שימור חיות הפך לעדיפות גלובלית קריטית כמו מערכות אקולוגיות להתמודד עם לחץ חסר תקדים של הרס בית גידול, שינויי אקלים, לכידת, וסכסוכים של חיי אדם-המין. שיטות ניטור מסורתיות, כגון סקרי שדה ידני ומלכודות מצלמה, לעתים קרובות לקצר מידע מתמשך, ברזולוציה גבוהה על פני נופים עצומים ונידחים במיוחד.הופעתם של פתרונות עתיר-עין-אינטרנט של דברים (IoT) – מכשירים קטנים, מחוברים, תהליך, והופכים את הגישה הסביבתית לחיישנים, באופן ישיר, על-ידי שיפור, באופן ישיר, או פיתוח של חומרים סביבתיים, או פיתוח, באופן ישיר, או חומרים, באופן ישיר, על-ידי מערכות שימור, על-ידי מערכות שימור, על-ידי שימור, על-ידי מערכות שימור, פיתוח של חיות בר-ידי שימור, או חומרים סביבתיים.

הבנתם את ה-IoT ב-Crever השימור

מכשירים אלקטרוניים Embedded IoT הם מערכות בנויות תכליתיות המשלבות חיישנים, מיקרובקרים, ניהול חשמל ותקשורת אלחוטית לתוך חבילה קומפקטית, לעתים קרובות מחוספסת. בהקשרים לשימור, מכשירים אלה בדרך כלל מחוברים לבעלי חיים באמצעות צווארון, תגים, או שתלים, או להציב באופן אסטרטגי בתוך בתי גידול כדי לפקח על פרמטרים סביבתיים.

בניגוד לחומרה כללית של IoT, מכשירים ממוקדי חיות חייבים לעמוד בפני מזג אוויר קיצוני, השפעה פיזית, ו ⁇ במים או בוץ.הם גם דורשים צריכת חשמל אולטרה-נמוכה למזער החלפת סוללות, שהיא גם יקרה וגם משבשת להתנהגות בעלי חיים.התקדמות ביבול אנרגיה, כגון לוחות סולאריים וממירי אנרגיה קינטית, הם עוד צמצום הצורך בשינויים סוללות.

הנתונים שנאספו לאסטרטגיות שימור רחבות יותר, למשל, מעקב אחר הגירה של פילים אפריקנים (FLT:0(World Wildlife Fund)FLT:1 מסייע לרשויות להקים מסדרונות מוגנים ולצפות אזורי סכסוך של בני אדם.

יתרונות מרכזיים של פתרונות IoT עבור ניטור חיות

תכנון מערכת IoT מוטבעת יעילה דורש בחירה זהירה ושילוב של כמה רכיבי חומרה ותוכנה. להלן הם אבני בניין הליבה, עם דגש על איך כל אחד מתייחס למגבלות הייחודיות של פריסת שימור.

חיישנים

חיישנים הם אספן נתונים של קו החזית.סוגים נפוצים כוללים מודולים GPS למעקב אחר מיקום, accelerometers עבור סיווג פעילות, מגנטים עבור כותרות, טמפרטורה וחיישנים עבור ההקשר הסביבתי, וחיישנים אקוסטיים לאיתור שיחות או יריות. פלטפורמות מתקדמות עשויים לשלב צגים קצב הלב, חיישני תגובה גליאנית (להערכה ללחץ), או אפילו מופעל על ידי תנועה.כל סוג חייב להיות נבחר אותות בעלי יכולת נמוכה כדי לחסום, למשל, כגון GPS ספציפי, יכול להיות חסום, כגון חיישן, יכול להיות חסום, לחץ דם ספציפי, יכול להיות חסום, כגון חיישן לחץ, או לחץ דם נייד, יכול להיות חסום, או חיישנים תגובה היברידית, או חיישנים תגובה היברידית, או לחץ דם, או חיישנים תגובה היברידית, או אפילו מופעל על ידי טיפולית, או חיישנים תגובה ניידת, או חיישנים תגובה היברידית, או אפילו מופעל על ידי אבטחה, כגון, כגון, יכול להיות חסום מיקום ניווט, כגון GPS, או אפילו מופעל על ידי אבטחה, יכול להיות חסום מיקום, כגון חיישנים רגישים, כגון GPS, יכול להיות חסום, יכול להיות חסום מיקום ניווט GPS, כגון, יכול להיות חסום, יכול להיות חסום, יכול להיות חסום מיקום ניווט נייד

