Smart Wetland' - Waar traditioneel beheer samenkomt met innovatie en technologie
Volledige oplossing
Waterniveausensor
WWF HK
De afgelopen decennia zijn de wetlands in het Inner Deep Bay gebied op conventionele en traditionele wijze beheerd. Opkomende milieu- en sociale uitdagingen, zoals extreme weersomstandigheden en tekorten aan arbeidskrachten, hebben echter steeds meer invloed gehad op het beheer van wetlands. Dit project integreert innovatie en technologie om deze uitdagingen op het gebied van wetlandbeheer aan te pakken.
Dit project maakt gebruik van geavanceerde technologie om het beheer van wetlands te verbeteren door:
- onderzoek naar I&T-oplossingen voor wetlandmonitoring, met name door de introductie van draadloze Internet of Things (IoT)-sensoren die kunnen bijdragen aan het beheer en behoud van wetlandlandlandschappen in Mai Po Nature Reserve (MPNR);
- het opzetten van een proeflocatie voor wetlands om het proof of concept te valideren door draadloze IoT-sensoren in te zetten en op afstand gegevens over wetlandmonitoring te verzamelen; en
- het analyseren van verzamelde gegevens om de effectiviteit en de instellingen van IoT-sensortoepassingen te beoordelen en het delen van ervaringen met relevante belanghebbenden in de gemeenschap van wetlandbeheerders.
Laatst bijgewerkt: 10 Oct 2025
251 Weergaven
Tech4Nature-prijs
Technologie Beschrijving
In afgelegen gebieden zoals het Mai Po natuurreservaat (MPNR) is het altijd een uitdaging om toegang te krijgen tot elektriciteit en een internetverbinding.
In dit project werden 30 sensoren voor het waterpeil, 2 sensoren voor de waterkwaliteit en 2 sensoren voor het volgen van buffels ingezet met behulp van LoRaWAN-technologie (Long Range Wide Area Network) om de monitoring van wetlands in het Mai Po natuurreservaat te verbeteren. LoraWAN is ontworpen voor langeafstandscommunicatie met een laag stroomverbruik, waardoor het ideaal is voor gebieden met beperkte connectiviteit. Het maakt datatransmissie over meerdere kilometers mogelijk en vermindert de kosten en complexiteit van het inzetten van sensoren.
Daarnaast werden 4 Government-Wide IoT Network (GWIN) gateways geïnstalleerd door Electrical and Mechanical Services Department (EMSD) van de regering van de SAR Hongkong. Deze gateways ontvangen het LoRaWAN-signaal van de LoRa-compatibele sensoren en verzenden het signaal naar de GWIN-backend via het 4G/5G-netwerk. Het Central Management System (CMS) haalt vervolgens gegevens op van het GWIN-backend en toont de gegevens op desktop- of mobiele apparaten voor dagelijks operationeel gebruik en onderzoek. Drie gateways werken op stadsstroom, terwijl de gateway in het waddengebied wordt gevoed door een zonnesysteem. Naast de vier gateways die speciaal voor dit project zijn geïnstalleerd, zorgen de gateways die door andere overheidsdepartementen in de omgeving van MPNR zijn geïnstalleerd voor een nog betere gegevensontvangst.
Veel moerassoorten, met name watervogels, zijn extreem gevoelig voor het waterpeil. Door het waterpeil aan te passen wanneer dat nodig is, wordt de functie van wetlands aanzienlijk verbeterd. De waterpeilsensoren leveren real-time gegevens aan het beheerpersoneel van wetlands, waardoor het waterpeil voor wetlandsoorten geoptimaliseerd kan worden. De waterpeilsensor wordt gevoed door een batterij met een levensduur van ongeveer 2 jaar. De frequentie van de gegevensoverdracht kan worden ingesteld op 10, 20 of 30 minuten, afhankelijk van de vereisten voor gegevensbemonstering op elke locatie.
Een goede waterkwaliteit is essentieel voor het voortbestaan van moerasdieren. Het bewaken van de waterkwaliteit in Mai Po is een belangrijk onderdeel van ons wetlandbeheer. De waterkwaliteitssensoren monitoren continu de waterkwaliteit om informatie te verschaffen voor noodzakelijke beheermaatregelen. Ze worden gevoed door een klein polair systeem en verzenden de gegevens om de 60 minuten.
