Estimation of exact floor information for emergency and emergency management on buildings by using mobile

Tez (Doktora) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2015Thesis (Ph.D.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2015Bir afet anında iki önemli etkenin iyi yönetilmesi gerekmektedir. Bunlar zaman ve mevcut kaynaklarımızdır. Bu etkenler iyi yönetilebildiği takdirde afetten minimum zararla çıkılabilir. Zaman ve mevcut kaynakların iyi bir şekilde yönetilebilmesi için karar vericiler bilgiye ihtiyaç duyarlar. Bilgi, afetin cinsi, oluş zamanı, yeri, etkilediği alan ve canlı sayısıdır. Karar verici ne kadar çok bilgiye hızlı bir şekilde ulaşabilir ve bu bilgiyi hızlı güncelleyebilirse o derecede etkin bir çözüm üretebilecektir. Kurtarma çalışmaları içerisinde birçok eleman barındırır. Bilginin niteliği kadar bu bilginin elemanlar arasında aktarımında kullanılacak iletişim teknolojisi de önem arz eder. Afet anında bilginin yönetilebilmesi, bilginin yardım ekipleri ve karar vericiler tarafından topanması, kullanılması için teknolojinin getirmiş olduğu imkanlardan yararlanılmalıdır. Tez kapsamında, teknolojinin getirmiş olduğu yenilikler kullanılarak kapalı alanlarda tam verimle çalışması mümkün olamayan GNSS sistemlerinin yerine bir alternatif yöntem üretilmesi amaçlanmıştır. Bu kapsamda yapılan çalışmalarda, son yıllarda kullanımında hızlı bir ivmelenme ile artış görülen akıllı telefon teknolojileri ve bünyelerinde barındıkları sensörlerin kullanılıp, kullanılamayacağı araştırılmıştır. Yapılan testlerde ve doğruluk kontrollerinde akıllı telefonlarda yer alan sensörlerin kullanılması ile kat değişiminin belirlenebileceği görülmüştür. Ancak bu kullanımlar sırasında bazı dış etkenlerin elimine edilmesi gerekmektedir. Çalışma kapsamında kat değişiminin tespiti; hava basıncı değişimlerinin telefonlarda yer alan sensörler kullanılarak ölçülmesi ile elde edilen verilerin analizleri sonucu elde edilmiştir. Analiz sonuçları ve mobil sensörler kullanarak kat değişimini tespit edebilecek bir uygulama geliştirilmiştir. Geliştirilen uygulamada kat değişimi hesaplanabilmekte ve bu bilgi paylaşılabilmektedir. Tezde sensör değerlerini etkileyen dış etkenlerin neler olduğu, bunların nasıl elimine edilmesi gerektiği anlatılırken, sensör doğruluk testleri ile sensörlerin kullanılabilirlikleri gözler önüne serilmiştir. Sonuç olarak bu çalışma kapsamında önerilen algoritmanın uygulaması şeklinde geliştirilen Android tabanlı uygulama yazılımı ile sensör değerlerini etkileyen dış etkenler zaman serileri analizleri kullanılarak giderilmiştir. Geliştirilen uygulama ile kapalı alanlarda yüksek doğruluklu kat bilgisi üretilebilmekte, bir kullanıcının bina içerisindeki düşey hareketleri incelenebilmektedir. Uygulamanın afet anı gibi acil durumlarda kullanılabilmesi için elde edilen bilgilerin yardım ekipleri ile paylaşılabilmesi için GeoSMS altyapısı geliştirilmiştir. Bu sayede kapalı alanlarda ve kapalı olmayan alanlarda, kişinin 3 boyutlu konumu hakkında bilgi verilebilmektedir. Geliştirilen bu uygulama ile acil yardım ekiplerinin tepki süreleri hızlandırılabilir, daha kısa sürede daha fazla kişiye yardım etmeleri sağlanabilir. Bu sistem özellikle yangın ve taşkın gibi afetlerde kullanılabileceği gibi, deprem ve maden kazaları gibi doğal ya da insan kaynaklı afetlerde de kullanılabilir.At time of a disaster, two important factors which are time and existing sources have to be managed well. If time and source management are planned well, minimum damage can be achieved. In order to manage time and existing sources, decision-makers need information which composes of the data such as type of the disaster, occurrence time, location, effect area and the number of lives. The time that decision-makers can reach the information, the amount of that information and the time for updating it determine the effect of the solution. Rescue works contains many elements in itself. The communication technology for the use of interchanging the information between these elements and the quality of the information are playing an important role on rescue works. Gathering the data at the time of a disaster, obtainment and use of data by decision-makers and rescue teams, technological capabilities shall be benefit. In the scope of this thesis, production of an alternative method instead of GNSS which are not benefitable for indoor activities efficiently with the help of developing technology. For that reason, it is researched if smart phones and their sensors which are spreaded rapidly can be used for that purpose. According to the applied test and accuracy controls, it has been seen that floor change can be determined with the use of sensors in smart phones. However, some external factors need to be eliminated while using smart phones for these purposes. Detection of change in floor are obtained from analysis that has been performed pursuant to air pressure changes calculated as per the measurements of the sensors of smart phones. An application which can detect the floor change has been developed using the results of the analysis and mobile sensors. By means of this developed application, floor change can be calculated and shared. Sensor accuracy tests and usability of sensors are pointed out while it is explained what kind of external factors exist and how to eliminate them. External factors effecting sensor values are eliminated by using time series analysis with the algorithm recommended within this study that is developed as the application of android-based application software. Owing to the developed application, floor information with high accuracy for indoor spaces can be produced and vertical movement of an end-user in a building can be inspected. To be able to use the application at the time of an emergency like a disaster, A GeoSMS infrastructure has been advanced for the reason to spread the information obtained from the application to the rescue teams. Thus, the information of a person's 3D position for indoor and outdoor can be shared. With this application, first aiders/emergency rescue teams can react rapidly and more people can reach to help within a short time frame. This system can especially be utilized for disasters such as flood or fire as well as earthquakes and natural or man-made disasters like mine accidents.DoktoraPh.D