An IoT-Supported Ecological Learning Park Design Model Within the Framework of Smart and Sustainable Cities

Öz

Rapid urbanization, environmental sustainability, ecological awareness, and the integration of digital technologies into urban life have become increasingly significant issues in contemporary urban planning. Smart and environmentally friendly city approaches aim to enhance the quality of urban life through the effective use of information and communication technologies while also promoting environmental sustainability and encouraging innovative solutions for the efficient and responsible use of resources. In this context, Internet of Things (IoT) technologies provide important opportunities for monitoring and managing urban spaces and improving user experience. The aim of this study is to develop an IoT-based and mobile application–supported ecological learning park design model within the perspective of smart and environmentally friendly cities and to evaluate this model through a sample park design developed for the city of Erzincan. Within the scope of the research, sustainable landscape design principles, environmental education approaches, and smart and environmentally friendly city technologies were addressed through a holistic framework. The proposed model includes environmental data–collecting sensors, smart irrigation systems, air quality and soil moisture monitoring stations, renewable energy–supported lighting systems, digital information panels designed to raise environmental awareness among visitors, and a control unit developed for mobile application–based “environmental ambassadors.” In addition, the developed software infrastructure aims to monitor, analyze, and share the data obtained from sensors with users while enabling efficient resource management. The results of the study indicate that the proposed model presents an innovative approach that enhances environmental awareness among urban residents, supports sustainable landscape management, and contributes to smart and environmentally friendly urban applications. The IoT-supported ecological learning park design proposed for the city of Erzincan is expected to serve as a sustainable and technology-oriented urban open space model that can be implemented in other cities with similar characteristics.

Anahtar Kelimeler

• Smart cities
• environmentally friendly cities
• IoT
• ecological learning park
• sustainable landscape design
• Erzincan.

Destekleyen Kurum

ANADOLU’NUN ENERJİSİ ULUSLARARASI ERZİNCAN ENERJİ SEMPOZYUMU

Akıllı ve Çevre Dostu Kentler Perspektifinde IoT Destekli Ekolojik Öğrenme Parkı Tasarım Modeli

Öz

Günümüzde hızlı kentleşme, çevresel sürdürülebilirlik, ekolojik farkındalık ve dijital teknolojilerin kent yaşamına entegrasyonu gibi konular kent planlamasında önemli bir yer tutmaktadır. Akıllı ve Çevre Dostu kent yaklaşımları, bilgi ve iletişim teknolojilerinin kullanımıyla kentsel yaşam kalitesini artırmayı hedeflerken aynı zamanda çevresel sürdürülebilirliği destekleyen, kaynakların verimli ve doğru kullanılması için yenilikçi çözümler geliştirilmesini de teşvik etmektedir. Bu bağlamda Nesnelerin İnterneti (Internet of Things – IoT) teknolojileri, kentsel mekânların izlenmesi, yönetilmesi ve kullanıcı deneyiminin geliştirilmesi açısından önemli fırsatlar sunmaktadır. Bu çalışmanın amacı, Akıllı ve Çevre Dostu kentler perspektifinde IoT tabanlı ve mobil uygulama destekli ekolojik öğrenme parkı tasarım modeli geliştirmek ve bu modeli Erzincan kenti özelinde örnek bir park tasarımı üzerinden değerlendirmektir. Çalışma kapsamında sürdürülebilir peyzaj tasarımı ilkeleri, çevresel eğitim yaklaşımları ve akıllı ve Çevre Dostu kent teknolojileri bütüncül bir yaklaşımla ele alınmıştır. Önerilen modelde park alanında çevresel veri toplayan algılayıcılar, akıllı sulama sistemleri, hava kalitesi ve toprak nemi ölçüm istasyonları, yenilenebilir enerji destekli aydınlatma sistemleri ve ziyaretçilere çevresel farkındalık kazandırmayı amaçlayan dijital bilgilendirme panelleri ve mobil uygulama destekli gönül elçileri için kontrol ünitesi yer almaktadır. Ayrıca geliştirilecek yazılım aracılığıyla algılayıcılardan elde edilen verilerin izlenmesi, analiz edilmesi, kullanıcılarla paylaşılması ve kaynakların verimli kullanılması hedeflenmektedir. Araştırma sonucunda geliştirilen modelin, kent sakinlerinin çevresel farkındalığını artıran, sürdürülebilir peyzaj yönetimini destekleyen ve akıllı ve Çevre Dostu kent uygulamalarına katkı sağlayan yenilikçi bir yaklaşım sunduğu değerlendirilmektedir. Erzincan kenti için önerilen IoT destekli ekolojik öğrenme parkı tasarımının, benzer kentlerde uygulanabilecek sürdürülebilir ve teknolojik bir kentsel açık alan modeli oluşturabileceği öngörülmektedir.

