저비용 센서로 강의 수위를 기록

[아름이]

저비용 센서로 강의 수위를 기록
날짜:
2022년 11월 23일
원천:
본 대학교
요약:
연구원들은 강의 수위를 24시간 모니터링할 수 있는 방법을 개발했습니다. 비용 효율적인 센서는 예를 들어 지역 전체의 홍수 경고 시스템에 적합합니다.

본 대학(University of Bonn)의 연구원들은 강의 수위를 24시간 모니터링할 수 있는 방법을 개발했습니다. 비용 효율적인 센서는 예를 들어 지역 전체의 홍수 경고 시스템에 적합합니다. 이 연구는 수자원 연구 저널에 게재되었습니다.

수로의 수위를 결정하는 방법에는 매우 간단한 방법(척도 또는 스태프 게이지 사용)부터 고급 레이더 솔루션에 이르기까지 다양한 방법이 있습니다. 그러나 모두 함정이 있습니다. 대부분의 측정 장치는 높은 수위에 직접 노출되어 손상될 수 있고, 많은 장치가 지속적인 모니터링을 허용하지 않으며, 원격 판독이 어렵거나 너무 비쌉니다.

그러나 Lower Rhine의 Wesel에서는 이러한 단점이 없는 측정 장치가 이미 2년 동안 사용되었습니다. 비용 효율적이고 신뢰할 수 있으며 모바일 통신을 통해 수위를 평가 센터로 지속적으로 전송할 수 있습니다. 원칙적으로 이것은 그러한 센서가 홍수 및 가뭄 경보 시스템을 위한 조밀하게 분산된 네트워크를 제공하는 데 적합하다는 것을 의미합니다.

"우리 장치의 핵심은 저비용 GNSS 수신기와 안테나입니다."라고 본 대학의 측지 및 지리 정보 연구소의 Makan Karegar 박사는 설명합니다. 이것은 통상적으로 몇 미터의 정확도로 자신의 위치를 ​​결정할 수있는 센서입니다. 이것은 미국 GPS 위성과 러시아 대응 위성인 GLONASS를 사용하여 수행합니다. "그러나 위성 신호를 사용하여 강 표면 위의 GNSS 안테나 높이를 측정할 수도 있습니다."라고 Karegar는 말합니다.

반사 신호는 수위에 대한 정보를 제공합니다.

이는 위성에서 전송된 전파가 부분적으로 안테나에서 직접 포착되기 때문입니다. 나머지는 주변 환경(이 경우 수면)에서 반사되어 우회를 통해 수신기에 도달합니다. 따라서 이 반사된 부분은 더 오래 이동합니다. 직접 수신된 신호에 중첩되면 간섭이라는 특정 패턴을 형성합니다. 이것은 안테나와 수위 사이의 거리를 계산하는 데 사용할 수 있습니다.

Karegar는 "우리는 GNSS 안테나를 다리, 건물 또는 강 옆의 나무나 울타리 등 모든 구조물에 부착할 수 있습니다."라고 설명합니다. "그곳에서 접촉 없이 24시간 내내 강의 수위를 평균 약 1.5cm 이내로 측정할 수 있습니다. 하지만 극심한 홍수가 발생하는 경우 손상될 가능성이 적습니다." 이 방법의 정확도는 레이더 기반 센서의 정확도와 일치하지 않습니다. 그러나 의도된 용도로는 충분합니다. 150유로 미만의 이 장치는 고급 제품보다 상당히 저렴합니다.

GNSS 안테나는 Raspberry Pi라는 마이크로컴퓨터에 연결됩니다. "이 장치는 작은 스마트폰 크기에 불과하지만 원시 데이터에서 수위를 계산할 수 있는 충분한 성능을 갖추고 있습니다."라고 측지 및 지리 정보 연구소의 Dr. Kristine Larson 교수는 보고합니다. 유연성과 저전력 소모 덕분에 마이크로컴퓨터는 다양한 프로젝트를 실현하기 위해 마이크로컴퓨터를 사용하는 애호가들 사이에서 매우 인기가 있습니다. 그것은 태양 전지로 전력을 공급받을 수 있으며 완전히 독립적으로 작동합니다. 모바일 네트워크를 통해 데이터를 전송할 수도 있습니다.

인터넷상의 복제 정보

Larson은 "우리가 작성한 소프트웨어는 오픈 소스입니다."라고 설명합니다. "따라서 누구나 무료로 사용할 수 있습니다." 연구원들은 또한 그들의 프로젝트에 대한 모든 정보를 인터넷에서 사용할 수 있도록 합니다. 따라서 이해 당사자는 측정 장치를 쉽게 재현할 수 있습니다.

그러나 이 과정에는 한 가지 단점이 있습니다. 폭이 40미터 이상인 강에만 적합합니다. "이것은 안테나가 반사된 위성 신호를 수신할 수 있는 가장 작은 반경입니다."라고 Karegar는 말합니다. "수로가 너무 좁으면 반사된 신호의 대부분이 육지에서 옵니다." 그러나 관련된 사람들은 평가 코드를 더욱 최적화할 계획입니다. 그들은 이를 통해 2021년에 심각한 홍수를 경험한 독일의 Ahr와 같은 더 작은 강에 대해 신뢰할 수 있는 결과를 얻을 수 있기를 희망합니다.

출처 : https://www.sciencedaily.com/