Robuster, billiger Sensor verwendet Satellitensignale zur Überwachung des Wasserstands

2022-12-08 12:11:40 By : Mr. Leon Chan

Wasserstandssensoren dienen in Flüssen einem wichtigen Zweck, der Warnung vor Überschwemmungen und unsicheren Freizeitbedingungen.Ein neuer soll nicht nur robuster und zuverlässiger sein als andere, sondern auch deutlich günstiger.Laut Wissenschaftlern der Universität Bonn leiden herkömmliche Wasserstandssensoren an einer oder mehreren Einschränkungen – sie werden bei Überschwemmungen beschädigt, sie sind schwer aus der Ferne abzulesen, sie messen den Wasserstand nicht kontinuierlich oder sie sind zu teuer.Unter der Leitung von Dr. Makan Karegar entwickelten die Forscher eine Alternative, die solche Probleme nicht hat.Das Gerät hat die Form einer Antenne, die neben einem Fluss außerhalb des Wassers installiert wird.Es empfängt kontinuierlich GPS- und GLONASS-Satellitensignale – ein Teil jedes Signals wird direkt vom Satelliten empfangen, während der Rest indirekt empfangen wird, nachdem es von der Flussoberfläche reflektiert wurde.Je weiter unten die Oberfläche relativ zur Antenne ist, desto größer ist die Strecke, die die reflektierten Funkwellen letztendlich zurücklegen.Wenn der indirekte Teil jedes Signals dem direkt empfangenen Teil überlagert wird, entstehen Interferenzmuster.Durch die Analyse dieser Muster kann ein eingebauter Raspberry Pi-Mikrocomputer den aktuellen Wasserstand mit einer Genauigkeit von plus oder minus ~1,5 cm (0,6 Zoll) bestimmen.Diese Daten werden über bestehende Mobilfunknetze an Behörden übermittelt.Der Bau des gesamten Aufbaus kostet nur etwa 150 € (156 US-Dollar) und kann über ein Solarpanel mit Strom versorgt werden.Tatsächlich ist einer der Sensoren seit zwei Jahren am Niederrhein im Einsatz.Allerdings funktioniert die Technologie derzeit nur an Flüssen, die mindestens 40 m breit sind – ansonsten kommt ein Großteil des reflektierten Signals vom Land.Durch die Weiterentwicklung der Raspberry-Pi-Software hofft man, diese Zahl erheblich reduzieren zu können.Sowohl der Open-Source-Code als auch die Pläne für das Gerät sind über die Projektwebsite frei verfügbar.Die Forschung ist in einem Artikel beschrieben, der kürzlich in der Zeitschrift Water Resources Research veröffentlicht wurde.