Teşekkür

ANADOLU’NUN ENERJİSİ ULUSLARARASI ERZİNCAN ENERJİ SEMPOZYUMU

Kaynakça

1. [1] Bolund, P., & Hunhammar, S. (1999). Ecosystem services in urban areas. Ecological Economics, 29(2), 293–301.
2. [2] Tzoulas, K., Korpela, K., Venn, S., Yli-Pelkonen, V., Kaźmierczak, A., Niemelä, J., & James, P. (2007). Promoting ecosystem and human health in urban areas using Green Infrastructure: A literature review. Landscape and Urban Planning, 81(3), 167–178.
3. [3] Zanella, A., Bui, N., Castellani, A., Vangelista, L., & Zorzi, M. (2014). Internet of Things for Smart Cities. IEEE Internet of Things Journal, 1(1), 22–32.
4. [4] Gubbi, J., Buyya, R., Marusic, S., & Palaniswami, M. (2013). Internet of Things (IoT): A vision, architectural elements, and future directions. Future Generation Computer Systems, 29(7), 1645–1660.
5. [5] Asiimwe, G., Kiggundu, N., & Banadda, N. (2022). Smart irrigation scheduling and water use efficiency: Comparative evaluation of IoT-based approaches. Irrigation and Drainage, 71(4), 715–729.
6. [6] Lee, H. S., Min, B. W., Yang, T. J., & Lee, J. Y. (2019). A study on the concept and user perception of smart park: Focused on the IoT See Park users in Daegu City. Journal of the Korean Institute of Landscape Architecture, 47(5), 1–13.
7. [7] Seoul Metropolitan Government. (2019). Seoul smart city plan. Seoul Metropolitan Government. https://english.seoul.go.kr/policy/smart-city/
8. [8] Mann, J., Gray, T., Truong, S., Sahlberg, P., Bentsen, P., Passy, R., Ho, S., Ward, K., & Cowper, R. (2022). Getting out of the classroom and into nature: A systematic review of nature-specific outdoor learning on school children’s learning and development. Frontiers in Public Health, 10, 877058.

9. [9] Otto, S., & Pensini, P. (2017). Nature-based environmental education of children: Environmental knowledge and connectedness to nature, together, are related to ecological behaviour. Global Environmental Change, 47, 88–94.
10. [10] Kuo, M., Barnes, M., & Jordan, C. (2019). Do experiences with nature promote learning? Converging evidence of a cause-and-effect relationship. Frontiers in Psychology, 10, 305.
11. [11] Liu, J., Xiao, C., & Hong, D. (2024). Children’s pro-environmental behaviour: A systematic review. Journal of Environmental Psychology, 84, 102004.
12. [12] Aral, N. (2016). Okul öncesinde fen eğitimi. Anı Yayıncılık.
13. [13] Bergen, D. (2009). Play as the learning medium for future scientists, mathematicians, and engineers. American Journal of Play, 1(4), 413–428.
14. [14] Worth, K., & Chalufour, I. (2005). Building structures with young children. Redleaf Press.
15. [15] Charlesworth, R., & Lind, K. K. (2007). Math and science for young children (5. baskı). Thomson Delmar Learning.
16. [16] Siraj-Blatchford, J. (2001). Emergent science and technology in the early years. J. Siraj-Blatchford (Ed.), Developing scientific literacy in the early years içinde (ss. 13–35). Open University Press.
17. [17] Ayvacı, H. Ş., & Yurt, Ö. (2016). Çocuk ve bilim eğitimi. Çocuk ve Medeniyet Dergisi, 1(1), 7-20.
18. [18] T.C. Çevre, Şehircilik ve İklim Değişikliği Bakanlığı. (2022). https://csb.gov.tr/
19. [19] Netcad. (2023). https://www.netcad.com/
20. [20] Polat, P., & Altınbilek, M. S. (2021). Erzincan’ın iklim özellikleri ve uzun dönem sıcaklık–yağış verilerinin trend analizleri. Doğu Coğrafya Dergisi, 26(46), 55–80.
21. [21] Obaideen, K., Yousef, B. A. A., AlMallahi, M. N., Tan, Y. C., Mahmoud, M., Jaber, H., & Ramadan, M. (2022). An overview of smart irrigation systems using IoT. Energy Nexus, 7, 100124.
22. [22] Espressif Systems. (2024). ESP32 Series Datasheet (Version 5.0). https://www.espressif.com/sites/default/files/documentation/esp32_datasheet_en.pdf
23. [23] Arduino. (2026). Arduino IDE (Version 2.3.8) [Computer software]. https://www.arduino.cc
24. [24] Katz, L. G. (2010). STEM in the early years. ERIC Clearinghouse on Elementary and Early Childhood Education.
25. [25] Saçkes, M., Trundle, K. C., & Flevares, L. M. (2009). Using children’s literature to teach standard-based science concepts in early years. Early Childhood Education Journal, 36(5), 415–422.
26. [26] Kallery, M., Psillos, D., & Tselfes, V. (2009). Typical didactical activities in the Greek early-years science classroom: Do they promote science learning? International Journal of Science Education, 31(9), 1187–1204.