Konserwacja czujników i urządzeń: Zimowa lista kontrolna
Bądź na bieżąco z rutynowymi zadaniami konserwacyjnymi tej zimy, aby zapobiec uszkodzeniom w trudnych warunkach.
Celem każdego badacza jest uzyskanie użytecznych danych terenowych przez cały czas trwania badania. Dobry zestaw danych to taki, który naukowiec może wykorzystać do wyciągnięcia wniosków lub dowiedzenia się czegoś o zachowaniu czynników środowiskowych w konkretnym zastosowaniu. Jednak, jak wielu badaczy boleśnie się przekonało, uzyskanie dobrych danych nie jest tak proste, jak zainstalowanie czujników, pozostawienie ich w terenie i powrót w celu znalezienia dokładnego zapisu. Ci, którzy nie planują z wyprzedzeniem, często sprawdzają dane i regularnie rozwiązują problemy, często wracają, aby znaleźć nieprzyjemne niespodzianki, takie jak odłączone kable rejestratora danych, kable czujników uszkodzone przez gryzonie lub, co gorsza, że nie mają wystarczającej ilości danych, aby zinterpretować swoje wyniki. Na szczęście większości wpadek związanych z gromadzeniem danych można uniknąć dzięki wysokiej jakości sprzętowi, starannemu przemyśleniu i niewielkiej ilości przygotowań.
Poniżej znajduje się kilka typowych błędów popełnianych podczas projektowania badania, które kosztują czas i pieniądze oraz mogą uniemożliwić wykorzystanie danych.
W poniższym webinarium naukowiec METER dr Colin Campbell omawia:
Projektując badanie, skorzystaj z poniższych najlepszych praktyk, aby uprościć gromadzenie danych i uniknąć niedopatrzeń, które sprawiają, że dane nie są użyteczne i ostatecznie możliwe do opublikowania.
Konfiguracja czujników w laboratorium przed udaniem się w teren pomaga badaczom zrozumieć, jak działają ich czujniki. Na przykład naukowcy mogą dokonywać odczytów czujników gleby w różnych typach gleby, co da im solidne zrozumienie, jakich wartości wilgotności gleby można się spodziewać w różnych scenariuszach. Opracowanie czujników przed udaniem się w teren pomaga badaczom zrozumieć prawidłową instalację, jak długo może ona potrwać i pozwala im zdiagnozować problemy, takie jak czujnik, który może odczytywać nieprawidłowo. W tym czasie mogą oni ustalić, jakie narzędzia i sprzęt mogą być potrzebne do instalacji. Posiadanie dedykowanego zestawu narzędzi instalacyjnych wypełnionego ważnymi narzędziami, takimi jak opaski zaciskowe, szczypce, markery, latarki i baterie, może zaoszczędzić wiele godzin podróży w tę i z powrotem na miejsce instalacji.
Badacze powinni sporządzić plan terenu z mapą i pamiętać, że instalacja zajmuje zwykle dwa razy więcej czasu niż im się wydaje. Posiadanie planu terenu znacznie zmniejsza liczbę błędów ludzkich, zwłaszcza gdy zależy nam na czasie. Po przybyciu na miejsce badań naukowcy mogą instalować zgodnie z planem i zapisywać poprawki na mapie w trakcie pracy. Ten krok pozwala zaoszczędzić znaczną ilość czasu w przyszłości, jeśli oni lub inni współpracownicy będą musieli znaleźć i odkopać problematyczny czujnik. Posiadanie planu awaryjnego na wypadek sytuacji, które mogą pójść nie tak, jest również ważne. Na przykład, co jeśli gleba jest zbyt skalista na określonej głębokości? Albo co się stanie, jeśli stacja pogodowa lub czujnik wilgotności nie będą mogły zostać zainstalowane na głębokości dwóch metrów? Badacze muszą pomyśleć o tym, co zrobić, jeśli ich pierwotny plan nie zadziała, ponieważ często nie będą mogli wrócić na miejsce przez tygodnie lub miesiące.
Przed wyborem lokalizacji naukowcy powinni jasno określić swoje cele w zakresie gromadzenia danych. Muszą wiedzieć, co zamierzają zrobić z danymi, aby dane mogły odpowiedzieć na właściwe pytania. Gdy cele zostaną zrozumiane, badacz może zacząć rozumieć, gdzie umieścić swoje czujniki.
