Lahan Basah Cerdas" - Di mana Manajemen Tradisional Bertemu dengan Inovasi & Teknologi
Selama beberapa dekade terakhir, lahan basah di wilayah Teluk Dalam telah dikelola dengan pendekatan konvensional dan tradisional. Namun, tantangan lingkungan dan sosial yang muncul-seperti cuaca ekstrem dan kekurangan tenaga kerja-semakin memengaruhi pengelolaan lahan basah. Proyek ini mengintegrasikan inovasi dan teknologi untuk mengatasi tantangan pengelolaan lahan basah ini.
Proyek ini memanfaatkan teknologi mutakhir untuk meningkatkan pengelolaan lahan basah melalui:
- meneliti solusi I&T untuk pemantauan lahan basah, terutama dengan memperkenalkan sensor Internet of Things (IoT) nirkabel yang dapat berkontribusi pada pengelolaan dan konservasi lanskap lahan basah di Cagar Alam Mai Po (MPNR);
- membangun lokasi percontohan lahan basah untuk memvalidasi bukti konsep dengan menggunakan sensor IoT nirkabel dan mengumpulkan data pemantauan lahan basah dari jarak jauh; dan
- menganalisis data yang dikumpulkan untuk menilai efektivitas dan pengaturan aplikasi sensor IoT dan berbagi pengalaman dengan para pemangku kepentingan terkait dalam komunitas pengelolaan lahan basah
Penghargaan Tech4Nature
Mengakses listrik kota dan koneksi internet selalu menjadi tantangan di daerah terpencil seperti Cagar Alam Mai Po (MPNR).
Proyek ini menggunakan 30 sensor ketinggian air, 2 sensor kualitas air, dan 2 sensor pelacakan kerbau menggunakan teknologi Long Range Wide Area Network (LoRaWAN) untuk meningkatkan pemantauan lahan basah di Cagar Alam Mai Po. LoraWAN dirancang untuk komunikasi jarak jauh dan berdaya rendah, sehingga ideal untuk area dengan konektivitas terbatas. Teknologi ini memungkinkan transmisi data dalam jarak beberapa kilometer dan mengurangi biaya dan kompleksitas penyebaran sensor.
Selain itu, 4 gateway Government-Wide IoT Network (GWIN) dipasang oleh Electrical and Mechanical Services Department (EMSD) Pemerintah Hong Kong SAR. Gateway ini menerima sinyal LoRaWAN dari sensor yang kompatibel dengan LoRa dan mengirimkan sinyal ke backend GWIN melalui jaringan 4G / 5G. Sistem Manajemen Pusat (CMS) kemudian mengambil data dari backend GWIN dan menampilkan data di perangkat desktop atau seluler untuk penggunaan operasional dan penelitian sehari-hari. Tiga gateway beroperasi dengan menggunakan listrik kota, sementara satu gateway yang dipasang di area lumpur ditenagai oleh tenaga surya. Selain empat gateway yang dipasang khusus untuk proyek ini, gateway yang dipasang oleh departemen pemerintah lainnya di daerah sekitar MPNR semakin meningkatkan ketahanan penerimaan data.
Banyak spesies lahan basah, khususnya burung air, sangat sensitif terhadap ketinggian air. Menyesuaikan ketinggian air ketika diperlukan akan sangat meningkatkan fungsi lahan basah. Sensor ketinggian air memberikan data waktu nyata kepada staf manajemen lahan basah, membantu mengoptimalkan ketinggian air untuk spesies lahan basah. Sensor ketinggian air ditenagai oleh baterai dengan masa pakai baterai sekitar 2 tahun. Frekuensi transmisi data dapat diatur sebagai 10, 20 atau 30 menit tergantung pada kebutuhan pengambilan sampel data di setiap lokasi.
Kualitas air yang baik sangat penting untuk kelangsungan hidup satwa liar di lahan basah. Pemantauan kualitas air di Mai Po adalah elemen kunci dari pengelolaan lahan basah kami. Sensor kualitas air secara terus menerus memantau kondisi kualitas air untuk memberikan informasi untuk langkah-langkah pengelolaan yang diperlukan. Didukung oleh sistem kutub kecil, sensor-sensor ini mengirimkan data setiap 60 menit.
