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Wasserstand Keller und Schlichende Brünnen mit Temperatur Mitte September 2006. Niveau de l’eau à Keller et aux Schlichenden Brünnen et température, mi-septembre 2006. Cave-Link : Online-Daten aus der Höhle Wiederum hat das neue Angebot der aktuellen Messdaten im Internet auch neue Begehrlichkeiten geweckt. Die direkte Einsicht (in Beinahe- Echtzeit) in die Höhle zu Zeiten, wo die Wassergefahr den Höhlenbesuch verbietet, wäre eine willkommene Ergänzung zu den bereits verfügbaren Informationen. Bei einer umgehenden Datenverfügbarkeit wäre auch sofort zu erkennen, wenn eine Messstation nicht richtig arbeitet oder sogar ausfällt, und unter Umständen könnten korrigierende Massnahmen in Betracht gezogen werden. Bei den Drucksonden kann dies immer erst nach dem Auslesen der Daten am Ende der Messperiode festgestellt werden, und für diesen Messort entsteht dadurch eine Datenlücke. Am 13. September 2006 hat Felix Ziegler nun eine erste Versuchsstation im Keller-Siphon montiert, welche neben Gesamtdruck und Temperatur (Auflösung ± 0.001 ºC) auch Parameter zur Funktionsanalyse und Systemstabilität der Höhlenfunkverbindung misst und an die Aussenstation neben dem Fedli-Parkplatz übermittelt. Dieses innovative Projekt gelang durch die Nutzung der Resultate zweier unabhängiger Forschungsrichtungen der AGH : der oben Montage der Cave-Link Sonde im Keller. Montage de la sonde Cave-Link, Keller Cave-link : des informations en ligne en provenance de la grotte De nouveau, la nouvelle offre de données de mesures suscite de nouvelles demandes. L’aperçu direct dans la grotte, quasiment en temps réel, au moment où le danger d’inondation en interdit l’entrée, serait un complément très apprécié aux informations déjà disponibles. Avec une disponibilité immédiate des données, on pourrait savoir sans délai si une station de mesures ne fonctionne pas correctement ou même tombe en panne, et on pourrait prendre des mesures de réparations. Avec les sondes de pression, une intervention n’est possible qu’après la récolte des données à la fin de la période de mesure, et il en résulte, pour cette station, une lacune de données. Le 13 septembre 2006, Felix Ziegler monta une première station d’essai au siphon Keller qui, outre la pression globale et la température (résolution ± 0.001°C), mesure également des paramètres concernant une analyse de fonction et la stabilité du système de liaison radio avec la grotte et transmet ces données à une station extérieure située à côté du parking Fedli. Ce projet innovateur réussit grâce à l’utilisation des résultats de deux directions de recherches indépendantes de l’AGH : Les relevés des données de mesures décrites ci-dessus et la radio de la grotte. Après le succès du développement de la technologie de la téléphonie sous terre en conditions spéléologiques (par exemple pour des interventions de sauvetage), les animateurs de cette branche de recherche, Jacques Hurni, Christian Ebi et Felix Ziegler se sont concentrés, à partir de 1999, sur la transmission sur bande étroite au moyen d’émetteursrécepteurs à courant tellurique en VLF (very low frequency, ondes longues), bande (20 – 140 kHz), et ils sont parvenus à développer un système permettant de transmettre des textes et des séquences de données au moyen de la méthode ARQ (Automatic Repeat Request) à travers 960 mètres de rochers. Ce système, nommé Cave-Link fut présenté, entre autres, à Charmey, lors de l’exercice de sauvetage spéléologique, en 2003. Des connaissances très appréciables pour des interventions dans le Hölloch furent acquises également, dès 2005, en collaboration avec le canton du Jura et l’Institut suisse de spéléologie et de karstologie (ISSKA) en relation avec le développement du système de prévention contre les risques d’infiltration d’huiles minérales dans la Grotte de Milandre. Le système de mesures pour la transmission continue de données provenant de la grotte se compose de plusieurs élém ents : la station de mesures dans la grotte, la station de relais avec la radio de la grotte et le modem GSM à la surface, le serveur de données et l’élaboration pour internet. Ces derniers sont identiques aux points décrits ci-dessus (2) à (4). Les données intéressantes pour la recherche dans le domaine 88 Stalactite 57, 1, 2007
Cave-Link Sonde im « Keller ». Sonde Cave-Link, « Keller ». beschriebenen Messdatenerhebungen und des Höhlenfunks. Nach erfolgreicher Entwicklung der Sprechfunktechnologie unter Höhlenbedingungen (z. B. für Rettungseinsätze) konzentrierten sich die treibenden Kräfte dieses Forschungszweiges, Jacques Hurni, Christian Ebi und Felix Zieger ab 1999 auf schmalbandige Datenübertragung mittels Erdstromtransceivern im VLF (very low frequency, Langwellen) Band (20 – 140 kHz) und es gelang ihnen, ein System zu entwickeln, mit welchem sich Texte und Datensequenzen mittels ARQ (Automatic Repeat reQuest) Methode fehlerfrei durch 960 m Fels schicken lassen. Dieses System mit dem Namen Cave-Link wurde u.a. an der nationalen Höhlenrettungsübung in Charmey 2003 vorgestellt. Zusätzliche, für den Einsatz im Hölloch wertvolle Erkenntnisse wurden ab 2005, in Zusammenarbeit mit dem