מודולים קישוריות

שידור נתונים אמין הוא אתגר גדול באזורי שימור מרחוק.רשתות סלולריות (3G/4G/LTE) מציעים רוחב פס גבוה אך כיסוי מוגבל במדבר. LoRaWAN ו- Sigfox לספק קישוריות לטווח ארוך, נמוך כוח נמוך אידיאלי עבור רשתות חיישן, אבל ייתכן לדרוש שערים ייעודיים.תקשורת לוויין (למשל, Iridium, Globalstar) מכסה את כל הפלנטה, אך יקר כוח רב-הונגריה, לאחר מכן, פועל לדוגמה, בטווח היברידי של נתונים מקומי, כאשר הוא מפעיל, קרוב ל-אדום, כאשר הוא פועל על פני שטח אחסון מקומי, או זרם חשמלי, קרוב ל-אדום, כאשר הוא פועל על פני כדור הארץ כולו, כאשר הוא פועל על פני שטח, כאשר הוא פועל על פני שטח אחסון מקומי, כאשר הוא פועל על פני כדור הארץ כולו, כאשר הוא פועל על פני כדור הארץ כולו, או זרם חשמלי, קרוב, אם הוא פועל על פני כדור הארץ כולו, כגון:

מקורות כוח

ניהול כוח הוא לעתים קרובות הגורם העיצוב הקריטי ביותר. סוללות ליתיום-יון נפוצים, אבל חייב להיות בגודל כדי להחזיק מעמד זמן הפריסה המיועד ללא מגבלות משקל גבוהות יותר. לוחות סולאריים יכולים לטעון סוללות במהלך אור היום, אבל יש למקם כדי למנוע גילוח והפרעות בעלי חיים.התקנים מתקדמים משלבים קציר אנרגיה מרטט (למשל, מתנועת בעלי חיים) או ⁇ תרמיים מסוימים להשתמש בסוללות מוחלשות מוחלשות כי הם החלפת חיים, אך הם להחליף אותם במהלך זה, אך מפריעים חיים, אך ורק לאחר זמן רב-מתאים עבודה.

יחידות עיבוד נתונים

מחשוב קצה - עיבוד נתונים במכשיר לפני השידור - מפחית את צריכת החשמל ואת רוחב הפס. מיקרובקר כמו ARM Cortex-M סדרה או Espressif ESP32 יכול להפעיל אלגוריתמים פשוטים כדי לסנן רעש, לזהות אירועים (למשל, האצה פתאומית המציין מפגש טורף), או דחיסת GPS לסימפוזיציות יומיות: אם פונק מזוהה באמצעות מכשיר ויזואלי, יכול לשלוח התראה מיידית של נתונים.

דרישות עיצוב עבור מכשירי IoT Embedded

יצירת חומרה השורדת את המציאות הקשה של בתי גידול חיות בר דורשת הנדסה קפדנית.העקרונות הבאים מנחים עיצובים מוצלחים.

יציבות ומזג אוויר

מכשירים חייבים להיות חתומה נגד אבק, לחות, וזעזועים פיזיים.דירוגי הגנת ה-IP67 לפחות נפוצים, עם עיצובים רבים להשגת IP69K עבור כביסה בלחץ גבוה.חומרי דיור צריכים להתנגד לשפל של UV, תרסיס מלח וטמפרטורות קיצוניות (מ-20 מעלות צלזיוס בהרים ועד 50 מעלות צלזיוס במדברים) הוא גם חיוני: יונקים גדולים עלולים לרסק, או לשפשף נגד עצים, כל כך, ולכן הם מסוכנים, או ממתכת, או חומרים מסוכנים, או ממתכת, או ממתכת, אם הם, או חומרים מסוכנים, או ממתכתיים, או ממתכתיים, או ממתכתיים, או ממתכתיים, או ממתכתיים, או ממתכתיים, או ממתכתיים, או ממתכתיים, או ממתכתיים, או ממתכתיים, או ממתכת, או ממתכתיים, או ממתכת, או ממתכתיים, או ממתכת, או חומרים מסוכנים, או ממתכתיים, או ממתכתיים, או ממתכתיים, הם, או ממרחקים, או חומרים מסוכנים, או ממתכתיים, או ממתכת, הם, או ממרחקים, הם, או ממתכתיים, הם, או ממתכתיים, כמו כן, אם הם,

אנרגיה יעילה

כל רכיב חייב להיות נבחר עבור מינימום כוח לצייר.מיקרובקר יכול לפעול במצבי שינה עמוקים לצייר microamps בזמן ההמתנה עבור חי חיישן טריגר. GPS מקלטים צריך להיות ממוחזר - לדוגמה, לוקח תיקון כל שעה במקום ברציפות. Transmissions צריך להיות אצווה ודחוס. יבול אנרגיה יכול להשלים סוללות סולאריות קטנות (FLT: Open WildaluteFalrated של יוזמה מופחתת 1-DCs.

