Arupuru aitab keskkonda jälgida
Arupuru (ingl smart dust – tark tolm) kübemeteks (ingl smart dust mote) nimetatakse väikseid arvuteid, mis on varustatud autonoomse energiaallikaga ning traadita andmesideliidesega, tänu millele nad on võimelised töötama iseseisvalt ja omavahel suhtlema.
Hulk ühte piirkonda paigutatud arupurukübemeid moodustab sensorvõrgu (sensor network), mille pisiarvutid (arupurukübemed) koguvad ja töötlevad keskkonnaandmeid ning edastavad need klientidele. Sensorvõrgu klientideks võivad olla nii suurte andmekogumissüsteemide serverid kui ka käsiseadmega varustatud inimesed, kes vajavad kogutud andmeid. Arupuru kontseptsiooni lõi aastal 2001 Ameerika Ühendriikide DARPA (Defence Advanced Research Project Agency) projekti raames California Ülikoolis prof Kristofer Pister. Pisiarvutitest koosneva võrgu kontseptsioon võimaldas tehnoloogiat arendada nõnda, et võrguosad on väikesed ning suhteliselt odavad.
Arupuru arendamine on suuresti toimunud tänu selle rakendusvaldkondade väga laialdasele uurimisele. Ometi võib öelda, et kübemerakenduste väljatöötamine tsiviilvaldkonna jaoks on suhteliselt algusjärgus ning arupururakendused ei ole igapäevaelus veel kuigi levinud. Sensorvõrke on võimalik rakendada paljudes valdkondades, kus on vaja mingeid objekte või keskkonnaomadusi jälgida ühekorraga paljudes eri punktides ning kus jälgimispunktide juhtmetega ühendamine on kas kallis või võimatu. Sellised rakendused on arukas keskkond, tootmissüsteemide jälgimine, logistika, turvasüsteemid, ent ka looduskeskkonna seire. Aruka elukeskkonna näiteid on rohkesti – oma elanike käitumist jälgivad majad, mis tuvastavad nt üksiku vanuri tervise halvenemist, end elanike eelistustele kohandavad kodud, kus tuled süttivad või kustuvad vastavalt sellele, millises ruumis viibitakse, ning kütte- ja jahutusseadmed end ise häälestavad. See kõik toimub inimese sekkumise või otsese juhtimiseta, sest aruka keskkonna osad on võimelised inimeste käitumist jälgima, aru saama nende eelistustest ning vastavalt sellele keskkonda kohandama.
Arupuru kasutamisvõimalused keskkonna jälgimisel
Nagu öeldud, saab arupuru kasutada kõigis rakendustes, kus on vaja suurt hulka jälgimispunkte, kuhu peab olema seadmeid lihtne ja kiire paigaldada. Sellised rakendused on näiteks keskkonna ohtlike ainete sisaldust mõõtvatest sensoritest koosneva, potentsiaalseid saasteallikaid jälgiva perimeetri rajamine. Selline sensoritest moodustatud perimeeter võimaldab jälgida saaste tekkimist ja levimist, andes sellest kohe teada ning võimaldades sellele kiiresti reageerida. Selliste rakenduste eelduseks on sensorite olemasolu, mille energiatarve on arupurule sobivalt väike. Sobilikke sensoreid on olemas juba praegu, ent arvestades sensortehnoloogia kiiret arengut (mis tegi võimalikuks ka arupuru kasutuselevõtu ja leviku) on lähitulevikus oodata nende valiku kiiret suurenemist.
Üks arupuruga varustatud perimeetri rakendusi on tule levimise jälgimine metsatulekahjude puhul. Olukorras, kus inimressurss on piiratud ning tulekahju visuaalne jälgimine pole võimalik, oleks mõistlik paigutada piki tulekahju perimeetrit arupuru ning selle abil jälgida, et tuli soovimatus suunas levima ei hakkaks. Selleks peab olema varuks piisaval hulgal arupurukübemeid, mida saab tulekahju korral kiiresti kasutusele võtta. Arupuru on võimalik edukalt rakendada ka inimeste liikumise tuvastamiseks seal, kus on kehtestatud liikumiskeeld, nt Eesti rannikumere laidudel lindude haudeajal või metsades, kuhu minek on suure tuleohu tõttu keelatud. Arupurukübemete paigaldamine on lihtne ja kiire ning nende ökoloogiline jalajälg väga väike.
Üks näiteid keskkonda paigaldatud arupurukübemete rakendamisest pikema aja kestel on Defendeci loodud rakendus, mille eesmärk on jäiteohu tuvastamiseks jälgida maanteede ja nende lähiümbruse mikrokliimat. Praegu tehakse seda ilmajaamade abil, mis on kallid, suhteliselt suured ning kohmakad ja mille paigaldamine on kallis ja keeruline. Arupurul on sellises rakenduses selgeid eeliseid ning selle hoolduskulud on väga väikesed. Defendeci loodud teeolude jälgimise arupuru, mis oli mõeldud töötama vaid mõni kuu, toimis ka rohkem kui poole aasta pärast, ilma et keegi seda märganud oleks. Jälgimisseadmed pidasid vastu oodatust märksa kauem ning ei vajanud ka aasta pärast hooldust ega akude laadimist. Sellist seadmestikku on võimalik rakendada väga erinevates eluvaldkondades, kus on oluline pikk hooldusvälp ja väike energiatarve ning võib öelda, et rakendusi on nii palju, kui jätkub fantaasiat.
Tänapäevane tehnoloogia pakub väga suure valiku sensoreid ning arupuru muudki komponendid on arenenud tasemeni, mis lubab tarka tolmu rakendada õige mitmesugustes valdkondades. Arupuru üha laialdasem kasutuselevõtt on langetanud ka nende hinda.
Artikli autor on RAILI SOMELAR, Defendec
Artikkel ilmus ajakirjas Keskkonnatehnika 4/2011 lk 28
Foto: Pexels
