Создание спутниковой системы связи IoT

Соответствующие экологические процессы и происшествия, представляющие интерес для исследований изменений окружающей среды, обычно происходят в отдаленных районах, недоступных для наземных коммуникационных инфраструктур. Данные, полученные в полевых условиях с помощью меток для животных в таких регионах, зачастую могут быть переданы с задержкой в несколько дней или даже недель. Чтобы преодолеть эту задержку и обеспечить отсутствие задержек в работе системы раннего оповещения, GAIA разрабатывает модуль спутниковой связи для меток, а также наноспутник, работающий на низкой околоземной орбите (LEO): Чтобы иметь возможность передавать собранные данные и информацию непосредственно с передающего узла на спутник LEO (низкая околоземная орбита), в новые метки будет интегрирован высокопроизводительный спутниковый IoT-радиомодуль. Это гарантирует мгновенную, безопасную и энергоэффективную передачу полученных данных. Система связи основана на наземной технологии mioty® и для проекта будет адаптирована к типичным для спутников частотным диапазонам, таким как L- и S-диапазоны. Типичные протоколы связи, которые иногда используются в секторе IoT, обычно рассчитаны на малый размер пакетов. Поэтому дальнейшее развитие системы mioty® будет направлено на увеличение скорости передачи данных и размера сообщений, что позволит использовать такие сценарии, как передача изображений.

Спутниковая IoT-система будет играть ключевую роль в обеспечении связи без задержек и, следовательно, в создании системы раннего предупреждения. Она вносит значительный вклад в систему GAIA в достижении цели 4 GBF "Остановить вымирание, защитить генетическое разнообразие и урегулировать конфликты между человеком и дикой природой".

Значительная часть исследований и разработок GAIA была профинансирована Немецким космическим агентством (DLR). Это обеспечило не только бюджеты на разработку коммуникационных модулей mioty® в метках и первых модулей и концептов наноспутников, но и доступ к экосистеме заинтересованных сторон в области космических технологий. Стартап Rapidcubes стал ключевым партнером инициативы по разработке спутника, а планы на последующие этапы проекта включают сотрудничество с существующей инфраструктурой DLR, такой как спутник Heinrich Hertz.

Адаптация наземных протоколов mioty® для спутниковой связи прошла успешно. С помощью ракеты Ariane 6 в июле 2024 года на низкую околоземную орбиту был выведен экспериментальный наноспутник. С тех пор протоколы связи тестируются и дорабатываются для будущего применения в системе раннего предупреждения GAIA.

Разработка нового поколения меток для животных и концепции цифрового роевого интеллекта в сетях устройств

Для достижения цели инициативы GAIA по разработке и внедрению в практику высокотехнологичной системы раннего предупреждения об изменениях окружающей среды ключевым компонентом является новое поколение меток для животных. Команды GAIA работают над созданием аппаратного и программного обеспечения миниатюрных меток для животных, оснащенных датчиками с минимальным энергопотреблением, камерой и системой обработки изображений. Метки будут энергонезависимыми, оптимально адаптированными к анатомии грифов и станут основой для дальнейших разрабатываемых технологических функций, таких как встроенный искусственный интеллект для определения поведения и распознавания изображений, а также спутниковая система связи IoT.

Кроме того, GAIA разрабатывает концепции распределенного искусственного интеллекта и сетей микропроцессоров - меток животных, которые действуют подобно рою. По аналогии с природным роевым интеллектом, инициатива GAIA отображает цифровой роевой интеллект в специальной сети микропроцессоров. Эти спонтанно формирующиеся сети являются основой для распределенного и сенсорного анализа больших объемов данных. Если следовать этому пути, то, например, метки стервятников, которые присутствуют в одном и том же месте во время кормления, смогут объединяться и совместно выполнять такие задачи, как анализ искусственного интеллекта и передача данных.

Ключевым фактором успеха этого структурного блока является междисциплинарное и межсекторальное сотрудничество партнеров GAIA: Leibniz-IZW предоставил биологические и ветеринарные знания о грифах и обеспечил цели для технического дизайна новых меток. Fraunhofer IIS предоставил опыт в области энергоэффективного оборудования, электроники и механики, а также программного обеспечения для миниатюрных устройств. Берлинский зоопарк предоставил условия и доступ к животным для разработки и тестирования прототипов на разных этапах. Партнерские организации в Африке, такие как Uganda Conservation Foundation, обеспечили условия для углубленных полевых испытаний прототипов меток.

