3 arkadaş şehir içme suyu şebekelerinde fiziki kayıp-kaçak tespiti üzerine çalışıyoruz. Bu çerçevede aşağıda gördüğünüz şekilde bir cihaz geliştiriyoruz. Sızıntı yapan borudan kaçan su bir titreşim oluşturacak ve cihaz ile bu titreşimin yakalanması hedeflenmektedir. Sistemin çekirdeği: SM-24 jeofon + AD620 enstrümantasyon yükselteci + Arduino, ve titreşim sinyalinin analizi.
Sahada gerçek, tekrarlanabilir bir titreşim kaynağı bulmak zor. Geçen gün parkta otururken bir çözüm ayağımızın altından geçti: metro. Sürekli, güçlü ve tekrar eden bir sinyal kaynağı. (Burası Ankara Harikalar Diyarı Parkı)
Bilgisayarımızı açıp cihazı çalıştırdık ve metro geçişlerini "olay" olarak yakaladık.
a. En Yüksek Titreşim Enerjisine Sahip Olaylar:
- No 29 (21:42:45): tepe_rms = 22.9, ort_rms = 8.6, tepe_snr = 16.36 (Süre: 7.40s) Test boyunca kaydedilen en yüksek peak ve SNR değeri.
- No 11 (21:10:35): tepe_rms = 21.9, ort_rms = 6.5, tepe_snr = 15.64 (Süre: 6.03s).
- No 16 (21:25:41): tepe_rms = 20.0, ort_rms = 7.4, tepe_snr = 14.29 (Süre: 4.94s).
- No 12 (21:14:46): tepe_rms = 13.5, ort_rms = 5.0, tepe_snr = 9.64 (Süre: 6.45s).
- No 8 (21:03:55): tepe_rms = 11.2, ort_rms = 5.0, tepe_snr = 8.00 (Süre: 8.55s) Teknik Çıkarım: 6 ila 8 saniye aralığında süren ve tepe_rms değeri 10'un, tepe_snr değeri 8'in üzerine çıkan olaylar; tren vagonlarının platform ayağının tam üstünden/yakınından yüksek hızla geçtiği veya frenleme/hızlanma momenti uyguladığı ana gövde geçişleridir. Elde edilen tepe rms değeri ise, evinizdeki çamaşır makinesinin 1200 devir/dakika (RPM) hızla sıkma aşamasına geçtiği an gövdesine elinizi bastırdığınızda hissettiğiniz o yüksek frekanslı, elinizi uyuşturan yoğun titreşim şiddetine çok yakındır.
Süresi kısa ($< 1$ saniye) ve RMS değerleri düşük (örneğin No 1, 9, 13, 18, 21, 28) veriler ise trenin yaklaşma anındaki ilk ray birleşim yeri (joint) darbeleri, tekil aks geçişleri ya da metro geçişi dışındaki çevresel mikro-titreşimlerdir.
- Arka Plan / Taban Seviyesi: Tren geçişi olmadığı veya uzakta olduğu anlarda ort_rms seviyesi 2.0 - 3.0 aralığında seyretmektedir.
- Geçiş Anı Yükselmesi: Tren tam platform ayağındayken ort_rms seviyesi 6.5 - 8.6 bandına, tepe_rms ise 22.9 seviyesine kadar çıkmaktadır. Bu da sistemin yaklaşık 15-16 dB'lik bir SNR dinamik aralığını (Dynamic Range) başarıyla yakalayabildiğini gösterir.
→ Dört net geçiş, hepsi zemin gürültüsünün 10-16 katı sinyal seviyesinde
→ Her geçiş 5-7 saniyelik tutarlı bir titreşim zarfı (yaklaşma → tepe → uzaklaşma)
→ En önemlisi: olaylar arası boşluklar 4-6 dakika — metro sefer aralığıyla birebir örtüştü
Bu tutarlılık, cihazın gerçek bir olayı güvenilir ve tekrarlanabilir şekilde yakaladığını gösteriyor. Kayıp-kaçak tespitinde asıl güven veren şey de bu. Kendi projem su kaçakları ile ilgili çıkarılacak dersler
- Dinamik Aralık ve Hassasiyet Yetkinliği: Cihazınız, platform ayağındaki yüksek kütleli yapısal titreşimleri kaçırmadan algılayabiliyor ve düşük genlikli durumlar ile yüksek genlikli şokları belirgin SNR farklarıyla (1.50 ile 16.36 arası) ayrıştırabiliyor.
- Frekans Analizi (FFT) İhtiyacı: Su kaçakları genellikle boru çapına ve basıncına bağlı olarak 50 Hz – 2500 Hz aralığında sürekli (continuous), sabit frekanslı akustik gürültü üretir. Metro geçişleri ise daha çok düşük frekanslı (örneğin 5 Hz – 150 Hz) ve zamana bağlı transient (geçici) titreşimlerdir.
- Filtreleme Stratejisi:Su sızıntısı ararken bu tür yüksek enerjili çevresel gürültüleri (metro, trafik vb.) elimine etmek için:
- Bant Geçiren Filtre (Band-pass Filter): Yüksek frekanslı su kaçak sinyallerini izole etmek için metro gürültüsünün yoğunlaştığı düşük frekansları donanımsal veya yazılımsal olarak filtreleyebilirsiniz.
- Zaman Etki Alanı Ayrıştırması: Metro geçiş anlarında (SNR'ın aniden 5'in üstüne çıktığı 5-8 saniyelik pencerelerde) kaçak algoritmasını "beklemeye" alıp, tren geçtikten sonraki taban gürültüsünde sızıntı aramak (yani bu tabloda ort_rms'in 2.4 - 3.0 olduğu kararlı aralıklarda) en doğru sonucu verecektir.
