中科院携手阿里云IoT构建江豚定位系统

建网站,搭应用,首选云服务器

野生动物在不断消失,很多现实困难让我们无能为力。长江江豚,已经处于极度濒危的状况。但由于其生活在水下,平均浮出水面只有0.81秒,传统装置无法定位、无法追踪,连活动范围和生活习性都不了解,又谈何保护。鲸类学研究保护,已经成为了全球性的技术难题。

中国科学院一些年轻的博士和工程师们,经过了近四年探索和研究,与阿里云IoT和四信通信科技携手,借助IoT平台、网络技术和F8L10D LoRa模组,终于研制了非侵入式江豚定位系统,实现了江豚保护的里程碑式突破。整个系统由三方协同研制的无侵入式江豚穿戴式LoRa信标、LoRa定位基站、江豚踪迹分析服务器组成,这也成为鲸类学研究未来最重要的发展方向之一。

中科院携手阿里云IoT构建江豚定位系统

中科院携手阿里云IoT构建江豚定位系统

结果令人欣慰,但过程却异常曲折。

困局

如何定位江豚的生活习性、活动范围是保护最重要的一步,这对于陆地上的生物很好实现,但对于主要在水下的江豚却难倒了全球的保护组织。

在定位技术上,此前野生保护领域主流都是采用卫星定位或者无线电定位,但是在水下无线电信号无法传输,只能利用江豚出水的时间进行信号定位。但这个出水时间只有0.81秒。而卫星定位和无线定位都需要2-3秒,无法捕捉江豚信息。

在跟踪装置上,传统的海洋鲸类动物进行定位和跟踪研究,采用金属飞镖射入动物体内(6-29cm),采用倒刺等结构,使信标稳固。但问题来了,一是传统信标体积太大,无法在娇小的江豚身上应用。二是近年来科研人员发现信标并不会正常脱落,而是直接撕裂背鳍,从后脱落。2016年3月,美国一只罕见逆戟鲸死于卫星追踪器造成的感染。

转机

就在项目组一筹莫展之际,中科院水生生物研究所偶然间了解到由阿里云IoT提供的LoRa物联网技术,并由此研发了非侵入式江豚定位系统。

LoRa技术具有低功耗、长距离、开放组网等技术特性,要求最高可以达到10年以上电池寿命,通信芯片和网络需要做到超低功耗,相对于无线网络,单基站的覆盖范围提升数十倍。借助Lora物联网技术不仅可以瞬间完成链接,同时也能大大提高定位和跟踪的精度,更重要的是可以解决数据传输的限制。

整个系统由无侵入式江豚穿戴式LoRa信标、LoRa定位基站、以及江豚踪迹分析服务器组成。江豚身上的信标内置了四信F8L10D LoRa模组,四信极客在模组中移植完成了AliOS-things,处理器周期性地唤醒,并发出LoRa调制信号。由水域周边的4G LoRa网关F8916-L 采集,上报到服务器,由服务器计算出江豚的位置。

随着LoRa的应用,项目得以顺利实施。

研究成功

研究人员用了大量专业手段,小心翼翼的捕获了两只健康的江豚,并为其佩戴了无侵入式设备。

在将两头江豚释放,实验人员每天开船进行跟踪监测,均拍摄到两头动物一起活动,并且它们融入了周边的大群江豚群体。动物背负信标出水形态正常,游泳速度与周边动物无差异。直至16天后,跟踪实验圆满结束。

两只江豚同时浮出水面

两只江豚同时浮出水面

22940分钟,100980次出水,这是第一次在野外环境下对长江江豚实行最长时间的安全跟踪!通过追踪,研究团队发现了江豚大量生活习性。

研究成果展示

研究成果展示

江豚能不能进行江湖迁移行为?迁移的时间和路线是怎样?迁移的规模有多大?等谜团被逐个解开。这为如何划定长江流域的保护区,禁渔区,在江豚迁徙季节的线路上,如何不打扰其生活规律,作出了重要贡献。

最终,在2018杭州云栖大会上,该项目获得了阿里云IoT极客创新挑战赛亚军。目前,阿里云在持续探索IoT技术在非洲大象,四川保护区等更多野生动物保护项目上的应用。

江豚保护项目获得2018年阿里云IoT极客创新挑战赛亚军

江豚保护项目获得2018年阿里云IoT极客创新挑战赛亚军

在今年9月结束的杭州云栖大会上,阿里云IoT发布了可以上天入地的“LoRa天空物联网”,可实现地面40000米高空到地下20米的覆盖,在海洋、森林等人类难以到达的场景有很好的应用,支持更多的野生动保护、森林保护等业务。阿里云IoT的Link WAN平台,支持LoRa的自由部署,让LoRa像WiFi一样,满足企业的各种物联网需求。

中科院刘晓康博士也表示,未来将利用LoRa技术在消防、儿童保护等领域进行持续的探索与应用。

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