Buffels zijn de "wetland ingenieurs" van Mai Po. De intensiteit van hun begrazing regelt de hoogte van planten en creëert microhabitats die verschillende moerasvogels en -dieren aantrekken. Er wordt GPS-technologie gebruikt om de beweging van waterbuffels te volgen door een volgsensor aan hun halsband te bevestigen. De locatiegegevens van de buffel worden elke 20 minuten doorgegeven om het gebruik van de habitat te analyseren en de dagelijkse buffelverzorging te ondersteunen. De batterij van de sensor gaat 1,5 jaar mee.
Het centrale beheersysteem werkt op het AWS-cloudnetwerk en biedt een realtime back-up van gegevens op een secundaire server voor een volledige gegevensresiliëntie. De gebruiker heeft toegang tot bijna real-time gegevens via een webapplicatie op desktop- of mobiele apparaten. Aangepaste waarschuwingen, zoals een hoog waterpeil, abnormale pH-waarde, buffels buiten de omheining, kunnen via e-mail of sms worden verzonden, met instelbare drempel- en meldingsinstellingen.
Door de integratie van sensoren en een digitaal beheersysteem heeft dit project de efficiëntie van wetlandmonitoring aanzienlijk verbeterd, de gegevensfrequentie verhoogd en nieuwe potentiële onderzoeksmogelijkheden voor wetlandbescherming mogelijk gemaakt.
Donoren en financiering
Donor: Countryside Conservation Office van de regering van de SAR Hongkong - Countryside Conservation Funding Scheme - Onderzoeksactiviteiten naar behoud en revitalisatie van het platteland.
Context
Uitdagingen
Milieu-uitdagingen:
- Nauwkeurige beheersing van het waterpeil is nodig om habitats voor watervogels in stand te houden.
- Regelmatige waterverversing is essentieel om een goede waterkwaliteit te behouden.
- Voortdurende controle van de waterkwaliteit helpt om de nodige maatregelen voor waterverversing te nemen.
- Vegetatiebeheer zorgt voor open landschappen waar watervogels kunnen leven.
- Door klimaatverandering veroorzaakte extreme weersomstandigheden bedreigen de stabiliteit van habitats.
- Verafgelegen of ontoegankelijke monitoringlocaties bemoeilijken regelmatige milieubeoordelingen.
Sociale uitdagingen:
- Een tekort aan arbeidskrachten beperkt handmatige monitoring en natuurbehoud.
- Er zijn extra inspanningen nodig voor het houden en monitoren van buffels die geïntroduceerd worden als "wetland engineers".
Economische uitdagingen:
- Beperkte toegang tot stadsstroom en internetnetwerken en een tekort aan arbeidskrachten verhogen de operationele kosten.
Locatie
Hongkong
Oost-Azië
Proces
Samenvatting van het proces
Hoe de 4 fasen van deze levenscyclus voor projectontwikkeling met elkaar verbonden zijn:
- Foundation tot Uitrol: Een solide basis met duidelijke doelstellingen en betrokkenheid van belanghebbenden zorgt ervoor dat de implementatiefase goed is voorbereid en afgestemd op de doelstellingen van het project.
- Uitrol naar Implementatie & Evaluatie: Een effectieve implementatie vormt de basis voor een soepele implementatie. Voortdurende controle tijdens de implementatie zorgt voor feedback die de implementatiepraktijken verbetert en toekomstige implementaties verbetert.
- Implementatie & Evaluatie naar Verspreiding: De evaluatiefase genereert waardevolle inzichten en gegevens, die essentieel zijn voor verspreiding. Duidelijke meetgegevens en succesvolle resultaten versterken de impact van verspreidingsinspanningen.
- Verspreiding naar Stichting: Geleerde lessen en feedback uit de verspreidingsfase vormen de basis voor toekomstige projecten en bevorderen voortdurende verbetering. Verspreiding kan strategisch worden gepland gedurende de gehele levenscyclus van het project, met specifieke activiteiten die in verschillende fasen worden gepland om de impact te maximaliseren.
