Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Drahtloses Sensornetz überwacht Mikroklima im Wald

02.05.2011
Bei einem Waldmonitoring messen Forstwissenschaftler kontinuierlich verschiedene Umweltwerte. So erhalten sie Hinweise, wie sich die Wälder verändern und was man tun kann, um sie zu erhalten. Doch die Installation und Wartung der verkabelten Messstationen ist aufwändig: Forscher haben eine drahtlose Alternative entwickelt.

Wie wirkt sich die Klimaveränderung auf unsere heimischen Wälder aus? Welche Baumarten sind zukünftig für welche Lagen geeignet? Und wie stark ist die Schadstoffbelastung vor Ort?


Ein drahtloses Sensornetzwerk zeichnet Daten wie die Boden- und Blattfeuchte sowie die Lufttemperatur auf. (© Fraunhofer IMS)

Um solche Fragen zu beantworten, führen Forstwissenschaftler »Waldmonitorings« durch: An fest installierten Messstationen zeichnen sie kontinuierlich Parameter wie beispielsweise die Bodenfeuchte oder Schadstoffeinträge auf. Die Erkenntnisse solcher Untersuchungen tragen dazu bei, die ökologische Stabilität der Wälder langfristig zu erhalten. Das Problem: Die verkabelten Messgeräte sind nicht nur aufwändig zu installieren und zu warten, sondern stören auch bei forstlichen Arbeiten im Wald.

Technologien aus dem Fraunhofer-Institut für Mikroelektronische Schaltungen und Systeme IMS könnten zukünftig differenzierte Analysen ganz ohne lästige Kabel ermöglichen. Wissenschaftler aus dem Duisburger Institut haben auf dem Gelände der Nordwestdeutschen Forstlichen Versuchsanstalt in Göttingen ein neuartiges System zur Mikroklimaüberwachung installiert. »Wir setzen ein drahtloses Sensornetzwerk ein, um relevante Parameter innerhalb eines Areals an vielen Positionen gleichzeitig messen zu können«, erklärt Hans-Christian Müller, Gruppenleiter am IMS. »Dadurch bekommen wir ohne großen Installationsaufwand ein sehr detailliertes Bild über die Umweltbedingungen vor Ort«. Je nachdem, welche Werte sie messen sollen ­– etwa den Durchfeuchtungsgrad des Bodens, die Lufttemperatur oder die Blattfeuchte – werden die verschiedenen Sensorknoten im Waldboden oder an Zweigen angebracht. Bei Bedarf können die Messpositionen ohne großen Aufwand verändert werden. Die intelligenten Mini-Computer vernetzen sich selbstständig und steuern den Transport von Messdaten innerhalb dieses Netzes. Per Mobilfunk werden die Ergebnisse an eine zentrale Baumbestands-Datenbank übertragen. Dazu ist ein Mobilfunkmodem direkt an das Sensornetz angeschlossen.

Eine besondere Herausforderung stellt die Energieversorgung der Sensorknoten dar. Solarzellen auf die Sensoren zu montieren – eine beliebte Lösung in anderen land- und forstwirtschaftlichen Anwendungen – kommt wegen der geringen Sonneneinstrahlung unter dem Laubdach der Bäume nicht in Frage. Bislang gibt es daher keine Alternative zu Batterien, die regelmäßig ausgetauscht werden müssen. Den Forschern ist es jedoch gelungen, deren Lebensdauer signifikant zu erhöhen und so den Wartungsaufwand in Grenzen zu halten: »Wir haben das Software-Design entsprechend angepasst und erreichen damit jetzt Betriebszeiten von zwölf Monaten«, sagt Müller. So sorgt eine in den Sensoren integrierte Software dafür, dass die Funkknoten sich die meiste Zeit in einem energiesparenden Schlafmodus befinden. Nur während des Messvorgangs und der Datenübertragung sind sie aktiv. Die Messintervalle können dabei variabel eingestellt werden. Sich langsam verändernde Parameter wie die Bodenfeuchte müssen nicht so oft gemessen werden wie etwa die Lufttemperatur, die größeren Schwankungen unterliegt. Da die Datenübermittlung am meisten Energie kostet, werden die Messwerte außerdem bereits im Sensorknoten verrechnet. Dadurch reduziert sich die Datenmenge.

