水位传感器
WWF HK
在过去的几十年里，内后海湾地区的湿地一直以传统的方式进行管理。然而，新出现的环境和社会挑战--如极端天气事件和劳动力短缺--对湿地管理产生了越来越大的影响。本项目将创新与技术相结合，以应对这些湿地管理挑战。
本项目利用尖端技术，通过以下方式加强湿地管理：
- 研究湿地监测的 I&T 解决方案，特别是通过引入无线物联网 (IoT) 传感器，促进米埔自然保护区 (MPNR) 湿地景观的管理和保护；
- 建立湿地试点，通过部署无线物联网传感器和远程收集湿地监测数据，验证概念验证；以及
- 分析收集到的数据，以评估物联网传感器应用的有效性和设置，并与湿地管理社区的相关利益方分享经验
最后更新 10 Oct 2025
251 意见
自然科技奖
技术说明
在米埔自然保护区（MPNR）等偏远地区，城市供电和互联网连接始终是一项挑战。
该项目利用长距离广域网（LoRaWAN）技术部署了 30 个水位传感器、2 个水质传感器和 2 个水牛跟踪传感器，以加强米埔自然保护区的湿地监测。LoraWAN 专为远距离、低功耗通信而设计，因此非常适合连接能力有限的地区。它可以实现数公里的数据传输，降低传感器部署的成本和复杂性。
此外，香港特别行政区政府机电工程署（EMSD）安装了 4 个政府物联网网络（GWIN）网关。这些网关从兼容 LoRa 的传感器接收 LoRaWAN 信号，并通过 4G/5G 网络将信号传输到 GWIN 后端。然后，中央管理系统（CMS）从 GWIN 后端检索数据，并将数据显示在桌面或移动设备上，供日常操作和研究使用。三个网关使用城市供电，而安装在泥滩地区的网关则由太阳能系统供电。除了专门为本项目安装的四个网关外，其他政府部门在米埔自然保护区周边地区安装的网关也进一步提高了数据接收的弹性。
许多湿地物种，尤其是水鸟，对水位极为敏感。适时调整水位可极大地增强湿地功能。水位传感器可为湿地管理人员提供实时数据，帮助优化水位，保护湿地物种。水位传感器由电池供电，电池寿命约为 2 年。数据传输频率可根据每个地点的数据采样要求设置为 10、20 或 30 分钟。
良好的水质对湿地野生动物的生存至关重要。监测米埔的水质是我们湿地管理的关键要素。水质传感器持续监测水质状况，为采取必要的管理措施提供信息。这些传感器由一个小型极地系统提供动力，每 60 分钟传输一次数据。
水牛是米埔的 "湿地工程师"。它们吃草的强度控制着植物的高度，并创造出吸引各种湿地鸟类和动物的微型栖息地。通过在水牛的项圈上安装跟踪传感器，采用 GPS 技术跟踪水牛的动向。水牛的位置数据每 20 分钟传输一次，用于分析其栖息地的使用情况，并协助水牛的日常护理。为传感器供电的电池可持续使用 1.5 年。
中央管理系统在 AWS 云网络上运行，并向二级服务器提供实时数据备份，以实现全面的数据弹性。用户可通过台式机或移动设备上的网络应用程序访问近乎实时的数据。可通过电子邮件或短信发送自定义警报，如高水位、pH 值异常、水牛离开围栏等，并可调整阈值和通知设置。
通过整合传感器和数字管理系统，该项目大大提高了湿地监测效率，增加了数据频率，并为湿地保护提供了新的潜在研究机会。
捐助者和资金
捐助者：香港特別行政區政府郊野保育辦事處 - 郊野保育資助計劃 - 有關保育及活化郊野的研究活動
背景
应对的挑战
环境挑战：
- 需要精确控制水位，以维持水鸟的栖息地。
- 定期换水对保持良好的水质至关重要。
- 持续的水质监测有助于为必要的换水行动提供信息。
- 植被控制可确保开阔的地貌，为水鸟提供栖息地。
