Перовскитовые солнечные панели для телеметрии животных на протяжении всей жизни
Полное решение
Самка зубра Ева с телеметрическим ошейником на основе гибких солнечных панелей из перовскита
Bogdan Vykhor
Телеметрические ошейники с гибкими перовскитовыми солнечными панелями созданы для пожизненного мониторинга животных. Ошейники состоят из напечатанных перовскитовых солнечных панелей, покрытых прозрачным эпоксидом и совмещенных с чипом GPS-фиксации и LoRa-передатчиком данных. Два инновационных ошейника были надеты на двух зубров (самца и самку) в охотничьем хозяйстве "Стырь". GPS-координаты были сохранены в памяти EEPROM ошейника и переданы по протоколу связи LoRaWAN в облако, где была создана база данных. Из базы данных данные поступают в открытый сервис Grafana, позволяющий гибко визуализировать формы из множества источников данных, что позволяет организовать онлайн-мониторинг дикой природы без необходимости менять батарейки в телеметрических ошейниках, надетых на животных.
Последнее обновление: 11 Oct 2021
1390 Просмотров
Фотогалерея и видеогалерея
Контекст
Решаемые задачи
Телеметрические исследования довольно дорогостоящи и требуют много времени, особенно если мониторинг или отслеживание животных длится годами. Замена батарей в телеметрических устройствах или самих устройств также требует времени и денег и создает дополнительный стресс для животных, за которыми ведется слежение. Аккумуляторные батареи также содержат опасные для окружающей среды элементы (например, тяжелые металлы), поэтому объем их использования должен быть по возможности сокращен.
Расположение
Броды, Львов, Украина
Восточная Европа
Процесс
Краткое описание процесса
Два блока объединены в одном устройстве. Около 90 % аккумуляторных батарей как источника энергии заменяются перовскитовыми солнечными панелями. Нет необходимости заменять телеметрический ошейник или менять аккумуляторы из-за разрядки. Две идеи соединены вместе. Таким образом, независимые источники энергии (напечатанные чернилами перовскитовые солнечные панели) могут быть масштабированы и использованы в любом устройстве мониторинга для питания датчиков и передачи данных.
Строительные блоки
Интегрированная система телеметрии в охране и мониторинге дикой природы
Система, которая поддерживает мониторинг на глобальном уровне и может быть доступна для всех стран при условии предоставления данных. GPS-координаты, сохраненные в памяти EEPROM, необходимо передавать на облачный сервер через шлюзы. Для передачи данных использовался протокол связи LoRaWAN, который представляет собой маломощную глобальную сеть, разработанную для того, чтобы маломощные устройства могли взаимодействовать с подключенными к Интернету приложениями через беспроводное соединение большой дальности.
Благоприятные факторы
Синхронизированный подход к мониторингу, особенно для глобально обрабатываемых видов.
Очень важно видеть возможности и способности технологий и представлять, как они могут быть применены в охране природы или изменены для применения.
Извлеченный урок
Процесс интеграции идет очень медленно. Вы должны четко представлять себе цель и выстроить несколько стратегий по ее снижению. Сильное желание достичь цели очень помогает.
Гибкие перовскитные солнечные каналы в охране дикой природы
Сотрудничество с компаниями-разработчиками, IT-специалистами, инженерами может создать инновационный подход в сохранении природы. Высокоэффективные телеметрические перовскитовые солнечные панели обеспечивают в сотни тысяч раз больше энергии, чем требуется для фиксации GPS-положения и других данных, таких как температура, влажность и т. д., и передачи их в облако. Благодаря высокой эффективности перовскитовых силовых элементов солнечных панелей телеметрический ошейник может работать при низкой плотности освещения, запыленности и тяжелых условиях достаточно эффективно для выработки нужного количества энергии. При этом размер аккумуляторных батарей уменьшается до 90%, и нет необходимости заменять их каждые 3-5 лет, что снижает негативное воздействие аккумуляторных батарей на окружающую среду
Благоприятные факторы
Ключевым моментом является многопрофильное сотрудничество. Когда ИТ-специалисты, инженеры, специалисты по охране природы, менеджеры, лесники, ветеринары и охотники работают вместе ради общей инновационной цели. Успех определенно кроется в сотрудничестве высокомотивированных людей.
Извлеченный урок
Сочетание нужных людей в нужном месте. Во времена COVID-19 это было очень сложно из-за закрытости границ между командой инженеров и внедренцев. Были использованы все возможности, а также творческий подход.
Воздействие
Внедрение телеметрических ошейников на всю жизнь позволяет получить информацию о пространственном поведении животных на протяжении всей их жизни и понять каскад взаимосвязей в экосистемах (день/ночь, пол, сезон, предпочтения в среде обитания). Понимание того, где находится животное в определенное время, позволяет улучшить управление видами и мониторинг, что является ключом к смягчению конфликтов между человеком и дикой природой и предотвращению браконьерства. Например, два ошейника европейских бизонов помогают легко определить местонахождение стада и принять меры со стороны администрации управляющего предприятия по предотвращению конфликтов между человеком и дикими животными. Телеметрические ошейники, питающиеся от гибких перовскитовых солнечных батарей, не требуют замены батарей и многократного отлова животных, что также экономит ресурсы и снижает уровень стресса.
Бенефициары
Специалисты по охране природы, ученые, менеджеры охраняемых территорий, фермеры, правительство и другие заинтересованные стороны.
Цели устойчивого развития
ЦУР 7 - Доступная и чистая энергия
ЦУР 9 - Промышленность, инновации и инфраструктура
ЦУР 15 - Жизнь на земле
ЦУР 17 - Партнерство для достижения целей
История
Надевание перовскитного телеметрического ошейника на самца бизона Адама
Bogdan Vykhor
Если вы мечтаете стать Элоном Маском в деле охраны природы, вам необходимо быть инноватором. Ошейник для телеметрии животных, сочетающий в себе инновационные материалы сверхэффективных, гибких перовскитовых солнечных панелей, телеметрический чип, уменьшенный размер батареи, не требующей замены, и дешевую технологию передачи данных LoRaWAN, выводит телеметрию животных на новый уровень: отслеживание животных на протяжении всей жизни. Этот продукт - сочетание совместных подходов на междисциплинарном уровне - инженерии, возобновляемых источников энергии, технологий передачи и обработки данных, а также многонационального и многокультурного сотрудничества - способствует сохранению одного из крупнейших европейских наземных млекопитающих - европейского зубра с акцентом на живой мониторинг, управление, снижение конфликтов между человеком и дикой природой и предотвращение браконьерства.