Kerbau adalah "insinyur lahan basah" Mai Po. Intensitas penggembalaan mereka mengontrol ketinggian tanaman dan menciptakan habitat mikro yang menarik berbagai burung dan hewan lahan basah. Teknologi GPS digunakan untuk melacak pergerakan kerbau dengan memasang sensor pelacak pada kerahnya. Data lokasi kerbau dikirimkan setiap 20 menit untuk menganalisis penggunaan habitatnya dan membantu perawatan kerbau sehari-hari. Baterai yang digunakan untuk menggerakkan sensor ini dapat bertahan selama 1,5 tahun.
Sistem Manajemen Pusat beroperasi di jaringan cloud AWS dan menyediakan cadangan data secara real time ke server sekunder untuk mencapai ketahanan data skala penuh. Pengguna dapat mengakses data hampir seketika melalui aplikasi berbasis web di desktop atau perangkat seluler. Peringatan khusus-seperti ketinggian air yang tinggi, tingkat pH yang tidak normal, kerbau yang keluar dari pagar-dapat dikirim melalui email atau SMS, dengan ambang batas yang dapat disesuaikan dan pengaturan notifikasi.
Dengan mengintegrasikan sensor dan sistem manajemen digital, proyek ini telah secara signifikan meningkatkan efisiensi pemantauan lahan basah, meningkatkan frekuensi data, dan memungkinkan peluang penelitian baru yang potensial untuk konservasi lahan basah.
Donor Kantor Konservasi Pedesaan Pemerintah Hong Kong SAR - Skema Pendanaan Konservasi Pedesaan - Kegiatan Penelitian Konservasi dan Revitalisasi Pedesaan
Konteks
Tantangan yang dihadapi
Tantangan Lingkungan:
- Kontrol ketinggian air yang tepat diperlukan untuk menjaga habitat burung air.
- Pertukaran air secara teratur sangat penting untuk mempertahankan kualitas air yang baik.
- Pemantauan kualitas air yang berkelanjutan membantu menginformasikan tindakan pertukaran air yang diperlukan.
- Kontrol vegetasi memastikan lanskap terbuka yang mendukung burung air.
- Peristiwa cuaca ekstrem yang disebabkan oleh perubahan iklim mengancam stabilitas habitat.
- Lokasi pemantauan yang jauh atau tidak dapat diakses menyulitkan penilaian lingkungan secara teratur.
Tantangan Sosial:
- Kekurangan tenaga kerja membatasi upaya pemantauan manual dan pekerjaan konservasi.
- Upaya pemeliharaan dan pemantauan tambahan diperlukan untuk kerbau yang diperkenalkan sebagai "insinyur lahan basah."
Tantangan Ekonomi:
- Terbatasnya akses listrik kota dan jaringan internet, serta kekurangan tenaga kerja meningkatkan biaya operasional.
Lokasi
Proses
Ringkasan prosesnya
Bagaimana 4 fase dari siklus hidup pengembangan proyek ini terhubung satu sama lain:
- Fondasi hingga Penerapan: Fondasi yang kokoh dengan tujuan yang jelas dan keterlibatan pemangku kepentingan memastikan bahwa fase penerapan telah dipersiapkan dengan baik dan selaras dengan tujuan proyek.
- Penerapan ke Implementasi & Evaluasi: Penerapan yang efektif menentukan tahap untuk implementasi yang lancar. Pemantauan berkelanjutan selama implementasi memberikan umpan balik yang meningkatkan praktik penerapan, sehingga dapat meningkatkan penerapan di masa mendatang.
- Implementasi & Evaluasi hingga Penyebaran: Fase evaluasi menghasilkan wawasan dan data yang berharga, yang sangat penting untuk disebarluaskan. Metrik yang jelas dan hasil yang sukses memperkuat dampak dari upaya penyebaran.
- Diseminasi ke Yayasan: Pelajaran yang dipetik dan umpan balik dari diseminasi menginformasikan fase yayasan untuk proyek-proyek di masa depan, mendorong peningkatan berkelanjutan. Diseminasi dapat direncanakan secara strategis di sepanjang siklus hidup proyek, dengan kegiatan spesifik yang dijadwalkan pada fase yang berbeda untuk memaksimalkan dampak.
