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Vorhersage der nächsten tödlichen Welle - Robuste Mobilgeräte helfen Forschern bei der Beobachtung und Vorhersage gefährlicher Strömungen

Herausforderung

Erfassung und Verarbeitung von Echtzeit-Daten von bis zu einem Tag in anspruchsvollen Umgebungen. 

Lösung

Aufgabenspezifische Software in Kombination mit den robusten Tablet-PCs Algiz 7 und Algiz 10X.

Ergebnis

Genaue Datenerfassung in anspruchsvollen Umgebungen, Echtzeit-Verarbeitung und -Aufzeichnung und Erfassung von Forschungsdaten eines ganzen Tages ohne Unterbrechung.

Guy Meadows und seine Kollegen am Great Lakes Research Center der Michigan Technological University verwenden robuste Algiz 7 und Algiz 10X Tablets, um Unterwasserdaten entlang der Küste des Lake Michigan zu sammeln, wo im vergangenen Jahr 50 Personen bei ufernahen Unfällen ertranken.

Sturmjagd

Das Team um Meadows, dem auch Forscher des Michigan Tech Research Institute (MTRI) angehören, arbeiten mit Satellitenerfassungssystemen und begeben sich direkt in die Stürme, die auf die Küste des Lake Michigan treffen. Dort beobachtet das Team gefährliche Strömungen während und nach ihrer Entstehung.

"Sobald wir am Strand, an dem der Sturm erwartet wird, ankommen, vermessen wir noch vor dem Sturm die Form des Strandes unter Wasser. Mithilfe von Treibbojen und anderen Werkzeugen kartografieren wir dann die Position und die Stärke der gefährlichen Strömungen wenn Wellen entstehen. Wenn der Sturm dann vorbeizieht, gehen wir raus aufs Wasser und sammeln Informationen, wie der Strand sich beim Sturm verändert hat." erklärt Meadows.

Das Team verwendet ein 17 Fuß langes offenes Boot, das mit einem nach unten gerichteten Sonar und einem GPS-System ausgestattet ist. Jede Sekunde werden mit den robusten Handheld Algiz 7 Tablets Längen- und Breitengrad, Daten zur Tiefenströmung, Temperatur und noch weitere Daten erfasst.

"Wir sind in einem offenen Boot draußen, mitten in Wellen von 1 - 1,5 m Höhe. Oft regnet es und Sie können sich vorstellen, wie froh wir über unsere wasserdichten Geräte wie den Algiz 7 sind. Diesen können wir beruhigt unten ins Boot legen.

Der kürzlich aktualisierte Algiz 7 verfügt nun bei nur etwas über 1 kg Gewicht über einen Intel Atom 1.6 GHz Dual Core Prozessor, 128 GB SSD und 4 GB DDR3 RAM. Die im laufenden Betrieb austauschbare 2.600 mAh Doppelbatterie ermöglicht Meadows und seinem Team, den ganzen Tag lang Daten zu sammeln und bei Bedarf die Batterien zu wechseln, ohne das Gerät auszuschalten.

Auf dem Algiz 7 von Meadows Team läuft eine Software namens Undersee Explorer, die den Unterwassergrund in Echtzeit kartografiert. "Im Algiz 7 werden die Daten in eine GIS-Karte konvertiert, die wir uns anschauen können, während wir darüber fahren. Das ist wirklich toll!", schwärmt Meadows.

Meadows sammelt nun schon seit 2002 Daten zu Strömungen. Damals arbeitete sein Team noch mit handelsüblichen Laptops, eine Vorgehensweise, die er nicht empfehlen würde. "Die Laptops wurden stark strapaziert," erklärt er. "Der Deckel öffnet sich und fliegt herum, wenn das Boot in den Wellen stark schaukelt. Diese Geräte sind umständlich und empfindlich."

"Im Vergleich dazu“, fährt Meadows fort, "sind kleine Computer wie der Algiz 7, die leicht zu bedienen und robust sind, wirklich wertvoll. Durch das 7-Zoll Touch-Display mit MaxView™ Technologie, das in Outdoor-Umgebungen spektakuläre Helligkeit bietet“, sagt er, "können wir die Karten absolut klar sehen, auch wenn die Sonne scheint."

