坦率的讲，美国地质调查局手里那几台专用地下水传感器，实在太少太贵。虽然它们精度不错，但一台的价格就能让团队望而却步。

普渡大学的研究团队用3D打印搞出了一个开源的替代品，单个装起来只要几百美元。

这个项目是由普渡大学林业与自然资源系的助理教授雅各布·霍森（Jacob Hosen）牵头的，和开源硬件组织RRIV（河流修复智能与验证组织）一起合作。

资金来自美国地质调查局的下一代水观测系统，这个系统本来就是用来推动更便宜、更快速的水数据研究的。

其实，这个传感器不是靠单一的昂贵探头，而是用温度传感器阵列来推断地下水怎么流。

电路板上密密麻麻的温度计能测出水流的速度和方向。然后整个电子部分封装在一个3D打印的外壳里。

外壳的设计最要命，因为之前那些外壳会干扰水流，测出来的数据不准。

霍森解释说，设计外壳的关键是不要干扰水流，所以他们用3D打印模拟土壤的纹理，让水能像流过地面一样流过传感器。

也就是说，外壳本身要像土壤一样，让水流自然通过。

制造上，简单来说，大部分东西从美国供应商那儿买，剩下全在实验室里自己弄，包括用一台改装过的烤面包机来焊接电路板。

霍森说，他们只需要少数几家美国供应商就能搞定所有部件，然后内部组装，成本才几百美元。这在大多数生态实验室可做不到。

这个制造过程还变成了教学实践。参与的学生们也学了电路板组装、3D打印和原型迭代，这些技能平时都在工程实验室里，林业系的学生也能上手了。

图1 传感器被手持展示

那结果会怎样呢？

这个传感器在水下连续运行了七到八个月，一次故障都没出。

如果大规模部署也能这样，它很可能成为USGS监测井里的标配，长期固定工作。

数据通过LoRa无线网络（一种低功耗广域网）传回，普渡大学校园里已经建了这种网络，是由农业IT团队管理的。

同时数据也写入本地存储做备份，就算偏远地区信号不稳，读数也不会丢。

简单来说，数据有双重保险。

普渡大学还在扩大学校的LoRa覆盖，方便后续测试。

第一次大规模测试计划在卡卡基河上的USGS站点搞，靠近伊利诺伊州边界。另一批会放到普渡大学的ACRE湿地研究站，研究当地水文。

霍森和RRIV的首席工程师扎文·阿拉（Zaven Arra）一起设计了这套东西，农业教授基思·切尔考尔（Keith Cherkauer）也是合作者。

除了学术研究，这传感器还能追踪国防部的污染地下水，监测数据中心用了多少地下水，评估水饱和土壤中建筑的稳定性。

霍森说，它适用于任何地下水流动的地方。

图2 传感器设计截图

所以呢。

普渡大学对这个传感器的专利处理很有意思。他们提交了专利申请，但不是为了卖授权，而是为了保持设计开放，这跟RRIV的理念一致，搞一个够便宜的开源水监测平台，用来长期追踪变化。

你想想看。

当参考仪器贵到连USGS都只有那么几台时，监测自然就稀疏了。

这种策略之前也有过。今年1月，斯特拉斯克莱德大学搞了一个50英镑的开源3D打印显微镜，想让学校和诊所都能用上实验室级的设备。

之后，爱丁堡大学团队开源了Flex Printer（灵活打印机），一台不到400英镑的机器，可以做软体机器人，就是为了让更多人能接触到这个领域。

说到底，开源硬件这十年，已经让不少实验室设备变得不那么高高在上。普渡大学赌的是，同样的开源逻辑能在井底存活八个月。