Wetland inteligente" - onde o gerenciamento tradicional encontra a inovação e a tecnologia
Solução completa
Sensor de nível de água
WWF HK
Nas últimas décadas, as áreas úmidas na área de Inner Deep Bay foram gerenciadas por meio de abordagens convencionais e tradicionais. No entanto, os desafios ambientais e sociais emergentes, como eventos climáticos extremos e escassez de mão de obra, têm afetado cada vez mais a administração das áreas úmidas. Esse projeto integra inovação e tecnologia para enfrentar esses desafios de gerenciamento de áreas úmidas.
Esse projeto aproveita a tecnologia de ponta para aprimorar o gerenciamento de áreas úmidas por meio de:
- pesquisa de soluções de I&T para monitoramento de zonas úmidas, especialmente por meio da introdução de sensores sem fio da Internet das Coisas (IoT) que podem contribuir para o gerenciamento e a conservação da paisagem das zonas úmidas na Reserva Natural de Mai Po (MPNR);
- estabelecimento de um local piloto em áreas úmidas para validar a prova de conceito por meio da implantação de sensores de IoT sem fio e coleta remota de dados de monitoramento de áreas úmidas; e
- analisar os dados coletados para avaliar a eficácia e as configurações dos aplicativos de sensores de IoT e compartilhar a experiência com as partes interessadas relevantes na comunidade de administração de áreas úmidas
Última atualização: 10 Oct 2025
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Prêmio Tech4Nature
Descrição da tecnologia
O acesso à energia da cidade e à conexão com a Internet é sempre um desafio em áreas remotas como a Mai Po Nature Reserve (MPNR).
Esse projeto implantou 30 sensores de nível de água, 2 sensores de qualidade da água e 2 sensores de rastreamento de búfalos usando a tecnologia LoRaWAN (Long Range Wide Area Network) para aprimorar o monitoramento de áreas úmidas na Reserva Natural de Mai Po. A LoraWAN foi projetada para comunicação de longo alcance e baixo consumo de energia, o que a torna ideal para áreas com conectividade limitada. Ela permite a transmissão de dados por vários quilômetros e reduz o custo e a complexidade da implantação de sensores.
Além disso, quatro gateways da Rede de IoT para todo o governo (GWIN) foram instalados pelo Departamento de Serviços Elétricos e Mecânicos (EMSD) do governo da Região Administrativa Especial de Hong Kong. Esses gateways recebem o sinal LoRaWAN dos sensores compatíveis com LoRa e transmitem o sinal para o backend GWIN pela rede 4G/5G. Em seguida, o Sistema de Gerenciamento Central (CMS) recupera os dados do backend do GWIN e os exibe em computadores de mesa ou dispositivos móveis para uso operacional e de pesquisa no dia a dia. Três gateways operam com energia da cidade, enquanto o instalado na área do lodaçal é alimentado por um sistema solar. Além dos quatro gateways instalados especialmente para esse projeto, os gateways instalados por outros departamentos governamentais na área próxima ao MPNR aumentam ainda mais a resiliência da recepção de dados.
Muitas espécies de áreas úmidas, especialmente aves aquáticas, são extremamente sensíveis aos níveis de água. O ajuste do nível da água quando apropriado melhora muito a função do pântano. Os sensores de nível de água fornecem dados em tempo real à equipe de gerenciamento de áreas úmidas, ajudando a otimizar os níveis de água para as espécies de áreas úmidas. O sensor de nível de água é alimentado por bateria com uma vida útil de cerca de 2 anos. A frequência de transmissão de dados pode ser definida como 10, 20 ou 30 minutos, dependendo da necessidade de amostragem de dados de cada local.
A boa qualidade da água é essencial para a sobrevivência da vida selvagem das zonas úmidas. O monitoramento da qualidade da água em Mai Po é um elemento fundamental do nosso gerenciamento de áreas úmidas. Os sensores de qualidade da água monitoram continuamente as condições de qualidade da água para fornecer informações para as medidas de gerenciamento necessárias. Alimentados por um pequeno sistema polar, eles transmitem dados a cada 60 minutos.
Os búfalos são os "engenheiros das zonas úmidas" de Mai Po. A intensidade de seu pastoreio controla a altura das plantas e cria micro-habitats que atraem vários pássaros e animais do pântano. A tecnologia GPS é empregada para rastrear o movimento do búfalo de água, fixando um sensor de rastreamento em sua coleira. Os dados de localização do búfalo são transmitidos a cada 20 minutos para analisar o uso do habitat e auxiliar no cuidado diário do búfalo. A bateria que alimenta o sensor pode durar 1,5 ano.
