ألواح البيروفسكايت الشمسية التي تدعم القياس عن بُعد للحيوانات التي تدوم مدى الحياة
          تم إنشاء أطواق القياس عن بُعد المزودة بألواح شمسية مرنة من البيروفسكايت لدعم مراقبة الحيوانات مدى الحياة. وتتكون الأطواق من حقن ألواح البيروفسكايت الشمسية المطبوعة المغطاة بالإيبوكسيد الشفاف والمزودة بشريحة تثبيت النظام العالمي لتحديد المواقع وجهاز إرسال بيانات LoRa. تم وضع طوقان مبتكران على اثنين من البيسون الأوروبي (ذكر وأنثى) في مؤسسة ستير للصيد. تم حفظ إحداثيات نظام تحديد المواقع العالمي في ذاكرة EEPROM في الطوق وإرسالها من خلال بروتوكول اتصال LoRaWAN إلى السحابة وإنشاء قاعدة بيانات. توفر قاعدة البيانات البيانات إلى خدمة Grafana مفتوحة المصدر، مما يتيح تصورات مرنة للنماذج من مصادر بيانات متعددة. ونتيجة لذلك، تم إنشاء مراقبة الحياة البرية عبر الإنترنت دون الحاجة إلى تغيير البطاريات في أطواق القياس عن بُعد التي يتم ارتداؤها على الحيوانات.
السياق
التحديات التي تمت مواجهتها
إن دراسة القياس عن بُعد مكلفة للغاية وتستغرق وقتاً طويلاً خاصة عندما تستغرق مراقبة الحيوانات أو تتبعها سنوات. كما أن استبدال البطاريات في أجهزة القياس عن بُعد أو الأجهزة نفسها يستهلك الوقت والمال ويخلق ضغطاً إضافياً على الحيوانات التي يتم تتبعها. تحتوي البطاريات المتراكمة أيضًا على عنصر خطر على البيئة (مثل المعادن الثقيلة) وينبغي تقليل حجم استخدامها حيثما أمكن.
الموقع
العملية
ملخص العملية
كتلتان مدمجتان في جهاز واحد. يتم استبدال ما يقرب من 90% من البطاريات المتراكمة كمصدر للطاقة بألواح البيروفسكايت الشمسية. لا توجد ضرورة لاستبدال طوق القياس عن بُعد أو استبدال البطاريات بسبب التفريغ. فكرتان متصلتان معًا. لذلك يمكن تحجيم مصادر الطاقة المستقلة (ألواح البيروفسكايت الشمسية المطبوعة بالحبر) واستخدامها على أي جهاز مراقبة لتغذية أجهزة الاستشعار ونقل البيانات.
اللبنات الأساسية
نظام القياس عن بُعد المتكامل في حفظ الحياة البرية ومراقبتها
نظام يدعم الرصد على المستوى العالمي ويمكن أن يكون متاحاً لجميع البلدان إذا تم توفير البيانات. يجب نقل إحداثيات النظام العالمي لتحديد المواقع المحفوظة في ذاكرة EEPROM إلى الخادم السحابي عبر البوابات. استُخدم بروتوكول الاتصال LoRaWAN لنقل البيانات، وهو عبارة عن شبكة منخفضة الطاقة وواسعة النطاق مصممة للسماح للأجهزة منخفضة الطاقة بالاتصال بالتطبيقات المتصلة بالإنترنت عبر اتصال لاسلكي بعيد المدى.
عوامل التمكين
نهج الرصد المتزامن، خاصة بالنسبة للأنواع المعالجة عالمياً.
من الأهمية بمكان رؤية إمكانيات وفرص التقنيات والتصورات المتعلقة بكيفية تطبيقها في الحفاظ على الطبيعة أو تعديلها ليتم تطبيقها.
الدرس المستفاد
عملية التكامل بطيئة للغاية. يجب عليك رؤية الهدف بوضوح وبناء العديد من استراتيجيات التخفيف من حدة المشكلة. تساعدك الرغبة القوية في تحقيق رؤيتك كثيراً.
