An autonomous ablation stake for glacier mass balance measurements

Abstract

Í þessari ritgerð er kynnt þráðlaust ígreypt kerfi sem ætlað er til mælinga á massajafnvægi jökla. Kerfið er í formi stiku sem er sett í borholu á jökulfleti. Tilgangur þess er að mæla breytinguna á yfirborðshæð jökulísins þar sem uppsafnanir eða leysingar eiga sér stað, breytingin er fengin með mælingum á hitaþversniði íssins. Þráðlaus sendir er notaður til að senda gögnin á vefþjón.Hönnun og útfærsla á frumgerð var framkvæmd. Í henni eru helstu íhlutirnir PICörtölva, TMP275-Q1 hitaskynjarar og SIM808 eining. Hitaskynjarar gefa gildi með ±0.5◦C nákvæmni og í 12 bita upplausn, og eru þeir samþættir í stönginni með 10 cm millibili. Prufanir voru gerðar á frumgerðinni yfir 5 daga tímabil og með gögnunum er skilmerkilega hægt að greina breytinguna á yfirborðshæð jökulísins. Frumgerðin sendir gögnin á klukkustundar fresti á vefþjón.Keyrslutími frumgerðar er u.þ.b. tvær vikur og var hennar aðalmarkmiðum náð. Fyrir framtíðarþróun þarf að endurskoða orkunotkun kerfisins og bæta við fleiri hitaskynjurum þannig að hún verði lengri og þar með hentugri í alvöru vinnu umhverfi.

In this thesis, an embedded wireless system that is intended for glacier mass balance measurements is presented. The system is in the form of an ablation stake which is put down in a drill hole on glacier surfaces. Its purpose is to measure the change in surface height as accumulations or ablations occur, the height change is determined by measuring the temperature of the vertical profile of the glacier ice. A wireless transmitter is used to send the data to a web server.A prototype of the embedded system was designed and built. Its key components are, a PIC microcontroller, TMP275-Q1 sensors and a SIM808 module. The temperature sensors provide values with ±0.5◦C accuracy in 12-bit resolution, they are integrated in the stake with 10 cm intervals. Tests were performed over a 5-day period, and by the data, the ice surface height change can concisely be determined. The system sends the data at every hour to a web server.The runtime of the system is approximately two weeks and the main goal was succeeded. For future development, the energy consumption needs to be revisited and more temperature sensors added, thereby making the stake longer and more convenient for a real working environment.