O sistema de gerenciamento central opera na rede de nuvem da AWS e oferece backup de dados em tempo real em um servidor secundário para obter resiliência de dados em escala total. O usuário pode acessar dados quase em tempo real por meio de um aplicativo baseado na Web em desktops ou dispositivos móveis. Alertas personalizados - como nível alto de água, nível anormal de pH, búfalo fora da cerca - podem ser enviados por e-mail ou SMS, com configurações ajustáveis de limite e notificação.
Ao integrar sensores e um sistema de gerenciamento digital, esse projeto melhorou significativamente a eficiência do monitoramento de áreas úmidas, aumentou a frequência dos dados e possibilitou novas oportunidades de pesquisa em potencial para a conservação de áreas úmidas.
Doadores e financiamento
Doador: Escritório de Conservação do Campo do Governo da RAE de Hong Kong - Esquema de Financiamento da Conservação do Campo - Atividades de Pesquisa sobre Conservação e Revitalização do Campo
Contexto
Desafios enfrentados
Desafios ambientais:
- É necessário um controle preciso do nível da água para manter os habitats das aves aquáticas.
- A troca regular de água é essencial para manter a boa qualidade da água.
- O monitoramento contínuo da qualidade da água ajuda a informar as ações de troca de água necessárias.
- O controle da vegetação garante paisagens abertas que sustentam as aves aquáticas.
- Eventos climáticos extremos induzidos por mudanças climáticas ameaçam a estabilidade do habitat.
- Locais de monitoramento distantes ou inacessíveis dificultam as avaliações ambientais regulares.
Desafios sociais:
- A escassez de mão de obra limita os esforços de monitoramento manual e o trabalho de conservação.
- São necessários esforços adicionais de criação e monitoramento para os búfalos introduzidos como "engenheiros de zonas úmidas".
Desafios econômicos:
- O acesso limitado às redes de energia e internet da cidade e a escassez de mão de obra aumentam os custos operacionais.
Localização
Hong Kong
Leste Asiático
Processar
Resumo do processo
Como as 4 fases do ciclo de vida de desenvolvimento do projeto estão conectadas entre si:
- Da fundação à implantação: Uma base sólida com objetivos claros e envolvimento das partes interessadas garante que a fase de implementação esteja bem preparada e alinhada com as metas do projeto.
- Da implantação à implementação e avaliação: A implantação eficaz prepara o terreno para uma implementação tranquila. O monitoramento contínuo durante a implementação fornece feedback que aprimora as práticas de implementação, melhorando as implementações futuras.
- Da implementação e avaliação à disseminação: A fase de avaliação gera percepções e dados valiosos, que são essenciais para a disseminação. Métricas claras e resultados bem-sucedidos fortalecem o impacto dos esforços de disseminação.
- Disseminação para a Fundação: As lições aprendidas e o feedback da disseminação informam a fase de fundação de projetos futuros, promovendo a melhoria contínua. A disseminação pode ser planejada estrategicamente durante todo o ciclo de vida do projeto, com atividades específicas programadas em diferentes fases para maximizar o impacto.
Blocos de construção
Fundação - Consultar as partes interessadas, identificar e priorizar o dispositivo, a plataforma e a rede adequados a serem aplicados na MPNR para o monitoramento eficiente de áreas úmidas
Meta: Estabelecer a base para a integração de soluções de I&T no gerenciamento tradicional de áreas úmidas
Objetivos:
- Apresentar três propostas de aplicativos de IoT às partes interessadas em áreas úmidas e aos setores de I&T
- Consultar as partes interessadas em áreas úmidas e os setores de I&T para obter suas opiniões e comentários
- Analisar possíveis aplicativos de IoT benéficos para a gestão de MPNR
- Identificar e integrar soluções de IoT relevantes para a operação de gei wai e pesquisa de áreas úmidas no MPNR
Fatores facilitadores
Foram realizados estudos para identificar e priorizar o dispositivo, a plataforma e a rede adequados a serem aplicados na MPNR para o monitoramento eficiente de áreas úmidas:
Consultas com as partes interessadas da zona úmida:
- Consulta ao Comitê de Gerenciamento de Mai Po (MPMC), composto por representantes do Departamento de Agricultura, Pesca e Conservação, da Sociedade de Observação de Pássaros de Hong Kong, acadêmicos, especialistas independentes em zonas úmidas e ornitólogos. Obtenção de conselhos sobre a aplicação de IoT proposta.
- Consulta às comunidades dos vilarejos locais. Suas contribuições ajudaram a alinhar o projeto com os valores e as necessidades da comunidade.
