IoT en embedded analytics combineren om effecten van klimaatverandering in onze tuinen te laten zien

Terwijl het klimaat op aarde blijft opwarmen, ontvouwt zich over de hele wereld een nieuw patroon van frequentere en intensere weersomstandigheden. Dit heeft geleid tot langere periodes van hitte en droogte, wat weer een impact heeft op het milieu dat overal voelbaar is, van regenwouden tot akkers en zelfs onze eigen achtertuinen, zegt Karel Callens, CEO &medeoprichter, Cumul.io .

Hoewel we allemaal hebben gelezen over, foto's hebben gezien en nieuwsbeelden hebben bekeken van de duidelijke veranderingen die over de hele wereld plaatsvinden, begrijpen we echt de impact die de veranderende weersomstandigheden ook hebben op onze lokale groene ruimten waar we naar toe zijn gekomen zo hoog waarderen, vooral tijdens een langdurige pandemische lockdown?

In april 2021 lanceerde de Universiteit Antwerpen gebruikersgestuurde onderzoeksprojecten die ooit zijn opgezet om de effecten van klimaatverandering in de achtertuinen en parken in Vlaanderen, België, te begrijpen. Gedurende 6 maanden zijn 5.000 burgers bezig met het loggen en analyseren van gegevens afkomstig van IoT-sensoren in hun tuinen en delen ze de inzichten met behulp van ingebouwde, voor analyse geschikte dashboards.

Het project heet CurieuzeNeuzen in de Tuin. Of in het Engels, Curious Noses in the Garden.

Datagestuurd tuinieren

"De beste manier om echt te begrijpen hoe hittegolven en droogtes onze gemeenschappen beïnvloeden, is door lokale gegevens van fijnmazige netwerken te bestuderen", legt Jonas Lembrechts uit, een postdoctoraal onderzoeker in bergecologie en planteninvasies aan de Universiteit Antwerpen, en de persoon wetenschappelijk verantwoordelijk voor CurieuzeNeuzen.

Hij vervolgt:“CurieuzeNeuzen gaat over het onderzoeken van de effecten die veranderende weersomstandigheden hebben op lokale omgevingen door variaties in verschillende gebieden vast te leggen, zodat we de hele regio kunnen volgen en actie kunnen ondernemen om verdere schade te voorkomen. Om dit te doen, hadden we hulp nodig van onze lokale gemeenschap om toegang te krijgen tot moeilijk bereikbare en particuliere groene gebieden.”

Het initiatief van de Universiteit Antwerpen en krant De Standaard, in samenwerking met Rabobank.be, telecomprovider Orange, VITO , de Vlaamse Milieumaatschappij, de Vlaamse Overheid, Bio-Planet, iFLUX, DPD, Aquafin , en Cumul.io, heeft de inzet gezien van duizenden IoT-sensoren, bekend als 'Garden Daggers', in elk van de 5.000 burgerwetenschapperstuinen om alles te meten, van bodemtemperatuur en vochtigheid tot oppervlakte- en luchttemperaturen en de impact op het gazon waarin het is geplant.

IoT-tuindolken

De Garden Daggers zijn gebaseerd op een bestaande TMS-4-sensor van TOMST , een Tsjechisch bedrijf dat in de wetenschappelijke microklimaatgemeenschap bekend staat om zijn zeer betrouwbare en robuuste sensoren. Het belangrijkste verschil met soortgelijke projecten is dat de CurieuzeNeuzen-dolken verbinding maken met een speciaal gemaakt Orange 4G Internet of Things-netwerk om de lokale effecten van grootschalige weersomstandigheden op de tuinen in Vlaanderen in kaart te brengen. Bij de oude TMS-4-sensoren moesten onderzoekers de data handmatig uitlezen met een kabel.

Dit was van cruciaal belang voor het succes van een project dat afhankelijk was van de mogelijkheid om realtime gegevens van IoT-sensoren te verzamelen en te delen. Zonder realtime gegevens zou de communicatie enorm worden belemmerd omdat het afhankelijk zou zijn van het handmatig uitlezen van individuele IoT-sensoren om de gegevens te verkrijgen die in het geheugen van het apparaat zijn vastgelegd.

Ingebouwde batterijen in de TMS-NB-sensoren vormden een nieuwe uitdaging voor het projectteam. De sensoren werden verzonden vanuit Tsjechië en konden vanwege de aard van de technologie niet worden verzonden terwijl ze geactiveerd waren. Dit betekende dat de sensoren na aankomst op de plaats van installatie door de deelnemers moesten worden geactiveerd. De deelnemers kregen instructies hoe ze dit moesten doen, maar in het geval van een mislukte activering, werd 2-3 weken na de geplande installatiedatum een ​​automatische noodactivering gepland.