Die neue Technologie ist in Göttingen im Rahmen des Verbundprojekts »Smart
Forest« bereits im Einsatz. Ziel des Projekts ist es, forstwirtschaftliche Prozesse mit Hilfe von mikroelektronischen Komponenten zu optimieren. Die IMS-Forscher stellen ihre Ergebnisse zu »Smart Forest« sowie weitere Entwicklungen zur industriellen Anwendung von drahtlosen Sensorennetzen auf der Messe Sensor + Test vom 7. bis 9. Juni in Nürnberg in Halle 12, Stand 12-228 vor.

Hans-Christian Müller | Fraunhofer Mediendienst
Weitere Informationen:
http://www.fraunhofer.de/presse/presseinformationen/2010-2011/17/sensornetz-mikroklima-wald.jsp

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Informationstechnologie:

nachricht Der Form eine Funktion verleihen
23.06.2017 | Institute of Science and Technology Austria

nachricht Zukunftstechnologie 3D-Druck: Raubkopien mit sicherem Lizenzmanagement verhindern
23.06.2017 | Universität Ulm

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Can we see monkeys from space? Emerging technologies to map biodiversity

An international team of scientists has proposed a new multi-disciplinary approach in which an array of new technologies will allow us to map biodiversity and the risks that wildlife is facing at the scale of whole landscapes. The findings are published in Nature Ecology and Evolution. This international research is led by the Kunming Institute of Zoology from China, University of East Anglia, University of Leicester and the Leibniz Institute for Zoo and Wildlife Research.

Using a combination of satellite and ground data, the team proposes that it is now possible to map biodiversity with an accuracy that has not been previously...

Im Focus: Klima-Satellit: Mit robuster Lasertechnik Methan auf der Spur

Hitzewellen in der Arktis, längere Vegetationsperioden in Europa, schwere Überschwemmungen in Westafrika – mit Hilfe des deutsch-französischen Satelliten MERLIN wollen Wissenschaftler ab 2021 die Emissionen des Treibhausgases Methan auf der Erde erforschen. Möglich macht das ein neues robustes Lasersystem des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnologie ILT in Aachen, das eine bisher unerreichte Messgenauigkeit erzielt.

Methan entsteht unter anderem bei Fäulnisprozessen. Es ist 25-mal wirksamer als das klimaschädliche Kohlendioxid, kommt in der Erdatmosphäre aber lange nicht...

Im Focus: Climate satellite: Tracking methane with robust laser technology

Heatwaves in the Arctic, longer periods of vegetation in Europe, severe floods in West Africa – starting in 2021, scientists want to explore the emissions of the greenhouse gas methane with the German-French satellite MERLIN. This is made possible by a new robust laser system of the Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT in Aachen, which achieves unprecedented measurement accuracy.

Methane is primarily the result of the decomposition of organic matter. The gas has a 25 times greater warming potential than carbon dioxide, but is not as...

Im Focus: How protons move through a fuel cell

Hydrogen is regarded as the energy source of the future: It is produced with solar power and can be used to generate heat and electricity in fuel cells. Empa researchers have now succeeded in decoding the movement of hydrogen ions in crystals – a key step towards more efficient energy conversion in the hydrogen industry of tomorrow.

As charge carriers, electrons and ions play the leading role in electrochemical energy storage devices and converters such as batteries and fuel cells. Proton...

Im Focus: Die Schweiz in Pole-Position in der neuen ESA-Mission

Die Europäische Weltraumagentur ESA gab heute grünes Licht für die industrielle Produktion von PLATO, der grössten europäischen wissenschaftlichen Mission zu Exoplaneten. Partner dieser Mission sind die Universitäten Bern und Genf.

Die Europäische Weltraumagentur ESA lanciert heute PLATO (PLAnetary Transits and Oscillation of stars), die grösste europäische wissenschaftliche Mission zur...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Von Batterieforschung bis Optoelektronik

23.06.2017 | Veranstaltungen

10. HDT-Tagung: Elektrische Antriebstechnologie für Hybrid- und Elektrofahrzeuge

22.06.2017 | Veranstaltungen

„Fit für die Industrie 4.0“ – Tagung von Hochschule Darmstadt und Schader-Stiftung am 27. Juni

22.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Radioaktive Elemente in Cassiopeia A liefern Hinweise auf Neutrinos als Ursache der Supernova-Explosion

23.06.2017 | Physik Astronomie

Dünenökosysteme modellieren

23.06.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Makro-Mikrowelle macht Leichtbau für Luft- und Raumfahrt effizienter

23.06.2017 | Materialwissenschaften