Bouwstenen
Stichting - Overleg met belanghebbenden, identificeren en prioriteren van geschikte apparatuur, platform en netwerk voor toepassing in MPNR voor efficiënte wetlandmonitoring
Doel: De basis leggen voor de integratie van I&T-oplossingen in traditioneel wetlandbeheer
Doelstellingen:
- Drie voorgestelde IoT-toepassingen introduceren bij belanghebbenden bij wetlands en I&T-sectoren
- Het raadplegen van belanghebbenden in wetlands en I&T-sectoren voor hun standpunten en opmerkingen
- Potentiële ivd-toepassingen beoordelen die gunstig zijn voor het beheer van MPNR
- Het identificeren en integreren van relevante IoT-oplossingen voor gei wai beheer en wetland onderzoek in MPNR.
Sleutelfactoren
Er werden studies uitgevoerd om geschikte apparaten, platforms en netwerken te identificeren en te prioriteren voor toepassing in MPNR voor efficiënte wetlandmonitoring door:
Overleg met belanghebbenden van wetlands:
- Overleg met het Mai Po Management Committee (MPMC), dat bestaat uit vertegenwoordigers van het Agriculture, Fisheries and Conservation Department, de Hong Kong Bird Watching Society, academici, onafhankelijke wetlandexperts en ornithologen. Advies ingewonnen over de voorgestelde IoT-toepassing.
- Overleg met lokale dorpsgemeenschappen. Hun inbreng hielp om het project af te stemmen op de waarden en behoeften van de gemeenschap.
- Overleg met innovatie- en technologiesectoren. Technisch advies ingewonnen over de selectie van de voorgestelde ivd-toepassingen, het transmissienetwerksysteem en de implementatievereisten van de afdeling Electrical and Mechanical Services, Innovation and Technology Commission, lid van het Incu-Tech Programme, Hong Kong Science & Technology Park.
Overzicht van potentiële IoT-toepassingen voor het behoud van wetlands:
- Een technisch overzicht van potentiële IoT-toepassingen werd opgesteld (zie bijlage).
Geleerde les
De standpunten en suggesties van het MPMC kunnen als volgt worden samengevat:
- Aangezien I&T-oplossingen duur kunnen zijn, moet een compromis worden gesloten tussen de frequentie van gegevensbemonstering en de kosten.
- De selectie van locaties voor de plaatsing van sensoren levert gedetailleerde informatie op voor habitatbeheer.
- Kwaliteitscontrole van gegevens is cruciaal
- Het real-time, geautomatiseerde IoT-monitoringsysteem verbetert de efficiëntie van de gegevensverzameling. De gegevens kunnen worden gecorreleerd met andere wetenschappelijke onderzoeken.
- De plaatsing van sensoren kan het natuurlijke landschap van wetlands visueel beïnvloeden
De meningen en suggesties van de I&T-sector kunnen als volgt worden samengevat:
- De voorgestelde drie toepassingen zijn haalbaar
- De reikwijdte van de dienst moet duidelijk worden gedefinieerd. Dit kan een uitvoeringsplan, dienst voor implementatie van toepassingen, dienst voor technologisch advies, dienst voor leveranciersbeheer, installatie ter plaatse, oprichting van het platform, dienst voor gegevensanalyse, onderhoudsdienst omvatten.
- Het platform moet gegevens kunnen vastleggen, een datapijplijn en -integratie tot stand kunnen brengen en gegevensanalyses kunnen uitvoeren.
- Functionele vereisten voor het platform zoals gebruikerstoegang, bouwinformatiemodel (BIM), waarschuwing, gegevensstreaming en dashboardanalyse moeten duidelijk worden vermeld.
- Technische vereisten voor het platform zoals computerspecificatie voor het bedienen van het platform, BIM-formaat en -capaciteit, gegevensbeveiliging moeten duidelijk worden vermeld.
Implementatie - Partnerschap met het lokale overheidsdepartement - Electrical and Mechanical Services Department (EMSD) voor het gebruik van het overheidsbrede IoT-netwerk (GWIN)
Dankzij de samenwerking met EMSD kunnen we het GWIN-netwerk gebruiken als transmissielaag voor alle sensoren die voor dit project in het Mai Po natuurreservaat (MPNR) zijn geïnstalleerd, zonder dat we terugkerende netwerkkosten hoeven te maken.
