Smarte Sensoren: Hightech für Stadtbäume
Wie geht es unseren Stadtbäumen wirklich? Um das herauszufinden, entwickeln wir innovative Sensoren, digitale Analysewerkzeuge und Computermodelle. Mit deren Hilfe lassen sich wichtige Umwelt- und Baumdaten in Echtzeit erfassen. Ziel ist es, frühzeitig Anzeichen von Stress zu erkennen. So können wir ressourcenschonende Maßnahmen entwickeln, die die Gesundheit und Ökosystemleistungen der Stadtbäume langfristig sichern.
Was wird gemessen?
Unsere energieautarken Sensoren, die von Studierenden vor Ort mitbetreut werden, messen direkt an den Bäumen und im Boden:
Umweltfaktoren: Lufttemperatur, Luftfeuchte, Strahlung, Bodenwassergehalt, Bodentemperatur
Baumreaktionen: Wachstum und Wasserdefizit (Mikrodendrometrie)
In diesem Teilprojekt kooperieren das Institut für Mikrosystemtechnik (IMTEK) der Universität Freiburg, das Joseph Gottlieb Kölreuter Institut für Pflanzenwissenschaften (JKIP) des KIT und der Lehrstuhl für Waldwachstum und Dendroökologie der Universität Freiburg.
An der Professur für die Konstruktion von Mikrosystemen der Uni Freiburg wurden im Rahmen des Projektes energieautarke und drahtlose Bodensonden entwickelt, in enger Kooperation mit dem Institut für Umweltforschung (KIT, Garmisch) und den Professuren für Dendroökologie (Uni Freiburg) und Molekulare Zellbiologie (KIT). Diese Sonden enthalten Temperatursensoren für eine Bestimmung des Boden-Temperaturprofils, Luftfeuchte und Lufttemperatursensoren sowie einen optischen Spektralsensor für die Bestimmung der Photosynthetisch Aktiven Strahlung (PAR). Ein kommerzieller Bodenfeuchtesensor kann ebenfalls angeschlossen werden. Als weiterer Sensor wurde ein sondenkompatibles Low-Power-Dendrometer entwickelt. Es misst das tägliche Wachsen und Schrumpfen des Baumdurchmessers, als Indikator für dessen Flüssigkeitstransport und Transpiration.
Es entsteht damit in Summe ein flexibel konfigurierbarer, robuster und zuverlässiger Sensorknoten, der nicht nur im Projekt anwendbar ist, sondern ebenso z.B. in der Landwirtschaft oder in der generellen Klimaforschung. Alle Sensorknoten versorgen sich mit Hilfe einer kleinen Solarzelle selbst mit Energie und kommunizieren ihre Daten mit Hilfe des LoRaWAN-Funkstandards. Die Datenerfassung erfolgt über das sogenannte „Things-Network“, einen Provider von Cloud-Datenraum für LoRaWAN-Funksensornetzwerke. Die entsprechende Datenbankstruktur ist etabliert und steht zur Verfügung. Ein offener Datenzugang im Sinne einer BürgerInnenbeteiligung ist damit grundsätzlich möglich. Zum Projektende werden 9 Bodensonden auf dem Campus Süd des KIT ausgebracht, weitere 9 im Stadtgebiet Freiburg. Als transdisziplinäre Aktivität wurde in diesem Zusammenhang eine Kooperation mit der Stadt Freiburg angestoßen, mit dem Ziel, Bodensondendaten in der Initiative „Datenraum Freiburg“ zu erfassen und verfügbar zu machen.
