Článek ve formátu PDF je možné stáhnout
zde.
Jaký vliv mají změny klimatu na naše lesy? Které druhy stromů budou v budoucnu pro tu kterou lokalitu vhodné? Jaká je koncentrace škodlivých látek na konkrétním místě? Aby mohli na takovéto otázky odpovědět, lesní odborníci tzv. monitorují les, tzn. že při použití měřicích stanic pevně nainstalovaných v lese kontinuálně zaznamenávají hodnoty veličin charakterizujících stav místního životního prostředí, jako např. vlhkost půdy a listů, různé teploty, spady škodlivých látek atd. Znalost takových údajů přispívá k možnosti dlouhodobě zachovat ekologickou stabilitu lesů a třeba i účinně bojovat proti škůdcům. Je zde však problém. Měřicí stanice připojené kabely nejen že vyžadují značné náklady na instalaci i údržbu, ale propojovací kabely navíc vadí i při běžných lesních pracích.
Nový bezdrátový systém, který vyvinuli odborníci ve Fraunhoferovově ústavu IMS (Institut für Mikroelektronische Schaltungen und Systeme) v Duisburgu, by mohl vbrzku zajišťovat nejrůznější měření a analýzy i na vzdálených nebo těžko přístupných místech v lesích bez použití nákladných a nepohodlných kabelů. Prototyp tohoto inteligentního systému pro sledování mikroklimatu byl nedávno nainstalován ve výzkumném lesním areálu poblíž města Göttingen na severozápadě Německa (obr. 1). Základem systému je síť bezdrátově propojených měřicích stanic se snímači, které umožňují měřit potřebné veličiny na mnoha místech rozlehlého lesního areálu. Jak zdůrazňuje Hans-Christian Müller, vedoucí vývojové skupiny v IMS, lze tak bez velkých nákladů na instalaci získat podrobný obraz o stavu životního prostředí v dané lokalitě a o jeho proměnách. Podle toho, které veličiny mají být měřeny – jako např. vlhkost půdy, teplota vzduchu nebo vlhkost listů –, se různé snímače připojené k měřicí stanici umístí v lesní půdě nebo na větvích stromů. Rozmístění měřicích stanic lze v případě potřeby bez větších nákladů snadno změnit. Mikropočítače ve stanicích se samy automaticky propojují do sítě a řídí přenosy dat. Výsledky měření jsou přenášeny na dálku do centrální databanky údajů stavu stromů prostřednictvím mobilního telefonu a příslušného modemu.
Velkým problémem bylo zajistit zásobování měřicích stanic elektrickou energií nutnou pro jejich provoz. Montovat na stanice, popř. snímače, solární články, což je oblíbené řešení u jiných zemědělských, lesnických a venkovních zařízení, nepřipadalo v úvahu, protože pod koruny zejména vzrostlých stromů mnoho slunečního záření nedopadá. Zatím je tedy ještě nutné používat baterie, které ovšem vyžadují pravidelnou výměnu, což stojí nemalé peníze. Odborníkům z IMS se ale podařilo životnost baterií výrazně prodloužit, a tím minimalizovat náklady na údržbu. Software integrovaný ve snímačích a stanicích zajišťuje, že měřicí stanice jsou po většinu doby v energeticky úsporném, „spánkovém“ režimu, čímž se doba života baterií prodloužila v průměru až na dvanáct měsíců. Měřicí stanice se aktivují jen při vlastním měření a při bezdrátovém přenosu dat. Intervaly mezi měřeními mohou být přitom nastaveny variabilně. Pomalu se měnící veličiny, jako např. vlhkost půdy, není třeba měřit tak často jako teplotu vzduchu, která i během dne značně kolísá. Protože hodně energie spotřebuje bezdrátový přenos dat, naměřené údaje se v měřicích stanicích nejprve předzpracovávají, čímž se objem přenášených dat zmenšuje.
Nová technika se ve výzkumném lesním areálu u Göttingenu dlouhodobě zkouší v rámci projektu spolkové vlády Smart Forest, jehož cílem je s použitím mikroelektronických komponent optimalizovat lesnicko-hospodářské procesy.
[Drahtloses Sensornetz überwacht Mikroklima im Wald. Fraunhofer Mediendienst, 05/2011, Thema 6.]
Kab.
Obr. 1. Snímače zapojené v bezdrátové síti umožňují efektivně sledovat mikroklima v lese (foto: Fraunhofer IMS)