Najbardziej wpływową kwestią, z jaką będą musieli zmierzyć się badacze przy określaniu miejsca umieszczenia czujników, jest zmienność. Na przykład naukowcy badający glebę będą musieli zrozumieć czynniki zmienności, takie jak nachylenie, aspekt, typ roślinności, głębokość, typ gleby i gęstość gleby. Jeśli badają okap, będą musieli zrozumieć niejednorodność pokrywy roślinnej i odpowiednio ją rozmieścić. Jeśli badacz porównuje dane, musi być konsekwentny w rozmieszczaniu czujników. Oznacza to, że wysokość nad ziemią lub głębokość pod ziemią powinny być spójne w każdym miejscu. Nie ma sposobu na monitorowanie każdego źródła zmienności, więc badacze powinni monitorować źródła, które są najważniejsze. Aby uzyskać bardziej dogłębne spojrzenie na zmienność, przeczytaj "Czujniki wilgotności gleby: Ile ich potrzebujesz?".
Wybór lokalizacji powinien być również praktyczny. Badacze będą musieli przeglądać dane tak często, jak to możliwe (zalecamy co najmniej raz w miesiącu), aby upewnić się, że wszystko działa poprawnie, dlatego rejestrator danych musi być dostępny. Komórkowe rejestratory danych znacznie ułatwiają dostęp do danych, zwłaszcza w odległych lokalizacjach. Przesyłanie danych na stronę cloud oznacza, że naukowcy mogą uzyskać dostęp do danych, udostępniać je i rozwiązywać problemy każdego dnia w zaciszu swojego biura.
Ponadto, wybierając lokalizację rejestratora danych, staraj się unikać długich przewodów, które mogą powodować gradienty potencjału napięcia w przypadku uderzenia pioruna. Wybierz lokalizację, w której czujniki będą łatwe do podłączenia, i przymocuj dodatkowy kabel do słupka w celu odciążenia, aby kable nie zostały wyciągnięte z rejestratora. Odłączone czujniki lub zerwane połączenia mogą mieć katastrofalne skutki dla badania.
Im więcej metadanych badacze zarejestrują w miejscu badań, tym lepiej zrozumieją swoje dane i tym więcej czasu zaoszczędzą w dłuższej perspektywie. Niektóre rejestratory danych, takie jak ZL6 automatycznie rejestrują ważne metadane, takie jak lokalizacja GPS, ciśnienie barometryczne i numer seryjny czujnika. Ponadto pomiary pomocnicze, takie jak temperatura gleby lub monitorowanie mikroklimatu, mogą być kolejnym źródłem metadanych. Stacja pogodowa typu "wszystko w jednym", taka jak ATMOS 41, automatycznie rejestruje zdarzenia pogodowe i może być ważnym sposobem na porównanie lub sprawdzenie wilgotności gleby, potencjału wody lub innych danych.
Aby udokumentować informacje o terenie, które nie są automatycznie rejestrowane przez oprzyrządowanie terenowe, wielu naukowców uważa za praktyczne utworzenie wspólnego arkusza roboczego charakterystyki terenu, którego mogą używać do informowania innych współpracowników pracujących w danym miejscu. Metadane, które będą miały kluczowe znaczenie dla przyszłego wglądu w dane i ich publikacji, to: rodzaj gleby, gęstość gleby, rodzaje pokrywy, interwał pomiarowy, surowe dane i rodzaj zastosowanej kalibracji, uwagi na temat systemu nawadniania (jeśli jest obecny), które czujniki wilgotności gleby są zainstalowane na jakiej głębokości, uwagi na temat tego, dlaczego miejsce zostało wybrane, zdarzenia, które mogą mieć wpływ na gromadzenie danych, takie jak zbiory, lub wszelkie inne informacje, które mogą być trudne do przypomnienia podczas analizy danych. Informacje te będą ważne, gdy nadejdzie czas publikacji, a umieszczenie ich we wspólnej lokalizacji opartej na stronie cloud pozwoli uniknąć bólu głowy.
Jeśli naukowiec chce uzyskać dokładne dane, prawidłowa instalacja czujnika powinna być dla niego priorytetem numer jeden. Na przykład, podczas pomiaru w glebie, naturalne wahania gęstości mogą spowodować utratę dokładności od 2 do 3%, ale zła instalacja może potencjalnie spowodować utratę dokładności większą niż 10%. Prawidłowa instalacja czujników nie zajmuje dużo czasu, dlatego badacze powinni uważnie przeczytać instrukcje (więcej szczegółowych informacji można znaleźć w artykule "Jak zainstalować czujniki wilgotności gleby: szybciej, lepiej i z większą dokładnością"). W przypadku instalacji czujników wilgotności gleby należy użyć narzędzia do instalacji w otworzeTEROS , aby uzyskać większą dokładność.
