Door Claire Swedberg
7 Nov., 2011-in de Siërra Nevada, draadloze
sensorknopen brengt gegevens over die op de hoeveelheid sneeuw wijzen die is gevallen of, gesmolten evenals niveaus grond-gesmolten. Uiteindelijk, kan elk van deze informatie worden gebruikt om het volume van water te berekenen beschikbaar aan de tientallen miljoenen stroomafwaarts gevestigde ingezetenen en ondernemingen.
Één stap in het bereiken dat het doel programma sierraNet-
A die gezamenlijk door
Universiteit van de onderzoekers van
Californië (UC) in werking worden gesteld bij de campus van
Berkeley en van
Merced van het schoolsysteem is. Het eerste SierraNet-project vindt bij het
Experimentele het Keerpuntgebied van de
Koningenrivier plaats, en maakt deel uit van de
Zuidelijke Siërra Kritiek de Streekwaarnemingscentrum (CZO) van
Nevada — een milieulaboratorium. De SierraNet-projecten worden geleid door Steven Glaser, een professor van UC Berkeley van burgerlijke en milieutechniek, en Roger Bales, een professor van UC Merced van techniek en de directeur van de
Siërra het Onderzoekinstituut (SNRI) van
Nevada. Het team van Glaser lanceert nu een veel grotere installatie van draadloze die sensoren, over het bassin van de Amerikaanse Rivier, met een $2 miljoen toelage van de
Nationale Wetenschapsstichting (NSF) wordt uitgespreid. De toelage, in September 2011 wordt toegekend, zal in de loop van vier jaar worden uitgedeeld die.
 |
|
Steven Glaser bevestigt één van de sensorknopen in de Siërra Nevada worden geïnstalleerd dat. |
De Amerikaanse Rivierinstallatie zal een veel grotere mening in de beweging van water uit de Siërra Nevada, verstrekken helpen watervoorziening voorspellen stroomafwaarts, waar de stedelijke centra het water gebruiken dat uit dit gebied komt. In feite, zegt Glaser, zal het het grootste ecologische draadloze netwerk in de wereld zijn.
De zuidelijke Siërra het project van Nevada CZO zijn een stuk van „Internet van Water“ dat de onderzoekers bij vier UC campus-Berkeley en Merced, evenals
Davis en de
Kerstman cruz-ernaar streven te leiden tot. De grotere die inspanning, officieel als het „Intelligente Initiatief van Waterinfrastructuren wordt bekend,“ bedoelt het volume en de stroom van water in de bergen, de watervoerende lagen en de de Rivierdelta van Sacramento-San Joaquin van Californië te volgen, en elk van te maken dat gegevens beschikbaar aan het publiek over Internet, in echt - tijd.
De intelligente het Initiatiefprojecten worden van Waterinfrastructuren gesteund door het
Centrum voor Informatietechnologie Onderzoek in het belang van de Maatschappij (CITRIS), een multidisciplinair programma dat de campus van Berkeley, van Davis, van Merced en Kerstman van Cruz van UC, naast meer dan 60 industriële partners overspant.
De hoeveelheid sneeuw en water in de bergen is van belang voor vele agentschappen van Californië en partijen uit de particuliere sector, met inbegrip van de managers van het waterdistrict, landbouwers, waterkrachtgenerators, de managers van het het wildmiddel en industriële ontwerpers. Het begrip van de diepte van sneeuw die elk jaar in de bergen valt, en wanneer en hoe die sneeuw smelt, heeft handmetingen vereist die slechts sporadisch worden genomen. Typisch, zou een onderzoeker snowpack diepten bij diverse bergplaatsen meten, manueel keer jaarlijks registrerend resultaten, tot vier. Nochtans, kon een geautomatiseerde oplossing metingen het hele jaar door verstrekken om de 15 minuten. De wetenschappers wijzen erop dat met de beperkte resultaten van handsnowpackmetingen, zij die waterhoeveelheid moeten vaak schatten opteren om scenario's in het slechtste geval te veronderstellen, die tot dergelijke terugslag kunnen leiden aangezien landbouwers die minder acres gewassen planten dan zij konden als zij toegang tot nauwkeurigere water-middel gegevens hadden.
Met het bestaan CZO, evenals andere NSF-Gefinancierde plaatsingen, gebruiken de onderzoekers actieve 2.4 GHz markeringen die via een
protocol communiceren van
Stofnetwerken dat op het ontwerp de norm van IEEE 802.15.4e voor draadloze persoonlijke gebiedsnetwerken voortbouwt. Glaser is goed vertrouwd met technologie-hij uitmaakte deel van het team van UC Berkeley dat het 10 jaar geleden ontwikkelde, uiteindelijk leidend tot de onderneming van Stofnetwerken.
CZO SierraNet project-gelegen in Voorzienigheidskreek, zuiden van Scheerapparaatmeer, en over een uur ten westen van Fresno-Spanwijdten meer dan 1.5 vierkante kilometers (0.6 vierkante mijl). Het netwerknetwerk op zijn plaats bij die plaats omvat een totaal van ongeveer 60 draadloze
sensorknopen die (gegevens van een totaal van 300 sensoren gebruiken die gegevens met betrekking tot grond en sneeuw) vangen apart geplaatst tot 150 meters (492 voet).
