Smart Wetland" - Quand la gestion traditionnelle rencontre l'innovation et la technologie
Solution complète
Capteur de niveau d'eau
WWF HK
Au cours des dernières décennies, les zones humides de la région d'Inner Deep Bay ont été gérées selon des approches conventionnelles et traditionnelles. Cependant, les nouveaux défis environnementaux et sociaux, tels que les phénomènes météorologiques extrêmes et la pénurie de main-d'œuvre, ont eu un impact croissant sur la gestion des zones humides. Ce projet intègre l'innovation et la technologie pour relever ces défis de gestion des zones humides.
Ce projet s'appuie sur des technologies de pointe pour améliorer la gestion des zones humides par les moyens suivants
- en recherchant des solutions I&T pour la surveillance des zones humides, notamment par l'introduction de capteurs sans fil de l'Internet des objets (IoT) qui peuvent contribuer à la gestion et à la conservation du paysage des zones humides dans la réserve naturelle de Mai Po (MPNR) ;
- établir un site pilote de zone humide pour valider la preuve de concept en déployant des capteurs IoT sans fil et en collectant à distance des données de surveillance des zones humides ; et
- analyser les données collectées pour évaluer l'efficacité et les paramètres des applications des capteurs IoT et partager l'expérience avec les parties prenantes concernées dans la communauté de gestion des zones humides.
Dernière modification 10 Oct 2025
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Prix Tech4Nature
Description de la technologie
L'accès à l'électricité et à une connexion internet est toujours un défi dans les zones reculées comme la réserve naturelle de Mai Po (MPNR).
Ce projet a déployé 30 capteurs de niveau d'eau, 2 capteurs de qualité de l'eau et 2 capteurs de suivi des buffles en utilisant la technologie LoRaWAN (Long Range Wide Area Network) pour améliorer la surveillance des zones humides dans la réserve naturelle de Mai Po. La technologie LoRaWAN est conçue pour les communications à longue portée et à faible consommation d'énergie, ce qui la rend idéale pour les zones où la connectivité est limitée. Il permet la transmission de données sur plusieurs kilomètres et réduit le coût et la complexité du déploiement des capteurs.
En outre, 4 passerelles GWIN (Government-Wide IoT Network) ont été installées par le département des services électriques et mécaniques (EMSD) du gouvernement de la RAS de Hong Kong. Ces passerelles reçoivent le signal LoRaWAN des capteurs compatibles LoRa et transmettent le signal au backend GWIN par le réseau 4G/5G. Le système de gestion central (CMS) récupère ensuite les données du backend GWIN et les affiche sur des ordinateurs de bureau ou des appareils mobiles pour une utilisation opérationnelle quotidienne et pour la recherche. Trois passerelles fonctionnent sur le réseau électrique de la ville, tandis que celle installée dans la vasière est alimentée par un système solaire. Outre les quatre passerelles spécialement installées pour ce projet, les passerelles installées par d'autres départements gouvernementaux dans la zone environnante de la RNMP améliorent encore la résilience de la réception des données.
De nombreuses espèces des zones humides, en particulier les oiseaux d'eau, sont extrêmement sensibles aux niveaux d'eau. L'ajustement du niveau de l'eau, lorsqu'il est approprié, améliore considérablement la fonction des zones humides. Les capteurs de niveau d'eau fournissent des données en temps réel au personnel chargé de la gestion des zones humides, ce qui permet d'optimiser les niveaux d'eau pour les espèces des zones humides. Le capteur de niveau d'eau est alimenté par une batterie dont la durée de vie est d'environ 2 ans. La fréquence de transmission des données peut être réglée sur 10, 20 ou 30 minutes en fonction des besoins d'échantillonnage de chaque site.
Une bonne qualité de l'eau est essentielle à la survie de la faune et de la flore des zones humides. La surveillance de la qualité de l'eau à Mai Po est un élément clé de notre gestion des zones humides. Les capteurs de qualité de l'eau surveillent en permanence les conditions de qualité de l'eau afin de fournir des informations pour les mesures de gestion nécessaires. Alimentés par un petit système polaire, ils transmettent les données toutes les 60 minutes.
