在龜背上監(jiān)測保護區(qū)的樹莓派設計案例

為了引起人們對野生動物面臨生存威脅的關注，動物保護組織Arribada的創(chuàng)始人戴維斯設計并制作了多款低成本的野生動物觀察設備。

從可以喚醒并檢測動物路過的自動相機，到可以在特定動物出現(xiàn)時發(fā)出警報的設備……他認為設備成本不應該成為幫助極度瀕危動物的障礙。

挑戰(zhàn)

Arribada的第一個項目是監(jiān)測綠海龜，他們需要一套強大但成本不高的設備，可以在偏遠的地方使用，而且不需要人為干預。這個設備將顯示漁業(yè)和人類活動對綠海龜?shù)挠绊懀约盀檫@種瀕危物種引入什么樣的保護措施提供線索。

為了追蹤海龜，Arribada的解決方案需要能在海龜游動的深度防水，以及能夠在沒有人為干預的情況下可靠運行。它還需要既經(jīng)濟又易于被當?shù)匮芯繄F隊使用。

解決方案

最終的成品，將Raspberry Pi Zero和Raspberry Pi相機模塊封裝在了一個輕巧的防水外殼中。這可以無害地附著在海龜?shù)臍ど?，以跟蹤它在海浪下的旅程。設備將捕獲照片、視頻和位置信息。一旦信息收集完成，設備就會從海龜?shù)臍ど厦撾x。這樣既不影響海龜?shù)幕顒樱挚梢耘南潞｝攤兊男袨椤?/p>

其中的一個挑戰(zhàn)是，GPS定位只有在海龜浮出水面一段時間才有效。但在游動中，海龜浮出水面的時間通常不到兩秒，根本來不及喚醒監(jiān)控設備以獲得三角定位，因此Arribada開發(fā)了自己的Horizon Assted-GPS，作為樹莓派Zero套件的關鍵部分，增強了定位能力。

戴維斯表示：“你可以想象在Raspberry Pi設備上為海龜運行AI模型的好處，我們可以喚醒設備，捕獲場景，處理場景，我們甚至可以讓設備做出一些明智的選擇，這值得記錄嗎？回去睡覺還是留下來？”

除了做出“繼續(xù)監(jiān)控”或“進入睡眠周期”的決定之外，使用 Raspberry Pi 還可以獲得機器學習優(yōu)勢。比如下載新模型，訓練模型，調(diào)整和審查視頻內(nèi)容。Arribada可以用很低的成本完成這一切，因為樹莓派非常實惠。

這種技術已經(jīng)讓Arribada成為一個成熟的研究合作伙伴，動物保護組織對Edge ML表現(xiàn)出了“真正的興趣”。已經(jīng)不只在海龜身上使用它。

另外，有一些項目需要定制的解決方案。塞浦路斯的情況就是這樣，該國歷史最悠久的動物保護機構 —— 海龜保護協(xié)會(SPoT)就熱衷于使用LoRa無線電通信來監(jiān)測捕魚活動。

而Arribada基于船只的LoRaWAN網(wǎng)關可以提供當?shù)夭遏~活動的詳細信息，并報告該國沿海五個重要海龜繁殖地的任何潛在威脅。

塞浦路斯的通信法規(guī)要求SIM卡在使用四個月后進行注冊，這使得在那里用蜂窩通信很麻煩，因此使用樹莓派4和樹莓派以太網(wǎng)供電帽來設置LoRaWAN。

這種設置也意味著船主不用為船上的跟蹤系統(tǒng)支付任何費用。一根8米高的天線就能搞定一個強大的監(jiān)控系統(tǒng)，可以清晰地發(fā)現(xiàn)半徑15公里內(nèi)的任何漁船。

結果

Arribada用樹莓派收集的視頻理清了海龜?shù)臄?shù)量，并揭示了它們的筑巢地點。支持了在一年中的特定時間禁止進入特定海灘和沿海區(qū)域的論點 —— 這是對這種瀕危物種的重要保護。

以前，環(huán)保主義者需要的許多攝影工具都標價很高，以至于研究項目要么變得不可行，要么最終在范圍上受到嚴重限制。高昂的費用讓很多項目只能進行一次監(jiān)測，而不是重復監(jiān)測以跟蹤一段時間的變化。

用不到50英鎊的樹莓派相機(帶有樹莓派Zero或Zero W)，而不是500英鎊的商業(yè)相機。意味著可以部署更多設備，覆蓋更大的范圍，從而提供更準確的統(tǒng)計結果。在大多數(shù)情況下，3D打印的防水外殼是每個套件中最昂貴的元素。隨著最新樹莓派相機硬件的出現(xiàn)，Arribada能夠?qū)D像和視頻捕捉能力進行巨大的改進。

Arribada還贏得了企鵝觀察項目的肯定，這個項目監(jiān)測著世界不同地區(qū)的企鵝數(shù)量。Arribada由Python控制的樹莓派相機裝置比企鵝學家以前用的商用相機便宜至少三倍。費用的減少意味著研究團隊不用太過計較設備的放置地點，把設備留在原地進行遠程監(jiān)測也更加放心。

這些硬件設備對溫度的適應能力也令人印象深刻，在Arribada團隊進行維護之前，企鵝觀察相機在南極度過了三個冬天。他們能夠檢索到三年的照片，并發(fā)現(xiàn)樹莓派的設備每天都能可靠地拍攝并保存一張照片。這些照片直接促成了人們對氣候變化和企鵝棲息地喪失的思考和討論。

編輯：黃飛

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