IoT-PA mimari performans metrikleri arasında su tüketimi, tarımsal verim, sistem verimliliği, sürdürülebilir kaynak optimizasyonu ve SDG katkısı yer almaktadır. Akıllı teknolojik seçimler, tarımsal üretimi, sürdürülebilirliği ve kaynak yönetimini geliştirmektedir.
Veri Kümesi Açıklaması: Önerilen çerçevenin geliştirilmesini ve bağlamsallaştırılmasını desteklemek amacıyla arka plan bilgisi olarak DataIntelo tarafından hazırlanan Agriculture Digital Twin Market Report26 kullanılmıştır. Çalışma, 2025 yılını temel yıl ve 2026–2034 arasını tahmin dönemi olarak alarak, 2019–2034 yılları arasındaki dünya genelindeki tarımsal dijital ikiz piyasası istatistiklerini kapsamaktadır. 260 sayfalık yapılandırılmış piyasa istihbaratı veri kümesi; piyasa büyüklüğü, bileşik yıllık büyüme oranı (CAGR), bölgesel piyasa dağılımı, bileşen segmentasyonu (yazılım, donanım ve hizmetler), uygulama alanları (ürün izleme, hayvancılık izleme, hassas tarım, akıllı seralar ve diğerleri), kurulum modları (bulut ve yerinde), çiftlik büyüklüğü kategorileri ile IoT, AI, Big Data ve Blockchain dahil olmak üzere teknoloji benimseme süreçlerine ilişkin nicel verileri içermektedir. Elde edilen sayısal veriler eksiklik ve tutarlılık açısından incelenmiş ve analiz öncesinde sürekli değişkenler Min–Max normalizasyonu kullanılarak normalize edilmiştir.
Deneysel birim, IoT destekli bir ürün parseli olarak belirlenmiş ve benzer operasyonel koşullar altında 90 gün boyunca üç ayrı deney (n = 3) yürütülmüştür. Sensör ölçümleri, MQTT kullanılarak her 10 dakikada bir bulut platformuna gönderilmiştir. Kantitatif veriler ortalama ± SD olarak sunulmuştur. Önerilen IoT-PA çerçevesinin standart zaman tabanlı sulama sistemi ile karşılaştırılarak istatistiksel anlamlılığı, p < 0.05 değerinin anlamlı olduğu kabul edilerek eşleşmiş Student's t-testi ile ölçülmüştür. Performans ölçümlerinin güvenilirliği, %95 güven aralıkları (CI) hesaplanarak değerlendirilmiştir. Kapasitif toprak nemi, DHT2 sıcaklık-nem, BH1750 ışık şiddeti ve yağış sensörlerine sahip ESP32 tabanlı bir IoT platformu ile IoT Güdümlü Hassas Tarım (IoT-PA) paradigması doğrulanmıştır. Çevresel ölçümler, MQTT aracılığıyla sürekli olarak AWS IoT Core'a gönderilmiştir. Benzer iklimsel koşullarda, önerilen çerçeve zaman tabanlı bir sulama sistemiyle karşılaştırılmıştır. Su kullanımı, tarımsal üretim, sistem verimliliği, sürdürülebilir kaynak optimizasyonu ve SDG uyumu değerlendirilmiştir.
Su kullanımının analizi
Şekil 6 sürekli toprak nemi izlemesinin ve otomatik sulama yönetiminin, önerilen IoT Tabanlı Hassas Tarım (IoT-PA) mimarisinde su kullanımını %24,62 oranında azalttığını göstermektedir. Gerçek zamanlı algılama, gereksiz sulamayı azaltmış, su kullanım etkinliğini artırmış ve sürdürülebilir tarımsal verimliliği desteklemiştir.

nerede
...zamanındaki su tasarrufu yüzdesini ifade eder Lütfen çevirmemi istediğiniz İngilizce metni paylaşın. Metni aldığımda, belirtmiş olduğunuz tüm akademik standartlara ve teknik kriterlere uygun olarak profesyonel Türkçe çevirisini gerçekleştireceğim., Wkonuşma geleneksel sulama yöntemi kullanılarak tüketilen toplam su miktarıdır ve WNesnelerin İnterneti (IoT) önerilen IoT-PA çerçevesi kullanılarak tüketilen toplam su miktarını ifade eder. Denklem (1), otomatik sulama planlaması yoluyla elde edilen % su tasarrufunu hesaplar. Test bulguları, önerilen çerçevenin geleneksel sulamaya göre %24,62 daha fazla su tasarrufu sağladığını göstermiştir.
