Sensoren bewaken kwetsbaar koraalrif

24/09/2008 14:03

Universiteit Twente

Honderden kleine boeien gaan het Great Barrier Reef bij Australië bewaken. De boeien zijn uitgerust met kleine, intelligente sensoren. Samen vormen deze knooppunten een enorm draadloos netwerk. Promovendus Supriyo Chatterjea van de Universiteit Twente heeft onderzocht wat de beste manier is om data uit de sensoren te verzamelen bij gebruik van zo min mogelijk energie. Chatterjea promoveert op 26 september aan de faculteit Elektrotechniek, Wiskunde en Informatica.

Rond het Great Barrier Reef spelen verschillende milieukwesties die van invloed zijn op het rif, bijvoorbeeld de meststoffen die in de oceaan terechtkomen vanaf het vasteland. Wetenschappers willen graag weten wat de gevolgen hiervan zijn op het rif en hoe het rif tegen afsterven beschermd kan worden. Het bijhouden van de temperatuur en de lichtintensiteit is van doorslaggevend belang voor wetenschappers. Daarbij is het belangrijk dat het rif tijdens het verzamelen van deze informatie zo min mogelijk wordt belast.

Op dit moment geven satellietbeelden informatie over het rifgebied over bijvoorbeeld de temperatuur. Het temperatuurprofiel dat die satellietbeelden oplevert is echter van een te lage resolutie. Om deze ruimtelijke resolutie en nauwkeurigheid te verbeteren wil Chatterjea een netwerk introduceren van honderd sensorknooppunten. Elk knooppunt bestaat uit een boei met een staart van sensoren. Wetenschappers zijn hiermee in staat om het temperatuurverloop en het lichtprofiel in het hele gebied nauwkeuriger vast te stellen. De boeien zelf hebben weinig invloed op het koraalrif.

'Sensor node'

'Sensor nodes' zijn kleine computers die het afgelopen decennium hun opmars hebben gemaakt. De 'nodes' zijn uitgerust met sensoren, een radio-ontvanger, een CPU en een beetje geheugen. Door een draadloos netwerk zijn de 'nodes' aan elkaar verbonden.

De 'nodes' moeten meerdere jaren hun werk doen, zonder de batterijen te vervangen. De hoeveelheid beschikbare energie is daarmee ernstig beperkt. Chatterjea heeft verschillende technieken onderzocht, die gebruikt kunnen worden om data te verzamelen uit de draadloze netwerken op een energie-efficiënte manier. Hierdoor hebben de netwerken een zo hoog mogelijke levensduur. Als bijvoorbeeld in het netwerk een bepaalde trend wordt waargenomen, kan het netwerk zelfstandig beslissen om data selectief te versturen. Dit bespaart in het proces veel energie.

Een 'sensor node' is dus niet zomaar een meetinstrument met een radio-ontvanger die zijn data continu verzendt. In dat geval zou er alleen een centrale server nodig zijn die alle data verzamelt en analyseert. Dit zou teveel communicatie, teveel monsters en teveel energieverspilling betekenen. Hierdoor wordt ook het koraal onnodig gestoord. Door het onderzoek van Chatterjea, waarbij de 'sensor nodes' op een energie-efficiënte manier werken, is dat nu niet meer nodig.

Er hebben inmiddels drie testrondes plaatsgevonden met het draadloze sensorennetwerk. Deze testen zijn uitgevoerd om inzicht te krijgen over de invloed van de omstandigheden op zee, zoals slecht weer en hoge golven. Eind dit jaar zal een volgende reeks testen plaatsvinden die onderzoekt wat de invloed van golven en zeewater is op de radiocommunicatie.

Het onderzoek maakt deel uit van het door NWO gefinancierde project 'Consensus'. Supriyo Chatterjea verdedigt op 26 september zijn proefschrift: 'Distributed and self-organizing data management strategies for wireless sensor networks. A cross-layered approach'. Chatterjea werkt samen met het Australian Institute of Marine Science (AIMS) en de Universiteit van Melbourne, Australië aan dit project.





http://www.utwente.nl




Universiteit Twente