MIT發(fā)明利用樹木為無(wú)線網(wǎng)絡(luò)提供電力
美國(guó)林務(wù)署(U.S. Forest Service)目前使用一種自動(dòng)化觀測(cè)站網(wǎng)絡(luò)來(lái)追蹤天氣狀況，尤其是在森林火災(zāi)好發(fā)的季節(jié)。不過(guò)這種由太陽(yáng)能供電的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)需要大片的森林空地，才能讓陽(yáng)光接觸到集電器。
現(xiàn)在研究人員開(kāi)發(fā)了一種新方法，可藉由控制一棵樹與地面上新型低耗電傳感器間的電壓差，將傳感器的數(shù)據(jù)從任何一棵樹上傳送出去。這種方法可避免為了取得太陽(yáng)能而清除森林的地面。
「我們認(rèn)為這種在每1英畝區(qū)域范圍內(nèi)的4棵樹上裝置無(wú)線傳感器的方法，能提供更佳的火災(zāi)預(yù)警模式、早期警報(bào)，以及比目前的森林中所采用的任何一種方法更準(zhǔn)確的當(dāng)?shù)貧夂驍?shù)據(jù)�！孤槭±砉W(xué)院(MIT)教授Andreas Mershin表示。
MIT的研究人員并預(yù)測(cè)，這種「樹電(tree power)」未來(lái)將可應(yīng)用于各種類型的環(huán)境監(jiān)測(cè)裝置，例如用來(lái)監(jiān)視林木叢生的廣闊美加邊境。
這些MIT的科學(xué)家并試圖找出樹木與地面存在電壓差的原因；在排除了諸如電磁輻射等可能性后，他們證實(shí)了一個(gè)19世紀(jì)以來(lái)的理論：不同的pH值會(huì)產(chǎn)生電壓差。「樹木內(nèi)部與所栽植的土壤間的pH值不平衡，因此產(chǎn)生了電壓�！筂ershin指出：「每一刻度的pH值差異，會(huì)產(chǎn)生59毫伏(millivolts)的電壓。」
Mershin表示，值得一提的是，這種樹木與其栽植土壤之間的電壓差，是由樹木本身的新陳代謝來(lái)維持，因此無(wú)論是白天晚上、春夏秋冬四季，或是晴天下雨，都不受影響�！敢�?yàn)闃淠颈仨毦S持內(nèi)部一定的離子濃度，才能順利進(jìn)行新陳代謝以及其它的生物功能。所以樹木會(huì)自我管理pH值，無(wú)論你將樹種在何種pH值的土壤內(nèi)，樹自己努力新陳代謝來(lái)維持固定的pH數(shù)值�！筂ershin解釋。
雖然該電壓差很小，但是由于固定而連續(xù)，所以能可靠地一點(diǎn)一滴慢慢充飽一個(gè)電池或電容器，然后用來(lái)驅(qū)動(dòng)一個(gè)無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)，每天傳送出4次數(shù)據(jù)。透過(guò)布建由這些裝置在樹上的節(jié)點(diǎn)所組成的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，研究人員計(jì)劃讓數(shù)據(jù)能在一個(gè)又一個(gè)節(jié)點(diǎn)間傳遞，最后抵達(dá)區(qū)域性的氣象站，然后把每棵樹上的傳感器讀數(shù)集中到火警預(yù)測(cè)的中央計(jì)算機(jī)上。
MIT最近將所研發(fā)的「樹電」成果獨(dú)立成一家公司，命名為Voltree Power，由Mershin擔(dān)任科學(xué)顧問(wèn)，MIT的大四學(xué)生Christopher Love則擔(dān)任該公司的研發(fā)副總。他們兩個(gè)與MIT生物醫(yī)學(xué)工程中心總監(jiān)Shuguang Zhang，已成功將一開(kāi)始僅數(shù)毫伏的樹電力提升到1伏特，足夠慢慢充飽一顆電池，并以無(wú)線電將傳感器的數(shù)據(jù)傳送到網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。
「Voltree是利用了一種專利金屬電極，以及一個(gè)釘在樹根上的地下電箱(electronics box)，將該技術(shù)最佳化�！筂ershin表示。在樹木周圍土壤中的次電極(second electrode)，可做為無(wú)線感測(cè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)電子組件的接地線(ground)；一條沿著樹木蜿蜒鋪設(shè)的天線則用以連結(jié)樹上的傳感器以及地下電子組件。
目前已經(jīng)有一塊10英畝大小的「樹電」無(wú)線感測(cè)網(wǎng)絡(luò)在美國(guó)林務(wù)署的指示下布建完成，準(zhǔn)備在2009年春天進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。