Blok Bangunan
Landasan - Konsultasi dengan para pemangku kepentingan, mengidentifikasi dan memprioritaskan perangkat, platform, dan jaringan yang sesuai untuk diterapkan di MPNR untuk pemantauan lahan basah yang efisien
Tujuan: Untuk meletakkan dasar bagi pengintegrasian solusi-solusi I&T ke dalam pengelolaan lahan basah tradisional
Sasaran:
- Memperkenalkan tiga aplikasi IoT yang diusulkan kepada para pemangku kepentingan lahan basah dan sektor I&T
- Untuk berkonsultasi dengan para pemangku kepentingan lahan basah dan sektor I&T untuk mendapatkan pandangan dan komentar mereka
- Untuk meninjau aplikasi IoT potensial yang bermanfaat bagi pengelolaan MPNR
- Mengidentifikasi dan mengintegrasikan solusi IoT yang relevan untuk operasi gei wai dan penelitian lahan basah ke dalam MPNR
Faktor-faktor pendukung
Studi dilakukan untuk mengidentifikasi dan memprioritaskan perangkat, platform, dan jaringan yang sesuai untuk diterapkan di MPNR untuk pemantauan lahan basah yang efisien dengan
Konsultasi dengan para pemangku kepentingan lahan basah:
- Konsultasi dengan Mai Po Management Committee (MPMC), yang terdiri dari perwakilan dari Departemen Pertanian, Perikanan dan Konservasi, Masyarakat Pengamat Burung Hong Kong, akademisi, ahli lahan basah independen, dan ahli burung. Memperoleh saran tentang aplikasi IoT yang diusulkan.
- Konsultasi dengan masyarakat desa setempat. Masukan mereka membantu menyelaraskan proyek dengan nilai-nilai dan kebutuhan masyarakat.
- Konsultasi dengan sektor inovasi dan teknologi. Saran teknis yang diperoleh mengenai pemilihan aplikasi IoT yang diusulkan, sistem jaringan transmisi dan persyaratan penerapan dari Departemen Layanan Listrik dan Mekanik, Komisi Inovasi dan Teknologi, perusahaan anggota Program Incu-Tech, Hong Kong Science & Technology Park.
Tinjauan potensi aplikasi IoT dalam konservasi lahan basah:
- Ringkasan Tinjauan Teknis Aplikasi IoT Potensial telah dibuat (sebagaimana terlampir)
Pelajaran yang dipetik
Pandangan dan saran dari MPMC dirangkum sebagai berikut:
- Mengingat solusi I&T bisa jadi mahal, kompromi antara frekuensi pengambilan sampel data dan biaya harus dibuat
- Pemilihan lokasi untuk penyebaran sensor memberikan informasi rinci untuk pengelolaan habitat
- Kontrol kualitas data sangat penting
- Sistem pemantauan IoT yang real-time dan otomatis meningkatkan efisiensi pengumpulan data. Data dapat berkorelasi dengan penelitian ilmiah lainnya
- Penyebaran sensor secara visual dapat mempengaruhi lanskap alami lahan basah
Pandangan dan saran dari sektor I&T dirangkum sebagai berikut:
- Tiga aplikasi yang diusulkan dapat dilaksanakan
- Lingkup layanan harus didefinisikan dengan jelas. Hal ini dapat mencakup rencana pelaksanaan, layanan implementasi aplikasi, layanan konsultasi teknologi, layanan manajemen vendor, instalasi di tempat, pembentukan platform, layanan analisis data, layanan pemeliharaan
- Platform harus dapat menangkap data, membangun pipeline data dan integrasi dan melakukan analisis data
- Persyaratan fungsional untuk platform seperti akses pengguna, membangun model informasi (BIM), peringatan, streaming data, dan analisis dasbor harus dinyatakan dengan jelas
- Persyaratan teknis untuk platform seperti spesifikasi komputer untuk mengoperasikan platform, format dan kapasitas BIM, keamanan data harus dinyatakan dengan jelas
Penyebaran - Kemitraan dengan Departemen Pemerintah setempat - Departemen Layanan Listrik dan Mekanik (EMSD) untuk pemanfaatan Jaringan IoT Seluruh Pemerintah (GWIN)
Kemitraan dengan EMSD memungkinkan kami untuk menggunakan jaringan GWIN sebagai lapisan transmisi untuk semua sensor yang dipasang untuk proyek ini di Cagar Alam Mai Po (MPNR) tanpa memerlukan biaya berulang jaringan.