Les buffles sont les "ingénieurs des zones humides" de Mai Po. L'intensité de leur pâturage contrôle la hauteur des plantes et crée des micro-habitats qui attirent divers oiseaux et animaux des zones humides. La technologie GPS est utilisée pour suivre les déplacements des buffles d'eau en attachant un capteur de suivi à leur collier. Les données de localisation du buffle sont transmises toutes les 20 minutes afin d'analyser son utilisation de l'habitat et d'aider aux soins quotidiens du buffle. La batterie alimentant le capteur peut durer 1,5 an.
Le système de gestion central fonctionne sur le réseau en nuage AWS et fournit une sauvegarde des données en temps réel sur un serveur secondaire afin d'obtenir une résilience des données à grande échelle. L'utilisateur peut accéder aux données en temps quasi réel via une application web sur un ordinateur de bureau ou un appareil mobile. Des alertes personnalisées (niveau d'eau élevé, niveau de pH anormal, buffle hors de la zone de sécurité) peuvent être envoyées par courriel ou par SMS, avec des seuils et des paramètres de notification réglables.
En intégrant des capteurs et un système de gestion numérique, ce projet a considérablement amélioré l'efficacité de la surveillance des zones humides, augmenté la fréquence des données et ouvert de nouvelles perspectives de recherche pour la conservation des zones humides.
Donateurs et financement
Donateur : Countryside Conservation Office of Hong Kong SAR Government - Countryside Conservation Funding Scheme - Activités de recherche sur la conservation et la revitalisation des zones rurales
Contexte
Défis à relever
Défis environnementaux :
- Un contrôle précis du niveau de l'eau est nécessaire pour maintenir les habitats des oiseaux d'eau.
- Un échange d'eau régulier est essentiel pour maintenir une bonne qualité de l'eau.
- La surveillance continue de la qualité de l'eau permet d'informer sur les actions d'échange d'eau nécessaires.
- Le contrôle de la végétation garantit des paysages ouverts favorables aux oiseaux d'eau.
- Les phénomènes météorologiques extrêmes induits par le changement climatique menacent la stabilité des habitats.
- L'éloignement ou l'inaccessibilité des sites de surveillance rendent difficiles les évaluations environnementales régulières.
Défis sociaux :
- La pénurie de main-d'œuvre limite les efforts de surveillance manuelle et les travaux de conservation.
- Des efforts supplémentaires en matière d'élevage et de surveillance sont nécessaires pour les buffles introduits en tant qu'"ingénieurs des zones humides".
Défis économiques :
- L'accès limité à l'électricité et aux réseaux Internet de la ville, ainsi que la pénurie de main-d'œuvre, augmentent les coûts opérationnels.
Emplacement
Hong Kong
Asie de l'Est
Traiter
Résumé du processus
Comment les 4 phases du cycle de développement de ce projet sont liées les unes aux autres :
- De la fondation au déploiement : Une base solide avec des objectifs clairs et l'engagement des parties prenantes garantissent que la phase de déploiement est bien préparée et alignée sur les objectifs du projet.
- Du déploiement à la mise en œuvre et à l'évaluation: Un déploiement efficace prépare le terrain pour une mise en œuvre sans heurts. Le suivi continu pendant la mise en œuvre fournit un retour d'information qui permet d'améliorer les pratiques de déploiement, et donc les déploiements futurs.
- De la mise en œuvre et de l'évaluation à la diffusion: La phase d'évaluation génère des informations et des données précieuses, qui sont essentielles à la diffusion. Des mesures claires et des résultats positifs renforcent l'impact des efforts de diffusion.
- De la diffusion à la fondation: Les leçons tirées et le retour d'information de la diffusion informent la phase de fondation des futurs projets, favorisant ainsi une amélioration continue. La diffusion peut être planifiée stratégiquement tout au long du cycle de vie du projet, avec des activités spécifiques programmées à différentes phases pour maximiser l'impact.
