Por Claire Swedberg
7 de novembro de 2011 — na serra Nevada, os nós sem fio do
sensor estão transmitindo os dados que indicam a quantidade de neve que caiu ou derreteu, assim como a solo-saturação nivela. Finalmente, toda esta informação pode ser usada para calcular o volume de água disponível aos dez de milhões de residentes e de negócios encontrados rio abaixo.
Uma etapa em conseguir esse objetivo é programa de
SierraNet-a que está sendo corrido comum por pesquisadores da
Universidade da California (UC) em terrenos do
Berkeley e do
Merced do sistema escolar. O primeiro projeto de SierraNet está ocorrendo na área dos
reis Rio Experimental Marco decisivo, e é parte da
serra do sul obervatório (CZO) da
zona crítica de Nevada — um laboratório ambiental. Os projetos de SierraNet estão sendo conduzidos por Steven Glaser, um professor de Uc Berkeley da engenharia civil e ambiental, e dos pacotes de Roger, de um professor do UC Merced da engenharia e do director da
serra instituto de investigação (SNRI) de
Nevada. A equipe de Glaser está lançando agora uma instalação muito maior de sensores sem fio, propagação através da bacia do rio americano, com uma concessão $2 milhões do
National Science Foundation (NSF). A concessão, concedida em setembro de 2011, será dispensada no curso de quatro anos.
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Steven Glaser fixa um dos nós do sensor instalado na serra Nevada. |
A instalação americana do rio fornecerá uma vista muito maior no movimento da água que origina na serra Nevada, a fim ajudar a prever rio abaixo a fonte de água, onde os centros urbanos usam a água que vem desta área. De facto, Glaser diz, será a rede wireless ecológica a maior no mundo.
A serra do sul projeto de Nevada CZO é uma parte pequena de um “Internet da água” essa pesquisadores em quatro UC terreno-Berkeley e Merced, assim como
Davis e
Santa Cruz-estão esforçando-se para criar. O esforço maior, conhecido oficialmente como “a iniciativa inteligente das infra-estruturas da água,” pretende seguir o volume e o fluxo da água nas montanhas, nas áreas aquíferas e no delta do Sacramento-San Joaquin River de Califórnia, e fazer toda a aquele dados disponíveis ao público no Internet, no tempo real.
Os projetos inteligentes da iniciativa das infra-estruturas da água são apoiados pelo
centro para a pesquisa da tecnologia da informação no interesse da sociedade (CITRIS), um programa multidisciplinar que meça terrenos do Berkeley, do Davis, do Merced e do Santa Cruz do UC, além do que mais de 60 sócios industriais.
A quantidade de neve e de água nas montanhas é do interesse a muitas agências e festas privadas de Califórnia, incluindo gerentes de distrito da água, fazendeiros, geradores das energias hidráulicas, gerentes de recurso dos animais selvagens e planejadores industriais. Compreendendo a profundidade da neve que cai todos os anos nas montanhas, e quando e de como essa neve derreter, exigiu as medidas manuais que são tomadas somente esporàdica. Tipicamente, um pesquisador mediria profundidades do snowpack nos vários locais da montanha, gravando manualmente os resultados, até quatro vezes anualmente. Contudo, uma solução automatizada podia fornecer medidas cada 15 minutos ao longo do ano. Os cientistas indicam que com os resultados limitados das medidas manuais do snowpack, aquelas que precisam de calcular que quantidade da água opta frequentemente para supr os piores dos hipotéticos, que podem conduzir a tais repercussões como os fazendeiros que plantam menos acres das colheitas do que eles poderiam se tiveram o acesso a uns dados de recursos hídricos mais exatos.
Com o CZO existente, assim como outros desenvolvimentos NSF-financiados, pesquisadores estão usando o active as etiquetas de 2,4 gigahertz que se comunicam através de um
protocolo de redes da poeira que construa no padrão de IEEE 802.15.4e do esboço para redes de área pessoal sem fio. Glaser é bem familiar com tecnologia-ele era parte da equipe de Uc Berkeley que o desenvolveu 10 anos há, conduzindo finalmente para espanar o estabelecimento das redes.
O CZO SierraNet projeto-localizado na angra do providência, ao sul do lago shaver, e aproximadamente uma hora a oeste dos Fresno-períodos mais de 1,5 quilômetros quadrados (0,6 milhas quadradas). A rede de malha no lugar nesse local inclui um total de aproximadamente 60 nós sem fio do
sensor (que usam dados de um total de 300 sensores que capturam os dados relativos para sujar e a neve) posicionados até 150 medidores (492 pés) distante.