После нескольких лет проектирования и разработки прототипы новой системы меток были протестированы в дикой природе в Уганде в ноябре 2024 года. На диких белоспинных грифов были установлены прототипы "меток сбора данных" (DCT), которые отличались многими (хотя и не всеми) инновациями метки GAIA. Метки снимались с грифов через 14 дней и собирались с помощью сигналов GPS и УКВ, что позволило тщательно изучить работу аппаратного и программного обеспечения, а также оценить собранные данные. Эти анализы помогут в дальнейшем развитии системы.

Укрепление многоуровневых адвокационных сетей среди НПО для усиления коллективных действий

Использование цифрового инструмента для сбора и анализа данных - это инновация, но реальный эффект достигается за счет применения этих данных для поддержки адвокации и правоприменения в целях защиты лесов, местных сообществ и прав коренных народов. Для этого необходимы сильные местные, национальные и международные сети по защите прав, чтобы принимать меры против нарушений и добиваться изменений в законодательстве и политике. Позволяя обмениваться информацией между пользователями и открывая данные для широкой общественности при наличии согласия, этот инструмент способствует совместной работе для достижения большего эффекта.

  • Сотрудничество с НПО, разделяющими общие ценности и цели, усиливает коллективное воздействие
  • Скоординированная проверка и анализ данных способствуют своевременной и единой адвокации.

  • Партнерство с местными организациями, специализирующимися на правовой защите, усиливает воздействие.

  • Прочные отношения с надежными национальными и международными организациями помогают подтвердить и продвинуть инструмент.

  • Создание сетей НПО очень важно, но также необходимо уважать те случаи, когда организации предпочитают не сотрудничать. Поддержка каждой местной НПО в отдельности - и избежание конкуренции - требует гибкости в разработке проектов и привлечении доноров.
  • Для обеспечения устойчивости сетей необходимо среднесрочное и долгосрочное финансирование для поддержания бесперебойной работы по координации (расходы на секретариат и т.д.).

  • Поддержка местных и национальных НПО в области организационного развития является ключевым фактором, позволяющим им эффективно участвовать в работе сетей.

Регулярные оценки

Чтобы рыбная продукция, поддерживаемая GP Fish, была доступным источником белка и для наиболее уязвимых слоев населения, GP Fish регулярно отслеживает цены на рыбу и долю общего объема производства, доступную для населения, испытывающего нехватку продовольствия. Согласно проведенным исследованиям, 90 %, 58 %, 84 % и 99 % выращенной рыбы доступно для населения, испытывающего нехватку продовольствия, на Мадагаскаре, в Малави, Замбии и Камбодже соответственно (состояние на 2023 год). Эти цифры еще раз подчеркивают потенциал экстенсивных и полуинтенсивных методов аквакультуры для обеспечения доступного белка и питательных веществ в районах с высокой долей уязвимого населения.

Преимущества мелкомасштабной аквакультуры по сравнению с промышленным производством

Помимо экономической целесообразности, мелкомасштабная аквакультура, как правило, более экологична по сравнению с промышленными системами производства на основе индустриальных кормов. Рыбные корма обычно включают в себя определенное соотношение рыбной муки и рыбьего жира, и эти ингредиенты производятся в основном из мелкой пелагической рыбы, добываемой в результате промыслового рыболовства, что создает дополнительную нагрузку на морскую среду. Это также влияет на население, испытывающее нехватку продовольствия, поскольку мелкая пелагическая рыба обладает высокой питательной ценностью и помогает напрямую бороться с отсутствием продовольственной безопасности и питания. Корм для рыбы также включает в себя сельскохозяйственные продукты, такие как кукуруза и соя, и таким образом конкурирует с производством продовольствия для потребления человеком. Несмотря на негативные внешние эффекты для биоразнообразия океана, исследования также показали, что интенсивные системы аквакультуры вносят больший вклад в глобальное потепление благодаря автоматизированным процессам и высокому спросу на производственные ресурсы. Кроме того, эти системы приводят к разрушению среды обитания и привнесению чужеродных видов, что еще больше влияет на местное биоразнообразие. В отличие от них, экстенсивные и полуинтенсивные мелкомасштабные аквакультуры требуют незначительных внешних затрат и оказывают меньшее воздействие на окружающую среду. По этой причине GP Fish поддерживает мелкомасштабное разведение всеядных видов рыб, таких как карп и тилапия. Цель - расширить технические и экономические возможности производителей, оптимизировав продуктивность прудов и интегрировав рыбоводство в сельскохозяйственную деятельность. Такой подход позволяет рационально использовать природную среду для развития рыбоводства.

