik olarak havalandırma amaçlı

fanı devreye alabilmekte, devrini arttırıp azaltabilmekte ya da durdurabilmektedir. Sürekli

olarak ölçülüp, kaydedilen gaz değerlerinde olası tehlikeli sınır değerlerin altına inildiğinde

ise sistem tekrar bölgedeki makinelerin çalışmasına izin vermektedir.

Ortamdaki gaz oranlarına bağlı olarak ocak içerisinde, fanların açılıp kapanması,

hızlanması, yavaşlaması, kesici vb. ekipmanlarda kritik noktalara yerleştirilen ısı veya titreşim

sensörleri sayesinde ekipman durumunun izlenmesi, lokomotif veya vagonların durumlarına

ve pozisyonlarına göre yakınlık sensörleri sayesinde hava kapılarının açılması, kapanması

kontrol edilebilmektedir. Sistem, hava hızı sensörü sayesinde hava kapılarını açıp kapayabilir,

yeraltı su gelirinin kontrolünü drenaj pompalarının açılıp kapanması ile sağlayabilmektedir.

Ayrıca bu sistem sayesinde tüm değişken parametrelere insan faktörü uzak tutulacak şekilde

müdahale edilebilmektedir.

Tehlikeli gazlar ve yangın için erken uyarı sistemi sayesinde, hem ocak güvenliğini

sağlamak hem de ilgili kanun ve yönetmeliklere uygun bir sistem kurmak mümkündür. Gazlı

ve patlayıcı ortamlar için “Explosion proof” olarak imal edilen sensörler ve çıkıs istasyonları

ATEX sertifikasyona uygun olmak zorundadır. Kanunen bir kömür madenine kurulabilecek

gaz izleme ürünlerinin sahip olması gereken sertifika EXI M1 veya EX I M2’dir. M1 tip

ekipman ocakta ani gaz yükselmeleri olduğunda dahi kendisini kapatmaz ve kritik gaz

değerlerini okumaya ve bildirmeye devam eder. M2 tip ekipman ise ocakta ani gaz

yükselmeleri olduğunda kendisini kapatmak zorundadır. Dolayısıyla acil durumda ve kazada

çok kritik olan gaz konsantrasyon değerleri bilinmemektedir. Bu nedenle özellikle risk

yüzdesi yüksek işletmelerde EXI M1 kendinden emniyetli sistem tercih edilmelidir.

3. SİSTEM VE ÖRNEK ÇALIŞMA

Yeraltı gaz kontrol üniteleri ara istasyonlar olarak ocağın kritik konumlarına monte

edilmekte, sensörlerin algıladığı değerleri bu ünitelerin dijital ekranında görülmektedir.

Ayrıca aynı anda yerüstü ana gaz kontrol ve izleme merkezinde CH4, CO, O2, H2S gibi gaz

değerleri monitörlerden görülmektedir. Limit değerlerin aşılması halinde sensör sesli ve ışıklı

bir uyarı vererek maden içinde çalışanları uyarmakta ve ikinci alarm seviyesinde ise ocağın

terk edilmesini sağlamaktadır. Bu sistemin çalışma mekanizmasının incelenmesi ve


verilerinin değerlendirilmesi amacı ile, yeraltı kömür işletmesinde örnek bir uygulama

yapılmıştır.

İşletmede, Senturion 500 merkezi gaz izleme sistemi ve yazılımı ile (MGIS) ocak havası

7/24 izlenmekte ve saniyede bir veri okunmaktadır (Şekil 3). Ayakların hava dönüş yoluna,

hazırlık pano çıkışına ve genel hava dönüş yoluna bağlanan sensörler ile CH4, CO2, CO, O2

gazları ve hava hızı ölçümü yapılmakta ve kayıt altına alınmaktadır. MGIS, ocak havasında;

oksijen % 19’un altına indiğinde, karbondioksit %0,5’in, metan %0,5’in ve karbon monoksit

50 ppm’in (% 0,005) üzerine çıktığında alarm vererek, yeraltında çalışanları sesli olarak

uyaracak şekilde programlanmıştır. Yerüstü kumanda merkezindeki operatör ise bu alarmı

hem görüntülü hem de sesli olarak almaktadır. CH4 oranı %0,5’i geçtiğinde ise sensörler

otomatik olarak sinyal göndererek röleyi tetikleyip yeraltı trafosunun enerjisini kesmektedir.

Bu durumda yeraltında sadece vantilatörler çalışmaktadır.

Şekil 3. Senturion 500 merkezi gaz izleme sistemi ana kumanda menüsü

Aşağıda Çizelge 2’de, gaz izleme sistemi konumlandırılan örnek yeraltı işletmesindeki bir

yıllık izleme değerleri verilmektedir. Şekil 4’te de, elde edilen veriler sonucu çizilen ocak

havasındaki yıllık oksijen, metan ve karbonmonoksit dağılımları görülmektedir. Sistemin

belirli zaman dilimi boyunca topladığı veriler kayıt edilmekte ve istenildiğinde, istenilen

dönemler için istatistiki veriler değerlendirilebilmektedir.