Blocs de construction
Fondation - Consultation avec les parties prenantes, identification et priorisation des dispositifs, plateformes et réseaux appropriés à appliquer à la RNMP pour une surveillance efficace des zones humides.
But : jeter les bases de l'intégration des solutions I&T dans la gestion traditionnelle des zones humides
Objectifs :
- Présenter trois propositions d'applications IoT aux acteurs des zones humides et aux secteurs I&T.
- Consulter les parties prenantes des zones humides et les secteurs I&T pour obtenir leurs points de vue et commentaires
- Examiner les applications potentielles de l'IdO bénéfiques à la gestion de la RNMP
- Identifier et intégrer les solutions IoT pertinentes pour l'exploitation du gei wai et la recherche sur les zones humides dans la MRNP.
Facteurs favorables
Des études ont été menées afin d'identifier et de classer par ordre de priorité les dispositifs, les plates-formes et les réseaux appropriés à appliquer à la RNMP pour une surveillance efficace des zones humides :
Consultation avec les parties prenantes des zones humides :
- Consultation avec le Comité de gestion de Mai Po (MPMC), qui comprend des représentants du Département de l'agriculture, de la pêche et de la conservation, de la Société d'observation des oiseaux de Hong Kong, des universitaires, des experts indépendants des zones humides et des ornithologues. Obtention d'avis sur l'application IoT proposée.
- Consultation des communautés villageoises locales. Leur contribution a permis d'aligner le projet sur les valeurs et les besoins de la communauté.
- Consultation des secteurs de l'innovation et de la technologie. Conseils techniques obtenus sur la sélection des applications IdO proposées, le système de réseau de transmission et les exigences de déploiement auprès du département des services électriques et mécaniques de la Commission de l'innovation et de la technologie, d'une entreprise membre du programme Incu-Tech et du parc scientifique et technologique de Hong Kong.
Examen des applications potentielles de l'IdO dans la conservation des zones humides :
- Un résumé de l'examen technique de l'application potentielle de l'IdO a été créé (voir ci-joint).
Leçon apprise
Les points de vue et les suggestions du MPMC sont résumés ci-dessous :
- Étant donné que les solutions I&T pourraient être coûteuses, il convient de trouver un compromis entre la fréquence d'échantillonnage des données et le coût.
- La sélection des emplacements pour le déploiement des capteurs fournit des informations détaillées pour la gestion de l'habitat.
- Le contrôle de la qualité des données est crucial
- Le système de surveillance IoT automatisé et en temps réel améliore l'efficacité de la collecte des données. Les données peuvent être mises en corrélation avec d'autres recherches scientifiques
- Le déploiement de capteurs pourrait affecter visuellement le paysage naturel des zones humides
Les points de vue et les suggestions du secteur I&T sont résumés ci-dessous :
- Les trois applications proposées sont réalisables
- L'étendue du service doit être clairement définie. Il peut s'agir d'un plan d'exécution, d'un service de mise en œuvre des applications, d'un service de consultation technologique, d'un service de gestion des fournisseurs, d'une installation sur site, de la mise en place d'une plateforme, d'un service d'analyse des données, d'un service de maintenance
- La plateforme doit être capable de capturer des données, d'établir un pipeline de données et une intégration, et d'effectuer une analyse des données.
- Les exigences fonctionnelles de la plateforme, telles que l'accès des utilisateurs, le modèle d'information du bâtiment (BIM), l'alerte, le flux de données et l'analyse du tableau de bord, doivent être clairement énoncées.
- Les exigences techniques de la plateforme, telles que les spécifications informatiques pour l'exploitation de la plateforme, le format et la capacité BIM, la sécurité des données, doivent être clairement énoncées.
Déploiement - Partenariat avec l'administration locale - Département des services électriques et mécaniques (EMSD) pour l'utilisation du réseau gouvernemental IoT (GWIN)
Le partenariat avec EMSD nous permet d'utiliser le réseau GWIN comme couche de transmission pour tous les capteurs installés dans le cadre de ce projet à la réserve naturelle de Mai Po (MPNR) sans qu'aucun coût récurrent de réseau ne soit nécessaire.