Cada nó sem fio é construído em uma caixa montada em um pólo dos pés 12. A caixa contem um
identificador de 2,4 gigahertz, posto por uma bateria do AA, por uma bateria recarregável da gel-pilha (para pôr os sensores) e por uma
microplaqueta para armazenar dados do sensor. Os sensores eles mesmos são montados ao mesmo pólo, ou enterrados no solo circunvizinho. Os sensores subterrâneos medem a umidade do solo, a temperatura e a sucção da matriz (um parâmetro que serva para indicar a quantidade de água disponível às plantas). Os sensores pólo-montados, colocados em uma altura suficiente para permanecer acima do snowpack próprio, da profundidade da neve da medida, da temperatura, da radiação solar e da humidade relativa. A bateria do sensor é recarregada por um painel solar montado em um braço que estende do pólo, sobre que é uma
antena para dados transmissores.
Cada 15 minutos, cada identificador transmite as medidas dos sensores, junto com seu próprio
identificador original, através do protocolo sincronizado tempo (TSMP) da malha das redes da poeira, que constrói no padrão do esboço 802.14.5e. Que a informação está capturada pelos identificadores adjacentes, situados até aproximadamente 150 medidores ausente, ou por um “funil” — um
transceptor pretendeu enviar dados quando a força de sinal entre identificadores não é forte bastante enviar aquelas transmissões. Os dados são enviados então a uma entrada, instalada em uma estação central unida 50 a uma torre (164-foot-tall) medidor-alta, acima do nível de árvore. A entrada recebe a informação e utiliza uma conexão celular para transmiti-la de volta software aos pesquisadores”, em um servidor acessível através de um computador ou de um iPhone de
Apple. O software armazena e interpreta as medidas, e os pesquisadores podem ver aqueles resultados a fim determinar detalhes em relação à água e ao snowpack nas montanhas.
O projeto americano do rio incluirá uma rede dos sensores que cobrem segmentos de uma área de 2.000 quadrado-milhas do marco decisivo americano do rio na serra Nevada. Glaser diz que os pesquisadores instalarão 25 redes diferentes do sensor (cada coberta aproximadamente 1 quilômetro quadrado) nas peças separadas da bacia hidrográfica, incluindo inclinações do norte e do sul-revestimento, arborizado e zonas abertas, e terras lisas e montanhosas, em uma variedade de elevações. Cada rede incluirá uma entrada e 25 TSMP-basearam nós sem fio com os sensores múltiplos unidos a ela. Cada
estação base comunicar-se-á com o software no final do processo por meio de um sistema de transmissão em dois sentidos do rádio do VHF, ou através de um celular ou satélite conexão-embora aquelas com conexões satélites poderão somente enviar transmissões, para não as receber.
, Glaser diz, o
identificador de cada nó será encaixado neste caso do “em uma placa cérebro” que permita pesquisadores de mudar remotamente instruções a alguns dos sistemas do
sensor, transmitindo dados de volta ao identificador. Atualmente, diz, está trabalhando em projetar e em executar a placa do cérebro, assim como em melhorar o hardware do sensor, tal como a determinação do melhor lugar para prender sensores ao identificador, e aperfeiçoar cada disposição de projeto de rede da malha. Além, diz, “nós estará fazendo um bastante da programação de baixo nível,” para melhorar no software para o de grande volume dos dados esses o sistema gerará. Os pesquisadores devem igualmente trabalhar com o
serviço florestal dos E.U. para que a autorização instale a tecnologia na terra federal.
Uma vez que a neve derrete, na primavera de 2012, nos pesquisadores e nas estudantes universitário planeie instalar os nós e os sensores, que são esperados começar imediatamente a recolher e transmitir dados. Os cientistas antecipam a partilha da informação inicialmente com o
distrito de serviço público municipal de Sacramento, que poderá usar a informação para aperfeiçoar sua estratégia para operar represas locais. O público e outras entidades igualmente poderão alcançar os dados através do Web site de SierraNet.
A longo prazo, Glaser diz, o grupo de investigação pretende instalar redes do sensor em outras áreas aquíferas, a fim criar um sistema nacional de volume calculador da água de modo que aqueles que usam a água possam melhorar o plano suas atividades. Quando o sistema nacional seria no lugar tem ser determinado ainda.
