Unternehmensnachrichten über California Forscher erweitern \'Intelligent Wasser Infrastrukturen Initiative\'

Durch Claire Swedberg

7. November 2011 — in der Sierra Nevada, übertragen drahtlose Sensor-Knoten die Daten, welche die Menge des Schnees anzeigen, der gefallen oder geschmolzen ist, sowie planiert Bodensättigung. Schließlich können alle die diese Informationen verwendet werden, um das Volumen des Wassers zu berechnen verfügbar für die zehn von Millionen Bewohnern und Geschäften, die stromabwärts gelegen sind.

Ein Schritt, wenn er dieses Ziel erzielt, ist SierraNet-aprogramm, das gemeinsam von laufen gelassen wird Forschern University of Californias (UC) beim Berkeley des Schulsystems und Merced-Campus. Das erste SierraNet-Projekt findet am Bereich Könige River Experimental Watershed statt und ist ein Teil der südlichen Sierra kritische Zonen-Observatorium (CZO) — ein Klimalabor Nevadas. Die SierraNet-Projekte werden von Steven Glaser, ein Uc- Berkeleyprofessor der Zivil- und Klimatechnik und der Roger-Ballen, des Professors UC Merced der Technik und des Direktors der Sierra Nevada-Forschungsinstitut (SNRI) geführt. Glasers Team startet jetzt eine viel größere Installation von drahtlosen Sensoren, Verbreitung über dem Becken des amerikanischen Flusses, mit einer Bewilligung $2 Million von der National Science Foundation (NSF). Die Bewilligung, im September 2011 zugesprochen, wird im Laufe vier Jahre zugeführt.

Steven Glaser regelt einen der Sensor-Knoten installiert in die Sierra Nevada.

Die amerikanische Flussinstallation stellt eine viel größere Ansicht in die Bewegung des Wassers stammend aus der Sierra Nevada, um zu helfen, Wasserversorgung stromabwärts vorauszusagen zur Verfügung, wo Stadtzentren das Wasser benutzen, das von diesem Bereich kommt. Tatsächlich sagt Glaser, ist es das größte ökologische drahtlose Netzwerk in der Welt.

Die südliche Sierra Projekt Nevadas CZO ist ein kleines Teil eines „Internets dieses Wassers“ Forscher des bei vier UC CampusBerkeley und Merced, sowie bemühen sich Davis und Sankt Cruz-zu schaffen. Die größere Bemühung, offiziell bekannt als die „intelligente Wasser-Infrastruktur-Initiative,“ beabsichtigt, das Volumen und die Wasserführung in die Berge, in die Grundwasserleitern und Kaliforniens das Delta Sacramento-Sans aufzuspüren Joaquin River, und die ganze das Daten zugänglich für die Öffentlichkeit auf dem Internet zu machen, in der Realzeit.

Intelligente Wasser-Infrastruktur-Initiativenprojekte werden durch die Mitte für Informationstechnologie-Forschung im Interesse der Gesellschaft (CITRIS), ein multidisziplinäres Programm, das Berkeley-, Davis-, Merced- und Santa- Cruzcampus UCS überspannt, zusätzlich zu mehr als 60 industriellen Partnern gestützt.

Die Menge des Schnees und des Wassers in den Bergen ist vom Interesse zu vielen Kalifornien-Agenturen und -privaten Partys, einschließlich WasserBezirksleiter, Landwirte, Wasserkraftgeneratoren, Hilfsquellenverwaltungsprogramme der wild lebenden Tiere und industrielle Planer. Verständnis die Tiefe des Schnees, der jedes Jahr in die Berge fällt und wenn und wie dieser Schnee schmilzt, manuelle Maße erfordert hat, die nur sporadisch genommen werden. Gewöhnlich würde ein Forscher snowpack Tiefen an den verschiedenen Gebirgsstandorten messen und manuell jährlich notieren würde die Ergebnisse, bis viermal. Jedoch konnte eine automatisierte Lösung Maße während des ganzen Jahres zur Verfügung stellen alle 15 Minuten. Wissenschaftler zeigen an, dass mit den begrenzten Ergebnissen von manuellen snowpack Maßen, die, die schätzen müssen, dass Wasserquantität häufig entscheidet, schlechtestmögliche Entwicklungsverläufe anzunehmen, die zu solche Rückwirkungen führen können, die die Landwirte, die weniger Morgen Ernten pflanzen, als sie konnten, wenn sie Zugang zu den genaueren Wasservorkommendaten hatten.

Mit dem vorhandenen CZO sowie anderen NSF-finanzierten Entwicklungen Forscher benutzen Active 2,4 Gigahertz-Umbauten, die über ein Staub-Vermittlungsprotokoll in Verbindung stehen, das auf dem Standard Entwurf IEEE 802.15.4e für drahtlose Netze des persönlichen Bereichs errichtet. Glaser ist gut mit Technologie-er war ein Teil des Uc- Berkeleyteams vertraut, das es 10 Jahren und schließlich führt, um die Einrichtung entwickelte vor, der Netze abzuwischen.

Das CZO SierraNet Projekt-gefunden in Providence-Nebenfluss, südlich des Shaver Sees und eine ungefähr Stunde westlich der Fresno-Spannen mehr als 1,5 Quadratkilometer (0,6 Quadratmeile). Das Maschennetz an Ort und Stelle an diesem Standort umfaßt insgesamt ungefähr 60 drahtlose Sensor-Knoten (unter Verwendung der Daten von insgesamt 300 Sensoren, die die Daten gefangennehmen, die dazugehörig sind, um zu beschmutzen und Schnee), auseinander in Position gebracht bis 150 Metern (492 Fuß).