Po zainstalowaniu czujnika, ale przed zamknięciem otworu świdra lub wykopu, należy sprawdzić czujniki za pomocą naszego urządzenia do natychmiastowego odczytu Bluetooth. ZSCnaszego urządzenia do natychmiastowego odczytu Bluetooth, aby upewnić się, że odczyt jest dokładny. Późniejsze wykopywanie czujnika po zebraniu złych danych przez cały sezon będzie bolesne.
Ponadto należy pamiętać o oznaczeniu każdego czujnika typem czujnika, głębokością instalacji i innymi informacjami, które mogą być ważne. Naukowcy, którzy instalują setki czujników, czasami kupują elektroniczne urządzenie do etykietowania w celu kodowania kreskowego czujników, ale taśma i trwały marker również działają. Etykiety należy umieścić wewnątrz rejestratora danych w celu ochrony przed warunkami atmosferycznymi.
Ochrona czujników za wszelką cenę ma kluczowe znaczenie dla badania. Ważne jest, aby badacze poprowadzili odsłonięte kable czujników wewnątrz rury PCV lub elastycznego przewodu elektrycznego i poprowadzili je w górę słupka rejestratora danych na około 60 cm (2 stopy). Zapobiegnie to uszkodzeniom przez gryzonie lub łopaty. Ponadto należy starannie przymocować kable do słupka za pomocą opasek zaciskowych UV, tak aby były mocno trzymane, ale nie ciągnęły się za rejestratorem danych (upewnij się, że jest jakieś odciążenie). Podczas wizyt na miejscu warto również sprawdzić uszczelki rejestratora danych pod kątem pęknięć. Jeśli uszczelka rejestratora danych jest pęknięta, może nie być odporna na warunki atmosferyczne i należy ją wymienić. Skontaktuj się z obsługą klienta w celu bezpłatnej wymiany.
Ponadto badacze powinni sprawdzać rzeczywiste dane tak często, jak to możliwe, aby rozwiązywać problemy. Pewien naukowiec odkrył błąd w swoich danych z pyranometru, porównując je z czujnikiem kwantowym na tej samej wysokości. Dopiero patrząc na rzeczywiste wartości odkrył, że ptak zabrudził jego czujnik promieniowania słonecznego, czyniąc go bezużytecznym dla znacznej części jego badań. Skończyło się na tym, że musiał obliczyć dane z czujnika kwantowego, które nie były tak dokładne. Regularne sprawdzanie danych zapobiegnie problemom, które mogą być szkodliwe dla projektu badawczego. Nowy ZENTRA Cloud i ZL6 pozwalają badaczom na rozwiązywanie problemów i tworzenie wykresów danych tak często, jak to tylko możliwe. Zaledwie dwie do trzech minut poświęconych na dostrzeżenie trendów lub wykrycie błędów może zaoszczędzić tygodnie utraconych danych.
The ZL6podobnie jak jego poprzednicy, uśrednia dane. Jeśli więc badacze nie chcą średniej, powinni częściej rejestrować dane. Jednak generowanie dużych ilości danych niekoniecznie przyczyni się do osiągnięcia celu. Ważne jest uchwycenie i zrozumienie szeregu czasowego, który odnosi się do hipotezy badawczej. Jeśli badacz próbuje zrozumieć roczne trendy wilgotności gleby i pobiera dane z pięciu minut, wygeneruje mnóstwo danych, które nie będą przydatne, ponieważ wilgotność gleby nie zmienia się zbytnio w ciągu minuty. Następnie badacz jest zmuszony do przetwarzania końcowego w celu rozrzedzenia danych. Mimo to, jeśli celem badania jest poznanie momentu, w którym woda zaczyna infiltrować glebę, przechwytywanie danych w odstępach jednominutowych lub krótszych ma kluczowe znaczenie. Badacze ci będą potrzebować rejestratora danych Campbell Scientific lub takiego, który będzie w stanie wyzwolić zdarzenie odczytu w oparciu o natychmiastową zmianę. Jednak większość ludzi przecenia ilość potrzebnych danych. W przypadku pomiaru promieniowania słonecznego, najprawdopodobniej wystarczy co 15 minut. W przypadku ewapotranspiracji powszechne jest rejestrowanie danych co pół godziny. W tych i wielu innych przypadkach krótkie interwały rejestracji, takie jak co pięć minut, są prawdopodobnie zbyt częste.
