Forest Research agentúry Defra získava okamžité dáta pre štúdie klimatických zmien

Forest Research je výskumná agentúra organizácie Forestry Commission a súčasť britského ministerstva pre životné prostredie, výživu a vidiek (Defra). Je hlavnou organizáciou Veľkej Británie pre výskum a vedeckú prácu v lesníctve a podporu jeho udržateľnosti.

Jej víziou je byť svetovým lídrom v aplikovanej lesnej vede a dôveryhodným, uznávaným poskytovateľom expertízy, dát, produktov a služieb pre vládu v oblasti stromov, dreva, lesov a prírodných zdrojov - a napomáhať tak naplňovaniu stratégie ministerstva životného prostredia “A Green Future: Our 25 Year Plan to Improve the Environment”. Boli sme radi, že nás prostredníctvom nášho partnera Vodafone UK oslovili s projektom na monitoring vplyvu klimatických zmien na rast stromov naprieč Veľkou Britániou.

Výzva

Forest Research vykonáva merania klímy v približne 50 lesoch po celej Veľkej Británii a hľadá odpovede na otázky o klíme a jej vplyve na rast stromov:

• Ako rýchlo stromy rastú v danom období?
• Ktoré faktory najviac ovplyvňujú rast stromov?
• Aký dopad majú letné vlny horúčav na rast stromov?
• Existujú rozdiely v raste stromov medzi mikroklímami v rámci jednej oblasti?
• Ktoré stromy rastú najviac?
• Ako sa líši rýchlosť rastu medzi regiónmi?

Doteraz bolo meranie a vyhodnocovanie komplikované manuálnym zberom dát a obmedzeným počtom meteostaníc, ktoré vyžadujú trvalé napájanie zo siete. Problémy s pôvodným prístupom boli zrejmé:

• Manuálny zber dát na úložné médium v mieste merania je nákladný a dáta sú k dispozícii až po niekoľkých dňoch
• Meranie prebiehalo iba na niekoľkých miestach s prístupom k elektrine
• Neexistovali žiadne dáta o raste kmeňov stromov

Vedeli sme, že výzvou bude spoľahlivo merať a prenášať teplotu a relatívnu vlhkosť vzduchu, vlhkosť pôdy a rast kmeňa stromu zo zariadenia napájaného z batérie po dobu niekoľkých mesiacov.

Riešenie

Náš CHESTER IoT Hub s konektivitou NB-IoT spĺňa požiadavky projektu. K internému teplotnému senzoru, akcelerometru a GPS modulu sme pridali externý senzor teploty a vlhkosti, náš vlastný kapacitný senzor vlhkosti pôdy a dendrometer od českej spoločnosti EMS Brno. Zariadenie umožňuje Forest Research monitorovať:

• vonkajšiu teplotu vzduchu
• vonkajšiu relatívnu vlhkosť
• GPS pozíciu
• otrasy a náklon stromu
• šírku kmeňa stromu
• vlhkosť pôdy

Kľúčovou súčasťou riešenia je komunikácia cez NB-IoT sieť Vodafone. Vďaka nízkoenergetickému dizajnu CHESTER a technológii NB-IoT môžu byť zariadenia napájané z batérie a umiestnené na stromoch vo všetkých záujmových lokalitách, aby spoľahlivo zbierali dáta online. Namerané hodnoty sa odosielajú do HARDWARIO Cloudu, ďalej do vizualizačného nástroja Grafana a do rúk výskumníkov, ktorí ich využívajú na hľadanie odpovedí na svoje otázky. Výstupy sú výskumníkom k dispozícii v Grafane a cez REST API a dáta sa navyše pravidelne získavajú prostredníctvom CSV exportov.

Ako vedľajší prínos umožnil projekt spoločnosti Vodafone UK otestovať pokrytie signálom NB-IoT - informáciu, ktorú môžu využiť pri zvažovaní ďalšieho rozširovania siete.

Výsledky

Vďaka tejto spolupráci s Vodafone UK a HARDWARIO získavajú Defra a Forest Research teraz online dáta o klimatických podmienkach v lesoch. To im umožňuje študovať, ako meniace sa klimatické podmienky ovplyvňujú rast stromov v čase, a rozdiely medzi mikroklímami, regiónmi a druhmi stromov. Nasadené zariadenia CHESTER budú odosielať požadované dáta po mesiace a roky bez prístupu k elektrickej zásuvke.

“Neustále hľadáme spôsoby, ako využiť inovatívne technológie na zlepšenie zberu dát. V tomto projekte sme sa zamerali na monitoring lesov, ale tieto technológie zamýšľame využiť takmer na čokoľvek v životnom prostredí. Tento inovatívny projekt má potenciál zmeniť a výrazne zefektívniť spôsob, akým zbierame a analyzujeme dáta, pretože značne znižuje počet osobných návštev meracích miest, najmä tých odľahlých. Projekt nám tiež umožní zhromaždiť viac dát - kľúčových pre vyhodnotenie vplyvu jednotlivých stromov na klimatické zmeny. Ak bude testovacie obdobie úspešné, dúfame, že sa rozšíri do ďalších oblastí monitoringu prostredia a bude znamenať zásadnú zmenu v množstve dát, ktoré môžeme zbierať a analyzovať.”

Dr Matthew Wilkinson, Forest Research

“Stromy sú jedinečným prírodným zdrojom, ktorý hrá kľúčovú úlohu v boji proti kríze biodiverzity a klímy, ktorej čelíme. Toto vzrušujúce partnerstvo využíva nové vznikajúce IoT technológie na zlepšenie nášho porozumenia dopadom zmien životného prostredia na lesy nášho národa, čo nám pomôže formovať našu politiku. Nová technológia poskytuje dáta vyššej kvality a čo je dôležité, umožňuje nám monitorovať miesta, kam súčasné technológie nedosiahnu.”

Malcolm McKee, Chief Technology Officer, Defra

“Vďaka nášmu partnerstvu s HARDWARIO sme mohli nasadiť vysoko kvalitné IoT zariadenia, ktoré zohrali kľúčovú úlohu v tomto úspešnom projekte. Využili sme ich expertízu v nízkoenergetickej elektronike a technológii NB-IoT, rovnako ako ich osobnú technickú podporu. Teším sa na ďalšiu spoluprácu s HARDWARIO v budúcnosti.”

Stephen Di Laudo, Client Director for Central Government, Vodafone