IoT und eingebettete Analysen zeigen zusammen die Auswirkungen des Klimawandels in unseren Gärten

Während sich das Erdklima weiter erwärmt, entfaltet sich weltweit ein neues Muster häufigerer und intensiverer Wetterereignisse. Dies hat zu längeren Hitze- und Dürreperioden geführt, was sich wiederum auf die Umwelt auswirkt, die überall spürbar ist, vom Regenwald über die Felder der Bauern bis hin zu unseren eigenen Hintergärten, sagt Karel Callens, CEO &Mitgründer, Cumul.io .

Während wir alle über die deutlichen Veränderungen, die auf der ganzen Welt stattfinden, gelesen, Bilder gesehen und Nachrichtenmaterial gesehen haben, verstehen wir wirklich die Auswirkungen, die die sich ändernden Wetterbedingungen auch auf unsere lokalen Grünflächen haben, zu denen wir gekommen sind? Wert so hoch, insbesondere während einer ausgedehnten Pandemie-Sperre?

Im April 2021 startete die Universität Antwerpen nutzerorientierte Forschungsprojekte, die jemals konzipiert wurden, um die Auswirkungen des Klimawandels auf die Hintergärten und Parks in Flandern, Belgien, zu verstehen. Im Laufe von 6 Monaten protokollieren und analysieren 5.000 Bürger Daten von IoT-Sensoren in ihren Gärten und teilen die Erkenntnisse über eingebettete analysefähige Dashboards.

Das Projekt heißt CurieuzeNeuzen in de Tuin. Oder auf Englisch, Neugierige Nasen im Garten.

Datengesteuerte Gartenarbeit

„Der beste Weg, um wirklich zu verstehen, wie sich Hitzewellen und Dürren auf unsere Gemeinden auswirken, besteht darin, lokale Daten aus feinmaschigen Netzwerken zu studieren“, erklärt Jonas Lembrechts, Postdoktorand für Bergökologie und Pflanzeninvasionen an der Universität Antwerpen, und die Person wissenschaftlich verantwortlich für CurieuzeNeuzen.

Er fährt fort:„Bei CurieuzeNeuzen geht es darum, die Auswirkungen veränderter Wetterbedingungen auf die lokale Umgebung zu untersuchen, indem Variationen in verschiedenen Gebieten erfasst werden, damit wir die gesamte Region verfolgen und Maßnahmen ergreifen können, um weitere Schäden zu vermeiden. Dazu brauchten wir die Hilfe unserer lokalen Gemeinschaft, um schwer zugängliche und private Grünflächen zu erreichen.“

Die Initiative der Universität Antwerpen und der Zeitung De Standaard in Zusammenarbeit mit Rabobank.be, Telekommunikationsanbieter Orange, VITO , Flämische Umweltgesellschaft, Flämische Regierung, Bio-Planet, iFLUX, DPD, Aquafin , und Cumul.io, wurden Tausende von IoT-Sensoren, bekannt als "Garden Daggers", in jedem der 5.000 Gärten von Citizen Scientists eingesetzt, um alles von der Bodentemperatur und -feuchtigkeit bis hin zu Oberflächen- und Lufttemperaturen und den Auswirkungen auf der Rasen ist darin gepflanzt.

IoT-Gartendolche

Die Garden Daggers basieren auf einem bestehenden TMS-4 Sensor von TOMST , ein tschechisches Unternehmen, das in der wissenschaftlichen Mikroklima-Community für seine äußerst zuverlässigen und robusten Sensoren bekannt ist. Der Hauptunterschied zu ähnlichen Projekten besteht darin, dass sich die CurieuzeNeuzen-Dolche mit einem speziell geschaffenen Orange 4G Internet of Things-Netzwerk verbinden, um die lokalen Auswirkungen groß angelegter Wetterereignisse auf die Gärten in ganz Flandern abzubilden. Bei den alten TMS-4-Sensoren mussten die Forscher die Daten manuell mit einem Kabel auslesen.

Dies war entscheidend für den Erfolg eines Projekts, das auf die Fähigkeit angewiesen war, Echtzeitdaten von IoT-Sensoren zu sammeln und zu teilen. Ohne Echtzeitdaten würde die Kommunikation massiv behindert, da sie auf das manuelle Auslesen einzelner IoT-Sensoren angewiesen wäre, um die im Gerätespeicher aufgezeichneten Daten zu erhalten.

Eingebaute Batterien in den TMS-NB-Sensoren stellten eine weitere Herausforderung für das Projektteam dar. Die Sensoren wurden aus der Tschechischen Republik geliefert und konnten aufgrund der Natur der Technologie nicht im aktivierten Zustand versendet werden. Dies bedeutete, dass die Sensoren von den Teilnehmern nach ihrer Ankunft am Installationsort aktiviert werden mussten. Den Teilnehmern wurde hierzu eine Anleitung gegeben, bei einer fehlgeschlagenen Aktivierung war jedoch 2-3 Wochen nach dem geplanten Installationsdatum eine automatische Notfallaktivierung geplant.

