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Das PermaSense Projekt
Jan Beutel Institut für Technische Informatik und Kommunikationsnetze ETH Zürich
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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
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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 2006 Video von Arte Television
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Unser Patient passt nicht in ein Labor
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Also muss das Labor auf den Berg
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Unsere Versuchsfelder am Jungfraujoch und Matterhorn
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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
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Eine Messstation auf 3500m Seehöhe, tief verschneit im Winter
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Hoch oben verteilt auf einem steilen Felsgrat
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Das Herzstück - Drahtlose Sensoren die den Elementen trotzen
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Basierend auf jüngsten Forschungsergebnissen
Shockfish TinyNode584 MSP430, 16-bit, 8MHz, 10k SRAM, 48k Flash LP Radio: 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 [Burri – IPSN2007] jitter time slot 1 slot 2 slot k Application processing window Beacon Data transfer Contention window
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Spezialisierte Elektronik in einer robusten Verpackung
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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 Kleinserie Gemessener Stromverbrauch ~148 uA
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Eine Basis Station schickt die Daten ins Tal
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Verstehen wie Eis und Wasser in Felsen eindringen
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Ist das Eis in Felsspalten Kleber oder Gleitmittel?
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Erste Messungen verwandeln sich in Resultate
Felstemperatur [°C] Spaltabstand [mm]
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Ein Arbeitsplatz mit Aussicht
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PermaSense - Ein interdisziplinäres Team
ETH Zürich Institut für Technische Informatik und Kommunikationsnetze Universität Zürich Geographisches Institut Uni Basel Departement Informatik
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Lust auf mehr? http://www.permasense.ch
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