- Consulta aos setores de inovação e tecnologia. Consultoria técnica obtida sobre a seleção dos aplicativos de IoT propostos, sistema de rede de transmissão e requisitos de implantação do Departamento de Serviços Elétricos e Mecânicos, Comissão de Inovação e Tecnologia, empresa membro do Programa Incu-Tech, Parque de Ciência e Tecnologia de Hong Kong.
Revisão dos possíveis aplicativos de IoT na conservação de áreas úmidas:
- Foi criado um resumo da revisão técnica dos possíveis aplicativos de IoT (conforme anexo)
Lição aprendida
As opiniões e sugestões do MPMC estão resumidas a seguir:
- Considerando que as soluções de I&T podem ser caras, é preciso fazer um compromisso entre a frequência de amostragem de dados e o custo
- A seleção de locais para a instalação de sensores fornece informações detalhadas para o gerenciamento do habitat
- O controle de qualidade dos dados é fundamental
- O sistema de monitoramento de IoT automatizado e em tempo real aumenta a eficiência da coleta de dados. Os dados podem ser correlacionados com outras pesquisas científicas
- A instalação de sensores pode afetar visualmente a paisagem natural das áreas úmidas.
As opiniões e sugestões do setor de I&T estão resumidas a seguir:
- Os três aplicativos propostos são viáveis
- O escopo do serviço deve ser claramente definido. Isso pode incluir um plano de execução, serviço de implementação de aplicativos, serviço de consultoria tecnológica, serviço de gerenciamento de fornecedores, instalação no local, estabelecimento da plataforma, serviço de análise de dados, serviço de manutenção
- A plataforma deve ser capaz de capturar dados, estabelecer pipeline e integração de dados e realizar análise de dados
- Os requisitos funcionais da plataforma, como acesso do usuário, modelo de informações de construção (BIM), alerta, fluxo de dados e análise de painel, devem ser claramente definidos
- Os requisitos técnicos da plataforma, como a especificação do computador para operar a plataforma, o formato e a capacidade do BIM e a segurança dos dados, devem ser claramente definidos
Implantação - Parceria com o Departamento do Governo local - Departamento de Serviços Elétricos e Mecânicos (EMSD) para a utilização da Rede de IoT do Governo (GWIN)
A parceria com a EMSD nos permite utilizar a rede GWIN como uma camada de transmissão para todos os sensores instalados para este projeto na Mai Po Nature Reserve (MPNR), sem necessidade de custo recorrente de rede.
A tecnologia oferece vários benefícios que a tornam adequada para a transmissão de dados sem fio em aplicativos de IoT. Seus recursos de longo alcance permitem que os dados sejam transmitidos a longa distância, o que a torna ideal para vastas áreas rurais como a MPNR. Além disso, o consumo eficiente de energia da LoRa aumenta a vida útil da bateria de dispositivos alimentados por bateria. A transmissão de dados LoRa também garante a confidencialidade e a integridade dos dados por meio de protocolos seguros.
Nesse projeto, quatro gateways GWIN LoRa foram instalados pela EMSD na Reserva Natural Mai Po (MPNR). Os sensores instalados na MPNR são conectados aos gateways por meio da rede LoRa privada e de baixa potência e, por fim, conectados de volta ao backend da GWIN por meio da rede 4G. Além desses quatro gateways especialmente instalados para este projeto, outros gateways GWIN próximos ao MPNR podem garantir ainda mais a confiabilidade da transmissão de dados.
Em troca, esses quatro gateways também podem ajudar a receber o sinal dos sensores instalados por vários departamentos governamentais na área circundante.
Fatores facilitadores
Cada um dos sensores tradicionais precisaria de uma conexão 4G para se conectar aos servidores centrais. Na rede GWIN, os sensores são conectados aos gateways por meio da rede LoRa (Long Range) privada e de baixo consumo de energia. A rede com baixo consumo de energia reduz o custo e a complexidade da instalação dos sensores e aumenta a segurança do sistema e dos dados sem a necessidade de usar uma rede de terceiros.
Lição aprendida
A busca de uma parceria sólida com a EMSD nos permite enfrentar com mais eficiência os desafios que estamos enfrentando na MPNR (acesso limitado à Internet e à energia da cidade) por meio de sua rede e suporte bem estabelecidos.