Kanton Jura und dem Nationalen Institut für Höhlen- und Karstforschung SISKA, mit der Entwicklung des Ölüberwachungssystems für die Grotte de Milandre gewonnen. Der Messaufbau für die fortlaufende Übertragung von Messdaten aus der Höhle setzt sich aus mehreren Komponenten zusammen : der Messstation in der Höhle, der Relaisstation mit Höhlenfunk und GSM- Modem auf der Oberfläche, dem Datenbankserver und der Aufarbeitung fürs Internet. Letztere sind mit oben beschriebenen Einheiten (2) bis (4) identisch. Die für die Hochwassererforschung interessanten Werte werden analog der Drucksonden-Methode gemessen und in einem Speicher abgelegt. Die spezielle Elektronik des Cave-Link-Gerätes bereitet die Messwerte zweistündlich zu einem Datenfile auf und ruft dann über Funk die Aussenstation auf der Sendefrequenz 42 kHz. Wird der Aufruf von aussen quittiert, sendet die Höhlenstation das Datenfile in 2-Byte-Blöcken nach aussen. Jeder Block wird so lange gesendet, bis eine positive Empfangsbestätigung von der Aussenstation erhalten wird. Pro Sekunde werden sieben solche wechselseitige Interaktionen durchgeführt. Nach abgeschlossener Funkübertragung werden die Daten in der Aussenstation zwischengespeichert. Alle sechs Stunden stellt die Elektronik die GSM-Verbindung zum Server her und leitet die gesammelten Daten weiter. In diesem neuen System müssen in der Höhle nicht nur Messsonde und Registrierelektronik sondern auch die Funksender und -empfänger mit Strom versorgt werden. Um die Stromversorgung zu optimieren und damit das System länger autonom in Betrieb zu halten, wird heute eine maximale Sendeleistung (etwa 10 Watt) vorgegeben. Nach jedem korrekt übertragenen Block reduziert die Anlage die Sendeleistung automatisch um 1 dB (etwa 20%), analog wird die Sendeleistung vor jedem zu wiederholendes crues sont mesurées par une méthode analogue à celle des sondes de pression et déposées dans une banque de données. L’électronique spécifique de l’appareillage de Cave-Link dispose les données de mesure toutes les deux heures sur un fichier de données et appelle par radio la station extérieure sur une fréquence de 42 kHz. A l’instant où la station de surface répond, la station dans la grotte envoie le fichier de données par blocs de 2 bytes. L’envoi se poursuit jusqu’à ce qu’une confirmation parvienne de la station extérieure. Chaque seconde ont lieu sept interactions de ce type. A la fin de la transmission radio, les données sont stockées temporairement dans la station extérieure. Toutes les six heures, l’électronique établit une connexion GSM avec le serveur et transmet les données réunies. Dans ce nouveau système, la sonde de mesures et l’électronique doivent être approvisionnées en électricité ainsi que l’émetteur et le récepteur dans la grotte. Pour optimiser l’alimentation en courant et faire fonctionner le système plus longtemps de façon autonome, une puissance d’émission maximale d’environ 10 watts est prescrite. Après chaque bloc transféré correctement, l’installation réduit la puissance d’émission de 1 dB (environ 20%). De la même façon, la puissance d’émission augmente pour chaque bloc à répéter, jusqu’à la puissance maximale. Cette procédure permet, dans l’idéal, de réduire la puissance d’émission à 1/1000 de la puissance maximale. De même, pour optimiser la consommation de courant, les installations de radio ne sont enclenchées qu’au moment de la transmission des données. C’est pourquoi il est essentiel que les deux systèmes, dans la grotte et à la surface, fonctionnent de façon absolument synchronisée. Sur la bande de fréquence utilisée, on trouve aussi différents émetteurs de signal horaire, par exemple, DCF77 (77.5 kHz), d’Allemagne, ou HBG (75 kHz), de Suisse. Les deux stations radio se synchronisent automatiquement tous les deux jours grâce à ces deux émetteurs. La qualité du signal, une mesure de la qualité de la liaison, fait partie des paramètres de surveillance du système mentionnés ci-dessus. De plus, le nombre de blocs envoyés (B s ) et le nombre de répétitions (R) de part et d’autre pendant la transmission sont enregistrés. La qualité de la liaison est indiquée en pourcentage et exprimée selon le calcul suivant (100·B s ) / (B s + R). Une qualité de liaison de 10% signifie donc que sur six blocs transférés, un sur dix est reçu avec succès, ce qui correspond à un bloc toutes les deux secondes. Les expériences du Jura montrent que la qualité de la liaison est en relation directe avec le bruit d’antenne (perturbations atmosphériques). Les perturbations dues aux orages ou aux clôtures électriques de bétail situées à proximité peuvent être jusqu’à 10 000 fois plus fort que les signaux reçus de la grotte. Pour surmonter de telles perturbations, il faudrait renforcer les émissions d’un facteur égal à la force des perturbations, j Datenwege von der Erfassung bis ins Internet. Trajet de données de l’acquisition à la diffusion sur Internet. j k l m Stalactite 57, 1, 2007 89
Page 1 and 2: 57. JAHRGANG/57 E ANNÉE • N o 1
Page 3 and 4: der beobachteten Ereignisse umfasst
Page 5 and 6: aus geschäumtem Polyethylen (ETHAF
Page 7: sind. Zudem wurde auch die Station

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