La technologie offre plusieurs avantages qui la rendent bien adaptée à la transmission de données sans fil dans les applications IoT. Ses capacités de longue portée permettent de transmettre des données sur une grande distance, ce qui la rend idéale pour les vastes zones rurales comme la réserve naturelle de Mai Po. En outre, la consommation d'énergie efficace de LoRa prolonge la durée de vie des appareils alimentés par batterie. La transmission de données LoRa garantit également la confidentialité et l'intégrité des données grâce à des protocoles sécurisés.
Dans ce projet, quatre passerelles GWIN LoRa ont été installées par EMSD dans la réserve naturelle de Mai Po (MPNR). Les capteurs installés dans la réserve naturelle de Mai Po sont connectés aux passerelles via le réseau LoRa privé et à faible consommation d'énergie, et finalement connectés au système GWIN via le réseau 4G. Outre ces quatre passerelles spécialement installées pour ce projet, d'autres passerelles GWIN à proximité de la MPNR peuvent renforcer la fiabilité de la transmission des données.
En retour, ces quatre passerelles peuvent également aider à recevoir les signaux des capteurs installés par divers départements gouvernementaux dans la zone environnante.
Facteurs favorables
Les capteurs traditionnels nécessitent chacun une connexion 4G pour se connecter aux serveurs centraux. Dans le réseau GWIN, les capteurs sont connectés aux passerelles via le réseau LoRa (longue portée) privé et à faible consommation d'énergie. Le réseau à faible consommation d'énergie réduit le coût et la complexité de l'installation des capteurs et améliore la sécurité du système et des données sans qu'il soit nécessaire d'utiliser un réseau tiers.
Leçon apprise
La poursuite d'un partenariat solide avec l'EMSD nous permet de relever plus efficacement les défis auxquels nous sommes confrontés à la MPNR (accès limité à Internet et à l'électricité de la ville) grâce à leur réseau bien établi et à leur soutien.
Ressources
Diffusion - Promouvoir l'application de la technologie de l'IdO à la gestion des zones humides
Afin de promouvoir l'application de la technologie de l'IdO à la gestion des zones humides, ce projet de recherche et l'expérience acquise ont été partagés tout au long du projet :
- organisant des webinaires pour les gestionnaires de la conservation et les parties prenantes des zones humides
- Installer des panneaux d'interprétation extérieurs dans la RNMP
- Promouvoir le projet par l'intermédiaire de plateformes de médias sociaux et de l'engagement des médias
- Production d'une vidéo promotionnelle
- Publication d'un rapport technique sur le projet
- Organisation de visites publiques et scolaires pour présenter l'application de la technologie de l'IdO dans la gestion des zones humides à la RNMP.
Facteurs favorables
3 séminaires/webinaires sur l'application de l'IdO à la gestion des zones humides ont été organisés. Plus de 120 participants y ont assisté, dont des praticiens de plus de 30 sites gérés dans le monde entier, l'administration nationale des forêts et des prairies de Chine continentale, des services gouvernementaux locaux, des ONG, des institutions publiques et privées.
Des panneaux d'interprétation ont été installés à l'intérieur de la RNMP pour expliquer aux visiteurs l'utilité des trois types de capteurs IdO.
Plusieurs messages ont été publiés sur les réseaux sociaux et les médias ont été mobilisés pour faire connaître au public les principales composantes du projet et l'importance des zones humides et de leur gestion proactive.
1 vidéo promotionnelle a été produite et publiée pour expliquer au public ce que nous avons fait et réalisé dans le cadre de ce projet de deux ans.
1 rapport technique sur l'application de l'IdO pour la conservation des zones humides dans la réserve naturelle de Mai Po a été créé et publié, fournissant des recommandations pour les déploiements futurs de l'IdO dans des environnements de zones humides similaires, soulignant l'évolutivité et la reproductibilité de cette approche.