Поддержка и стимулы

Этот блок посвящен структуре поддержки и стимулирования участников. Он включает в себя предоставление саженцев, технических консультаций и наращивание потенциала. Выплаты основаны на результатах, привязаны к выживаемости деревьев и наличию местных и долголетних видов, что стимулирует долгосрочное создание лесов.

  • Техническая поддержка: Саженцы и консультации экспертов по созданию леса.
  • Выплаты, основанные на результатах: Поощрения, основанные на выживании деревьев, способствующие постоянному уходу.
  • Развитие потенциала: Обучение навыкам посадки и ухода за деревьями.
  • Стимулы мотивируют заботу: Привязка выплат к выживаемости деревьев стимулирует более эффективное управление деревьями.
  • Техническая поддержка необходима: Предоставление саженцев, экспертное руководство и регулярный контроль улучшают показатели выживаемости.
  • Развитие потенциала расширяет возможности фермеров: Обучение методам устойчивого лесопользования приводит к успешному уходу за лесом.

Создание межсекторальных партнерств

Hack The Planet признает, что партнерские отношения позволяют нам объединить сильные стороны, ресурсы и опыт, усиливая воздействие и способствуя инновационным решениям. Сотрудничество создает общую ценность и формирует сети, обеспечивая взаимный рост и устойчивость.

Вовлечение местных жителей:
Сканеры в режиме реального времени передают сигналы тревоги в диспетчерскую по борьбе с браконьерством. Эти сигналы также могут быть переданы местным жителям или соседним фермам, что позволяет им выступать в качестве сторонних партнеров в борьбе с браконьерством. Вовлекая местных жителей непосредственно в процесс реагирования, система способствует сотрудничеству, повышает уровень осведомленности о ситуации и дает возможность местным жителям играть активную роль в защите дикой природы.

Scanneredge - это сотрудничество с организацией Tech for Conservation, Smartparks, руководством национальных парков, таких как Гонарежу (Зимбабве), техническими работниками парков, рейнджерами (QRU) и местным населением. Благодаря этому межсекторному партнерству мы продемонстрировали, что ScannerEdge готов к более широкому внедрению, увеличивая число действующих национальных парков и общее количество используемых сканеров.

Для создания успешного межсекторного партнерства необходимо с самого начала четко определить роль и степень участия каждого партнера. Обеспечение местной ответственности за решение проблемы имеет решающее значение для достижения долгосрочной устойчивости и воздействия.

Цель: Согласование ресурсов, опыта и стратегических целей различных секторов для эффективной реализации и успешного функционирования.

Как это работает: Партнерство строится на основе семинаров, общих задач и прозрачных соглашений, определяющих роли и обязанности. Регулярные оценки обеспечивают сохранение продуктивности партнерства.

Scanneredge - это инновационная технология plug&play, позволяющая быстро установить систему и сразу после установки отслеживать территорию на предмет обнаружения признаков потенциальных браконьеров.

Настоящий успех зависит от способности внутреннего подразделения быстрого реагирования Rangers быстро и эффективно действовать на основе полученных данных в режиме реального времени. Группа должна находиться в постоянной готовности, иметь надежный транспорт и быть готовой к реагированию на браконьерские действия.

Установление доверия между заинтересованными сторонами требует времени, но очень важно для долгосрочного сотрудничества.

Межсекторальные партнерства расширяют возможности финансирования и обмена знаниями, повышая общий эффект.

Подразделение быстрого реагирования на подозрительные угрозы на основе данных в режиме реального времени

Используя предупреждения ScannerEdge в режиме реального времени, группа реагирования может быстро оценить и устранить потенциальные угрозы, такие как браконьерство или другая незаконная деятельность.

