IBM如何在紐約州喬治湖使用智能傳感器和計(jì)算機(jī)建?；谖锫?lián)網(wǎng)的傳感器正在紐約的喬治湖使用，以收集可用于改善淡水生態(tài)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。IBM Research正在與倫斯勒理工學(xué)院和喬治湖基金會(huì)的合作伙伴合作，在紐約的喬治湖周圍安裝基于物聯(lián)網(wǎng)的傳感器，以監(jiān)測(cè)道路鹽，入侵物種和過剩營養(yǎng)物質(zhì)等污染。Jefferson項(xiàng)目始于2013年，它包括一個(gè)智能傳感器網(wǎng)絡(luò)，每年收集超過9TB的數(shù)據(jù)，它還使用計(jì)算機(jī)建模來更好地了解淡水生態(tài)系統(tǒng)，并提供基于科學(xué)的見解。

“啟動(dòng)杰斐遜項(xiàng)目的動(dòng)機(jī)真的是人類對(duì)淡水的影響，從喬治湖開始，并且總是認(rèn)為我們會(huì)把它作為保護(hù)之旅擴(kuò)展到該地區(qū)周圍的其他湖泊和世界其他湖泊，甚至其他環(huán)境，如海洋，溪流，河流等，“杰斐遜項(xiàng)目主任，倫斯勒理工學(xué)院生物科學(xué)教授Rick Relyea說。

喬治湖使用的技術(shù)

該湖提供了一種利用物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的新方法，以便測(cè)量數(shù)據(jù)并弄清楚人類如何對(duì)湖泊產(chǎn)生負(fù)面影響。

他解釋說，一些技術(shù)，如硬件和軟件，是在IBM和Rensselaer之間內(nèi)部創(chuàng)建的，這使他們有機(jī)會(huì)做其他人以前沒做過的事情。

湖上有52個(gè)多感官平臺(tái)。他們主要通過湖上傳統(tǒng)的3G和4G網(wǎng)絡(luò)覆蓋網(wǎng)絡(luò)聯(lián)網(wǎng)。IBM研究項(xiàng)目副主任Harry Kolar解釋說，這些數(shù)據(jù)被帶回到聚合器和處理顯示技術(shù)和分析的后端系統(tǒng)。

“我們正在將越來越多的分析推向?qū)嶋H的傳感器節(jié)點(diǎn)。傳感器正在收集物理，化學(xué)和生物參數(shù)，”Kolar說。

作為垂直剖面儀的喬治湖上的IBM和RPI研究人員正被拖到其部署地點(diǎn)。

傳感器平臺(tái)由五個(gè)浮動(dòng)垂直剖面儀組成，可監(jiān)測(cè)從湖面到五個(gè)最深盆地底部的狀況。

物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)設(shè)置為非常智能，可以真正推動(dòng)水質(zhì)測(cè)量，從而從平臺(tái)創(chuàng)建高數(shù)據(jù)質(zhì)量。“該平臺(tái)還能夠完成自適應(yīng)傳感等工作。因此，如果環(huán)境發(fā)生變化，傳感器平臺(tái)不僅可以從自身的測(cè)量結(jié)果中獲知，還可以從湖泊周圍其他任何傳感器平臺(tái)的測(cè)量結(jié)果中獲知，”Kolar說過。

“它可以改變它實(shí)際測(cè)量的方式。所以它可能會(huì)改變采樣頻率，如果有大風(fēng)暴來臨，或者如果有一個(gè)特定的事件我們期望我們想要進(jìn)行某些測(cè)量，那么采樣曲線會(huì)自動(dòng)改變。所有這些都是相互聯(lián)系的。我們實(shí)際上模擬了整個(gè)湖泊和整個(gè)流域的生態(tài)系統(tǒng)，“Kolar說。

“我們每天運(yùn)行高分辨率天氣的計(jì)算機(jī)模型，然后提供水文模型，這是徑流模型，說明任何降水最終的位置，以及它如何在陸地表面流入湖泊本身。然后，那些所有人都會(huì)提供另一種計(jì)算機(jī)模型。這些都是基于物理的模型，高性能的計(jì)算機(jī)模型，然后基本上模擬水在湖中的移動(dòng)方式，“Kolar說。“所有這些都捆綁在一起，每天產(chǎn)生36小時(shí)的預(yù)報(bào)。天氣的分辨率為333米。所以我們?cè)谡麄€(gè)流域每隔333米進(jìn)行一次天氣預(yù)報(bào)，每10分鐘進(jìn)行36小時(shí)。”

這個(gè)預(yù)測(cè)是非常準(zhǔn)確的，它與其他模型相關(guān)聯(lián)，可以全面了解湖泊發(fā)生的情況，與基于科學(xué)原因的預(yù)期相比，用于進(jìn)一步改進(jìn)模型。

道路鹽的影響

路鹽是影響喬治湖的重大問題之一。“我們說我們有最積極的綜合道路減鹽計(jì)劃，如果不是在世界上，肯定在國內(nèi)。對(duì)于整個(gè)流域，它涉及公共和私人參與者，以減少使用。我們正在努力早在2020年，道路鹽的含量就會(huì)降低到現(xiàn)在的50%，“喬治湖基金會(huì)執(zhí)行董事Eric Siy說。

“我們采取的方法以及與杰斐遜項(xiàng)目技術(shù)和研究的聯(lián)系確實(shí)有助于指導(dǎo)我們?cè)诤翁幰约叭绾螌?shí)現(xiàn)這些減少。我認(rèn)為最令人興奮的是我們以道路鹽為例，我們減少了使用，我們開始通過智能傳感器網(wǎng)絡(luò)測(cè)量顯著的減少。我們實(shí)際上將開始在水域，河流中，湖泊中實(shí)時(shí)看到這些減少。這又做了什么?這加強(qiáng)了我們的承諾繼續(xù)沿著這條道路向別人展示道路，以身作則，“西伊說。

甚至還有一個(gè)仍處于測(cè)試階段的移動(dòng)天氣應(yīng)用程序可以為湖泊的每個(gè)部分提供超本地預(yù)測(cè)。IBM Research正在開發(fā)應(yīng)用程序，以便利用智能傳感器網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)。

希望這個(gè)智能傳感器網(wǎng)絡(luò)能夠?yàn)轭A(yù)測(cè)場(chǎng)景創(chuàng)建模型，將來保護(hù)喬治湖和其他湖泊和水體。

“這些都是喬治湖和任何水體所面臨的非常復(fù)雜的威脅。解決這些問題需要這么復(fù)雜，以確保我們有最好的機(jī)會(huì)來保護(hù)它，”西伊說。