近年來，因全球變暖導(dǎo)致自然災(zāi)害頻發(fā)。普遍觀點(diǎn)認(rèn)為，以二氧化碳為主的溫室氣體排放是引起全球變暖的罪魁禍?zhǔn)住?br>        為了研究溫室氣體排放到底對環(huán)境會產(chǎn)生多大影響，加利福尼亞大學(xué)洛杉磯分校（UCLA）的研究人員利用NI PAC 平臺在哥斯達(dá)黎加的熱帶雨林中部署了傳感器網(wǎng)絡(luò)，監(jiān)測二氧化碳和其他物質(zhì)之間的流通轉(zhuǎn)變，并且利用LabVIEW 的網(wǎng)絡(luò)功能，使世界各地的研究人員可以共享監(jiān)測結(jié)果，從而為全球變暖問題的研究提供了第一手的數(shù)據(jù)資料。
        地球表面以熱輻射的形式釋放吸收的太陽能，大氣層會再吸收部分能量并進(jìn)行循環(huán)，從而保持地球溫暖。這個過程就是溫室效應(yīng)。近年來，隨著二氧化碳、甲烷等能夠吸收紅外線輻射的氣體排放量增加，導(dǎo)致全球變暖。為了更好地理解溫室氣體排放對環(huán)境的影響，UCLA的研究團(tuán)隊在哥斯達(dá)黎加?xùn)|北部加勒比海沿岸的雨林中開展工作，測量在雨林地面和大氣之間的碳通量（Carbon Flux，即二氧化碳以及其他含碳物質(zhì)的流通交換）變化。熱帶雨林具有天然的生物多樣性，并且較其他陸地生態(tài)系統(tǒng)吸收更多的二氧化碳，從而影響了本地乃至全球的氣候。但是在雨林中，由于多層次豐富多變的森林結(jié)構(gòu)，碳通量的變化特別復(fù)雜?！叭笨诶碚摗笔菍μ纪繌?fù)雜變化的一種假說性解釋。它假設(shè)由樹木倒落等原因形成了森林樹冠層中的小缺口，這些小缺口像煙囪一樣將呼吸作用產(chǎn)生的二氧化碳排放到大氣中。但由于在雨林地面以及樹冠層中的對應(yīng)點(diǎn)進(jìn)行三維測量比較困難，二氧化碳的平衡通量很難監(jiān)測，這一理論一直難以證實(shí)。
        叢林中布下“天羅地網(wǎng)”
        要研究碳通量的特性，需要對許多參數(shù)進(jìn)行測量，包括溫度、二氧化碳、濕度、精確的三維風(fēng)力、熱通量、太陽輻射以及光合有效輻射（PAR）等。為了提高測量精度，確定不均衡碳通量的影響，研究人員開發(fā)了基于NI PAC平臺的可移動無線自動傳感系統(tǒng)，被稱為“SensorKit”，能夠測量在大氣和地面之間的碳元素以及其他物質(zhì)的流通交換。
        過去，要進(jìn)行多種物理量的測量需要使用來自多個廠商的多種數(shù)據(jù)記錄設(shè)備。NI CompactRIO 平臺支持NI 的C 系列模塊以及第三方廠商的模塊，可進(jìn)行廣泛的數(shù)據(jù)測量，在單一平臺上就可以滿足該項目的測量需求，同時還為未來提供了擴(kuò)展和升級空間。SensorKit系統(tǒng)被布置在森林地面的多個位置，有些則被懸掛在空中的可移動裝置上，從而構(gòu)成了一個能夠進(jìn)行三維測量的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)。所有進(jìn)行碳通量研究所需要的環(huán)境數(shù)據(jù)都通過模塊化的方法進(jìn)行采集，系統(tǒng)以CompactRIO 作為中央測量單元，同時選用NICompact FieldPoint 進(jìn)行分布式無線測量，利用NI WAP無線接入點(diǎn)在分布式傳感器、觀測塔和地面之間傳送數(shù)據(jù)。

        雨林中監(jiān)測系統(tǒng)部署示意圖

        與全球科學(xué)工作者分享數(shù)據(jù)
        研究人員利用LabVIEW 連接到這些分布式“觀測站”，并且對CompactRIO控制器進(jìn)行編程。LabVIEW能夠?yàn)檠芯咳藛T提供不同格式的測量數(shù)據(jù)，便于他們進(jìn)行后期分析?！癗I平臺的靈活性使我們可以通過連接到系統(tǒng)的便攜式電腦配置測量類型，選擇通道，甚至增加擴(kuò)展功能”，UCLA 的William Kaiser博士說。該研究小組還通過互聯(lián)網(wǎng)為不在現(xiàn)場的研究人員和學(xué)生提供遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)訪問。世界各地的研究人員使用網(wǎng)頁瀏覽器和LabVIEW的網(wǎng)絡(luò)功能，就可以訪問和下載實(shí)時或存檔數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的處理和分析。
        使用該三維監(jiān)測系統(tǒng)可以為證實(shí)“缺口理論”假說提供所需數(shù)據(jù)，同時幫助科學(xué)家們更好地理解碳吸收對雨林的影響。Kaiser 博士希望這項研究能最終為碳元素的變化提供一個量化的方法，從而為防止氣候變暖提出更切實(shí)的辦法。

        Kaiser 博士與懸掛在空中的可編程分布式“觀測站”