Teknologi ini menawarkan beberapa manfaat yang membuatnya cocok untuk transmisi data nirkabel dalam aplikasi IoT. Kemampuan jarak jauhnya memungkinkan data ditransmisikan dalam jarak jauh, sehingga ideal untuk daerah pedesaan yang luas seperti MPNR. Selain itu, konsumsi daya LoRa yang efisien memperpanjang masa pakai baterai perangkat bertenaga baterai. Transmisi data LoRa juga memastikan kerahasiaan dan integritas data melalui protokol yang aman.
Dalam proyek ini, empat gateway GWIN LoRa dipasang oleh EMSD di Cagar Alam Mai Po (MPNR). Sensor yang dipasang di MPNR terhubung ke gateway melalui jaringan LoRa berdaya rendah dan privat dan pada akhirnya terhubung kembali ke backend GWIN melalui jaringan 4G. Selain keempat gateway yang dipasang khusus untuk proyek ini, gateway GWIN lainnya di dekat MPNR juga dapat mengamankan keandalan transmisi data.
Sebagai imbalannya, keempat gateway ini juga dapat membantu menerima sinyal dari sensor yang dipasang oleh berbagai departemen pemerintah di daerah sekitarnya.
Faktor-faktor pendukung
Sensor tradisional masing-masing membutuhkan koneksi 4G untuk terhubung ke server pusat. Dalam jaringan GWIN, sensor terhubung ke gateway melalui jaringan LoRa (Jarak Jauh) yang berdaya rendah dan pribadi. Jaringan dengan konsumsi daya yang rendah mengurangi biaya dan kerumitan pemasangan sensor serta meningkatkan keamanan sistem dan data tanpa perlu menggunakan jaringan pihak ketiga.
Pelajaran yang dipetik
Menjalin kemitraan yang kuat dengan EMSD memungkinkan kami untuk mengatasi tantangan yang kami hadapi di MPNR (akses internet dan listrik kota yang terbatas) dengan lebih efisien melalui jaringan dan dukungan mereka yang mapan.
Sumber daya
Diseminasi - Untuk mempromosikan penerapan teknologi IoT pada pengelolaan lahan basah
Untuk mempromosikan penerapan teknologi IoT dalam pengelolaan lahan basah, proyek penelitian ini dan pengalaman yang telah dipelajari telah dibagikan selama proyek berlangsung dengan cara:
- Menyelenggarakan webinar untuk manajer konservasi dan pemangku kepentingan lahan basah
- Memasang panel interpretasi luar ruangan di MPNR
- Mempromosikan melalui platform media sosial dan keterlibatan media
- Memproduksi video promosi
- Menerbitkan laporan teknis proyek
- Mengadakan tur untuk umum dan sekolah untuk memperkenalkan penerapan teknologi IoT dalam pengelolaan lahan basah di MPNR
Faktor-faktor pendukung
Tiga seminar/webinar tentang aplikasi IoT dalam pengelolaan lahan basah telah diselenggarakan. Seminar tersebut dihadiri oleh lebih dari 120 peserta termasuk praktisi dari lebih dari 30 lokasi yang dikelola di seluruh dunia, Administrasi Kehutanan dan Lahan Rumput Nasional dari daratan Cina, departemen pemerintah daerah, LSM, lembaga publik dan swasta.
Panel interpretasi dipasang di dalam MPNR yang menjelaskan kepada pengunjung tentang tujuan dari 3 jenis sensor IoT.
Beberapa tulisan dipublikasikan melalui media sosial, dan media dilibatkan untuk memberitahukan kepada publik mengenai komponen utama proyek dan pentingnya lahan basah dan pengelolaannya secara proaktif.
1 video promosi telah diproduksi dan dipublikasikan untuk memberitahu publik tentang apa yang telah kami lakukan dan capai dalam proyek selama 2 tahun ini
1 Laporan Teknis tentang Aplikasi IoT untuk Konservasi Lahan Basah di Cagar Alam Mai Po telah dibuat dan dipublikasikan yang memberikan rekomendasi untuk penerapan IoT di masa depan di lingkungan lahan basah yang serupa, yang menyoroti skalabilitas dan kemampuan untuk direplikasi dari pendekatan ini.
