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Nemo-Pi: Ein Raspberry-Pi-basiertes System rettet das Korallenrill

| Redakteur: Sebastian Gerstl

Rettet Nemo: Die „Unterwasser-Wetterstationen“ von „Save Nemo“ sollen durch Wasserverschmutzung und Klimawandel bedrohte Korallenriffe und Tierarten mit Raspberry-Pi-Boards und Sensortechnik schützen.
Rettet Nemo: Die „Unterwasser-Wetterstationen“ von „Save Nemo“ sollen durch Wasserverschmutzung und Klimawandel bedrohte Korallenriffe und Tierarten mit Raspberry-Pi-Boards und Sensortechnik schützen. (Bild: gemeinfrei / CC0)

Klimawandel und Wasserverschmutzung bedrohen nicht nur im Pazifik Pflanzen- und Tierwelt. Der gemeinnützige Verein Save Nemo e.V. setzt auf „Unterwasser-Wetterstationen“, um ihren Lebensraum zu erhalten.

Als für den im Jahr 2000 erschienenen Film „The Beach“ ein abgelegener, paradiesischer Strand gesucht wurde, entschieden sich die Produzenten für „Maya Bay“, eine idyllische Bucht auf der thailändischen Insel Koh Phi Phi Leh. Bis dahin war die Gegend allenfalls einigen wenigen Natururlaubern vertraut. Doch die paradiesischen Bilder lösten in unzähligen Kinobesuchern Fernweh aus – und der Tourismus zu der bis dahin spärlich besuchten Pazifikinsel begann zu boomen.

In diesem Jahr war zumindest zeitweilig damit Schluss: Am 1. Juni 2018 beschloss die thailändische Regierung, Maya Bay für die Touristenströme zu sperren. 18 Jahre an stetig zunehmendem Tourismus, Menschenmassen und Motorbootverkehr haben das Ökosystem der Insel ruiniert. Besonders das Meer und seine Bewohner haben unter dem hinterlassenen Müll, den Abgasen und Abwässern gelitten: Meldete man noch vor zehn Jahren, dass etwa 30% der Korallenriffe vor Thailands Küsten schwer beschädigt seien, waren die Zahl bis zu diesem Jahr auf 77% gestiegen. Darunter leidet auch die Flora und Fauna; Tierbestände wie etwa der aus dem Pixar-Film Findet Nemo bekannte Clownfisch sind zunehmend bedroht. Zwar wurde im November diesen Jahres der einstige „Traumstrand“ wieder eröffnet, die Zahl und die Bleibezeit von Touristen wurde aber stark eingeschränkt. Die einstigen paradiesischen Verhältnisse haben sich derweil nicht wieder erholt, die Natur bleibt nachhaltig geschädigt.

Das Beispiel zeigt, wie wichtig der Schutz und die Erhaltung der Flora und Fauna im Pazifik auch für uns Europäer sein sollte. Für Asien selbst wiegt dies natürlich neu bedeutend schwerer - besonders, wenn es um die Unterwasserwelt geht: Fast jeder zweite Job in den Küstenregionen hängt vom Meer ab.

Hier engagiert sich der in Herford ansässige Save Nemo e.V. Der gemeinnützige Verein hat 2016 damit begonnen,Ankerpunkte für Boote – so genannte Moorings – kostenlos in Asien zu installieren, damit Riffe nicht durch Anker beschädigt werden. Seit über einem Jahr werden diese Moorings mit dem Nemo-Pi-Projekt ausgestattet: Ein aus Raspberry Pi samt zugehöriger Elektronik ausgestattetes System, mit dem Zustand und die Qualität der Unterwasserwelt besser überwachten werden können.