Ürün veriminin analizi
Şekil 7, önerilen IoT Tabanlı Hassas Tarım (IoT-PA) sisteminin kullanılarak otomatik sulama ve çevresel izlemenin tarımsal verimi nasıl %95,13'e çıkardığını göstermektedir. Su uygulaması ve ürün yönetimi için gerçek zamanlı sensör verileri sayesinde bitki sağlığı, ürün verimi ve manuel müdahale iyileşmiştir.

nerede
t anındaki tarımsal verimliliği (%) ifade eder Lütfen çevirilecek metni sağlayın., YNesnelerin İnterneti (IoT) önerilen IoT-PA çerçevesi kullanılarak elde edilen ürün verimi ve Ymaksimum deney koşulları altında elde edilebilecek maksimum ürün verimidir. Önerilen çerçevenin tarımsal üretkenlik yüzdesi Denklem (12)'de hesaplanmıştır. IoT-PA sistemi, deneysel değerlendirmede %95,13 tarımsal üretkenlik sağlamıştır; bu durum, sensör güdümlü sulamanın ve gerçek zamanlı çevresel izlemenin ürün performansını artırdığını göstermektedir.
Sistem verimliliğinin analizi
Şekil 8, IoT Tabanlı Hassas Tarım (IoT-PA) çerçevesinin %93,85 sistem verimliliğine ulaşmak için otonom sulama, gerçek zamanlı çevresel algılama, bulut tabanlı veri işleme ve otomatik karar verme mekanizmalarını entegre ettiğini göstermektedir. Yüksek verimlilik, sürdürülebilir tarımı destekleyerek minimum kaynak israfı ile güvenilir sistem çalışması anlamına gelir.

nerede
t anındaki toplam sistem verimliliğini (%) ifade eder t,
başarıyla tamamlanan algılama, iletişim ve sulama operasyonlarının sayısını temsil eder ve
deney süresi boyunca planlanan toplam sistem operasyonlarının sayısıdır. Denklem (13), sistem güvenilirliğini ve verimliliğini belirten IoT-PA çerçevesinin başarı oranını hesaplar. Deneysel sonuçlar, önerilen çerçevenin %93,85 sistem verimliliğine sahip olduğunu göstermiş ve sürekli akıllı tarım uygulamaları için istikrarlı ve güvenilir olduğunu kanıtlamıştır.
Sürdürülebilir Kaynak Optimizasyonunun Analizi
Önerilen IoT Güdümlü Hassas Tarım (IoT-PA) çerçevesi, çevresel ve ekonomik sürdürülebilirlikle uyumlu olarak %94,25 oranında sürdürülebilir kaynak optimizasyonu sağlamaktadır. Şekil 9, gerçek zamanlı izleme, otomatik sulama planlaması ve veri odaklı karar verme süreçlerinin, tarımsal verimi artırırken su ve enerji israfını nasıl azalttığını göstermektedir. Bu nedenle, söz konusu çerçeve kaynak kullanımını iyileştirmekte ve sürdürülebilir tarımı teşvik etmektedir.

nerede
t zamanındaki sürdürülebilir kaynak optimizasyon oranını (%) belirtir Lütfen çevirmemi istediğiniz metni sağlayın.,
önerilen IoT-PA çerçevesi tarafından verimli bir şekilde kullanılan kaynakların (su ve enerji gibi) sayısını temsil eder ve
aynı yetiştirme koşulları altındaki optimal kaynak gereksinimidir. Denklem (14), kaynak kullanımını değerlendirmek için verimli kullanılan kaynakları optimal kaynak gereksinimleri ile karşılaştırır. Deneysel sonuçlar, IoT-PA çerçevesinin kaynak israfını azaltabildiğini ve %94,25'lik bir sürdürülebilir kaynak optimizasyon oranıyla tarımsal üretkenliği koruyabildiğini göstermiştir.
Sürdürülebilir Kalkınma Amaçlarına (SKA) Ulaşmada Dijital Teknolojilerin Analizi
Şekil 10, bu araştırmada IoT Tabanlı Hassas Tarım (IoT-PA) mimarisinin %96,31 SDG uyum verimliliğine ulaştığını göstermektedir. Otomatik sulama ve gerçek zamanlı izleme, su ve enerji kullanımını optimize ederek tarımsal çıktıyı artırmakta ve SDG 2 (Sıfır Açlık) ile SDG 12'yi (Sorumlu Üretim ve Tüketim) desteklemektedir. Yüksek SDG uyum verimliliği, dijital teknolojilerin sürdürülebilir ve kaynak açısından verimli tarımı teşvik ettiğini ortaya koymaktadır.