قنوات البيروفسكايت الشمسية المرنة في الحفاظ على الحياة البرية
قد يخلق التعاون مع شركات التطوير وتكنولوجيا المعلومات والمهندسين نهجًا مبتكرًا في الحفاظ على البيئة. توفر ألواح البيروفسكايت الشمسية ذات الكفاءة العالية للقياس عن بُعد مئات الآلاف من المرات طاقة أكثر مما هو مطلوب لتحديد الموقع الجغرافي والبيانات الأخرى مثل درجة الحرارة والرطوبة وما إلى ذلك، ونقلها إلى السحابة. وبسبب الكفاءة العالية لخلايا طاقة البيروفسكايت العالية لأجهزة البيروفسكايت لألواح الطاقة الشمسية يمكن أن يعمل طوق القياس عن بعد مع كثافة الضوء المنخفضة والغبار والظروف القاسية بكفاءة كافية لإنتاج الكمية المناسبة من الطاقة. وفي هذه الحالة، ينخفض حجم بطاريات البيروفسكايت إلى 90%، ولا يوجد سبب لاستبدالها كل 3-5 سنوات، مما يقلل من التأثير السلبي لبطاريات البيروفسكايت على البيئة
عوامل التمكين
التعاون متعدد التخصصات هو المفتاح. عندما يعمل خبراء تكنولوجيا المعلومات والمهندسون وأخصائيو الحفاظ على البيئة والمديرون وخبراء الغابات والأطباء البيطريون والصيادون معاً من أجل هدف مبتكر مشترك. النجاح بالتأكيد في تعاون الأشخاص المتحمسين للغاية.
الدرس المستفاد
الجمع بين الأشخاص المناسبين في المكان المناسب. لقد كان الأمر صعبًا حقًا خلال فترة جائحة كوفيد-19 بسبب إغلاق الحدود بين فريق الهندسة وفريق التنفيذ. تم استخدام جميع نوافذ الفرص والإبداع أيضًا.
التأثيرات
يوفر تطبيق أطواق القياس عن بُعد التي تدوم مدى الحياة داخل السلوك المكاني للحيوانات خلال حياتها بأكملها ويساعد على فهم تسلسل العلاقات في النظم الإيكولوجية (النهار/الليل، الجنس، الموسم، تفضيلات الموائل). ويسمح فهم مكان وجود الحيوان في الوقت المحدد بتحسين إدارة الأنواع ومراقبتها، وهي مفاتيح التخفيف من حدة الصراع بين الإنسان والحياة البرية ومنع الصيد الجائر. على سبيل المثال، تساعد أطواق البيسون الأوروبية التي تحمل أطواقاً في تحديد موقع القطيع بسهولة واتخاذ تدابير من قبل إدارة المؤسسة الإدارية لمنع الصراع بين الإنسان والحياة البرية. لم تكن أطواق القياس عن بعد التي تغذيها ألواح البيروفسكايت الشمسية المرنة بحاجة إلى استبدال البطارية والتقاط الحيوانات بشكل متكرر مما يوفر أيضاً الموارد ويقلل من مستوى الإجهاد.
المستفيدون
دعاة الحفاظ على البيئة والعلماء ومديرو المناطق المحمية والمزارعون والحكومة وغيرهم من أصحاب المصلحة المهتمين.
أهداف التنمية المستدامة
القصة
إذا كنت تحلم بأن تكون إيلون ماسك في مجال الحفاظ على الطبيعة فعليك أن تكون مبتكراً. طوق القياس عن بُعد للحيوانات يجمع بين المواد المبتكرة من ألواح البيروفسكايت الشمسية فائقة الكفاءة والمرونة وشريحة القياس عن بُعد، وتقليل حجم البطارية، وعدم الحاجة إلى الاستبدال وتقنية نقل LoRaWAN الرخيصة، مما يدفع القياس عن بُعد للحيوانات إلى مستوى جديد: تتبع الحيوانات مدى الحياة. هذا المنتج عبارة عن مزيج من النهج المشتركة على مستوى متعدد التخصصات - الهندسة والطاقة المتجددة والنقل وتقنيات المتابعة والتعاون متعدد الجنسيات والثقافات. يساهم هذا المنتج في الحفاظ على أحد أكبر الثدييات الأرضية الأوروبية - البيسون الأوروبي مع التركيز على المراقبة الحية والإدارة والحد من الصراع بين الإنسان والحياة البرية ومنع الصيد الجائر.