Eine „Wetterstation" für die Unterwasserwelt

Die Inspiration für das Nemo-Pi kam von den Tiefsee-Sonden der NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration). Statt aufwendiger Tiefsee-Forschung kam das Team von Save-Nemo auf die Idee, kostengünstige kleine IoT-Geräte zu verwenden, die in Küstennähe eingesetzt werden, wo eine schwache Funk- oder WiFi-Verbindung noch ausreicht. Das Gerät müsste Sensoren unterstützen können, die den Druckbedingungen in einer Wassertiefe von bis zu 60 Metern standhalten. Zudem müsste es in einem wetterfesten Gehäuse arbeiten, um die rauen Bedingungen an der Meeresoberfläche verkraften zu können. Schließlich sollte es möglich sein, das Gerät allein über Solarzellen mit Strom zu versorgen.

Für dieses Projekt kamen zu Beginn mehrere Einplatinenrechner in Betracht; so überlegte man anfänglich, ein Arduino-Board als Basis für eine solche „Unterwasser-Wetterstation" zu verwenden. Nach Abwägung aller Faktoren entschied sich das Team schließlich, als Computing-Board ein Raspberry Pi Zero zu verwenden. Dabei spielte unter anderem die große Nutzerbasis und die zugehörige Entwickler-Community, die Zugang zu zahlreichen Open-Source-basierten Projekten bietet, eine große Rolle. Die leichte Programmierbarkeit des Boards durch Programmiersprachen wie Python und C++ zu verwenden war ebenfalls ein wichtiger Faktor. Zwar verfügt ein Raspberry Pi Zero nur über ein Minimum an Schnittstellen, doch Nachteile wie fehlende analoge Ports oder ein im Vergleich zu manchen Arduino-Boards höherer Energieverbrauch konnte durch geschickte Programmierung und Entwicklung ausgeglichen werden.

Anfang 2019 soll Nemo-Pi v1.0 voll einsatzbereit sein

Um den Energiebedarf gering zu halten, wird das Nemo-Pi acht- bis zehnmal täglich für einige Momente aus dem Sleep-Modus geweckt. In der kurzen Zeit sammelt das Gerät an seinem Ankerpunkt die Daten zum Wasserzustand (wie z.B. Temperatur, Sichtbarkeit, pH-Wert und die Konzentration von CO2 und Stickoxid) und sendet diese an den Server weiter, ehe das System wieder in seinen Schlummer versinkt. Diese kurze Aktivitätszeit reicht aus, um das System über ein halbflexibles Solarpanel mit 5V und 2A zu versorgen.Das des Geräts ist die GSM-Schnittstelle integriert und verfügt über eine Hochleistungsantenne, die ideal für den Einsatz in Küstennahen Gebieten eignet ideal ist und einen akzeptablen Energieverbrauch aufweist. Für Heimanwender empfiehlt das Save-Nemo-Team im Übrigen den Einsatz eines NEO-6M- oder 8Q-Chipsets von u-blox, das zu dem verwendeten Modul 100% kompatibel sein soll.

In diversen Tests in Thailand und Indonesien hat die Mannschaft von Save Nemo die Haltbarkeit und Leistung des Geräts über das laufende Jahr hinweg stets verfeinert und weiter ausgefeilt: Konnektoren oder Sensoren wurden ausgetauscht, falls diese zu anfällig waren für UV-Strahlung oder hohes Salinitätsniveau. Auch wenn sich das Projekt noch im Entwicklungsstadium befindet, zeigt sich der Save Nemo e.V. erfreut über die erzielten Fortschritte. Ein Einsatz, der auch bereits preisgekrönt wurde:

Anfang 2019 soll das Nemo-Pi voraussichtlich sein Beta-Stadium verlassen und offiziell als Nemo-Pi 1.0 verfügbar sein. Generell ist das Nemo-Pi ein gemeinnütziges Unterfangen: Der größte Teil der Nemo-Pi-Komponenten und seines Python- und C++-basierten Codes sind Open Source - jeder, der es möchte, könnte dieses Projekt selbst verwenden - ob zum Wasserschutz oder als eigenes, privates Unterfangen.

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