Des visites publiques et scolaires de la réserve naturelle de Mai Po ont été organisées pour présenter l'application de la technologie de l'IdO dans la gestion des zones humides de la réserve naturelle de Mai Po.
Leçon apprise
Cette phase de diffusion est cruciale pour s'assurer que les résultats et les produits de ce projet sont partagés avec les parties prenantes et le grand public. Voici quelques enseignements tirés de cette expérience :
- Il est essentiel d'identifier et de cibler le bon public. Il s'agit des parties prenantes internes, des autres projets et de la communauté au sens large.
- Différentes méthodes peuvent être utilisées pour la diffusion, telles que les rapports, les présentations, les ateliers, les médias sociaux et les publications.
- La diffusion doit être planifiée tout au long du cycle de vie du projet, avec des activités spécifiques programmées à différentes phases pour maximiser l'impact.
- L'engagement des parties prenantes par le biais de la diffusion contribue réellement à recueillir des informations en retour, à favoriser la collaboration et à assurer la durabilité du projet.
- L'importance d'une documentation complète et d'un rapport clair. Cela permet de s'assurer que les enseignements tirés sont accessibles et qu'ils peuvent être utilisés dans le cadre de projets futurs.
- Les activités réalisées au cours de la phase de diffusion peuvent être utilisées pour identifier les domaines à améliorer dans les processus et les méthodologies du projet.
Impacts
Ce projet est la première initiative de recherche visant à étudier le système de surveillance basé sur l'IdO pour la conservation des zones humides à Hong Kong. Il a eu un impact positif sur la conservation et la gestion des zones humides :
- Améliorant l'efficacité et l'efficience de la gestion de l'habitat, de l'hydrologie et de la végétation par le biais de la technologie IoT dans la MPNR.
- Fournissant des paramètres environnementaux 24/7 tels que le niveau et la qualité de l'eau, permettant l'analyse des tendances pour soutenir la conservation à long terme, en particulier pour les oiseaux dépendant des zones humides.
- Collecter des paramètres environnementaux en temps réel pour détecter les anomalies, assurant une réponse et une atténuation rapides.
- Réorienter les ressources de la collecte manuelle de données et des patrouilles non ciblées pour se concentrer sur la compréhension et le traitement efficace des menaces.
- Accroître la capacité d'innovation et de gestion au sein du MRNP et parmi ses parties prenantes stratégiques par le biais de la collaboration et de la communication.
- Sensibiliser le public et renforcer la compréhension par la communauté des zones humides de l'importance du site Ramsar et des zones humides du point de vue de l'innovation et de la technologie (I&T).
- Démontrer au grand public la coopération des parties prenantes en matière de conservation des zones humides.
- Établir un cas concret pour référence future ou reproduction dans la gestion des parcs de conservation des zones humides proposés dans le cadre de la stratégie de développement de la métropole du Nord par le gouvernement de la RASHK, en s'alignant sur le plan directeur de la ville intelligente de Hong Kong (plan directeur 2.0).
Bénéficiaires
- Les praticiens des zones humides travaillant dans un environnement similaire à celui de la MPNR.
- Les villageois locaux qui bénéficient de la notification d'alerte de niveau d'eau élevé du système.
- Le personnel du MRNP chargé de la gestion quotidienne de l'hydrologie et de la végétation.
En outre, expliquez le potentiel d'évolutivité de votre solution. Peut-elle être reproduite ou étendue à d'autres régions ou écosystèmes ?
En tant que preuve de concept, ce projet a permis de valider la fonctionnalité du système et de jeter les bases de futurs déploiements à grande échelle. Il sert de référence pour les zones humides situées le long de la voie de migration Asie de l'Est - Australasie, où les zones humides côtières naturelles ont été converties en étangs et sont maintenant restaurées pour fournir des sites de repos, d'alimentation et d'hivernage essentiels pour les oiseaux d'eau.