Innym ważnym krokiem, o którym badacze często zapominają, jest dopasowanie częstotliwości pomiarów wszystkich rejestratorów danych. Jeśli badacz ma dwa rejestratory danych odczytujące dane co 15 minut, a ktoś inny skonfiguruje rejestrator do odczytu co godzinę, wówczas można wykorzystać tylko dane godzinowe.
Jeśli naukowiec odkryje błąd w danych, niekoniecznie jest to spowodowane uszkodzeniem czujnika. Często interesujące odczyty czujników opowiadają historię o tym, co dzieje się w glebie lub środowisku. Interpretacja danych może być czasami trudna, a badacze mogą potrzebować wrócić na miejsce, aby zrozumieć, co się naprawdę dzieje. Na przykład: na rysunku 1 wygląda na to, że czujnik wilgotności gleby może być uszkodzony, jednak gdy naukowiec zbadał go dokładniej, odkrył, że ewapotranspiracja była wyższa niż infiltracja.
Ponadto badacze mogą potrzebować nieszablonowego myślenia, aby zinterpretować swoje dane. Mogą spróbować spojrzeć na dane na kilka różnych sposobów. Rysunek 2 ilustruje tradycyjny czasowy sposób tworzenia wykresów danych. Na rysunku 3 te same dane można wyświetlić w zupełnie inny sposób.
Naukowcy mogą również przekonwertować dane dotyczące zawartości wody na potencjał wody za pomocą krzywej uwalniania wilgoci (patrz rysunek 4).
Po uzyskaniu danych dotyczących potencjału wody dane będą wyglądać następująco:
Wykreślenie tych samych danych na trzy różne sposoby może naświetlić kwestie lub problemy, których badacz mógłby nie zauważyć w przypadku tradycyjnego wykresu czasowego.
Poświęcenie niewielkiej ilości dodatkowego czasu na prawidłowe przeprowadzenie eksperymentu przynosi duże korzyści w postaci zaoszczędzonego czasu, wysiłku i pieniędzy. Przygotowanie, planowanie, jasno określony cel badawczy, właściwy wybór miejsca, instalacja, konserwacja, harmonogram i prawidłowa interpretacja danych - wszystko to znacznie przyczynia się do zapobiegania typowym błędom w danych, które mogą zagrozić projektowi badawczemu. Efekt końcowy? Dane, które można opublikować lub wykorzystać do podejmowania decyzji.
W poniższym filmie dr Colin Campbell omawia, w jaki sposób ZENTRA Cloud upraszcza proces gromadzenia danych i dlaczego badacze nie mogą sobie pozwolić na życie bez niego. Następnie oprowadza na żywo po funkcjach ZENTRA Cloud .
Chcesz zobaczyć, jak ZENTRA Cloud rewolucjonizuje gromadzenie danych i zarządzanie nimi dla setek badaczy? Skorzystaj z wycieczki na żywo lub wirtualnej.
Dowiedz się wszystkiego, co musisz wiedzieć o pomiarze wilgotności gleby - wszystko w jednym miejscu: dlaczego jest to potrzebne, jak to zmierzyć, porównanie metod/czujników, ile pomiarów, gdzie należy mierzyć, najlepsze praktyki, rozwiązywanie problemów z danymi i nie tylko.
Pobierz kompletny przewodnik badacza po wilgotności gleby
Nasi naukowcy mają wieloletnie doświadczenie w pomaganiu badaczom i hodowcom w pomiarach kontinuum gleba-roślina-atmosfera.
Bądź na bieżąco z rutynowymi zadaniami konserwacyjnymi tej zimy, aby zapobiec uszkodzeniom w trudnych warunkach.
Jeśli chcesz uzyskać dokładne dane, prawidłowa instalacja czujnika powinna być Twoim priorytetem. Zła instalacja może potencjalnie spowodować utratę dokładności większą niż 10%.
Naruszenie terenu ma znaczenie - i istnieją sposoby na zmniejszenie jego wpływu na dane dotyczące wilgotności gleby. Dowiedz się, jakie techniki instalacji i najlepsze praktyki mogą zapewnić Ci sukces.