Hochwasser-Frühwarnsystem Netilion 洪水監測
2022 年 7 月，一場環境災難襲擊了奧得河，這是波蘭和德國的重要水道。魚類的大規模死亡引發了對可能原因的廣泛調查，但這場悲劇能被阻止嗎？
早期檢測可以快速反饋和有效的對策，因此開發現代感測器網路用於水質監測對水生生態系統的評估、保護和恢復非常重要。即時監測網路可以確定水質退化的程度，並在問題成為更大的問題之前，制訂適當的應對措施。
EvoLogics 提供了一個無線、低維護的監控網路，用於追蹤工業場地附近的水參數，下面提供了此類系統及其未來前景和潛在用途的概述。
這個問題
EvoLogics 的一位採礦業客戶希望，使用來自監控網路的即時資料，來衡量其廢水排放到德國北部河流中的影響。幾個水參數必須透過即時遠端訪問資料來測量。其他要求是易於佈署和低維護，不需要潛水員。
解決方案：系統概述
EvoLogics 開發的監控網路，由河床上的一些自主水下感測器站組成，每個感測器站都與表面的浮標配對。
每個充滿水的河床站都攜帶幾個感測器，根據客戶的需求量身訂製：在這種情況下，CTD 多參數感測器測量水電率（以估計鹽含量）、溫度和深度，ADCP（聲波多普勒電流剖面儀）追蹤水流速度。該站配備了 EvoLogics 水下聲學調變解調器，用於將感測器資料無線傳輸到表面浮標，並由高容量水下電池供電。
電池供電的浮標是通訊裝置的平台：它攜帶 GNSS、Wi-Fi 和 LTE 天線，用於連線到客戶的中央伺服器，以及用於從河床站檢索感測器資料的水下聲波調變解調器。 因此，該系統是無電纜的。
系統操作
與水文測量師一起確定了站點放置的最佳位置和資料取樣頻率，水文測量師是該專案的合作伙伴，這些站點沿著工廠下游的河流間隔，一個站點位於上游以獲取控制樣本。 此設定允許追蹤從一個站到另一個站的水參數的微小差異。
該網路以預先定義的取樣率進行測量，並深入瞭解河流生態系統如何處理工廠的預定排放。所提供的水質資料使管理工廠的排放成為可能：在汙染物濃度高的低水位，產量減少，而高水位和強勁的水流意味著增加排放量是安全的。這些資料還使將特定排放的影響，與其他工業汙染源區分開來成為可能。
河床站的聲波調變解調器，以預先定義的時間間隔，將水質資料從感測器傳送到表面浮標上的調變解調器。使用 LTE 連線，表面浮標將地理參考資料傳輸到客戶端的伺服器。為了節約能源，整個系統在取樣傳輸週期之間關閉電源：EvoLogics 調變解調器配備了一個「喚醒」模組，該模組將系統元件開啟和關閉為「睡眠」模式。如果由於某種原因無法透過水下聲波頻道到達地面站，感測器將繼續執行，並將資料儲存在河床站上以供以後檢索，這樣就不會丟失測量資料。
監測網路是無電纜的，全年自主執行，包括在漲潮時，河流充滿碎片。大約每年需要維護一次。恢復河床站進行維護不需要潛水服務，因為每個站都裝有可拆卸的浮子和繩繩。浮子釋放由浮標的聲學命令觸發；然後，它表面和站可以使用系繩線拉到支援船。維護程序包括更換電池、檢查腐蝕或生物汙垢（累積不需要的生物材料）、軟體更新、感測器校準和功能測試。
EvoLogics 和專案服務合作伙伴已經在各種天氣條件下、高低水域和強洋流中全天候營運水監測網路一年多。遇到的唯一問題與其中一個站點附近的水下沙丘遷移有關，最終需要恢復和重新定位站點。團隊透過探索這個問題獲得了寶貴的經驗。否則，自治網路沒有出現任何要求立即服務行動的問題。
未來展望
事實證明，河流監測網路對環境的有效管理非常重要。因此，科學和商業必須共同努力，進一步發展和擴充這些系統。
可以監控河流的各種指標和屬性。以研究為重點的系統可以設計，來調查河流水文學和水質的各個方面，以更好地瞭解人類的影響。商業應用的例子是目的在監測工業影響的系統，如疏浚專案中的濁度，魚孵化場的排放和流速，或農業作業附近的養分負荷。追蹤生態恢復工作進展的水監測網路也是必要的。
無論應用的性質如何，這裡描述的自主監控網路，都可以很容易地適應各種科學或商業活動，因為河床站可以包括追蹤一組特定參數所需的任何感測器。該網路還具有巨大的可擴充性潛力：EvoLogics 調變解調器的網路功能可以實現不同的水下通訊架構，其中一個表面浮標可以從幾個河床站接收資料，或從與水下聲波調變解調器介面的多個獨立感測器接收資料。此外，監測站可以配備水下成像聲納和/或攝影機，並增強具有物體辨識的神經網路模組。然後，可以自動辨識聲納或攝影機影像/圖像提要中的物體，例如對它們進行計數或分類，為網路的就業開闢了新的機會。
總之，一個可擴充的多儀器河流監測網路，提供有關水質的多維資訊，可以成為評估一個地區生態狀況的多功能工具。EvoLogics 正在研究未來和正在進行的專案概念的進一步發展。
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