nerede
t anındaki SDG hizalama verimliliğini (%) ifade eder t,
önerilen IoT-PA çerçevesi tarafından başarıyla gerçekleştirilen sürdürülebilirlik hedeflerinin sayısını temsil eder ve
değerlendirme için tanımlanan toplam sürdürülebilirlik hedeflerini ifade eder. Denklem (15), elde edilen sürdürülebilirlik hedeflerini önceden belirlenmiş hedeflerle karşılaştırır. Deneme verilerine göre, IoT-PA çerçevesi, %96,31'lik bir SKH uyum verimliliği ile akıllı kaynak yönetimi ve dijital inovasyon aracılığıyla sürdürülebilir tarımsal büyümeyi desteklemiştir.
Deneylere göre, IoT Tabanlı Hassas Tarım (IoT-PA) çerçevesi; gerçek zamanlı algılama, bulut tabanlı izleme ve otomatik sulama kontrolü aracılığıyla sürdürülebilir tarımsal yönetimi geliştirmektedir. Bu çerçeve, geleneksel sulama ile karşılaştırıldığında su kullanımını %24,62 oranında azaltmış; %95,13 tarımsal üretim, %93,85 sistem verimliliği, %94,25 sürdürülebilir kaynak optimizasyonu ve %96,31 Sürdürülebilir Kalkınma Hedefleri (SDG) uyum verimliliği sağlamıştır. Bu bulgular, IoT teknolojilerinin ve akıllı sulamanın kaynak kullanımını, ürün verimliliğini ve sürdürülebilir tarımı geliştirdiğini göstermektedir. Bu nedenle, önerilen IoT-PA çerçevesi, veri odaklı tarımsal yönetim yoluyla Sürdürülebilir Kalkınma Hedefleri 2 (Sıfır Açlık) ve 12'yi (Sorumlu Üretim ve Tüketim) destekleyen, pratik ve ölçeklenebilir bir dijital tarım çözümü sunmaktadır.
IoT Tabanlı Hassas Tarım (IoT-PA) çerçevesinin tekrarlanabilirliğini test etmek için tüm deneyler özdeş koşullar altında üç kez tekrarlanmıştır. Su tüketimindeki azalma (%24,62), ürün verimindeki artış (%95,13), sistem verimliliği (%93,85), sürdürülebilir kaynak optimizasyonu (%94,25) ve SDG uyumuna (%96,31) ilişkin üç deneysel denemenin sonuçları ortalama ± SD olarak sunulmuştur. Karşılaştırma analizinden önce, deneysel veri dağılımı Shapiro–Wilk normallik testi ile analiz edilmiştir. Önerilen IoT-PA çerçevesi, anlamlılık düzeyi p < 0,05 olarak belirlenen eşleştirilmiş Student t-testi kullanılarak standart zaman tabanlı sulama tekniği ile karşılaştırılmıştır. Tüm temel performans göstergeleri için deneysel tahmin belirsizliğini nicelleştirmek amacıyla %95 güven aralıkları (CI) oluşturulmuş ve deneysel bulguların tekrarlanabilirliğini ve tutarlılığını incelemek için varyasyon katsayısı (CV) hesaplanmıştır.
VERİ KULLANILABİLİRLİĞİ:
Bu çalışmanın bulgularını destekleyen deneysel veriler, makalede açıklanan önerilen IoT Tabanlı Hassas Tarım (IoT-PA) çerçevesinin 90 günlük saha değerlendirmesi sırasında oluşturulmuştur. Çerçevenin kavramsal geliştirilmesinde referans olarak kullanılan ve dijital tarım teknolojileri hakkında bağlam sağlamak amacıyla yararlanılan Tarım Dijital İkiz Pazar Raporu (DataIntelo) şu adreste mevcuttur: https://dataintelo.com/report/agriculture-digital-twin-market.