De technologie biedt verschillende voordelen die het zeer geschikt maken voor draadloze datatransmissie in IoT-toepassingen. Dankzij het grote bereik kunnen gegevens over grote afstanden worden verzonden, waardoor het ideaal is voor uitgestrekte plattelandsgebieden zoals MPNR. Bovendien verlengt het efficiënte energieverbruik van LoRa de levensduur van batterijgevoede apparaten. LoRa-gegevenstransmissie garandeert ook de vertrouwelijkheid en integriteit van de gegevens door middel van veilige protocollen.
In dit project werden vier GWIN LoRa gateways geïnstalleerd door EMSD in het Mai Po natuurreservaat (MPNR). De sensoren die geïnstalleerd zijn in MPNR zijn verbonden met de gateways via het energiezuinige en private LoRa-netwerk en uiteindelijk weer verbonden met de GWIN backend via het 4G-netwerk. Naast deze vier gateways die speciaal voor dit project zijn geïnstalleerd, kunnen andere GWIN gateways in de buurt van MPNR de betrouwbaarheid van de gegevensoverdracht verder garanderen.
Op hun beurt kunnen deze vier gateways ook helpen bij het ontvangen van signalen van de sensoren die door verschillende overheidsdepartementen in de omgeving zijn geïnstalleerd.
Sleutelfactoren
Traditionele sensoren zouden elk een 4G-verbinding nodig hebben om verbinding te maken met centrale servers. In het GWIN-netwerk zijn de sensoren verbonden met gateways via het energiezuinige en private LoRa-netwerk (Long Range). Het netwerk met laag stroomverbruik verlaagt de kosten en complexiteit van de installatie van de sensoren en verbetert de beveiliging van het systeem en de gegevens zonder gebruik te hoeven maken van een netwerk van derden.
Geleerde les
Door te streven naar een sterk partnerschap met EMSD kunnen we de uitdagingen waarmee we worden geconfronteerd bij MPNR (beperkte toegang tot internet en stadsstroom) efficiënter aanpakken dankzij hun gevestigde netwerk en ondersteuning.
Bronnen
Verspreiding - Bevorderen van de toepassing van ivd-technologie op wetlandbeheer
Om de toepassing van IoT-technologie op wetlandbeheer te bevorderen, zijn dit onderzoeksproject en de opgedane ervaring gedurende het hele project gedeeld door:
- Het organiseren van webinars voor natuurbeschermingsbeheerders en belanghebbenden bij wetlands
- Het installeren van interpretatiepanelen in MPNR
- Promotie via sociale media en betrokkenheid van de media
- Het produceren van een promotievideo
- Het publiceren van een technisch rapport van het project
- Organiseren van rondleidingen voor publiek en scholen om de toepassing van IoT-technologie in wetlandbeheer in MPNR te introduceren
Sleutelfactoren
Er werden 3 seminars/webinars over de toepassing van het ivd op wetlandbeheer gehouden. Ze werden bijgewoond door meer dan 120 deelnemers, waaronder mensen uit de praktijk van meer dan 30 beheerde locaties over de hele wereld, National Forestry and Grassland Administration van het Chinese vasteland, lokale overheidsinstanties, NGO's, openbare en particuliere instellingen.
Er werden interpretatieschermen geïnstalleerd in MPNR om de bezoeker het doel van de 3 soorten IoT-sensoren te vertellen.
Er werden verschillende berichten gepubliceerd via sociale media en de media werden ingeschakeld om het publiek op de hoogte te brengen van de belangrijkste onderdelen van het project en het belang van wetlands en het proactieve beheer ervan.
1 promotievideo werd geproduceerd en gepubliceerd om het publiek te vertellen wat we hebben gedaan en bereikt in dit 2-jarige project.
1 Technisch rapport over IoT-toepassingen voor wetlandbehoud in het Mai Po natuurreservaat is gemaakt en gepubliceerd met aanbevelingen voor toekomstige IoT-implementaties in vergelijkbare wetlandomgevingen, waarbij de schaalbaarheid en reproduceerbaarheid van deze aanpak is benadrukt.
