Jan BeutelInstitut für Technische Informatik und KommunikationsnetzeETH Zürich

Das PermaSense Projekt

Was ist Permafrost?

Permafrost sind Felsen, Erde und Schutt die das ganze Jahr gefroren sind

Permafrost kann man nicht sehen

Im Sommer taut Permafrost an der Oberfläche auf

Den Instabilitäten der Felsen auf den Grund gehen

Wann werden Felswände instabil? Wann passieren Felsstürze? Was löst Sie aus? Welche Auswirkung

hat der Klimawandel? Welche Auswirkung hat

das auf unseren Lebensraum in den Alpen?

Steinschlagereignis am Eiger im Sommer 2006Video von Arte Television

Unser Patient passt nicht in ein Labor

Also muss das Labor auf den Berg

Unsere Versuchsfelder am Jungfraujoch und Matterhorn

Technische Anforderungen an die Systemarchitektur Support für ~25 Sensorknoten

Temperaturen, Leitfähigkeit, Spaltabstand, Eisdruck, Wasserdruck

1-60 min Messintervall Extreme Umweltbedingungen

−40 bis +65° C, ΔT ≦5° C/min Steinschlag, Eis, Reif, Lawinen, Blitze

Übermittlung nahezu in Echtzeit Langzeitstabilität & Zuverlässigkeit

≧99% Datenausbeute 3 Jahre autonome Lebensdauer

Eine Messstation auf 3500m Seehöhe,

tief verschneit im Winter

Hoch oben verteilt auf einem steilen

Felsgrat

Das Herzstück - Drahtlose Sensoren

die den Elementen trotzen

Basierend auf jüngsten Forschungsergebnissen

Shockfish TinyNode584 MSP430, 16-bit, 8MHz, 10k SRAM, 48k Flash LP Radio: XE1205 @ 868 MHz

Dozer - Daten Sammeln mit Geringstem Stromverbrauch Multihop Protokoll, 1-hop synchroner Zeitmultiplex Optimiert für sehr kleine Datenraten 0.167% duty-cycle 0.032mA Stromverbrauch

jitter

timeslot 1 slot 2 slot k

Application processing window BeaconData transferContention window

[Burri – IPSN2007]

Spezialisierte Elektronik in einer robusten Verpackung

Systementwurf & Herstellung von Art of Technology

Sensor Interface Board v2 Sensorschnittstellen, ADC Schaltbare Stromversorgungen Überwachungsfunktionen

Temperatur/Feuchtigkeit Spannungen/Ströme

1 GB Speicherkarte 3 Jahre Lebensdauer Iavg≤300 A

6 Monate vom Konzept zur KleinserieGemessener Stromverbrauch ~148 uA

Eine Basis Station schickt die Daten ins Tal

Verstehen wie Eis und Wasser in Felsen eindringen

Ist das Eis in Felsspalten Kleber oder Gleitmittel?

Erste Messungen verwandeln sich in Resultate

Felstemperatur [°C]

Spaltabstand [mm]

Ein Arbeitsplatz mit Aussicht

PermaSense - Ein interdisziplinäres Team

ETH Zürich Institut für Technische Informatik

und Kommunikationsnetze Universität Zürich

Geographisches Institut Uni Basel

Departement Informatik

Lust auf mehr?

http://www.permasense.ch