- 气候变化引发的极端天气事件威胁着栖息地的稳定性。
- 由于监测地点遥远或交通不便，难以定期进行环境评估。
社会挑战：
- 劳动力短缺限制了人工监测和保护工作。
- 需要对作为 "湿地工程师 "引进的水牛进行更多的饲养和监测工作。
经济挑战：
- 城市电力和互联网网络有限，劳动力短缺增加了运营成本。
地点
香港
东亚
过程
过程概述
项目开发生命周期的 4 个阶段是如何相互关联的：
- 从基础阶段到部署阶段：具有明确目标和利益相关者参与的坚实基础可确保部署阶段准备充分并与项目目标保持一致。
- 从部署到实施与评估：有效的部署为顺利实施奠定了基础。实施过程中的持续监控可提供反馈，从而改进部署实践，改善未来的部署工作。
- 从实施和评估到传播：评估阶段会产生有价值的见解和数据，这些见解和数据是传播的基础。明确的衡量标准和成功的结果可加强推广工作的影响力。
- 向基金会传播：从传播中汲取的经验教训和反馈意见可为未来项目的基础阶段提供信息，促进持续改进。可以在整个项目生命周期内对传播工作进行战略规划，在不同阶段安排具体活动，以最大限度地发挥影响。
积木
基础--与利益相关方协商，确定并优先考虑将在 MPNR 应用的合适设备、平台和网络，以进行有效的湿地监测
目标： 为将 I&T 解决方案纳入传统湿地管理奠定基础
目标：
- 向湿地利益相关者和 I&T 部门介绍三种拟议的物联网应用
- 征询湿地利益相关者和 I&T 部门的意见和评论
- 审查有利于管理水文自然保护区的潜在物联网应用
- 确定相关的物联网解决方案，并将其融入米埔自然保护区的基围 运作和湿地研究中
有利因素
通过以下方式开展研究，以确定并优先考虑适用于 MPNR 的合适装置、平台和网络，从而实现高效的湿地监测：
咨询湿地利益相关者：
- 咨询米埔管理委员会，该委员会由渔农自然护理署、香港观鸟会、学术界、独立湿地专家和鸟类学家的代表组成。 就建议的物联网应用征求意见。
- 咨询当地乡村社区。他们的意见有助于使项目符合社区的价值观和需求。
- 咨询创新和技术部门。就选择拟议的物联网应用、传输网络系统和部署要求，向创新科技署机电工程署、香港科技园创业培育计划成员公司征询技术意见。
物联网在湿地保育方面的潜在应用综述：
- 编写了潜在物联网应用技术审查摘要（见附件）
经验教训
现将 MPMC 的意见和建议概述如下：
- 鉴于信息和通信技术解决方案可能很昂贵，必须在数据采样频率和成本之间作出折中。
- 传感器部署地点的选择可为生境管理提供详细信息
- 数据质量控制至关重要
- 实时、自动的物联网监测系统提高了数据收集的效率。数据可与其他科学研究相关联
- 传感器的部署可能会在视觉上影响湿地的自然景观
科技界的意见和建议归纳如下：
- 建议的三个应用是可行的
- 必须明确界定服务范围。这可能包括执行计划、应用实施服务、技术咨询服 务、供应商管理服务、现场安装、平台建立、数据分析服务、维护服务。
- 平台应能够捕获数据、建立数据管道和集成，并进行数据分析
- 应明确说明平台的功能要求，如用户访问、建筑信息模型（BIM）、警报、数据流和仪表板分析等
- 应明确说明平台的技术要求，如操作平台的计算机规格、BIM 格式和容量、数据安全等
部署 - 与当地政府部门--机电工程署（EMSD）合作，利用政府全域物联网网络（GWIN）
通过与 EMSD 合作，我们可以利用 GWIN 网络作为传输层，为米埔自然保护区（MPNR）安装的所有传感器传输数据，而无需支付网络经常性费用。
