Материалы 20-й Международной конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса»
Москва, ИКИ РАН, 14–18 ноября 2022 г.

(http://conf.rse.geosmis.ru)

XX.C.166

Разработка автономной самоорганизующейся датчиковой сети для наземного
мониторинга сельскохозяйственной засухи (на примере Алтайского края)

Романов Д.А. (1)
(1) Институт водных и экологических проблем СО РАН, Барнаул, Россия
Сельскохозяйственные засухи, относящиеся к опасным природным явлениям,
возникают при количестве выпадающих атмосферных осадков ниже нормы и снижении
водообеспеченности территории. Для мониторинга сельскохозяйственных засух широко
используются наземные и дистанционные методы дистанционного зондирования. Для
уточнения и достоверности дистанционных методов является важным создание наземной
системы сбора и передачи информации о состоянии и физических характеристиках
подстилающей поверхности. Описание некоторых наземных систем сбора и обработки
информации приведено в [1-10].
В данной работе предложен подход к разработке автономной системы сбора и
передачи информации с потенциальной возможностью связи с низкоорбитальными
спутниками. Апробация данного подхода осуществлена на примере Алтайского края,
являющегося одним из стратегически важных аграрных регионов Российской
Федерации,
При проектировании и разработке систем мониторинга физических параметров
подстилающей поверхности исследована возможность увеличения автономности
системы. С целью оптимизации загруженности радиоканала предложен алгоритм
беспроводной маршрутизации трафика, наиболее оптимизированный под задачу
наземного мониторинга сельскохозяйственной засухи. Предложенная конструкция
датчика предусматривает возможность измерения градиентов влажности и температуры
почвы на глубину до 2 метров, что является важным для оценки глубины промерзания
почвенного покрова и влияния грунтовых вод, расположенных близко к поверхности
почвы. Для увеличения области покрытия и уменьшения нагрузки на датчиковую сеть в
местах с доступной сотовой связью предложено использование сотовых вышек и услуг
операторов сотовой связи. Исследованы проблемы организации связи с
низкоорбитальными спутниками и определены требования к параметрам антенн и
приемопередатчиков как для спутников, так и для наземных станций мониторинга.
Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 22-17-
20041, https://rscf.ru/project/22-17-20041/.

Ключевые слова: Датчиковая сеть; мониторинг засухи; беспроводная маршрутизация;
Литература:
  1. Toh C. K. Associativity-based routing for ad hoc mobile networks//Wireless
  2. Personal Communications. – 1997. – Т. 4. – №. 2. – С. 103-139.
  3. Dube R. et al. Signal stability-based adaptive routing (SSA) for ad hoc mobile
  4. networks //IEEE Personal communications. – 1997. – Т. 4. – №. 1. – С. 36-45.
  5. Pei G. et al. A wireless hierarchical routing protocol with group mobility//WCNC.
  6. IEEE Wireless Communications and Networking Conference (Cat. No.
  7. TH8466). – IEEE, 1999. – Т. 3. С. 1538-1542.
  8. Ko Y. B., Vaidya N. H. Location‐Aided Routing (LAR) in mobile ad hoc networks
  9. //Wireless networks. – 2000. – Т. 6. – №. 4. – С. 307-321.
  10. Johnson D. B. et al. DSR: The dynamic source routing protocol for multihop
  11. wireless ad hoc networks //Ad hoc networking. – 2001. – Т. 5. – №. 1. – С. 139-172
  12. Perkins C. E., Belding-Royer E. M., Das S. R. Ad hoc on-demand distance vector
  13. routing protocol //Feb2007. http://www. ietf. org/rfc/rfc3561. txt. – 2003.
  14. Takahashi M., Bandai M., Sasase I. Multilevel zone‐based hierarchical link state
  15. routing with location search technique applying hierarchical request for mobile ad
  16. hoc networks //Electronics and Communications in Japan (Part I: Communications).
  17. – 2005. – Т. 88. – №. 1. – С. 44-52.
  18. J. Tuominen, T. Lipping, V. Kuosmanen and R. Haapanen (2009). Remote Sensing
  19. of Forest Health, Geoscience and Remote Sensing, Pei-Gee Peter Ho (Ed.), ISBN:
  20. -953-307-003-2, InTech.
  21. Романов Д.А. Автономная система сбора, хранения и передачи данных для
  22. наземного мониторинга физических характеристик подстилающей
  23. поверхности //Материалы 18-й Всероссийской открытой конференции
  24. «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса».
  25. Электронный сборник материалов конференции. Институт космических
  26. исследований Российской академии наук. Москва, 2020.
  27. Романов Д.А., Рябинин И.В., Романов А.Н. Сезонные изменения температуры
  28. в стволе живого дерева (на примере сосны) // Современные проблемы
  29. дистанционного зондирования Земли из космоса. 2022. Т. 19. № 2. С. 142-154.

Презентация доклада

Видео доклада



Ссылка для цитирования: Романов Д.А. Разработка автономной самоорганизующейся датчиковой сети для наземного мониторинга сельскохозяйственной засухи (на примере Алтайского края) // Материалы 20-й Международной конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса». Москва: ИКИ РАН, 2022. C. 140. DOI 10.21046/20DZZconf-2022a

Вопросы создания и использования приборов и систем для спутникового мониторинга состояния окружающей среды

140