该项目由上海交大电子信息与电气工程学院常务副院长毛军发领衔,联合国科学院寒区旱区与环境工程研究所、美国宾夕法尼亚大学KdLab实验室、宁夏大学宁夏沙漠信息智能感知重点实验室等多家科研单位,通过沙粒尺度新型传感器技术、无线传感网络与传输技术、沙基机器人技术、沙漠新能源技术等一系列智能沙漠技术,与“沙魔”斗智斗勇。
团队成员李新碗教授介绍,目前全国2456个气象站和82个沙尘观测站主要采用人工测量和遥感卫星监测。如今,团队与美国宾夕法尼亚大学则合作研发出一种沙基机器人,形成能自动定位的机器人编队,在沙漠腹地进行动态“巡逻”站岗。这种机器人可借助太阳能等自然能源供电,并借助传感网等信息手段,深入沙漠腹地进行沙尘监测与信息获取。
不仅如此,与传统观测手段相比,上海交大智能沙漠技术将风速风向、大气局部气压、温度、风沙流强度等传统传感器与新研发的沙粒振动测量传感器相结合,采用三维振动监测方案,通过光纤微光学透镜成像技术,实现微小尺度的沙粒运动特征监测。这项技术方案,让一粒尘沙的运动方向、运动距离,甚至运动频率和强度都能够清晰地以图像形式呈现,“沙粒的碰撞可能是导致产生大量沙尘引发沙尘暴的主要原因,因此,观察沙粒振动频率及振幅特征可能找到沙尘暴的起因机制,具有重要学术价值”,李教授说。
未来,团队还将与国内科研单位合作,将动力学和时间序列非线性分析的手段引入预测,通过分析沙尘暴的旋度来判断沙尘暴路径和强度,并通过特定计算获得沙尘暴的时空结构。李新碗透露,科研团队将在沙漠腹地搭建一个可移动的沙尘监测传感网络,覆盖25平方公里,收集温度、局部气压、风力、风向、风蚀量、沙粒振动参量、GPS等七类传感数据,应用数据融合和时间序列分析方法对沙尘暴进行动力学重构,将探索出沙尘暴起因机制和预测预报方法。
本报记者 易蓉