Das 4G-Schmalband-IoT-Netzwerk ermöglicht auch eine batterieschonende gemeinsame Nutzung von Daten. Gert Pauwels, Head of IoT &M2M &Big Data &Innovation bei Orange Belgien, erklärt:„Umwelt und Energiewende haben für uns höchste Priorität. Wir machen das Messnetz smart, damit die Daten den Wissenschaftlern sofort zur Verfügung stehen. Im Klartext:Wir haben alles aussortiert, was wir nicht brauchen, um ein möglichst reines und energiefreundliches Netz zu hinterlassen.“

Interaktion und Interaktion mit Daten

Damit das Projekt ein Erfolg wird, musste das Team einen Weg finden, Rohmetriken der TMS-NB-Sensoren in saubere, leicht verständliche Daten für seine Bürgerwissenschaftler umzuwandeln. Das Team löste dies durch die Verwendung einer eingebetteten Analyseplattform von Cumul.io, die eine schnelle und einfache Möglichkeit bietet, interaktive Dashboards für die Teilnehmer zu erstellen und Rohdaten in einfache Visualisierungen umzuwandeln, die miteinander geteilt werden können.

Alle 5.000 Citizen Scientists in Flandern greifen jetzt über ihre eigenen eingebetteten Analyse-Dashboards aus der Ferne auf ihre Gartendaten zu und interagieren mit ihnen. Die Dashboards zeigen Visualisierungen wie die höchste und niedrigste gemessene Bodentemperatur, Lufttemperaturen und Bodenfeuchtigkeit. Zusätzlich zum Austausch dieser Daten mit dem Projektteam von CurieuzeNeuzen kann jeder Bürgerwissenschaftler die Statistiken in seinem individuellen Garten einsehen und analysieren sowie seine Gartenbodentemperatur und -feuchtigkeit mit anderen Teilnehmern und dem Rest der Community über soziale Medien vergleichen.

Es war nicht alles glatt. Wie bei allen Projekten dieser Art sind bei der Firmware im Laufe des Projekts einige Softwarefehler aufgetreten. Das Team stellte fest, dass die Sensoren nur aktualisiert werden konnten, wenn sie mit einem PC verbunden waren, auf dem ein dediziertes Softwaretool installiert war, was bedeutet, dass die TMS-NB-Firmware in Zukunft aktualisiert wird, um Remote-Firmware-Updates zu ermöglichen. Darüber hinaus ermöglicht dieselbe Remote-Konnektivität die Änderung der Messeinstellungen des Sensors, was ihn viel flexibler in der Verwendung macht.

Daten für uns alle

Obwohl in der Anfangszeit, in der kurzen Zeit seit Projektbeginn, die Ergebnisse im Gegensatz zu der anfänglichen Annahme standen, dass die innerstädtischen Gärten am stärksten von wechselnden Wetterbedingungen betroffen sein würden, da die Bebauung der Städte heiße Luft einschließt und Schaffung von "städtischen Wärmeinseln".

Aufgrund der Gestaltung dieser innerstädtischen Gärten, die oft kleiner und schattiger sind, sind sie an sonnigen Tagen jedoch von Natur aus kühler und somit weniger von heißem Wetter betroffen. Diese Art von unerwarteten Erkenntnissen gibt den Bürgern einen klaren Überblick darüber, wie die Bedingungen ihrer Gärten unter diesen Bedingungen sowohl verbessert als auch verschlechtert werden können.

Das Projekt hat vor allem gezeigt, dass die Teilnehmer gerne mit Echtzeitdaten interagieren. Viele der Teilnehmer beschäftigen sich beispielsweise mit einer interaktiven Karte von Flandern oder teilen ihre eigenen Dashboards in sozialen Medien. Dies hat ein riesiges Netzwerk von Bürgerwissenschaftlern geschaffen, die alle Details und Erkenntnisse austauschen, was es dem Projekt ermöglicht, ein riesiges Publikum in ganz Belgien zu erreichen, darunter viele, die sich für die Verfolgung von Themen rund um den Klimawandel interessieren, und viele begeisterte Gärtner mit grünen (und neugierigen) Nasen, die es wollen um einen gesunden Garten zu schaffen.

Das Projekt war ein wunderbares Beispiel dafür, wie Technologie in diesem Fall IoT und Embedded Analytics kombinieren können, um zu zeigen, dass es bei Data Science nicht nur darum geht, schwer lesbare Datensätze zu entschlüsseln und undurchdringliche Datenbanken zu analysieren. Die Zugänglichkeit wird eine Schlüsselrolle spielen, um die wahre Bedeutung von Daten in der modernen Welt vollständig zu erkennen. CurieuzeNeuzen zeigt, dass Sie kein qualifizierter Datenwissenschaftler sein müssen, um Daten zu verstehen und zu nutzen, und in diesem Fall die unmittelbaren Auswirkungen des Klimawandels direkt vor unseren neugierigen Nasen vollständig verstehen.

Der Autor ist Karel Callens, CEO &Mitbegründer von Cumul.io .