綠色工程 C 量化問(wèn)題，解決問(wèn)題

理解氣候和碳
隨著(zhù)政府和工業(yè)界在努力減少GHG的排放，科學(xué)界也在不斷努力以求更完全地理解世界氣候、碳交換機理、生態(tài)互動(dòng)以及全球變暖的影響，并對它們進(jìn)行建模。像這些復雜、混沌的系統需要十分精細的模型和仿真、大量超級計算機資源以及盡可能精確的基準數據。
舉例而言，嵌入式網(wǎng)絡(luò )傳感中心（CENS）的研究員正在使用NI CompactRIO硬件平臺研究多種生態(tài)系統中碳的動(dòng)態(tài)交換過(guò)程。CO2的特性之一是它會(huì )增強溫室效應，因為它能夠吸收紅外（IR）區域的光線(xiàn)。這種特性可以利用在包含紅外光源、光學(xué)濾波器和紅外探測器的光譜傳感器上。將濾波器調節到被CO2所吸收的紅外線(xiàn)波長(cháng)，紅外探測器輸出就與CO2濃度成比例。研究員能夠方便地將這個(gè)傳感器的模擬輸出連接到例如CompactRIO等數據采集系統的電壓輸入或4至20 mA電流輸入。此外，許多如CO2探測器等環(huán)境傳感器具有SDI-12串行數據接口，利用這個(gè)接口可以把傳感器通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)易適配器連接到CompactRIO上。將CO2濃度的數據與氣體流速的測量結果結合在一起，研究員就可以計算在森林頂蓋之間與其上方實(shí)際CO2的流量。其他CompactRIO系統測量在土壤表面下多個(gè)位置的CO2濃度和濕度，以便找出CO2的源頭。CompactRIO系統的分組使用了無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )，從而可以同時(shí)采集并記錄來(lái)自多個(gè)采樣點(diǎn)的數據，對正在研究的區域進(jìn)行特征提取，將數據通過(guò)蜂窩(cell)節點(diǎn)或無(wú)線(xiàn)鏈路周期性地傳送到中心在線(xiàn)數據庫（見(jiàn)圖3）。

圖3：在哥斯達黎加的熱帶雨林中，CENS研究員使用CompactRIO和無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )同步采集并記錄來(lái)自多個(gè)采樣點(diǎn)的數據，并計算碳交換CompactRIO監測系統是作為原型系統所開(kāi)發(fā)的，用于美國國家生態(tài)觀(guān)測站網(wǎng)絡(luò )（NEON），它是由美國國家自然基金會(huì )（NSF）所支持的洲際研究平臺。橫跨大洲的NEON工作站將會(huì )使用此系統測量在森林、土壤、大氣之間的CO2以及其他氣體的交換，以及植物、土壤、水體的物理、化學(xué)和微生物特性。數據將傳送到中央處理中心，并且與世界其他地區的科學(xué)家進(jìn)行共享。目前，CompactRIO監測系統正在哥斯達黎加的La Selva生物站持續工作， CompactRIO系統還被發(fā)布在加州的James San Jacinto和Stunt Ranch Santa Monica山脈保護站中。
總結
隨著(zhù)社會(huì )的環(huán)境和能源挑戰變化越來(lái)越嚴峻，我們比過(guò)去更加需要具備專(zhuān)業(yè)技能的創(chuàng )新工程師和科學(xué)家對世界進(jìn)行變革和改進(jìn)。綠色工程利用測量和控制技術(shù)對產(chǎn)品、技術(shù)和過(guò)程進(jìn)行設計、開(kāi)發(fā)和改進(jìn)，通過(guò)‘量化問(wèn)題’‘解決問(wèn)題’構建綠色應用，最終獲得環(huán)境以及經(jīng)濟上的利益。