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監控森林微氣候 德科學家發展無線感應技術
本報2011年5月24日綜合外電報導，葉育姍編譯，蔡麗伶審校
森林學家利用森林監控系統量測各種環境數值來取得森林改變
相關數據、引領下一步森林保育措施。然而，安裝及維護這些
量測站的線路是很複雜的，因此，研究人員發展出一套無線網
絡系統作為替代方案。
氣候變遷會對當地森林造成什麼樣的影響？ 什麼樣的樹種才
適合生長在某個特定的地理區域？這裡的污染程度有多少？為
了回答這些問題，森林學家正在進行「森林監控」程序：他們
持續在永久性監測站紀錄一些參數，如土壤濕度及污染物的滲
透程度等，而這些調查結果幫助維持了森林生態的長期穩定。
問題在於，這些有線網路量測設備不但有複雜的安裝及維護程
序，他們同時也會妨礙造林工作的進行。
《美日科學雜誌》（Science Daily）報導指出，利用弗勞恩
霍夫微電子電路與系統網際網路電子郵件服務(IMS)研究所發
展的技術，未來可在不使用任何惱人的電纜線的狀況下啟動「
鑑別分析」（differentiated analysis）。
來自杜伊斯堡研究機構的科學家在德國哥廷根西北林業試驗設
施的地面上，安裝了一個新式微氣候監控系統。IMS負責人Hans
-Christian Muller解釋，「我們使用的是無線感應網絡，因
此我們可以在一個區域內，同時在許多地點量測相關參數」。
這樣一來，我們可以不需要花費太多力氣去安裝系統，也能收
集到非常詳盡的現場環境條件。
Muller介紹說，依據想要量測的數據如土壤濕度、空氣溫度或
是樹葉內部的溼度，不同的感應節點會被插進土裡或是被固定
在樹枝上。有需要的時候，量測的位置也可以很容易作調整。
這些智慧型小電腦們會自動形成一個網狀系統，控制著網絡內
量測數據的傳輸。為了達到利用蜂巢式無線電話傳送量測結果
給樹木資料庫中心的目的，一個移動式的行動數據機將直接連
結到感應器形成的網絡。
提供電力給感應節點是最大的挑戰。在感應器上安裝太陽能電
池是其他農業與林業應用上較偏好的解決方法，但並不適用在
這裡。因為在樹木葉冠的覆蓋下，太陽光很難穿透進來。這也
是為什麼到目前為止，除了定期更換電池外別無他法。然而，
研究人員設法大幅延長電池的壽命，將維修保養的需求限制在
合理的範圍內
Muller說，「我們同時也修改軟體設計，目前使用壽命可達到
12個月」。將軟體解決方案與感應器整合在一起，可確保那些
無線電節點在大多數時間裡是處在省電睡眠模式。他們只有在
進行測量以及數據傳輸的過程才會被啟動。
測量間距的設定是可變動的。一些像土壤濕度等緩慢改變的參
數，不需要如空氣溫度那種會大幅度變動的參數那樣時常被量
測。因為數據傳輸的過程佔了電力需求的絕大部分，所量測到
的數據會早在感應節點處就被進行運算，以減小數據的量。
這項新技術已經在哥廷根一個聯合計畫「智慧森林」中被使用
。這個計畫以利用微電子零件進行林業程序最佳化為目的。來
自IZM的研究人員將會在「智慧森林」計畫中介紹他們的成果，
同時也會在6/7~6/9於德國紐倫堡的Sensor + Test展覽會中，
介紹其他無線感應網在工業應用上的發展。
※新聞來源：ScienceDaily
http://www.sciencedaily.com/releases/2011/05/110519101028.htm
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