Jeder drahtlose Knoten wird in einen Kasten aufgebaut, der an einem Pfosten des Fuß groß 12 angebracht wird. Der Kasten enthält einen 2,4 Gigahertz-Transponder, angetrieben durch eine AA-Batterie, eine wieder aufladbare Gelzellenbatterie (die Sensoren antreiben) und einen Chip für die Speicherung von Sensor-Daten. Die Sensoren selbst werden zum gleichen Pfosten angebracht oder werden im umgebenden Boden begraben. Die Untertage-Sensoren messen Bodenfeuchtigkeit, Temperatur und Matrixsog (einen Parameter, der Aufschläge, die Menge des Wassers verfügbar Anlagen anzuzeigen diesen ist). Die Pfosten-angebrachten Sensoren, gesetzt an einer Höhe genügend, über dem snowpack selbst, Maßnahme Schneehöhe, Temperatur, Sonnenstrahlung und relativer Luftfeuchtigkeit zu bleiben. Die Sensor-Batterie wird von einem Sonnenkollektor neugeladen, der an einem Arm angebracht wird, der vom Pfosten verlängert, auf den eine Antenne für übertragende Daten ist.

Alle 15 Minuten, überträgt jeder Transponder die Maße der Sensoren, zusammen mit seinem eigenen einzigartigen identifizierenden Merkmal, über synchronisiertes die Maschen-Protokoll (TSMP) der Staub-Netze Zeit, das auf dem Standard des Entwurfs 802.14.5e errichtet. Dass Informationen durch die angrenzenden Transponder erfasst werden, gelegen bis zu ungefähr 150 Metern entfernt oder durch einen „Trichter“ — ein Transceiver, beabsichtigten, Daten nachzuschicken, wenn die Signalstärke zwischen Transpondern „nicht genug stark ist, jene Getriebe nachzuschicken. Die Daten werden dann zu einem Zugang geschickt, installiert auf eine zentrale Station, die zu einem 50 Meter-hohen befestigt wird, Turm (164-foot-tall), über Baumstruktur. Der Zugang erhält die Informationen und verwendet eine zelluläre Verbindung, um sie zurück zu den Forschern zu übertragen“ Software, auf einem Server, der über einen Computer oder ein Apple-iPhone zugänglich ist. Die Software speichert und interpretiert die Maße, und Forscher können jene Ergebnisse ansehen, um Details betreffend das Wasser und das snowpack in den Bergen zu bestimmen.


Das amerikanische Flussprojekt umfaßt ein Netz von Sensoren, die Segmente eines 2.000-Quadratmeile-Bereichs der amerikanischen Flusswasserscheide in der Sierra Nevada umfassen. Glaser sagt, dass Forscher 25 verschiedene Sensor-Netze (jede Bedeckung ungefähr 1 Quadratkilometer) in Einzelteile des Flusseinzugsgebiets, einschließlich Norden- und Südeneinfassungssteigungen, bewaldetes und offene Gebiete und flache und hügelige Länder, an einer Vielzahl von Aufzügen installieren. Jedes Netz umfaßt einen Zugang und 25 TSMP-ansässige drahtlose Knoten mit den mehrfachen Sensoren, die zu ihm befestigt werden. Jede Basisstation ist die Hinter-Software entweder mittels eines Zweiweg-VHF-Radioübertragungssystems verbunden, oder über ein zelluläres oder ein Satelliten, Verbindung-obwohl die mit Satellitenverbindungen nur in der Lage sind, Getriebe zu senden, sie nicht zu empfangen.

In diesem Fall sagt Glaser, der Transponder jedes Knotens wird eingebettet in einem „Gehirnbrett“, das Forschern ermöglicht, Anweisungen zu irgendwelchen der Sensor-Systeme entfernt zu ändern, indem man Daten zurück zu dem Transponder überträgt. Z.Z. sagt er, arbeitet er auf dem Entwerfen und der Implementierung des Gehirnbrettes sowie an dem Verbessern der Sensor-Hardware, wie Bestimmung des besten Standorts für das Verdrahten von Sensoren zum Transponder und Entwurf die Optimierung jeder des Maschennetzes. Darüber hinaus sagt er, „wir wird tun eine ausreichende Menge niedrige Programmierung,“, auf der Software für das umfangreiche von den diesen Daten zu verbessern erzeugt das System. Die Forscher müssen mit dem US-Forstdienst auch arbeiten, damit Ermächtigung die Technologie auf Bundesland installiert.

Sobald der Schnee schmilzt, im Frühjahr planen 2012, Forscher und Studenten, die Knoten und die Sensoren zu installieren, die erwartet werden, um Daten zu sammeln, und zu übertragen sofort anzufangen. Die Wissenschaftler nehmen die Informationen mit dem Sacramento-städtischen Gebrauchsbezirk zuerst teilen vorweg, der ist, die Informationen zu verwenden, um seine Strategie für das Betreiben von lokalen Verdammungen zu optimieren. Die Öffentlichkeit und andere Wesen sind auch in der Lage, auf die Daten über die SierraNet-Website zuzugreifen.

Langfristig sagt Glaser, beabsichtigt die Forschungsgruppe, Sensor-Netze auf andere Grundwasserleitern zu installieren, um ein Nationalsystem des Rechenwasservolumens damit die unter Verwendung des besseren Planes des Wasserkanisters zu schaffen ihre Tätigkeiten. Als das Nationalsystem existieren würde, hat, schon bestimmt zu werden.