Elke draadloze knoop wordt gebouwd in een opgezette doos op een voet-lange pool 12. Het vakje bevat een 2.4 die GHz
transponder, door een aa-batterij wordt aangedreven, navulbare een gel-cel batterij (om de sensoren aan te drijven) en een
spaander voor het opslaan van sensorgegevens. De sensoren zelf worden opgezet aan dezelfde pool, of in de omringende grond begraven. De ondergrondse sensoren meten grondvochtigheid, temperatuur en matrijszuiging (een parameter die dient om op de hoeveelheid water te wijzen beschikbaar aan installaties). De pool-opgezette die sensoren, bij een hoogte voldoende om boven snowpack zelf, de diepte van de maatregelensneeuw, temperatuur, zonnestraling en relatieve vochtigheid te blijven worden geplaatst. De sensorbatterij aanvulling door een zonnepaneel die opgezet op een wapen zich van de pool uitbreiden, waarbovenop een
antenne voor het overbrengen van gegevens is.
Om de 15 minuten, brengt elke transponder de metingen van de sensoren, samen met zijn eigen
uniek herkenningsteken, via Gesynchroniseerd het Netwerkprotocol (TSMP) over van Stofnetwerken Tijd, dat op de ontwerp802.14.5e norm voortbouwt. Die informatie wordt gevangen door aangrenzende die transponders, tot ongeveer 150 meters weg worden gevestigd, of door een „vultrechter“ — een
zendontvanger om gegevens te versturen wanneer de signaalsterkte tussen transponders „niet sterk genoeg is om die transmissies door:sturen. Het gegeven wordt dan verzonden naar een gateway, op een centrale post in bijlage aan een meter-lange (164-voet-lange) wordt geïnstalleerd toren 50, boven boomniveau dat. De gateway ontvangt de informatie en gebruikt een cellulaire verbinding om het terug naar de onderzoekers“ over te brengen software, op een server toegankelijk via een computer of een
Apple-iPhone. De software slaat en interpreteert de metingen op, en de onderzoekers kunnen die resultaten bekijken om details betreffende het water en snowpack in de bergen te bepalen.
Het Amerikaanse Rivierproject zal een netwerk van sensoren omvatten die segmenten van een 2.000 vierkant-mijlgebied van het Amerikaanse Rivierkeerpunt in de Siërra Nevada behandelen. Glaser zegt de onderzoekers 25 verschillende sensornetwerken (elk die ongeveer 1 vierkante kilometer behandelen) in afzonderlijke delen van het stroomgebied, met inbegrip van het noorden en south-facing hellingen, beboste en open gebieden, en vlak en heuvelig land, bij een verscheidenheid van verhogingen zullen installeren. Elk netwerk zal één gateway en 25 op TSMP-Gebaseerde draadloze knopen met veelvoudige sensoren in bijlage aan het omvatten. Elk
basisstation zal met de achterste deelsoftware met behulp van of een bidirectioneel VHF-radiotransmissiesysteem communiceren, of via cellulair of satelliet verbinding-hoewel die met satellietverbindingen slechts transmissies zullen kunnen verzenden, hen niet ontvangen.
In dit geval, zegt Glaser, zal de
transponder van elke knoop in een „hersenenraad“ worden ingebed die onderzoekers zal toelaten om instructies in om het even welke
sensorsystemen ver te veranderen, door gegevens terug naar de transponder over te brengen. Momenteel, zegt hij, werkt hij bij het ontwerpen en voert de hersenenraad uit, evenals bij het verbeteren van de sensorhardware, zoals het bepalen van de beste plaats voor de bedrading van sensoren aan de transponder, en het optimaliseren van het ontwerplay-out van elk netwerknetwerk. Bovendien zegt hij, „wij zullen een behoorlijke hoeveelheid lage programmering,“ op de software voor het grote volume van gegevens doen verbeteren dat het systeem zal produceren. De onderzoekers moeten ook met de
Bosdienst van de V.S. voor machtiging werken om de technologie op federaal land te installeren.
Zodra de sneeuw, in de lente van 2012 smelt, zijn de onderzoekers en de studenten van plan om de knopen en de sensoren te installeren, die onmiddellijk worden verondersteld beginnen verzamelend en overbrengend gegevens. De wetenschappers voorzien delend de informatie aanvankelijk met het
Gemeentelijke het Nutsdistrict van Sacramento, dat de informatie zal kunnen gebruiken om zijn strategie voor werkende lokale dammen te optimaliseren. Het publiek en andere entiteiten zullen ook tot de gegevens via de SierraNet-Website kunnen toegang hebben.
Op de lange termijn, zegt Glaser, is het onderzoeksteam van plan sensornetwerken op andere watervoerende lagen te installeren om een systeem over de gehele staat tot stand te brengen om watervolume te berekenen zodat die die het water gebruiken hun activiteiten kunnen beter plannen. Wanneer het systeem over de gehele staat op zijn plaats heeft nog worden bepaald zou zijn.
