Technologie
Eine Pflanze hält gegenüber dem Boden, in dem sie wächst, ein messbares elektrisches Potenzial aufrecht. Dieses Potenzial ist dokumentiert, sein Mechanismus veröffentlicht. VoltreeAI baut Sensoren, die es kontinuierlich im Feld unter dem Kronendach erfassen. Ob diese Aufzeichnung nützliche Information zu Wasserstatus oder Brennstofffeuchte liefert, wird untersucht.
Waldboden, Elektrodenlage am Wurzelanlauf
Die physikalische Grundlage
2008 berichteten Forscher am MIT von dauerhaften Differenzen zwischen 50 und 200 Millivolt zwischen der Xylemregion eines intakten Baumes und seinem Boden. Sie verwendeten identische Platinelektroden, um eine einfache Reaktion unterschiedlicher Metalle auszuschließen.
Sie führten das Potenzial auf eine biologische Konzentrationszelle zurück, die durch die pH-Differenz zwischen Baum und Boden entsteht. Die Forschung wurde von den Gründern von Voltree finanziert.
Zwischen dem Xylem intakter Bäume und dem umgebenden Boden wurden dauerhafte Spannungsdifferenzen von 50 bis 200 mV aufgezeichnet, mit identischen Elektroden an beiden Polen.
PLoS ONE, 2008
Erfassen, Übertragen, Auswerten
Zwei identische Elektroden, eine in der Xylemregion einer lebenden Pflanze, eine im umgebenden Boden, erfassen das elektrische Potenzial zwischen beiden. Identische Materialien halten eine Reaktion unterschiedlicher Metalle aus der Messung heraus. Gemessen wird ein elektrisches Potenzial.
Batteriebetriebene Knoten speichern Messwerte und senden sie stromsparend an ein Gateway und weiter zur Plattform. Frühe Funknetze unter dem Kronendach von 2009 zeigten, dass geerntete Energie allein kein zuverlässiges Netz im abgelegenen Wald trägt; die heutige Auslegung setzt deshalb auf Batterie.
Reichweite, Knotendichte und Anbindung: in Entwicklung
Messwerte kommen mit Zeitstempel, Knotenkennung und lokalen Bedingungen an und werden mit Referenzmethoden verglichen. Ob sie nützliche Information zu Wasserstatus oder Brennstofffeuchte liefern, wird untersucht. Wir stellen keine Deutung als validiert dar, bevor sie es ist.
Auswertung: in Prüfung
Standortwahl
| Wetterstation auf der Lichtung | VoltreeAI-Knoten | |
|---|---|---|
| Standort | Offenes Gelände, gewählt nach Exposition und Zugänglichkeit | Unter dem Kronendach, am Fuß eines lebenden Baumes |
| Messgröße | Lufttemperatur, Luftfeuchte, Wind, Niederschlag | Elektrisches Potenzial zwischen Xylem und Boden |
| Bezug zum Brennmaterial | Brennstofffeuchte wird aus einem Wettermodell geschätzt | Gemessen an der lebenden Pflanze; Bezug zur Brennstofffeuchte in Prüfung |
| Taktung | Intervallmeldung, üblicherweise stündlich | Kontinuierliche Abtastung |
Vergleich
| Methode | Was gemessen wird | Unter dem Kronendach? | Charakter |
|---|---|---|---|
| Wetterstationen | Lufttemperatur, Feuchte, Wind, auf offenen Lichtungen | Nein | Das Referenznetz, aus dem Brandgefahr modelliert wird |
| Manuelle Probennahme | Gravimetrische Brennstofffeuchte, der Referenzstandard | Ja | Punktmessungen, arbeitsintensiv, nicht kontinuierlich |
| Satellitenindizes (NDVI und ähnliche) | Ergrünung des Kronendachs, nachdem sie sich verändert hat | Nein | Große Abdeckung, grobe Auflösung, zeigt die Folge |
| Satelliten-Feuchteprodukte | Feuchteindex der Kronenoberfläche | Nein | Große Abdeckung, grobe Auflösung, mehrtägiger Takt |
| Sensornetze im Wald | Lufttemperatur, Feuchte, Rauch und Gase | Ja | Kontinuierlich auf Knotenebene |
| Voltree.ai | Pflanze-Boden-Potenzial plus Mikroklima am Knoten | Ja | Kontinuierlich an der Pflanze; Zusatznutzen in Prüfung |
Wir sind nicht der einzige Sensor unter dem Kronendach, und wir behaupten keinen generellen Vorteil gegenüber Satelliten- oder NDVI-Überwachung. Jeder Vergleich hängt von Kultur, Signal, Messfrequenz, Bedingungen und Referenzmethode ab. Wir prüfen, ob die Pflanze selbst das frühere Messinstrument ist als die Luft um sie herum.
Kontinuierlicher Potenzialverlauf, ein Knoten, 24 Stunden
Offene Fragen
Die Existenz des Potenzials ist geklärt. Sein Verhalten als betriebstaugliches Signal ist es nicht. Um diese Fragen ist unser Validierungsprogramm aufgebaut.
Das ist eine offene Frage. Vom Unternehmen geförderte universitäre Arbeiten von 2016 und 2017 beobachteten in einer kontrollierten Studie Spannungsänderungen vor sichtbarem Stress. Ob das Signal im Feld Information über bestehende Methoden hinaus liefert, ob ein Vorlauf auftritt und wie verlässlich über Arten, Standorte und Jahreszeiten, sind Ergebnisse, die das Validierungsprogramm berichten wird, keine vorab gesetzten Zahlen.
Quantitativ, über Arten und Jahreszeiten hinweg, ist das ungeklärt. Es ist ein Hauptgegenstand unseres Validierungsprogramms, und wir stellen keinen Zusammenhang dar, den wir nicht gezeigt haben.
Krankheit, mechanische Schäden und Trockenheit verändern die Physiologie hinter der Messung. Ein Messwert lässt sich nur mit Kenntnis der Pflanze deuten, von der er stammt. Ein fehlendes oder ungewöhnliches Signal ist für sich allein kein Beleg, dass eine Pflanze abgestorben oder krank ist.
Wir veröffentlichen, was wir finden, auch Ergebnisse, die die Hypothese nicht stützen.
