綠色工程 C 量化問題，解決問題

理解氣候和碳
隨著政府和工業(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(jī)理、生態(tài)互動(dòng)以及全球變暖的影響，并對(duì)它們進(jìn)行建模。像這些復(fù)雜、混沌的系統(tǒng)需要十分精細(xì)的模型和仿真、大量超級(jí)計(jì)算機(jī)資源以及盡可能精確的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)。
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(tái)研究多種生態(tài)系統(tǒng)中碳的動(dòng)態(tài)交換過程。CO2的特性之一是它會(huì)增強(qiáng)溫室效應(yīng)，因?yàn)樗軌蛭占t外（IR）區(qū)域的光線。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(cè)器的光譜傳感器上。將濾波器調(diào)節(jié)到被CO2所吸收的紅外線波長，紅外探測(cè)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(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的電壓輸入或4至20 mA電流輸入。此外，許多如CO2探測(cè)器等環(huán)境傳感器具有SDI-12串行數(shù)據(jù)接口，利用這個(gè)接口可以把傳感器通過一個(gè)簡(jiǎn)易適配器連接到CompactRIO上。將CO2濃度的數(shù)據(jù)與氣體流速的測(cè)量結(jié)果結(jié)合在一起，研究員就可以計(jì)算在森林頂蓋之間與其上方實(shí)際CO2的流量。其他CompactRIO系統(tǒng)測(cè)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(tǒng)的分組使用了無線網(wǎng)絡(luò)，從而可以同時(shí)采集并記錄來自多個(gè)采樣點(diǎn)的數(shù)據(jù)，對(duì)正在研究的區(qū)域進(jìn)行特征提取，將數(shù)據(jù)通過蜂窩(cell)節(jié)點(diǎn)或無線鏈路周期性地傳送到中心在線數(shù)據(jù)庫（見圖3）。

圖3：在哥斯達(dá)黎加的熱帶雨林中，CENS研究員使用CompactRIO和無線網(wǎng)絡(luò)同步采集并記錄來自多個(gè)采樣點(diǎn)的數(shù)據(jù)，并計(jì)算碳交換CompactRIO監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是作為原型系統(tǒng)所開發(fā)的，用于美國國家生態(tài)觀測(cè)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(tái)。橫跨大洲的NEON工作站將會(huì)使用此系統(tǒng)測(cè)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(shù)據(jù)將傳送到中央處理中心，并且與世界其他地區(qū)的科學(xué)家進(jìn)行共享。目前，CompactRIO監(jiān)測(cè)系統(tǒng)正在哥斯達(dá)黎加的La Selva生物站持續(xù)工作， CompactRIO系統(tǒng)還被發(fā)布在加州的James San Jacinto和Stunt Ranch Santa Monica山脈保護(hù)站中。
總結(jié)
隨著社會(huì)的環(huán)境和能源挑戰(zhàn)變化越來越嚴(yán)峻，我們比過去更加需要具備專業(yè)技能的創(chuàng)新工程師和科學(xué)家對(duì)世界進(jìn)行變革和改進(jìn)。綠色工程利用測(cè)量和控制技術(shù)對(duì)產(chǎn)品、技術(shù)和過程進(jìn)行設(shè)計(jì)、開發(fā)和改進(jìn)，通過‘量化問題’‘解決問題’構(gòu)建綠色應(yīng)用，最終獲得環(huán)境以及經(jīng)濟(jì)上的利益。