Tur publik dan sekolah ke MPNR diadakan untuk memperkenalkan penerapan teknologi IoT dalam pengelolaan lahan basah di MPNR.
Pelajaran yang dipetik
Fase diseminasi ini sangat penting untuk memastikan bahwa hasil dan keluaran dari proyek ini dibagikan kepada para pemangku kepentingan dan khalayak yang lebih luas. Berikut adalah beberapa pelajaran yang dapat dipetik:
- Mengidentifikasi dan menargetkan audiens yang tepat sangatlah penting. Hal ini mencakup pemangku kepentingan internal, proyek-proyek lain, dan komunitas yang lebih luas.
- Berbagai metode dapat digunakan untuk diseminasi, seperti laporan, presentasi, lokakarya, media sosial, dan publikasi.
- Diseminasi harus direncanakan di sepanjang siklus hidup proyek, dengan kegiatan spesifik yang dijadwalkan pada fase yang berbeda untuk memaksimalkan dampak.
- Melibatkan para pemangku kepentingan melalui diseminasi sangat membantu dalam mengumpulkan umpan balik, membina kolaborasi, dan memastikan keberlanjutan proyek
- Pentingnya dokumentasi yang menyeluruh dan pelaporan yang jelas. Hal ini memastikan bahwa pelajaran yang diperoleh dapat diakses dan dapat dirujuk dalam proyek-proyek selanjutnya
- Kegiatan yang dilakukan dalam tahap diseminasi dapat digunakan sebagai kesempatan untuk mengidentifikasi area yang perlu ditingkatkan dalam proses dan metodologi proyek
Dampak
Proyek ini merupakan inisiatif penelitian pertama yang bertujuan untuk mempelajari sistem pemantauan berbasis IoT untuk konservasi lahan basah di Hong Kong. Proyek ini telah memberikan dampak positif pada konservasi dan pengelolaan lahan basah dengan:
- Meningkatkan efektivitas dan efisiensi pengelolaan habitat, hidrologi, dan vegetasi melalui teknologi IoT di MPNR
- Menyediakan parameter lingkungan 24/7 seperti ketinggian air dan kualitas air, memungkinkan analisis tren untuk mendukung konservasi jangka panjang, terutama untuk burung yang bergantung pada lahan basah.
- Mengumpulkan parameter lingkungan secara real-time untuk mendeteksi ketidaknormalan, memastikan respons dan mitigasi yang cepat.
- Mengalihkan sumber daya dari pengumpulan data manual dan patroli tanpa target untuk fokus pada pemahaman dan penanganan ancaman secara efisien.
- Meningkatkan inovasi dan kemampuan manajemen di dalam MPNR dan di antara para pemangku kepentingan strategisnya melalui kolaborasi dan komunikasi.
- Meningkatkan kesadaran publik dan memperkuat pemahaman masyarakat lahan basah tentang pentingnya Situs Ramsar dan lahan basah dari perspektif inovasi dan teknologi (I&T).
- Mendemonstrasikan kerja sama para pemangku kepentingan dalam konservasi lahan basah kepada masyarakat umum
- Menetapkan kasus nyata untuk referensi atau replikasi di masa depan dalam mengelola Taman Konservasi Lahan Basah yang diusulkan di bawah Strategi Pengembangan Metropolis Utara oleh Pemerintah HKSAR, yang selaras dengan Cetak Biru Kota Cerdas untuk Hong Kong (Cetak Biru 2.0).
Penerima manfaat
- Praktisi lahan basah yang bekerja di lingkungan yang mirip dengan MPNR.
- Penduduk desa setempat yang mendapat manfaat dari menerima pemberitahuan peringatan tingkat air tinggi dari sistem.
- Staf MPNR yang bertanggung jawab atas pengelolaan hidrologi dan vegetasi harian.
Selain itu, jelaskan potensi skalabilitas Solusi Anda. Dapatkah solusi ini direplikasi atau diperluas ke wilayah atau ekosistem lain?