Rondleidingen voor publiek en scholen naar MPNR werden gehouden om de toepassing van IoT-technologie in wetlandbeheer in MPNR te introduceren.
Geleerde les
Deze verspreidingsfase is cruciaal om ervoor te zorgen dat de resultaten en deliverables van dit project worden gedeeld met belanghebbenden en het bredere publiek. Hier volgen enkele geleerde lessen:
- Het identificeren en richten op het juiste publiek is essentieel. Dit omvat interne belanghebbenden, andere projecten en de bredere gemeenschap.
- Voor verspreiding kunnen verschillende methoden worden gebruikt, zoals rapporten, presentaties, workshops, sociale media en publicaties.
- Verspreiding moet gedurende de hele levenscyclus van het project worden gepland, met specifieke activiteiten in verschillende fasen om de impact te maximaliseren.
- Stakeholders betrekken via verspreiding helpt echt bij het verzamelen van feedback, het bevorderen van samenwerking en het waarborgen van de duurzaamheid van het project.
- Het belang van grondige documentatie en duidelijke rapportage. Dit zorgt ervoor dat de geleerde lessen toegankelijk zijn en dat er in toekomstige projecten naar kan worden verwezen.
- De activiteiten in de verspreidingsfase kunnen worden gebruikt als een kans om gebieden te identificeren die voor verbetering vatbaar zijn in projectprocessen en methodologieën.
Invloeden
Dit project is het eerste onderzoeksinitiatief gericht op het bestuderen van het op het internet gebaseerde monitoringsysteem voor het behoud van wetlands in Hongkong. Het heeft een positieve invloed gehad op het behoud en beheer van wetlands door:
- Het verbeteren van de effectiviteit en efficiëntie van habitat-, hydrologie- en vegetatiebeheer door middel van IoT-technologie in MPNR.
- Het 24/7 leveren van milieuparameters zoals waterpeil en waterkwaliteit, waardoor trendanalyses mogelijk zijn ter ondersteuning van het behoud op lange termijn, met name voor vogels die afhankelijk zijn van wetlands.
- Verzamelen van real-time milieuparameters om afwijkingen te detecteren, zodat er snel kan worden gereageerd en de schade kan worden beperkt.
- Het heroriënteren van middelen van handmatige gegevensverzameling en ongericht patrouilleren om te focussen op het efficiënt begrijpen en aanpakken van bedreigingen.
- Vergroten van het innovatie- en managementvermogen binnen MPNR en onder zijn strategische belanghebbenden door samenwerking en communicatie.
- Bewustmaking van het publiek en versterking van het inzicht van de wetlandgemeenschap in het belang van het Ramsargebied en wetlands vanuit het perspectief van innovatie en technologie (I&T).
- Samenwerking tussen belanghebbenden bij het behoud van wetlands demonstreren aan het grote publiek.
- Het creëren van een levende casus voor toekomstige referentie of navolging bij het beheer van wetland Conservation Parks, voorgesteld in het kader van de Northern Metropolis Development Strategy van de regering van de HKSAR, in overeenstemming met de Smart City Blueprint for Hong Kong (Blueprint 2.0).
Begunstigden
- Wetlanddeskundigen die werken in een milieuomgeving die vergelijkbaar is met MPNR.
- Lokale dorpsbewoners die baat hebben bij de waarschuwing voor hoge waterstanden via het systeem.
- MPNR-personeel dat verantwoordelijk is voor dagelijks hydrologie- en vegetatiebeheer.
Licht daarnaast de schaalbaarheid van uw oplossing toe. Kan het worden gekopieerd of uitgebreid naar andere regio's of ecosystemen?
Als proof of concept heeft dit project de functionaliteit van het systeem gevalideerd en een basis gelegd voor toekomstige grootschalige implementaties. Het dient als referentie voor wetlands langs de Oost-Aziatisch-Australische Flyway, waar natuurlijke kustwetlands eerder werden omgevormd tot vijvers en nu worden hersteld om essentiële slaapplaatsen, foerageergebieden en overwinteringsgebieden voor watervogels te bieden.