Çizelge 2. MGIS, metan(CH4), karbonmonoksit (CO), oksijen (O2) gazları ölçüm sonuçları

% Ocak Şubat Mart Nisan Mayıs Haziran Temmuz Ağustos Eylül Ekim Kasım Aralık

CH4 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05

CO 0,001 0,002 0,000 0,001 0,001 0,002 0,001 0,002 0,001 0,002 0,002 0,002

O2 20,40 20,37 20,70 20,31 20,43 20,42 20,40 20,50 20,47 20,38 20,37 20,28


Şekil 4. Aylara göre yeraltı işletmesinde izlenen ocak havası % gaz dağılımları

4. SONUÇ VE DEĞERLENDİRMELER

Dünyada ve ülkemizde, özellikle kömür madenlerinde meydana gelen gaz patlamalarının

asıl nedeni, ortamdaki gaz konsantrasyolarının belirlenen sınır değerlerin üzerinde

seyrettiğinin zamanında tespit edilmemesidir.

Bu nedenle az ya da çok miktarda gaz geliri olan yeraltı kömür işletmelerinde, gaz izleme

ve erken uyarı sistemlerinin kurulup ocak havasının, madenin ömrü boyunca izlenmesi ve

kayıt altına alınması gerekmektedir. Gaz izleme ve erken uyarı sisteminin çalışma

mekanizmasını, getireceği kolaylık ve iş güvenliği açısından standartlarını daha net olarak

ortaya konulması amacı ile hazırlanan çalışmada, örnek bir işletmede ölçümler yapılmıştır. On

iki ay boyunca yapılan ölçümler sonucunda, ocak havası içinde bulunması olası metan (CH4)

ve karbonmonoksit (CO) gazlarının konsantrasyonları ile oksijen (O2) konsantrasyonu,

kurulan gaz izleme sistemi ile ölçülmüş ve kaydedilmiştir. Buna göre; incelenen kömür

işletmesinde, yıllık metan konsantrasyonu % 0,05 , karbonmonoksit konsantrasyonu % 0,002

ve ocak havası içerisindeki yıllık oksijen gazının yıllık değeri de % 20.41 olarak elde

edilmiştir. Ocak havası içinde elde edilen veriler, özellikle metan ve karbon monoksit

değerleri için yok denecek kadar az olup, ayak içerisindeki oksijen gazının konsantrasyonu

değeri ise minimum % 19 olması gerektiğinden, ölçülen değerler bir yeraltı kömür işletmesi

için ideal kabul edilen sınır değerler içindedir. Yapılan ölçümler sonucunda elde edilen veriler

yorumlandığında, gaz izleme ve erken uyarı sisteminin kullanıldığı işletmenin ocak

havasında, risk unsuru oluşturabilecek gaz yüzdesi değerine rastlanmamıştır.

Yeraltında, özellikle kömür madenciliğinde alınabilecek en akılcı tedbir ve çözüm,

gazların oranlarını izlemek ve sürekli kontrol altında tutulabilmesini sağlamaktır. Yapılan

çalışmada göstermektedir ki, insan faktörünün olabildiğince devre dışında bırakıldığı,

otomasyonun sağlandığı merkezi izleme sistemlerinin aktif kullanımı ile, ocak içi kontrol

altına alınarak daha verimli çalışma koşulları sağlanmaktadır.

KAYNAKLAR

Atılgan H. (2007): “İş Kazalarının İncelenmesi ve Kaza Analizi", TMMOB Maden

Mühendisleri Odası, Maden İşletmelerinde İş Sağlığı ve Güvenliği Sempozyumu, Adana,

sf. 193-201.

Güyagüler T., Bozkurt R., Önder Ü. Y. (1993): “Kömür Madenciliğinde İş Kazalarının

İstatistiksel ve Ekonomik Analizi”, Türkiye 13. TMMOB Maden Mühendisleri Odası,

Madencilik Kongresi, İstanbul, sf. 102-113.

İphar M. (2010): “İhmale gelmeyen gerçek: Grizu”, Madencilik Türkiye, No. 6, sf. 26-32.


Kocal F., Özçelik Y. (2002): “Kömür Madenciliğinde Uzaktan İzleme ve Kontrol Sistemleri

ve Kozlu (TTK-Zonguldak) Müessesesindeki Uygulamalar”, TMMOB Maden

Mühendisleri Odası, Türkiye 13. Kömür Kongresi, Zonguldak, sf. 357-370.

Sari M., Düzgün H. S. B., Karpuz C., Selçuk A. S. (2004): “Accident Analysis of Two

Turkish Underground Coal Mine”, Safety Science, Cilt 42, No. 8, sf. 675-690.

Sari M., Selçuk A. S., Karpuz C., Düzgün H. S. B. (2009): “Stochastic Modeling of Accident

Risks Associated with an Underground Coal Mine in Turkey”, Safety Science, Cilt 47, No.

1, sf. 78-87.

Tanır F. (2009): “ Madenlerde İş Sağlığı ve Güvenliğine Bakış”, TMMOB Maden

Mühendisleri Odası, Maden İşletmelerinde İş Sağlığı ve Güvenliği Sempozyumu, Adana,

sf. 7-8.

Yılmaz H. (2013): “ Maden İşyerlerinde Meydana Gelen İş Kazalarından Dolayı İşverenin

Hukuki ve Cezai Sorumluluğu”, TMMOB Maden Mühendisleri Odası Maden

İşletmelerinde İş Sağlığı ve Güvenliği Sempozyumu, Adana, sf. 1-36.

Liu X., Zhao X., Zhang Q. (2013): “Study on Early Warning System of Coal and Gas

Outburst”, The Open Electrical and Electronic Engineering Journal, Cilt 7, sf. 116-122.

deÜ mühendislik bilimleri dergisi

Documents

ca m p u s

behalf of the journal

dergi editr y r d

derginin yazm dili trke

verilebilmesi iin tm

ercment yalin ynetim

akale basm istemi dilekesi

baka yerde sunulmam