השפעות סביבתיות מינימליות והתנהגותיות

עצם הפעולה של הצמדת מכשיר אסור לפגוע בבעלי החיים או לשנות את התנהגותו הטבעית.גבולות משקל הם ספציפיים למין - כלל אצבע הוא לא יותר מ 35% משקל הגוף עבור ציפורים מעופפות, ועד 10% עבור יונקים גדולים.המכשיר צריך להיות ארגונומי כדי למנוע צ'יפס, ושיטות התקשרות (קולרס, רתמות, תגי דבק או תת-עור) יש צורך להיות מופעל על ידי גורמים מודרניים.

אבטחת מידע ושיקולים אתיים

נתונים ממינים בסכנת הכחדה יכולים להיות מנוצלים על ידי פונצ'רים אם יירוט.ה של נתונים המועברים ואימות מאובטח בין המכשיר לשרת הם חיוניים.בנוסף, מדיניות אחסון נתונים חייבת לכבד פרטיות ובעלות – לעתים קרובות שותף עם ממשלות מקומיות או עתודות. לוחות ביקורת אתית מאשרים את כל פריסות הטכנולוגיה שימור כדי להבטיח רווחת בעלי חיים הוא קודם על איסוף נתונים.

אתגרים ופתרונות

למרות ההתקדמות הטכנולוגית, פריסת מערכות IoT בסביבות פרועות מציגה מכשולים מתמידים.הבנת האתגרים הללו היא המפתח לתכנון פתרונות חזקים.

קישוריות מוגבלת באזורים מרוחקים

ווטס של חיות בר קריטיות אין כיסוי סלולרי.קישוריות לווין הוא אמין אך יקר - הן בעלות חומרה והן דמי שידור נתונים. LoRaWAN יכול לשוטט פערים אבל דורש התקנת שערי, אשר עשוי להיות מוטבע או ניזוק על ידי בעלי חיים. פתרון מעשי הוא להשתמש במכשירים לאחסון נתונים לתקופות מורחבות ולהרים אותו כאשר שער נייד (למשל, מזל"ט או רכב) עובר ליד "גישה מעשית" כדי לאפשר ניטור מיני תאים מרובים באנטארקטיקה.

ניהול כוח בתנאים חמורים

חיי סוללה מתפוגגים בקור או חום קיצוני, ופאנלים סולאריים יכולים להיות מכוסים בבוץ או שלג. תקציבי חשמל חייבים לקחת בחשבון את התרחישים הגרועים ביותר - למשל, שבוע חורף מעונן כאשר טעינה סולרית היא מינימלית.אלגוריתמים הסתגלותיים יכולים לעזור: המכשיר יכול להפחית את תדירות תיקון ה- GPS אם מתח סוללה טיפות, ולהגדיל אותו כאשר קלט סולארי הוא בשפע.

תחזוקה של מכשירים ו-Retrieval

הגבלת אלפי מכשירים היא חסרת תועלת אם הם לא ניתן לשמור או לאחזר.בטריקים מתים, חיישנים נכשלים, ודיור סדקים.תחזוקה דורש איתור המכשיר - אשר עלולים להימחק או להיות מועבר על ידי טורף. RFID או משואות Bluetooth יכול לסייע התאוששות לטווח קצר, אבל עבור בעלי חיים רחב, מנגנוני ירידה לוויינינית הם מעשי יותר.

Overload and Analysis Bottlenecks

צווארון בעל חיים יחיד יכול לייצר אלפי נקודות GPS ו accelerometer קורא מדי יום. Raw Data זורקים על פני החוקרים ודורש עיבוד נרחב כדי לחלץ תובנות ניתנות לפעולה. Edge מחשוב יכול להפחית את נפח הנתונים על ידי העברת רק סיכומים או anomalies.מודלים מבוססי ענן AI יכולים לסווג התנהגויות - למשל, זיהוי האכלה, מנוחה או בריחה מטורף, מודלים אלה דורשים הדרכה מועטה של נתונים פתוח מודלים.

מחקרים מוצלחים: IoT בפעולה

פריסות בעולם האמיתי מראות את הכוח של IoT מוטבע.

פיל עוקב אחר המאבק

בקניה של השומר הלאומי סמבוארו, אנשי השימור שיתפו פעולה עם למעלה מ -100 פילים:0 (Save the ElephantsFLT:1 כדי לפרוס צווארוןי GPS עם מדממים בנויים על מעל 100 פילים.הצווארונים משדרים עדכונים במיקום זמני באמצעות רשתות סלולריות שבהן זמין, או לוויין אחר כך כאשר תחנת פיל נותרה לתקופה חריגה, טווחים מקבלים התראה ויכולים לחקירה במקרים של פציעה או ירידה משמעותית.

