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,希望有助于瀕危雨林的恢復(fù)。工作組已經(jīng)在 Springbrook 國家公園采用了 10 個無線太陽能充電的感應(yīng)器,測量各種環(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中央數(shù)據(jù)庫。
Springbrook 屬于岡瓦納熱帶雨林,后者被聯(lián)合國教育科學(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)和動植物的詳細(xì)信息。
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感應(yīng)器節(jié)點可測量各種環(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 (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)測方式,可保護(hù)和恢復(fù)對環(huán)境敏感的雨林生態(tài)。
“這是一項非常好的,具有國際影響價值的項目,” Keto 稱。“我們利用 WSN 測試環(huán)境條件,從氣候改變到土壤濕度到水流,查看它們對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),澳大利亞國家科學(xué)研究機(jī)構(gòu)共同合作這個項目。
Keto 稱,這個項目非常重要,因為雖然熱帶雨林僅占澳大利亞大陸面積的 0.3%,但該國絕大多數(shù)動植物種類生存在雨林里。
EPA 研究如何實施無線感應(yīng)器網(wǎng)絡(luò),以求得最佳效果。EPA 項目經(jīng)理 Jonathan Hodge 稱,監(jiān)測雨林修復(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)價值的恢復(fù),” Hodge 稱,“恢復(fù)的土地將最終與國家公園被農(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)計這套系統(tǒng),系統(tǒng)采用公司第三代 Fleck 節(jié)點來形成一個無線網(wǎng)。每個節(jié)點以設(shè)定的時間間隔激活它的感應(yīng)器,對環(huán)境取樣。接著,運行在 915 MHz 頻段的節(jié)點將獲取到的信息,直接或通過其它網(wǎng)絡(luò)節(jié)點跳躍傳送的方式,返回給基站。位于現(xiàn)場房間的一個網(wǎng)關(guān)收集數(shù)據(jù),并通過因特網(wǎng)發(fā)送給一個中央數(shù)據(jù)庫。
“我們選擇 915 MHz 頻段是因為它的讀取距離長達(dá)幾百米,”CSIRO 項目組長 Tim Wark 稱,“即使在稠密的樹林間,節(jié)點距離可長達(dá) 100 米。”
在設(shè)計 Fleck 節(jié)點時,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)運行的獨有問題。CSIRO 計劃在明年正式推出 Fleck 感應(yīng)器平臺。
項目的第一階段是概念證明,Wark 稱,工作人員識別潛在問題,研究如何在熱帶雨林環(huán)境里有效運行網(wǎng)絡(luò)。應(yīng)用挑戰(zhàn)包括雨林特有的高降雨量和濕度,如何存儲項目產(chǎn)生的大量信息,如何高成本效益地為節(jié)點供電。
“供電是一個最大的問題,” Wark 稱,“因為有時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發(fā)射時間,或減少節(jié)點感應(yīng)信息時間。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物的聲音識別它們的種類,而視頻攝像機(jī)將補充聲學(xué)數(shù)據(jù),通過動作、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物我數(shù)量和趨勢,研究哪些因素促發(fā)了它們的繁殖周期。
“這個項目就其范圍和周期而言是獨一無二的,” Wark 稱。“其它無線感應(yīng)器網(wǎng)絡(luò)的范圍可能更大,但已有幾年不運行了,有些運行周期長,但涉及范圍沒這么大。
據(jù) Wark 稱,這個項目預(yù)計于 2009 年 1 月啟動下一階段,屆時將采用音視頻信息及其它節(jié)點收集額外信息,如光、樹直徑、樹液、降雨量和氣壓。
Keto 稱,該項目可能運行 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。