Dans ce projet, les capteurs ont été principalement utilisés à des fins de surveillance. Toutefois, le potentiel de l'IdO peut aller bien au-delà de la détection passive - il peut fonctionner comme un effecteur actif, répondant de manière dynamique aux stimuli détectés. Cette capacité de transformation améliore considérablement les stratégies de gestion de l'environnement. Par exemple, une vanne intelligente équipée de commandes automatisées peut être programmée pour s'ouvrir lorsque les capteurs de niveau d'eau détectent que les niveaux ont dépassé un seuil prédéterminé, ce qui permet à l'eau excédentaire de s'écouler et d'éviter les inondations potentielles. Ces systèmes réactifs permettent non seulement d'atténuer les risques associés aux conditions météorologiques extrêmes, mais aussi d'optimiser la gestion des ressources en eau. En intégrant des interventions en temps réel, l'IdO permet une approche plus proactive de la surveillance et de la gestion de l'environnement, favorisant ainsi un écosystème plus résilient.
Au-delà de la surveillance et de la gestion des habitats, la technologie IoT offre des avantages supplémentaires pour la gestion des zones humides, notamment la gestion des visiteurs, l'engagement, la participation et la sensibilisation des communautés (CESP) et la surveillance. L'expérience acquise dans le développement et la mise en œuvre de l'architecture de l'IdO dans le cadre de ce projet constitue une base solide pour des applications plus larges dans la conservation et la gestion des zones humides, ouvrant la voie à une intendance environnementale plus efficace et efficiente.
Cadre mondial pour la biodiversité (CMB)
Objectif 1 du GBF - Planifier et gérer toutes les zones afin de réduire la perte de biodiversité
Objectif 2 du GBF - Restaurer 30 % de tous les écosystèmes dégradés
Objectif 3 du FBG - Conserver 30 % des terres, des eaux et des mers
Objectif 9 du GBF - Gérer les espèces sauvages de manière durable pour le bien de l'homme
Objectifs de développement durable
ODD 1 - Pas de pauvreté
ODD 3 - Bonne santé et bien-être
ODD 11 - Villes et communautés durables
ODD 13 - Mesures relatives à la lutte contre les changements climatiques
ODD 15 - Vie terrestre
Histoire
Après avoir identifié les défis posés par la conservation des zones humides et exploré les dernières avancées en matière d'IdO, un groupe de conservateurs de zones humides travaillant à Mai Po a lancé et conçu le projet. Le projet a été créé en collaboration avec un large éventail de parties prenantes, dont plusieurs ministères qui ont fourni des fonds et un soutien professionnel et technique en matière de gestion des zones humides et d'innovation et de technologie. Avec la contribution d'autres membres de l'équipe et d'experts, y compris les conseils du comité de gestion de Mai Po, l'équipe de projet a mis en œuvre l'initiative avec succès. Les connaissances et l'expérience acquises ont été partagées avec d'autres gestionnaires de zones humides, tant au niveau local qu'international, ce qui a permis d'élargir les efforts de conservation.
Ce projet s'est concentré sur l'évaluation de la performance sur le terrain du système de surveillance IoT et sa facilitation dans la gestion de l'hydrologie et de la végétation au sein de la RNMP. L'application IoT a efficacement soutenu la gestion planifiée sur le site. En analysant les données collectées par le système, l'équipe a pu évaluer le niveau d'eau optimal pour les oiseaux d'eau, déterminer la fréquence d'échange de l'eau et surveiller l'utilisation de la zone par les buffles. Ces informations ont été utiles aux travailleurs de terrain et aux gestionnaires dans le cadre des activités de gestion, de recherche et de surveillance.
En tant que preuve de concept, l'essai a permis de valider la fonctionnalité du système et de jeter les bases de futurs déploiements à grande échelle, servant de cas de référence pour les parcs de conservation des zones humides dans le cadre de la stratégie de développement de la métropole du Nord. Grâce à l'intégration de l'IdO, les ressources rurales peuvent être surveillées et conservées plus efficacement tout en favorisant un modèle de gestion pour la conservation des zones humides.