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Projektbereich Sensornetzwerk

Um die notwendige Datendichte in Natur 4.0 zu erreichen, ist eine kontinuierliche, mobile und den Mikrohabitatskalen von Pflanzen und Tieren Rechnung tragende Datenerfassung nach dem Prinzip des Crowdsensing notwendig. Im Projektbereich Sensornetznetzwerk (SN) werden die hierfür verwendeten Sensorboxen realisiert und zusammen mit der Koordination im Natur 4.0 Lab deren Einrichtung, Wartung und Betreuung organisiert.

Aufgaben

Im Kern des Projektbereichs SN steht die Datenerfassung mittels Kombinationen von kommunizierenden Umweltsensorboxen und Plattformen. Hierfür werden modulare Sensorboxen entwickelt (Roverbox, Baumbox, etc.), die GPS (Standort, Bewegungsprofil), Gyrometer (Mikrobewegungsmuster, Standort als GPS-Alternative), meteorologische Sensorik (Mikroklima), Lichtintensität (indirekte Strukturinformation im Bestand), Mikrophon (akustische Fernerkundung der Biodiversität), optische Fernerkundungs- (Artenerkennung, Phänologie, Physiologie, Morphologie etc.) und Radarsensoren (Insektenerfassung), Saftflussmessungen, Dendrometer (Phänologie, Stress) u.a. integrieren können. Viele der bildhaften Datensätze unterscheiden sich dabei von herkömmlich verwendeten Fernerkundungsinformationen, da sie in unmittelbarer Nähe zum jeweils beobachteten Objekt und an dessen Standort, also unterhalb einer ggf. behindernden Wolken- oder Kronenschicht aufgenommen werden. Die Kommunikation und Datenweitergabe zur zentralen NatDB erfolgt über autarke Peer-to-Peer- bzw. Device-to-Device-Netzwerke. In enger Abstimmung mit dem Projektbereich Umweltmodellierung wird auch die möglichst effektive Datenaufnahme und Datenweitergabe realisieren. Dies umfasst auch die passgenau auf die in Natur 4.0 implementierten Modelle abgestimmte Vorverarbeitung und Selektion von Datenströmen zur Reduzierung der zu kommunizierenden Datenmenge.

Beitrag zu Natur 4.0

Der Projektbereich SN legt mit der zentralen Datenerfassungskomponente die Grundlagen für Natur 4.0. Die über die Zeit erreichte, detaillierte Erfassung von Umweltvariablen realisiert gemeinsam mit den Aktivitäten im Projektbereich Umweltmodellierung einen bisher nicht erreichten Detailgrad im Landschaftsmonitoring. Damit wird die naturschutzfachliche Beobachtung auf eine neue Basis gestellt und ein Forschungswerkzeug zur Auflösung des Kompromisses zwischen Detailgrad und räumlicher Abdeckung entwickelt.

Teilprojekte

  • SN1 | Sensorboxen

    Projektleitung | Bernd Freisleben, Ralf Steinmetz

    Team | Jonas Höchst, Patrick Lampe

    Herausforderung | Autonom kommunizierende ortsfeste und mobile Sensorboxen bilden die Datenerfassungskomponente von Natur 4.0. Für die konkurrierenden Entwurfskriterien der Boxen bzgl. plattformspezifischen Sensorkombinationen, Gewicht, Energieeffizienz, Funkreichweite etc. müssen dedizierte Lösungen erforscht und implementiert werden.

    Weitere Informationen zum Teilprojekt SN1

  • SN2 | Kommunikation und Apps

    Projektleitung | Ralf Steinmetz, Bernd Freisleben

    Team | Julian Zobel, Patrick Lieser

    Herausforderung | Die hochauflösenden Sensorboxen (SN1) erfordern effiziente und angepasste Kommunikationsmechanismen zur Übertragung der Daten an die zentrale Datenbank (UM1). Gleichzeitig verlangt die Mobilität und Planbarkeit der Bewegung die Realisierung von Konzepten der opportunistischen Kommunikation mittels heterogenen Funktechnologien. Bisherige Arbeiten adressieren entweder homogene Szenarien in Bezug auf die zu übertragenden Daten oder Szenarien ohne mobile Sensorplattformen.

    Weitere Informationen zum Teilprojekt SN2

  • SN3 | Umweltbildung

    Projektleitung | Carina Peter

    Team | Phillip Bengel

    Herausforderung | Zusätzlich zu den technischen und biotischen Plattformen bilden bürgerwissenschaftliche Aktivitäten eine zentrale Datenerfassungskomponente in Natur 4.0. Gleichzeitig ist anzunehmen, dass durch die Einbindung von Bürgern in Forschungsaktivitäten das Wissenschaftsverständnis im Sinne einer Scientific Literacy gefördert wird. Der potenzielle Nutzen für beteiligte Bürger wurde aber bisher nicht untersucht.

    Weitere Informationen zum Teilprojekt SN3

Kooperationspartner