该技术具有多项优势，非常适合物联网应用中的无线数据传输。它的远距离功能允许数据远距离传输，使其成为米埔自然保护区等广大农村地区的理想选择。此外，LoRa 的高效功耗还能延长电池供电设备的电池寿命。LoRa 数据传输还能通过安全协议确保数据的保密性和完整性。
在本项目中，机电工程署在米埔自然保护区（MPNR）内安装了四个 GWIN LoRa 网关。安装在米埔自然保护区的传感器通过低功耗的专用 LoRa 网络与网关连接，并最终通过 4G 网络连接回 GWIN 后端。除了为本项目专门安装的这四个网关外，MPNR 附近的其他 GWIN 网关也能进一步确保数据传输的可靠性。
反过来，这四个网关也可以帮助接收来自周边地区各政府部门安装的传感器的信号。
有利因素
传统的传感器需要 4G 连接才能连接到中央服务器。在 GWIN 网络中，传感器通过低功耗的专用 LoRa（长距离）网络与网关连接。低功耗网络降低了安装传感器的成本和复杂性，并提高了系统和数据的安全性，而无需使用第三方网络。
经验教训
与机电工程署建立牢固的伙伴关系，使我们能够通过其完善的网络和支持，更有效地应对我们在 MPNR 面临的挑战（有限的互联网接入和城市电力）。
传播--促进物联网技术在湿地管理中的应用
为促进物联网技术在湿地管理中的应用，在整个项目期间通过以下方式分享了本研究项目和所学到的经验：
- 为保护管理人员和湿地利益相关者举办网络研讨会
- 在米埔自然保护区安装户外解说牌
- 通过社交媒体平台和媒体参与进行宣传
- 制作宣传视频
- 出版项目技术报告
- 组织公众和学校参观，介绍物联网技术在水塘自然保护区湿地管理中的应用
有利因素
举办了 3 次湿地管理物联网应用研讨会/网络研讨会。来自全球 30 多个湿地管理机构的从业人员、中国大陆的国家林业和草原局、地方政府部门、非政府组织、公共和私营机构等 120 多人参加了研讨会。
在 MPNR 内安装了解释板，向参观者介绍 3 种物联网传感器的用途。
通过社交媒体发布多篇文章，并与媒体合作，让公众了解项目的主要内容、湿地的重要性及其积极的管理。
制作并发布了 1 个宣传视频，向公众介绍我们在这个为期两年的项目中所做的工作和取得的成果
制作并发布了 1 份关于物联网在米埔自然保护区湿地保护中的应用的技术报告，为今后在类似的湿地环境中部署物联网提供了建议，强调了这种方法的可扩展性和可复制性。
组织公众和学校参观米埔自然保护区，介绍物联网技术在米埔自然保护区湿地管理中的应用。
经验教训
传播阶段对于确保与利益攸关方和更广泛的受众分享该项目的成果和可交付成果至关重 要。以下是一些经验教训：
- 确定并锁定正确的受众至关重要。这包括内部利益相关者、其他项目和更广泛的社区。
- 可采用报告、演讲、研讨会、社交媒体和出版物等各种方法进行传播。
- 应在整个项目生命周期中规划传播工作，在不同阶段安排具体活动，以最大限度地扩大影响。
- 通过传播让利益相关者参与进来，确实有助于收集反馈、促进合作并确保项目的可持续发展。
- 全面记录和清晰报告的重要性。这可确保吸取的经验教训便于获取，并在今后的项目中加以借鉴。
- 传播阶段所开展的活动可作为确定项目流程和方法中需要改进之处的机会
影响
该项目是首个旨在研究香港湿地保育物联网监测系统的研究项目。它通过以下方式对湿地的保护和管理产生了积极影响：
- 通过物联网技术提高米埔自然保护区栖息地、水文和植被管理的成效和效率
- 提供每周 7 天每天 24 小时的环境参数，如水位和水质，以便进行趋势分析，支持长期保育工作，特别是对依赖湿地的鸟类。