Het 4G smalband IoT-netwerk maakt het ook mogelijk om op een batterijvriendelijke manier gegevens te delen. Zoals Gert Pauwels, hoofd IoT &M2M &big data &innovatie bij Orange Belgium, uitlegt:“Het milieu en de energietransitie zijn een belangrijke prioriteit voor ons. We maken het meetnetwerk slim, zodat de data direct beschikbaar is voor de wetenschappers. In duidelijke taal:we hebben alles gestript wat we niet nodig hebben om een ​​zo puur en energievriendelijk mogelijk netwerk achter te laten.”

Interactie en interactie met gegevens

Om het project te laten slagen, moest het team een ​​manier vinden om onbewerkte meetgegevens van de TMS-NB-sensoren om te zetten in schone, gemakkelijk te begrijpen gegevens voor zijn burgerwetenschappers. Het team heeft dit opgelost door een Cumul.io ingebed analyseplatform te gebruiken, dat een snelle en gemakkelijke manier biedt om interactieve dashboards voor deelnemers te maken, waarbij onbewerkte gegevens worden omgezet in eenvoudige beelden die met elkaar kunnen worden gedeeld.

Alle 5.000 burgerwetenschappers in Vlaanderen hebben nu op afstand toegang tot en interactie met hun tuingegevens via hun eigen ingebouwde analysedashboards. De dashboards geven visualisaties weer zoals de hoogst en laagst gemeten bodemtemperatuur, luchttemperatuur en bodemvochtigheid. Naast het delen van deze gegevens met het CurieuzeNeuzen-projectteam, kan elke burgerwetenschapper de statistieken in zijn individuele tuin bekijken en analyseren, en via sociale media zijn tuinbodemtemperatuur en -vochtigheid vergelijken met andere deelnemers en de rest van de gemeenschap.

Het is niet allemaal van een leien dakje gegaan. Zoals bij alle projecten van deze aard, is de firmware in de loop van het project enkele softwarefouten tegengekomen. Het team ontdekte dat de sensoren alleen kunnen worden bijgewerkt wanneer ze zijn aangesloten op een pc waarop een speciale softwaretool is geïnstalleerd, wat betekent dat in de toekomst de TMS-NB-firmware zal worden bijgewerkt om externe firmware-updates mogelijk te maken. Bovendien maakt dezelfde externe connectiviteit het mogelijk om de meetinstellingen van de sensor te wijzigen, waardoor deze een stuk flexibeler in gebruik is.

Gegevens voor ons allemaal

Hoewel de eerste dagen, in de korte tijd sinds de start van het project, stonden de bevindingen in schril contrast met de aanvankelijke veronderstelling dat binnenstedelijke tuinen het ergst zouden worden aangetast door veranderende weersomstandigheden, omdat de bebouwde kom van steden ervoor zorgt dat warme lucht vast komt te zitten en het creëren van 'stedelijke hitte-eilanden'.

Door het ontwerp van deze binnenstedelijke tuinen, die vaak kleiner en schaduwrijker zijn, zijn ze echter van nature koeler op zonnige dagen en hebben ze dus minder last van warmer weer. Dit soort onverwacht inzicht geeft burgers een duidelijk overzicht van hoe de toestand van hun tuin onder deze omstandigheden zowel kan worden verbeterd als verslechterd.

Bovenal heeft het project aangetoond dat deelnemers graag interactie hebben met realtime gegevens. Veel van de deelnemers zijn bijvoorbeeld bezig met een interactieve kaart van Vlaanderen of delen hun eigen dashboards op sociale media. Dit heeft geleid tot een enorm netwerk van burgerwetenschappers die allemaal details en inzichten delen, waardoor het project een enorm publiek in heel België kan bereiken, waaronder velen die geïnteresseerd zijn in het volgen van kwesties rond klimaatverandering, en veel enthousiaste groene (en nieuwsgierige) tuiniers die willen om een ​​gezonde tuin te creëren.

Het project heeft gediend als een prachtig voorbeeld van hoe technologie in dit geval IoT en embedded analytics kunnen combineren om aan te tonen dat datawetenschap niet alleen gaat over het ontcijferen van moeilijk leesbare datasets en het analyseren van ondoordringbare databases. Toegankelijkheid zal een sleutelrol spelen bij het volledig realiseren van de echte impact die gegevens in de moderne wereld zullen hebben. CurieuzeNeuzen laat zien dat je geen gediplomeerde datawetenschapper hoeft te zijn om data te begrijpen en te gebruiken, en in dit geval de directe effecten die klimaatverandering heeft onder onze nieuwsgierige neuzen volledig te begrijpen.

De auteur is Karel Callens, CEO &mede-oprichter, Cumul.io .