Recursos
Disseminação - Para promover a aplicação da tecnologia IoT na gestão de áreas úmidas
Para promover a aplicação da tecnologia IoT no gerenciamento de áreas úmidas, esse projeto de pesquisa e a experiência aprendida foram compartilhados ao longo do projeto:
- Organização de webinars para gerentes de conservação e partes interessadas em áreas úmidas
- Instalação de painéis de interpretação ao ar livre no MPNR
- Promoção por meio de plataforma de mídia social e envolvimento da mídia
- Produção de vídeo promocional
- Publicação do relatório técnico do projeto
- Organização de visitas públicas e escolares para apresentar a aplicação da tecnologia IoT na gestão de áreas úmidas no MPNR
Fatores facilitadores
Foram realizados 3 seminários/webinars sobre a aplicação da IoT na gestão de áreas úmidas. Eles contaram com a presença de mais de 120 participantes, incluindo profissionais de mais de 30 locais gerenciados em todo o mundo, a Administração Nacional de Florestas e Pastagens da China continental, departamentos do governo local, ONGs, instituições públicas e privadas.
Painéis de interpretação foram instalados dentro da MPNR, informando aos visitantes a finalidade dos três tipos de sensores de IoT.
Várias postagens foram publicadas nas mídias sociais, e a mídia foi envolvida para que o público conhecesse os principais componentes do projeto e a importância das áreas úmidas e de seu gerenciamento proativo.
Um vídeo promocional foi produzido e publicado, informando ao público o que fizemos e alcançamos nesse projeto de dois anos
1 relatório técnico sobre o aplicativo de IoT para conservação de áreas úmidas na Reserva Natural Mai Po foi criado e publicado, fornecendo recomendações para futuras implantações de IoT em ambientes de áreas úmidas semelhantes, destacando a escalabilidade e a replicabilidade dessa abordagem.
Foram realizadas visitas públicas e escolares à MPNR para apresentar a aplicação da tecnologia IoT na gestão de áreas úmidas na MPNR.
Lição aprendida
Essa fase de divulgação é fundamental para garantir que os resultados e os produtos desse projeto sejam compartilhados com as partes interessadas e com o público em geral. Aqui estão algumas lições aprendidas:
- Identificar e direcionar o público certo é essencial. Isso inclui as partes interessadas internas, outros projetos e a comunidade em geral.
- Vários métodos podem ser usados para a divulgação, como relatórios, apresentações, workshops, mídia social e publicações.
- A divulgação deve ser planejada durante todo o ciclo de vida do projeto, com atividades específicas programadas em diferentes fases para maximizar o impacto.
- O envolvimento das partes interessadas por meio da divulgação realmente ajuda a obter feedback, promover a colaboração e garantir a sustentabilidade do projeto
- A importância de uma documentação completa e de relatórios claros. Isso garante que as lições aprendidas sejam acessíveis e possam ser usadas em projetos futuros
- As atividades realizadas na fase de disseminação podem ser usadas como uma oportunidade para identificar áreas de melhoria nos processos e metodologias do projeto
Impactos
Esse projeto é a primeira iniciativa de pesquisa destinada a estudar o sistema de monitoramento baseado em IoT para a conservação de áreas úmidas em Hong Kong. Ele causou um impacto positivo na conservação e no gerenciamento de áreas úmidas:
- Aumentar a eficácia e a eficiência do habitat, da hidrologia e do gerenciamento da vegetação por meio da tecnologia IoT no MPNR
- Fornecimento de parâmetros ambientais 24 horas por dia, 7 dias por semana, como nível e qualidade da água, permitindo a análise de tendências para apoiar a conservação de longo prazo, especialmente para aves dependentes de áreas úmidas.
- Coleta de parâmetros ambientais em tempo real para detectar anormalidades, garantindo resposta imediata e mitigação.
- Redirecionar os recursos da coleta manual de dados e do patrulhamento não direcionado para que se concentrem na compreensão e no tratamento eficiente das ameaças.
- Aumentar a inovação e a capacidade de gerenciamento dentro da MPNR e entre suas partes interessadas estratégicas por meio de colaboração e comunicação.
- Aumentar a conscientização do público e fortalecer a compreensão da comunidade das zonas úmidas sobre a importância do Sítio Ramsar e das zonas úmidas a partir de uma perspectiva de inovação e tecnologia (I&T).
- Demonstrar ao público em geral a cooperação das partes interessadas na conservação de áreas úmidas
- Estabelecer um caso vivo para referência futura ou replicação no gerenciamento de Parques de Conservação de Zonas Úmidas proposto pela Estratégia de Desenvolvimento da Metrópole do Norte pelo governo da HKSAR, alinhando-se ao Projeto de Cidade Inteligente para Hong Kong (Projeto 2.0).
Beneficiários
- Profissionais de zonas úmidas que trabalham em ambientes semelhantes ao MPNR.
- Moradores locais que se beneficiam do recebimento de notificações de alerta de nível alto de água pelo sistema.
- Equipes do MPNR responsáveis pelo gerenciamento diário da hidrologia e da vegetação.
