25/03/2015 - Vorhersage der klimatischen Bedingungen aus "intelligenteren" Systemen

Menéame

Ein Forschungsteam aus der Abteilung für Sprachen und Informatik Universität Malaga ein System entwickelt hat, das in Echtzeit und mit hoher Genauigkeit bestimmte Wetterbedingungen wie Temperatur, Feuchtigkeit oder Windrichtung voraussagt.

Dieses Gerät basiert auf Sensornetzen, die mit dem Algorithmus programmiert sind.C-Mantec, wurde bereits installiert und erfolgreich getestet, um Probleme wie die Verbesserung der Bewässerung auf einem Golfplatz, wodurch eine Einsparung des Wasserverbrauchs ermöglicht wird.

Die wichtigste Neuerung des von Experten entwickelten Systems besteht darin, dass es den gemeinsamen Sensoren (z.B. einem Spitzkopf) ermöglicht, in Echtzeit und kostengünstiger alle Arten von Umweltinformationen aus der Umgebung zu verarbeiten. "Sie werden zu Geräten, die Parameter wie Feuchtigkeit, Temperatur, Wind oder Luftdruck messen können," erklärt der Forscher der Universität von Malaga, Leonardo Franco.

Der Spezialist weist jedoch darauf hin, dass das Endziel darin besteht, diese Art von "intelligenten" Systemen in ein Netz von Sensoren zu implementieren, um den Wärmekomfort von Menschen in offenen Räumen zu gewährleisten. "Dafür werden wir eine Reihe von ihnen an strategischen Orten innerhalb der Städte wie Straßen, Dachterrassen oder touristische Punkte verteilen." Auf diese Weise kann festgestellt werden, "welche Veränderungen sich im Volumen der Sonnenstrahlung, des Windes oder der Temperatur entwickeln, um den Lebensraum von besonders befahrenen Stadtvierteln oder Straßen zu verbessern."

In seinem Artikel in der Zeitschrift Intelligent Embedded Systems (IES) haben Wissenschaftler die Konstruktion und die anschließende Installation eines neuen Systems namens C-Mantec in preisgünstigen Sensoren und kleiner Größe beschrieben. "Da sie klein sind, können sie in jedem offenen Raum wie Flughäfen oder Golfplätze eingesetzt werden," erklärt der Forscher.

Für Franco ist es genau die geringe Größe dieser Sensoren und deren wirtschaftlicher Preis nicht mehr als 30 Euro, was die Systemeigenschaften noch "interessanter" macht, da sie "die Benutzerfreundlichkeit und Effizienz - gemessen an den Kosten und der Zeit, in der die Daten verarbeitet werden - dieser Geräte weiter erhöhen" können.

Erfolgreich getestet

Um zu diesen Schlussfolgerungen zu gelangen, entwickelten die Forscher zunächst einen "neurocomputer"-Algorithmus (basierend auf der Funktion von Neuronen im menschlichen Gehirn), der in kleinen Sensoren installiert werden kann, die derzeit auf dem Markt verfügbar sind. "Die größte Herausforderung bestand darin, herauszufinden, wie viele Informationen verarbeitet werden können - es gibt eine Vielzahl von Elementen in den offenen Umgebungen - und das wichtigste in Echtzeit auszuwählen," sagt Franco.

Um die Fähigkeit des Systems zu messen, sich an die Umgebungsmerkmale anzupassen, entwickelten Experten einen kompletten Prototyp, den sie auf einem Golfplatz in der Provinz Málaga installierten. "Durch ihn studieren wir die klimatischen Bedingungen, die die Bewässerung beeinflussen, wie Temperatur, Windgeschwindigkeit und Windrichtung, Feuchtigkeit und Sonnenstrahlung," erklärt er.

Schließlich nutzten sie die Daten des Sensors, um den Bedarf an Bewässerung vorherzusagen. "Die Idee ist es, so viel Wasser wie möglich zu sparen, während wir den Rasen im besten Zustand halten," so der Forscher.

Sonstige Anwendungen

Nachdem die Experten die Anwendbarkeit von C-Mantec bei der Offenlegung des Bewässerungsbedarfs auf Golfplätzen nachgewiesen haben, argumentieren sie, dass dies auch bei anderen Aufgaben wie der Erkennung von Stürzen bei älteren Menschen hilfreich sein kann. "Wir setzen das System auf ein Armband und beobachten die Fähigkeit des Sensors, die Bewegung zu messen und schnell zu erkennen, wenn solche Ereignisse bei älteren Menschen auftreten," sagt Franco.

Der nächste Schritt in der Forschung, so die Experten, besteht darin, die Bewohnbarkeit oder den Komfort der Städte durch die Untersuchung bestimmter Parameter wie Sonnenstrahlung, Wind und Temperatur zu verbessern. "Es ist ein komplexer Prozess, da die Daten, da es sich um offene Räume handelt, sehr dynamisch sind, d.h. sie ändern sich ständig," so Franco.

Diese Daten haben es den Experten auch ermöglicht, andere Arbeitslinien zu öffnen, die in erster Linie mit der Verwendung von Mobiltelefonen bei der Behandlung chronischer Verletzungen zusammenhängen. "Der Arzt fotografiert die Wunde des Patienten, sie wird schnell verarbeitet und in Echtzeit gibt ihm einen Vorschlag darüber, was der Schweregrad des Patienten ist," Apostille.

Diese Ergebnisse sind das Ergebnis des Exzellenzprojekts Neurocomputermodells für den thermischen Komfort im öffentlichen städtischen Raum, das vom Vorstand für Wirtschaft, Innovation, Wissenschaft und Beschäftigung der Andalusien-Regierung finanziert wird.

Ref.

F. Ortega-Zamorano, J.M. Jerez, J.L. Subirats, I. Molina, and L. Franco. "Smart sensor/actuator node reprogramming in changing environments using a neural network model". Engineering Applications of Artificial Intelligence, 30, pp. 179-188 (2014)

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