Noch ein Tag am Strand

Ein weiterer Teil des Forschungsprojekts, das vom Michigan Department of Environmental Quality unterstützt wird, befasst sich mit der Bestätigung der Position von Riss-Strömungen, die kommerzielle Satelliten an einigen beliebten Stränden entlang der Küste des Michigan Lake erfasst haben.

Mithilfe eines ferngesteuerten Bootes für Flachwasser und einem größeren Boot für den Rest kartografieren Forscher die Strandbereiche vor und nach der Entstehung von Riss-Strömungen. Durch die Bestätigung der Genauigkeit der Satellitendaten kommt das Team der Vorhersage, wann und wo küstennahe Strömungen entstehen, einen Schritt näher.

Die Satellitendaten werden mit der Software Undersee Explorer in den Algiz 7 geladen, mit dem das Team dann an die richtige Stelle fahren kann. Sobald sie da sind, zeichnen Sie die Wassertiefe auf und erstellen eine aktualisierte Karte mit den in der Tiefe gesammelten Daten, die sie in Echtzeit erhalten.

Ein Schlüssel zum Erfolg des Projekts ist die Möglichkeit des Teams, die Daten eines ganzen Tages ohne Unterbrechung aufzuzeichnen. Eine Möglichkeit, die ihnen erst der Algiz 7 gegeben hat.  In der Vergangenheit konnten handelsübliche Laptops nur eine begrenzte Datenmenge erfassen und verarbeiten. Diese wurden dann zur Verarbeitung und zur deutlicheren Anzeige auf einen Desktop-Computer im Labor übertragen.

"Der Algiz 7 kann Riss-Strömungen in Echtzeit kartografieren, so dass wir direkt erkennen können, ob wir die Strömung gefunden haben, nach der wir suchten. Wir müssen nicht warten, bis wir 800 km zurück zum Labor gefahren sind, um herauszufinden, ob wir die richtigen Daten gesammelt haben." erklärt Nate Jessee, ein Forschungsassistent am MTRI.

Jessee und sein Team verwendeten den Algiz 10, der ein größeres 10-Zoll-Display hat, für ihre kürzlich abgeschlossene Untersuchung an einem Strand an der Nordküste des Lake Michigan.

"Ehrlich gesagt mögen wir beide Modelle," erzählt Jessee. "Für uns bedeuten sie sorgenfreie Berechnungen, weil wir wissen, dass die Geräte auch mal herunterfallen oder vom Regen oder Seewasser nass werden dürfen. Wir erhalten trotzdem ohne Unterbrechung die benötigten Daten."

Vorhersage der Zukunft

Meadows und sein Team haben herausgefunden, dass mittelhohe Wellen und ihre Riss-Strömungen am gefährlichsten sind. Und sie haben als erste entdeckt, dass Riss-Strömungen am Tage "wandern". Das bedeutet, dass ein Strand, der morgens noch sicher ist,. nachmittags lebensgefährlich sein kann.

In der Abschlussuntersuchung des MTRI Projekts werden diese Tatsachen zusammen mit weiteren erfassten Daten genutzt, um praktikable Sicherheitsverbesserungen in den Parks am Lake Michigan umzusetzen. In Zusammenarbeit mit dem Michigan DEQ werden Meadows und sein Team Abläufe entwickeln, um bessere und genauere Warnungen vor gefährlichen Wasserbedingungen bereitzustellen.

"Aus Satellitenbildern erfahren wir, dass an einigen Stränden an genau den gleichen Stellen Riss-Strömungen vorliegen, so dass die Strände vielleicht bewegt werden." sagt Meadows. "Andere Stellen sind sehr dynamisch. Es gibt Riss-Strömungen an dem einen und keinen am anderen Tag. Wir müssen herausfinden, wie die Informationen den Menschen am Strand besser vermittelt werden können."

Am Ende steht für Meadows ein automatisches Radarsystem auf Pfählen, dass jeden Strand überwacht, die Bildung gefährlicher Strömungen erfasst und Alarme oder sogar Textnachrichten aussendet, um die Menschen zu warnen. Strandbesucher sollen dann aus dem Wasser gehen und draußen bleiben, bis die Bedingungen wieder sicherer sind.

Meadows ist optimistisch, dass ganz bald küstennahe gefährliche Strömungen früher und genauer erkannt und deutlich kommuniziert werden können. So werden weniger Menschen an den Küsten des Lake Michigan ums Leben kommen.