Цель: преобразовать обнаружение радиочастотных сигналов в действенные идеи, которые запускают оперативное реагирование в полевых условиях.

Как это работает: Оповещения направляются специальным группам реагирования, готовым провести расследование и принять меры. GPS-функции ScannerEdge и интеграция в EarthRanger помогают точно определять источники сигналов для принятия точных мер.

Протоколы реагирования должны быть четко определены, чтобы избежать задержек в принятии решений.

Сотрудничество с местными правоохранительными органами повышает эффективность работы групп быстрого реагирования.

Реагирование в режиме реального времени становится более эффективным в сочетании с предиктивной аналитикой на основе исторических данных ScannerEdge.

Подведение итогов

Подведение итогов происходит как во время, так и после игры. Краткие подведения итогов могут проводиться после каждой сессии, чтобы оценить ощущения участников от игры на индивидуальном и территориальном уровнях. Они носят легкий характер, чтобы сохранить течение игры.

По окончании игры можно провести более глубокое подведение итогов. Это не обязательно должно происходить сразу после игры; его можно запланировать на следующий день. К этому обсуждению необходимо подготовиться. Ведущий должен взять с собой список подготовленных вопросов и распечатанную карту территории. В ходе этого обсуждения участники должны определить проблемы, с которыми они столкнулись в области землепользования, а также причины этих проблем. Также будут обсуждены ключевые участники, необходимые для решения проблемы, и потенциальные идеи решения. Карта служит наглядным пособием для ведения дискуссии. Среди основных вопросов, которые можно задать, можно назвать следующие:

  • Что произошло во время игры? Насколько, как быстро и почему деградировала почва?
  • Какие основные конфликты возникли во время игры? Между какими участниками?
  • Нашли ли вы какие-нибудь решения?
  • Пытались ли вы их реализовать? Каков был результат?

Конечно, вопросы могут быть более конкретными и адаптированными к участникам и ситуациям, которые возникали во время игры.

-подготовленный модератор, который также содействовал игре участников дебатов

-открытая атмосфера

-подготовленные вопросы и материалы (например, карты) для дебатов

-знания ведущего в области планирования землепользования и управления рисками

Структурированный подход - классификация конфликтов, проблем, причин и решений - может помочь разложить ситуацию по полочкам и найти более эффективные решения. Например, во время подведения итогов можно выделить различные типы конфликтов, такие как агропасторальные конфликты или споры между фермерами. Для каждого типа конфликта могут быть определены различные проблемы. В случае агропасторального конфликта одной из проблем может быть разгон скота, приводящий к уничтожению посевов. Для каждой проблемы можно определить потенциальные причины. Продолжая наш пример, одной из причин может быть плохое управление стадом. Наконец, для каждой причины следует предложить идеи по разрешению конфликта и определить ключевых участников.

Модуль 5: Повышение осведомленности населения и раннее оповещение

Ранние предупреждения передаются по нескольким каналам, включая мобильное приложение, интеллектуальное вещание, телефонные звонки и текстовые сообщения. Наиболее широко используется приложение, но для более широкого охвата мониторы также передают предупреждения через группы WeChat или личные сети. Чтобы расширить охват пользователей, полевые группы проводят информационные кампании "от двери к двери" в деревнях, пострадавших от слонов. В результате приложение скачали более 246 660 пользователей.
Этот модуль позволил усилить взаимодействие с общественностью и укрепить потенциал сообщества, сочетая личные встречи с цифровыми инструментами. Он также улучшает понимание общественностью вопросов охраны дикой природы и стимулирует участие. Эти усилия напрямую поддерживают Цели 20 (наращивание потенциала) и 21 (информирование и просвещение населения) ГБФ.

  1. Жители деревень в районах, пострадавших от слонов, испытывают сильную потребность в личной безопасности.
  2. Сотрудники отдела мониторинга проводят разъяснительную работу с местными жителями по принципу "от двери к двери".
  1. Непрерывное обучение: Регулярные тренировки необходимы, особенно для переходных групп населения и уязвимых групп, таких как пожилые люди, дети и люди с ограниченными возможностями.
  2. Влияние адресных предупреждений: Точная рассылка ранних предупреждений посредством телефонных звонков и SMS значительно повлияла на способность жителей общины своевременно принять защитные меры.