Aktuální vydání

celé číslo

07

2021

Automatizace řízení dopravy a infrastruktury, nabíjecí stanice, autonomní vozidla

celé číslo

Snímače v bezdrátové síti sledují mikroklima v lese

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)