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 Layouterfassung im Flug: Drohne unterstützt bei der Fabrikplanung
19.05.2017 | IPH - Institut für Integrierte Produktion Hannover gGmbH

nachricht Intelligente Industrialisierung von Rechenzentren
15.05.2017 | Rittal GmbH & Co. KG

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Tumult im trägen Elektronen-Dasein

Ein internationales Team von Physikern hat erstmals das Streuverhalten von Elektronen in einem nichtleitenden Material direkt beobachtet. Ihre Erkenntnisse könnten der Strahlungsmedizin zu Gute kommen.

Elektronen in nichtleitenden Materialien könnte man Trägheit nachsagen. In der Regel bleiben sie an ihren Plätzen, tief im Inneren eines solchen Atomverbunds....

Im Focus: Turmoil in sluggish electrons’ existence

An international team of physicists has monitored the scattering behaviour of electrons in a non-conducting material in real-time. Their insights could be beneficial for radiotherapy.

We can refer to electrons in non-conducting materials as ‘sluggish’. Typically, they remain fixed in a location, deep inside an atomic composite. It is hence...

Im Focus: Hauchdünne magnetische Materialien für zukünftige Quantentechnologien entwickelt

Zweidimensionale magnetische Strukturen gelten als vielversprechendes Material für neuartige Datenspeicher, da sich die magnetischen Eigenschaften einzelner Molekülen untersuchen und verändern lassen. Forscher haben nun erstmals einen hauchdünnen Ferrimagneten hergestellt, bei dem sich Moleküle mit verschiedenen magnetischen Zentren auf einer Goldfläche selbst zu einem Schachbrettmuster anordnen. Dies berichten Wissenschaftler des Swiss Nanoscience Institutes der Universität Basel und des Paul Scherrer Institutes in der Wissenschaftszeitschrift «Nature Communications».

Ferrimagneten besitzen zwei magnetische Zentren, deren Magnetismus verschieden stark ist und in entgegengesetzte Richtungen zeigt. Zweidimensionale, quasi...

Im Focus: Neuer Ionisationsweg in molekularem Wasserstoff identifiziert

„Wackelndes“ Molekül schüttelt Elektron ab

Wie reagiert molekularer Wasserstoff auf Beschuss mit intensiven ultrakurzen Laserpulsen? Forscher am Heidelberger MPI für Kernphysik haben neben bekannten...

Im Focus: Wafer-thin Magnetic Materials Developed for Future Quantum Technologies

Two-dimensional magnetic structures are regarded as a promising material for new types of data storage, since the magnetic properties of individual molecular building blocks can be investigated and modified. For the first time, researchers have now produced a wafer-thin ferrimagnet, in which molecules with different magnetic centers arrange themselves on a gold surface to form a checkerboard pattern. Scientists at the Swiss Nanoscience Institute at the University of Basel and the Paul Scherrer Institute published their findings in the journal Nature Communications.

Ferrimagnets are composed of two centers which are magnetized at different strengths and point in opposing directions. Two-dimensional, quasi-flat ferrimagnets...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Diabetes Kongress 2017:„Closed Loop“-Systeme als künstliche Bauchspeicheldrüse ab 2018 Realität

23.05.2017 | Veranstaltungen

Aachener Werkzeugmaschinen-Kolloquium 2017: Internet of Production für agile Unternehmen

23.05.2017 | Veranstaltungen

14. Dortmunder MST-Konferenz zeigt individualisierte Gesundheitslösungen mit Mikro- und Nanotechnik

22.05.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Medikamente aus der CLOUD: Neuer Standard für die Suche nach Wirkstoffkombinationen

23.05.2017 | Biowissenschaften Chemie

Diabetes Kongress 2017:„Closed Loop“-Systeme als künstliche Bauchspeicheldrüse ab 2018 Realität

23.05.2017 | Veranstaltungsnachrichten

CAST-Projekt setzt Dunkler Materie neue Grenzen

23.05.2017 | Physik Astronomie