Além disso, explique o potencial de escalabilidade de sua solução. Ela pode ser replicada ou expandida para outras regiões ou ecossistemas?
Como prova de conceito, esse projeto validou a funcionalidade do sistema e estabeleceu uma base para futuras implantações em grande escala. Ele serve como um caso de referência para áreas úmidas ao longo da rota aérea entre o Leste Asiático e a Australásia, onde áreas úmidas costeiras naturais foram anteriormente convertidas em lagoas e agora estão sendo restauradas para fornecer locais essenciais de dormitório, alimentação e invernada para aves aquáticas.
Nesse projeto, os sensores foram usados principalmente para fins de monitoramento. No entanto, o potencial da IoT pode ir muito além do sensoriamento passivo - ela pode funcionar como um efetor ativo, respondendo dinamicamente aos estímulos detectados. Esse recurso transformador aprimora significativamente as estratégias de gerenciamento ambiental. Por exemplo, uma eclusa inteligente equipada com controles automatizados pode ser programada para abrir quando os sensores de nível de água detectarem que os níveis ultrapassaram um limite predeterminado, permitindo que o excesso de água flua e evite possíveis inundações. Esses sistemas responsivos não apenas reduzem os riscos associados a condições climáticas extremas, mas também otimizam o gerenciamento de recursos hídricos. Ao integrar intervenções em tempo real, a IoT permite uma abordagem mais proativa para o monitoramento e o gerenciamento ambiental, promovendo um ecossistema mais resiliente.
Além do monitoramento e do gerenciamento de habitat, a tecnologia IoT oferece benefícios adicionais para o gerenciamento de áreas úmidas, incluindo o gerenciamento de visitantes, o envolvimento, a participação e a conscientização da comunidade (CEPA) e a vigilância. A experiência adquirida no desenvolvimento e na implementação da arquitetura de IoT neste projeto fornece uma base sólida para aplicações mais amplas na conservação e no gerenciamento de áreas úmidas, abrindo caminho para uma administração ambiental mais eficiente e eficaz.
Estrutura Global de Biodiversidade (GBF)
Meta 1 do GBF - Planejar e gerenciar todas as áreas para reduzir a perda de biodiversidade
Meta 2 do GBF - Restaurar 30% de todos os ecossistemas degradados
Meta 3 do GBF - Conservar 30% da terra, das águas e dos mares
Meta 9 da GBF - Gerenciar espécies selvagens de forma sustentável para beneficiar as pessoas
Objetivos de Desenvolvimento Sustentável
ODS 1 - Erradicação da pobreza
ODS 3 - Boa saúde e bem-estar
ODS 11 - Cidades e comunidades sustentáveis
ODS 13 - Ação climática
ODS 15 - Vida na terra
História
Após identificar os desafios enfrentados pela conservação de áreas úmidas e explorar os mais recentes avanços da IoT, um grupo de conservacionistas de áreas úmidas que trabalha em Mai Po iniciou e elaborou o projeto. O projeto foi criado em conjunto com uma gama diversificada de partes interessadas, incluindo vários departamentos governamentais que forneceram financiamento, suporte profissional e técnico para o gerenciamento de zonas úmidas e inovação e tecnologia. Com as contribuições de outros membros da equipe e especialistas, incluindo a consultoria do Mai Po Management Committee, a equipe do projeto implementou a iniciativa com sucesso. O conhecimento e a experiência adquiridos foram compartilhados com outros gestores de áreas úmidas, tanto local quanto internacionalmente, promovendo esforços de conservação mais amplos.
Esse projeto concentrou-se na avaliação do desempenho de campo do sistema de monitoramento da IoT e sua facilitação na hidrologia e no gerenciamento da vegetação na MPNR. O aplicativo da IoT apoiou efetivamente o gerenciamento planejado no local. Ao analisar os dados coletados pelo sistema, a equipe conseguiu avaliar o nível ideal de água para aves aquáticas, determinar a frequência de troca de água e monitorar o uso da área por búfalos. Essas percepções beneficiaram tanto os trabalhadores de campo quanto os gerentes em atividades de gerenciamento, pesquisa e monitoramento.
Como prova de conceito, o teste validou a funcionalidade do sistema e estabeleceu a base para futuras implantações em grande escala, servindo como um caso de referência para os Parques de Conservação de Zonas Úmidas no âmbito da Estratégia de Desenvolvimento da Metrópole do Norte. Por meio da integração da IoT, os recursos do campo podem ser monitorados e conservados com mais eficiência, ao mesmo tempo em que se promove um modelo de gerenciamento para a conservação de áreas úmidas.