In dit project werden sensoren voornamelijk gebruikt voor monitoringdoeleinden. Het potentieel van het internet van de dingen gaat echter veel verder dan passieve detectie: het kan functioneren als een actieve actor die dynamisch reageert op gedetecteerde stimuli. Dit transformerende vermogen kan milieubeheerstrategieën aanzienlijk verbeteren. Een slimme sluisdeur met geautomatiseerde besturing kan bijvoorbeeld worden geprogrammeerd om te openen wanneer waterpeilsensoren detecteren dat het niveau een vooraf bepaalde drempel heeft overschreden, zodat overtollig water kan wegstromen en mogelijke overstromingen worden voorkomen. Dergelijke responsieve systemen beperken niet alleen de risico's die gepaard gaan met extreme weersomstandigheden, maar optimaliseren ook het beheer van waterbronnen. Door de integratie van realtime interventies maakt het IoT een meer proactieve benadering van milieumonitoring en -beheer mogelijk, waardoor een veerkrachtiger ecosysteem wordt bevorderd.
Naast monitoring en habitatbeheer biedt IoT-technologie aanvullende voordelen voor wetlandbeheer, waaronder bezoekersbeheer, Community Engagement, Participation and Awareness (CEPA) en bewaking. De ervaring die is opgedaan met het ontwikkelen en implementeren van de IoT-architectuur in dit project biedt een sterke basis voor bredere toepassingen in wetlandbescherming en -beheer, waarmee de weg wordt vrijgemaakt voor efficiënter en effectiever milieubeheer.
Wereldwijd biodiversiteitsraamwerk (GBF)
GBF Doel 1 - Alle gebieden plannen en beheren om het verlies aan biodiversiteit te verminderen
GBF Doel 2 - 30% van alle aangetaste ecosystemen herstellen
GBF Doel 3 - 30% van land, wateren en zeeën behouden
GBF Doel 9 - Wilde soorten duurzaam beheren ten gunste van mensen
Duurzame Ontwikkelingsdoelen
SDG 1 - Geen armoede
SDG 3 - Goede gezondheid en welzijn
SDG 11 - Duurzame steden en gemeenschappen
SDG 13 - Klimaatactie
SDG 15 - Leven op het land
Verhaal
Na het identificeren van de uitdagingen waar wetlandbescherming mee te maken heeft en het onderzoeken van de nieuwste IoT-ontwikkelingen, heeft een groep wetlandbeschermers die werkzaam zijn in Mai Po het project geïnitieerd en ontworpen. Het project is tot stand gekomen in samenwerking met diverse belanghebbenden, waaronder verschillende overheidsdepartementen die financiering en professionele en technische ondersteuning hebben geboden op het gebied van wetlandbeheer en innovatie & technologie. Met bijdragen van andere teamleden en experts, waaronder advies van het Mai Po Management Committee, heeft het projectteam het initiatief succesvol geïmplementeerd. De opgedane kennis en ervaring werden gedeeld met andere wetlandbeheerders, zowel lokaal als internationaal, om bredere conservatie-inspanningen te bevorderen.
Dit project richtte zich op het evalueren van de prestaties van het IoT-monitoringsysteem in het veld en het vergemakkelijken van zowel hydrologie als vegetatiebeheer in MPNR. De IoT-toepassing heeft het geplande beheer ter plaatse effectief ondersteund. Door het analyseren van de gegevens die via het systeem zijn verzameld, kon het team het optimale waterniveau voor watervogels beoordelen, de frequentie van waterverversing bepalen en het gebiedsgebruik van buffels monitoren. Deze inzichten kwamen zowel veldwerkers als managers ten goede bij management-, onderzoeks- en monitoringactiviteiten.
Als proof of concept valideerde de proef de functionaliteit van het systeem en legde het de basis voor toekomstige grootschalige implementaties, en diende als referentiecase voor Wetland Conservation Parks onder de Northern Metropolis Development Strategy. Door de integratie van het internet van de dingen, kunnen hulpbronnen op het platteland effectiever worden bewaakt en geconserveerd, terwijl een beheermodel voor het behoud van wetlands wordt gestimuleerd.