שלג לאופארד ניטור בהמלאיה

נמר שלג הם לשמצה חמקמק, חי בשטח סלעי, גבוה טווח.פרויקט על ידי Snow Leopard Trust השתמש צווארוןי GPS לווייניים במשקל רק 150 גרם כדי לעקוב אחר תנועות ברחבי הרפובליקה של קירגיז.הצווארונים היו מתוכנתים לקחת תיקוני GPS כל שעתיים ולהעביר נתונים באמצעות לוויין פעם ביום.

ים צבים הגירה ו-Niceing

לוגרהד וצבים ים עוריים נודדים אלפי קילומטרים בין תזונה וטענות. חוקרים מאוניברסיטת אקסטר המחוברים לתגי השמש באמצעות רתמות או מצורפת ישירה לפגז.ת תגים אלה טמפרטורה, עומק ומיקום, משדרים נתונים בכל פעם משטח הצב.הנתונים זיהו אזורי האכלה קריטיים החפיפים נתיבי משלוח ודג, המאפשרים תמיכה לצמצום אזורי דיג ושינויים בין-לאומיים, כמו גם להסכמי שימורים שאינם מקודמים.

כיוונים עתידיים: AI, Drones, ועיצוב בר קיימא

הדור הבא של פתרונות IoT משובצים ישלב יותר אינטליגנציה ואוטונומיה, תוך צמצום טביעת הרגל האקולוגית.

אינטליגנציה מלאכותית ב- Edge

למידה מכונה Embedded (TinyML) מאפשרת מכשירים להפעיל רשתות עצביות באופן מקומי, קולות בעלי חיים מסווגים, זיהוי צעדים של נקח, או אפילו הכרה בבעלי חיים בודדים על ידי דפוסי התנועה שלהם.לדוגמה, צווארון יכול ללמוד מסלול יומי טיפוסי של אריה מסוים וליצור התראה בזמן אמת אם זה deviates - סימן של פציעה או עקירה.

ד"ר אוטונומי כ- Mobile Gateways

ד"רונים המצוידים ב-LRAWAN Gateways או מודולים סלולריים יכולים לטוס על פני אזורים ייעודיים כדי לאסוף נתונים ממכשירי IoT על הקרקע, ולאחר מכן לספק אותו לשרתי ענן באמצעות 4G כאשר הרחפנים חוזרים לבסיס.זה מבטל את הצורך בתשתיות קבועות ומאפשר כיסוי של אזורים גדולים מאוד. Drones יכול גם לספק סוללות חלופיות קטנות או אפילו לאחזר נתונים של אלה שנפלו מבעלי חיים.

מכשירים לא פולשניים ולא פולשניים

השפעה סביבתית מאלקטרוניקה מדיסקלקנת היא דאגה גוברת.חוקרים מפתחים מכשירים באמצעות חומרים ביו-דידיים, כגון לוחות מעגלים מבוססי תאים וסוללות מגנזיום המתמוססות באופן בלתי מזיק לאחר תקופה מוגדרת.לדוגמה, השתל זמני לפקח על סלמון נודד יכול להתמוסס לאחר ההריסה, ללא עקבות אחרים להשתמש תגים פאסיביים הדורשים לא סוללה - הם מופעלים על ידי שדה האלקטרומגנטי של הקורא, וניתן לאפשר לכידת לטווח קצר עם "מת עור" ללא הידבקות.

פלטפורמות נתונים שיתופיות

סטנדרטיזציה של פורמטי נתונים ושיתוף בארגונים מכפילים את הערך של כל פריסה.ה-FLT:0Movebankvy DatabaseFLT:1 מארח נתונים מעקב בבעלי חיים ממאות פרויקטים, ומאפשר לחוקרים להשוות נתיבי הגירה בין המינים והיבשות.התקני IoT העתידיים יהיו מעוצבים מהקרקע עד לשלב עם פלטפורמות כאלה, להעלות באופן אוטומטי מטא-נתונים ולהבטיח יכולת הדדית.

מסקנה

פתרונות IoT Embedded מייצגים כלי רב עוצמה, מדרגי לשימור חיות בר ולעקוב אחר זה על ידי שילוב חומרה ממוקדת, יעילה באנרגיה עם עיבוד נתונים אינטליגנטי ואפשרויות קישוריות מגוונות, שימורים יכולים כעת לעקוב אחר בעלי חיים עם פרטים חסרי תקדים וזמן.האתגרים של פריסה מרחוק, ניהול חשמל וניתוח נתונים הם להתגבר בהתמדה באמצעות חדשנות במחשוב, תקשורת לווייניתנית, וחומרים בר קיימא.