Sebagai bukti konsep, proyek ini memvalidasi fungsionalitas sistem dan membangun fondasi untuk penerapan skala besar di masa depan. Proyek ini berfungsi sebagai kasus referensi untuk lahan basah di sepanjang Jalur Terbang Asia Timur-Australia, di mana lahan basah pesisir alami yang sebelumnya dikonversi menjadi kolam dan sekarang dipulihkan untuk menyediakan tempat bertengger, mencari makan, dan musim dingin yang penting bagi burung air.
Dalam proyek ini, sensor terutama digunakan untuk tujuan pemantauan. Namun, potensi IoT dapat meluas jauh melampaui penginderaan pasif-ia dapat berfungsi sebagai efektor aktif, yang secara dinamis merespons rangsangan yang terdeteksi. Kemampuan transformatif ini secara signifikan meningkatkan strategi pengelolaan lingkungan. Misalnya, pintu air pintar yang dilengkapi dengan kontrol otomatis dapat diprogram untuk membuka ketika sensor ketinggian air mendeteksi bahwa ketinggiannya telah melebihi ambang batas yang telah ditentukan, sehingga memungkinkan kelebihan air mengalir keluar dan mencegah potensi banjir. Sistem responsif seperti itu tidak hanya mengurangi risiko yang terkait dengan kondisi cuaca ekstrem, tetapi juga mengoptimalkan pengelolaan sumber daya air. Dengan mengintegrasikan intervensi waktu nyata, IoT memungkinkan pendekatan yang lebih proaktif terhadap pemantauan dan pengelolaan lingkungan, sehingga mendorong ekosistem yang lebih tangguh.
Selain pemantauan dan pengelolaan habitat, teknologi IoT menawarkan manfaat tambahan untuk pengelolaan lahan basah, termasuk pengelolaan pengunjung, Keterlibatan, Partisipasi, dan Kesadaran Masyarakat (CEPA), dan pengawasan. Pengalaman yang diperoleh dalam mengembangkan dan mengimplementasikan arsitektur IoT dalam proyek ini memberikan dasar yang kuat untuk aplikasi yang lebih luas dalam konservasi dan pengelolaan lahan basah, membuka jalan bagi pengelolaan lingkungan yang lebih efisien dan efektif.
Kerangka Kerja Keanekaragaman Hayati Global (Global Biodiversity Framework (GBF))
Tujuan Pembangunan Berkelanjutan
Cerita
Setelah mengidentifikasi tantangan yang dihadapi oleh konservasi lahan basah dan mengeksplorasi kemajuan IoT terbaru, sekelompok konservasionis lahan basah yang bekerja di Mai Po memprakarsai dan merancang proyek ini. Proyek ini dibuat bersama dengan berbagai pemangku kepentingan, termasuk beberapa departemen pemerintah yang menyediakan pendanaan, dukungan profesional dan teknis dalam pengelolaan lahan basah dan inovasi & teknologi. Dengan kontribusi dari anggota tim dan para ahli lainnya, termasuk saran dari Komite Manajemen Mai Po, tim proyek berhasil mengimplementasikan inisiatif tersebut. Pengetahuan dan pengalaman yang diperoleh dibagikan kepada para pengelola lahan basah lainnya baik secara lokal maupun internasional, untuk mendorong upaya konservasi yang lebih luas.
Proyek ini berfokus pada evaluasi kinerja lapangan dari sistem pemantauan IoT dan fasilitasi dalam pengelolaan hidrologi dan vegetasi di MPNR. Aplikasi IoT secara efektif telah mendukung pengelolaan terencana di lapangan. Dengan menganalisis data yang dikumpulkan melalui sistem, tim dapat menilai ketinggian air yang optimal untuk burung air, menentukan frekuensi pertukaran air, dan memantau penggunaan area oleh kerbau. Wawasan ini bermanfaat bagi para pekerja lapangan dan manajer di seluruh kegiatan pengelolaan, penelitian, dan pemantauan.
Sebagai bukti konsep, uji coba ini memvalidasi fungsionalitas sistem dan menetapkan fondasi untuk penerapan skala besar di masa depan, yang berfungsi sebagai kasus referensi untuk Taman Konservasi Lahan Basah di bawah Strategi Pengembangan Kota Metropolitan Utara. Melalui integrasi IoT, sumber daya pedesaan dapat dipantau dan dilestarikan secara lebih efektif sambil mengembangkan model manajemen untuk konservasi lahan basah.