RFID幫助澳大利亞熱帶雨林的恢復(fù)研究
澳大利亞科學(xué)家開發(fā)一套創(chuàng)新型無線感應(yīng)網(wǎng)絡(luò),用于環(huán)境監(jiān)測(cè),希望有助于瀕危雨林的恢復(fù)。工作組已經(jīng)在 Springbrook 國(guó)家公園采用了 10 個(gè)無線太陽能充電的感應(yīng)器,測(cè)量各種環(huán)境因素,如溫度、濕度、光線、土壤濕度和風(fēng)速,并將這些信息傳送給位于昆士蘭布里斯班市的一臺(tái)中央數(shù)據(jù)庫。
Springbrook 屬于岡瓦納熱帶雨林,后者被聯(lián)合國(guó)教育科學(xué)暨文化組織列入世界自然遺產(chǎn)名錄,雨林的植物類型極其豐富,幾乎保存著世界上最完整的地球植物進(jìn)化記錄。在未來三年,Springbrook 大約將采用 200 個(gè)無線感應(yīng)器,感應(yīng)器包括音視頻記錄模塊,可提供關(guān)于該區(qū)生態(tài)系統(tǒng)和動(dòng)植物的詳細(xì)信息。
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感應(yīng)器節(jié)點(diǎn)可測(cè)量各種環(huán)境因素,如溫度、濕度、光線、土壤濕度和風(fēng)速
Aila Keto 是澳大利亞雨林保護(hù)協(xié)會(huì) (ARCS) 主席和 Queensland 農(nóng)業(yè)和園藝學(xué)校教授,她稱,WSN 徹底改變環(huán)境監(jiān)測(cè)方式,可保護(hù)和恢復(fù)對(duì)環(huán)境敏感的雨林生態(tài)。
“這是一項(xiàng)非常好的,具有國(guó)際影響價(jià)值的項(xiàng)目,” Keto 稱?!拔覀兝?WSN 測(cè)試環(huán)境條件,從氣候改變到土壤濕度到水流,查看它們對(duì)植物及其種類的影響。Springbrook 的生物種類極其豐富,我們可以觀察生物種類的生存因素和生長(zhǎng)情況,以及我們所能做的保護(hù)措施。
ARCS,昆士蘭環(huán)保局(EPA),聯(lián)邦科學(xué)和行業(yè)研究機(jī)構(gòu)(CSIRO),澳大利亞國(guó)家科學(xué)研究機(jī)構(gòu)共同合作這個(gè)項(xiàng)目。
Keto 稱,這個(gè)項(xiàng)目非常重要,因?yàn)殡m然熱帶雨林僅占澳大利亞大陸面積的 0.3%,但該國(guó)絕大多數(shù)動(dòng)植物種類生存在雨林里。
EPA 研究如何實(shí)施無線感應(yīng)器網(wǎng)絡(luò),以求得最佳效果。EPA 項(xiàng)目經(jīng)理 Jonathan Hodge 稱,監(jiān)測(cè)雨林修復(fù)工作將提供該區(qū)生物多樣性的恢復(fù)信息,深入了解動(dòng)植物恢復(fù)的原因和方式。
“這將導(dǎo)致 Springbrook 高原地區(qū)世界遺產(chǎn)價(jià)值的恢復(fù),” Hodge 稱,“恢復(fù)的土地將最終與國(guó)家公園被農(nóng)業(yè)草地分割的地區(qū)相連。將來,無線感應(yīng)器網(wǎng)絡(luò)是一種具有成本效益的環(huán)境監(jiān)測(cè)方式,通過 WSN 提供的信息我們能更好地了解生態(tài)過程及恢復(fù)過程。
CSIRO 負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)這套系統(tǒng),系統(tǒng)采用公司第三代 Fleck 節(jié)點(diǎn)來形成一個(gè)無線網(wǎng)。每個(gè)節(jié)點(diǎn)以設(shè)定的時(shí)間間隔激活它的感應(yīng)器,對(duì)環(huán)境取樣。接著,運(yùn)行在 915 MHz 頻段的節(jié)點(diǎn)將獲取到的信息,直接或通過其它網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)跳躍傳送的方式,返回給基站。位于現(xiàn)場(chǎng)房間的一個(gè)網(wǎng)關(guān)收集數(shù)據(jù),并通過因特網(wǎng)發(fā)送給一個(gè)中央數(shù)據(jù)庫。
“我們選擇 915 MHz 頻段是因?yàn)樗淖x取距離長(zhǎng)達(dá)幾百米,”CSIRO 項(xiàng)目組長(zhǎng) Tim Wark 稱,“即使在稠密的樹林間,節(jié)點(diǎn)距離可長(zhǎng)達(dá) 100 米?!?/P>
在設(shè)計(jì) Fleck 節(jié)點(diǎn)時(shí),CSIRO 建立了自己的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,使公司可以修改網(wǎng)絡(luò),克服雨林里網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的獨(dú)有問題。CSIRO 計(jì)劃在明年正式推出 Fleck 感應(yīng)器平臺(tái)。
項(xiàng)目的第一階段是概念證明,Wark 稱,工作人員識(shí)別潛在問題,研究如何在熱帶雨林環(huán)境里有效運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)。應(yīng)用挑戰(zhàn)包括雨林特有的高降雨量和濕度,如何存儲(chǔ)項(xiàng)目產(chǎn)生的大量信息,如何高成本效益地為節(jié)點(diǎn)供電。
“供電是一個(gè)最大的問題,” Wark 稱,“因?yàn)橛袝r(shí)沒有陽光為太陽能板提供能量,而可充電電池只存有限的電能。所以,我們必須最小化信號(hào)發(fā)射時(shí)間,或減少節(jié)點(diǎn)感應(yīng)信息時(shí)間。當(dāng)我們引入音視頻感應(yīng)器后,這將成為更大挑戰(zhàn)。
擴(kuò)音器將讓科學(xué)家們通過鳥類和其它動(dòng)物的聲音識(shí)別它們的種類,而視頻攝像機(jī)將補(bǔ)充聲學(xué)數(shù)據(jù),通過動(dòng)作、紅外線或聲音觸發(fā)數(shù)碼快照。這些信息使研究人員可以判斷動(dòng)物我數(shù)量和趨勢(shì),研究哪些因素促發(fā)了它們的繁殖周期。
“這個(gè)項(xiàng)目就其范圍和周期而言是獨(dú)一無二的,” Wark 稱?!捌渌鼰o線感應(yīng)器網(wǎng)絡(luò)的范圍可能更大,但已有幾年不運(yùn)行了,有些運(yùn)行周期長(zhǎng),但涉及范圍沒這么大。
據(jù) Wark 稱,這個(gè)項(xiàng)目預(yù)計(jì)于 2009 年 1 月啟動(dòng)下一階段,屆時(shí)將采用音視頻信息及其它節(jié)點(diǎn)收集額外信息,如光、樹直徑、樹液、降雨量和氣壓。
Keto 稱,該項(xiàng)目可能運(yùn)行 10-20 年,提供關(guān)于世界熱帶雨林恢復(fù)的重要信息。而 CSIRO 網(wǎng)絡(luò)可用于多種應(yīng)用,包括農(nóng)業(yè)、林業(yè)、園藝、水質(zhì)和氣候變化監(jiān)測(cè)。