普渡大学的一名研究人员开发了一种正在申请专利的 3D 打印地下水传感器，每台成本仅为几百美元，为那些价格昂贵且高度专业化的设备提供了一种更便宜的替代方案，而美国地质调查局仅拥有少数几台此类设备。
普渡大学林业与自然资源系物联网与生态分析助理教授雅各布·霍森与河流修复智能与验证公司首席工程师扎文·阿拉共同从零开始设计了这些传感器。这些设备利用带有温度传感器阵列的电路板来追踪地下水的流动速度和方向。传感器外壳在实验室中采用3D打印技术制造，无需外部生产即可快速迭代。
图片来源：普渡大学
外壳设计并非偶然。“设计一个精准的传感器，关键在于打造一个不会干扰水流的外壳，”霍森说道。“我们利用3D打印技术制作纹理，模拟土壤环境，让水流经传感器的方式与流经地下的方式完全相同。”该团队使用几家美国供应商提供的电路板等组件，以及一台经过特殊改造的烤箱，在内部完成传感器的组装。“我们只需几家美国供应商就能生产所有这些组件，然后自己完成剩余的组装工作，每个传感器的成本仅几百美元，”霍森说。“这在大多数生态实验室是无法实现的。”
初步耐久性测试表明，这些设备在水下连续运行七到八个月未发生故障。传感器通过农业信息技术部门搭建的LoRa网络无线传输数据，同时还将数据本地存储作为备份，这种设计旨在防止偏远地区的数据丢失。
首次大型实地测试将在美国地质调查局（USGS）位于伊利诺伊州边界附近坎卡基河沿岸的站点进行。此外，还将在普渡大学的ACRE湿地部署更多设备，用于水文研究。农业与生物工程教授、印第安纳州水资源研究中心主任基思·切尔考尔是该项目的联合首席研究员，该项目由美国地质调查局下一代水文观测系统资助。
该团队申请专利并非为了将该设计商业化，而是为了保持其开源状态。Hosen已将这项研究成果披露给普渡大学创新技术商业化办公室，该办公室已申请专利以保护其开源特性。潜在应用包括：为美国国防部追踪受污染的地下水、监测数据中心的用水量、评估建筑物在饱和土壤中的稳定性以及研究湿地中的地下水流动。“只要地下有水流动，它就能发挥作用，”Hosen说道。
来源：ag.purdue.edu
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