Şekil 1Dijital Kökler: Tarım-Gıda Zincirinde Sürdürülebilirliği Artırmak. Tarımsal verimliliği artırmak, kaynak kullanımını optimize etmek ve sürdürülebilir gıda üretimini desteklemek amacıyla IoT, bulut bilişim, yapay zeka ve veri analitiği dahil olmak üzere dijital teknolojilerin entegrasyonunu gösteren agro-gıda değer zincirine genel bakış. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 2Akıllı Tarım Döngüsü: Tarla Sensörlerinden Çiftçilerin Ellerine. Gerçek zamanlı çevresel algılamayı, kablosuz veri iletimini, bulut tabanlı analizleri, otomatik sulama kontrolünü ve hassas tarım için çiftçi karar desteğini gösteren önerilen Nesnelerin İnterneti Güdümlü Hassas Tarım (IoT-PA) çerçevesinin iş akışı. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 3Topraktan Hedefe: Sürdürülebilir Büyüme İçin Akıllı Tarım Planı. Akıllı tarımsal yönetim için dijital teknolojilerin entegrasyonunu gösteren, önerilen IoT Tabanlı Hassas Tarım (IoT-PA) çerçevesinin kavramsal genel bakışı. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 4Buhardan Akıllı Çiftliklere: Tarım Teknolojileri Geleceğine Doğru Evrim. Geleneksel tarım uygulamalarından; mekanizasyon, hassas tarım, Nesnelerin İnterneti, IoT destekli izleme, bulut bilişim ve akıllı karar destek sistemleri aracılığıyla modern dijital tarıma geçişle gerçekleşen tarım teknolojilerinin evrimi. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 5Güvenli Tahıllar İçin Akıllı Zincirler: Sürdürülebilir Gıda Geleceklerine Giden Dijital Bir Yol. Gıda güvenliğini ve çevresel performansı artırmak amacıyla ürün izleme, hassas sulama, kaynak optimizasyonu, gıda kalitesi izleme ve sürdürülebilirlik değerlendirmesi dahil olmak üzere, tarımsal tedarik zincelini destekleyen dijital teknolojilerin kavramsal gösterimi. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 6Su kullanımının analizi. Geleneksel sulama yöntemi ile önerilen IoT-PA çerçevesinin su tüketimi açısından karşılaştırılması. Su tüketimi deney süresi boyunca değerlendirilmiş olup değerler ortalama ± standart sapma (n = 3 bağımsız deneme) olarak sunulmuştur. İstatistiki anlamlılık, şu değerle eşleştirilmiş Student's t-testi kullanılarak değerlendirilmiştir: p < 0.05. Önerilen IoT-PA (Nesnelerin İnterneti Güdümlü Hassas Tarım) çerçevesi, geleneksel sulamaya kıyasla su tüketiminde %24,62'lik bir azalma sağlamıştır. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 7Ürün veriminin analizi. Aynı yetiştirme koşulları altında, geleneksel sulama yöntemi ve önerilen IoT-PA (Nesnelerin İnterneti Güdümlü Hassas Tarım) çerçevesi kullanılarak elde edilen tarımsal üretkenliğin karşılaştırılması. Ürün verimi değerleri, ortalama ± standart sapma (n = 3 bağımsız deneme) olarak bildirilmiştir. İstatistiksel anlamlılık, eşleştirilmiş Student t-testi kullanılarak değerlendirilmiştir (p < 0,05). Önerilen çerçeve %95,13 tarımsal verimlilik sağlamıştır. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 8Sistem verimliliğinin analizi. Başarılı algılama, iletişim, bulut işleme ve otomatik sulama operasyonlarına dayalı IoT-PA (Nesnelerin İnterneti Güdümlü Hassas Tarım) çerçevesinin performans değerlendirmesi. Sonuçlar ortalama ± standart sapma (n = 3 bağımsız deneme) olarak ifade edilmiştir. İstatistiki analiz, şu değerle eşleştirilmiş Student t-testi kullanılarak gerçekleştirilmiştir: p < 0,05. Önerilen sistem, %93,85'lik bir toplam sistem verimliliği sağlamıştır. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 9Sürdürülebilir Kaynak Optimizasyonunun Analizi. Önerilen IoT-PA çerçevesiyle, etkili su ve kaynak yönetimi aracılığıyla elde edilen sürdürülebilir kaynak optimizasyonunun değerlendirilmesi. Sonuçlar ortalama ± standart sapma (n = 3 bağımsız deneme) olarak sunulmuştur. İstatistiksel anlamlılık, eşleştirilmiş Student t-testi kullanılarak belirlenmiştir (p < 0,05). Önerilen çerçeve, %94,25'lik bir sürdürülebilir kaynak optimizasyon oranı sağlamıştır. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 10Sürdürülebilir Kalkınma Amaçlarına Ulaşmada Dijital Teknolojilerin Analizi. Önerilen IoT-PA (Nesnelerin İnterneti Güdümlü Hassas Tarım) çerçevesinin; su kullanım etkinliği, tarımsal verimlilik, akıllı sulama ve sürdürülebilir kaynak yönetimi alanlarındaki iyileştirmeler aracılığıyla Sürdürülebilir Kalkınma Hedeflerine (SDG'ler) olan katkısının değerlendirilmesi. Sonuçlar, ortalama ± standart sapma (n = 3 bağımsız deneme) olarak sunulmuştur. İstatistiki anlamlılık, eşleştirilmiş Student t-testi kullanılarak değerlendirilmiştir. p < 0,05. Önerilen çerçeve, %96,31 oranında bir Sürdürülebilir Kalkınma Amaçları (SKA) uyum verimliliği sağlamıştır. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.