- 收集实时环境参数，检测异常情况，确保及时应对和缓解。
- 将资源从人工数据收集和无针对性的巡逻中转移出来，集中精力了解和有效解决威胁。
- 通过合作与交流，提高 MPNR 内部及其战略利益相关方的创新和管理能力。
- 从创新和技术（I&T）的角度提高公众意识，加强湿地社区对拉姆萨尔湿地和湿地重要性的认识。
- 向公众展示利益攸关方在湿地保护方面的合作
- 建立一个活生生的个案，供日后管理香港特区政府在《北都会发展策略》下建议的湿地保育公园时参考或复制，以配合《香港智能城市蓝图》（蓝图2.0）。
受益人
- 在类似于 MPNR 的环境中工作的湿地工作者。
- 从系统中接收高水位警报通知的当地村民。
- 负责日常水文和植被管理的 MPNR 工作人员。
此外，请说明您的解决方案的扩展潜力。能否复制或扩展到其他地区或生态系统？
作为概念验证，该项目验证了系统的功能，并为未来的大规模部署奠定了基础。该项目为东亚-澳大拉西亚航道沿线的湿地提供了一个参考案例，那里的天然沿海湿地以前被改造成池塘，现在正在进行恢复，为水鸟提供重要的栖息、觅食和越冬场所。
在该项目中，传感器主要用于监测目的。然而，物联网的潜力远远超出了被动传感--它可以作为主动效应器发挥作用，对检测到的刺激做出动态响应。这种变革能力大大增强了环境管理策略。例如，当水位传感器检测到水位超过预定阈值时，可对配备自动控制装置的智能水闸进行编程，使其打开，让多余的水流出，防止潜在的洪水泛滥。这种反应灵敏的系统不仅能降低与极端天气条件相关的风险，还能优化水资源管理。通过整合实时干预措施，物联网能够以更加积极主动的方式进行环境监测和管理，促进生态系统更具复原力。
除了监测和栖息地管理，物联网技术还为湿地管理提供了更多益处，包括游客管理、社区参与、参与和意识（CEPA）以及监控。本项目在开发和实施物联网架构方面获得的经验为湿地保护和管理的更广泛应用奠定了坚实的基础，为更高效、更有效的环境管理铺平了道路。
全球生物多样性框架 (GBF)
GBF 目标 1 - 规划和管理所有区域，减少生物多样性损失
GBF 目标 2 - 恢复 30% 的退化生态系统
GBF 目标 3 - 保护 30% 的土地、水域和海洋
GBF 目标 9：可持续地管理野生物种，造福人类
可持续发展目标
可持续发展目标 1--消除贫困
可持续发展目标 3--良好的健康和福祉
可持续发展目标 11--可持续的城市和社区
可持续发展目标 13--气候行动
可持续发展目标 15--陆地生活
故事
在确定了湿地保护面临的挑战并探索了最新的物联网进展之后，一群在米埔工作的湿地保护人员发起并设计了该项目。该项目是与不同的利益相关者共同创建的，其中包括为湿地管理和创新与技术提供资金、专业和技术支持的多个政府部门。在其他团队成员和专家的帮助下，包括米埔管理委员会的建议，项目团队成功实施了该倡议。获得的知识和经验与当地和国际上的其他湿地管理者分享，促进了更广泛的保护工作。
本项目的重点是评估物联网监测系统的现场性能及其对米埔国家湿地公园水文和植被管理的促进作用。 物联网应用有效地支持了现场的规划管理。通过分析系统收集的数据，团队能够评估水鸟的最佳水位，确定换水频率，并监测水牛的区域使用情况。这些见解使现场工作人员和管理人员在管理、研究和监测活动中受益匪浅。
作为概念验证，该试验验证了系统的功能，并为未来的大规模部署奠定了基础，同时也为北方都市发展战略下的湿地保护公园提供了参考案例。通过整合物联网，可以更有效地监测和保护乡村资源，同时促进湿地保护的管理模式。