Организации по защите дикой природы пытаются использовать новые технологии, чтобы отслеживать обширные территории малым количеством людей. Особенно целенаправленными и отчаянными эти усилия становятся в Африке. Здесь незаконная торговля животными угрожает уничтожить популяции носорогов, слонов, ящериц и львов. IoT помогает получать данные для перехвата браконьеров прежде, чем те доберутся до своих жертв.
Использование датчиков для отслеживания животных — уже не что-то уникальное. Например, Vodafone таким образом отслеживает тюленей в Шотландии и исчезающих дюгоней на Филиппинах. Но в Африке защита животных имеет немного другую специфику: для этого здесь отслеживается положение людей.
По данным Great Elephant Census, популяция слонов в Африке сократилась на 30% в период с 2007 по 2014 г. Это 144 000 животных. Сейчас численность слонов снижается на 8% в год. Основная причина — охота браконьеров за слоновой костью.
Положение носорогов еще более мрачно. Черный носорог больше не находится под угрозой исчезновения (в 1995-м насчитывалось 2500 особей, сегодня 5000). Но западный черный носорог был объявлен вымершим в 2011-м. Последний самец северного белого носорога умер в марте этого года. В целом в Южной Африке погибает более трех носорогов в день. При сохранении тенденции они вымрут на этой территории к 2025 году.
Глаза, уши и облака
Уже несколько лет проект Air Shepherd от Lindbergh Foundation использует дроны для защиты носорогов в ЮАР. С помощью краудфандинга программу расширили до защиты слонов в Малави и Зимбабве.
Полученные с дронов изображения обрабатываются, чтобы отслеживать изменения на модели местности. Зоозащитники анализируют передвижения животных, близость к ним браконьеров, и заранее предупреждают рейнджеров об угрозе. Но для проекта требуется участие обученных пилотов и большое количество дронов.
Поэтому в южноафриканском заповеднике Welgevonden Game Reserve попробовали другой подход. Здесь с помощью датчиков отслеживают поведение стадных животных: зебр, импал и газелей. Проект реализуется Вагенингенским университетом (Нидерланды) и IBM. Передвижения животных отслеживаются с помощью ошейников. Данные передаются по 3G-сети в облачную систему IBM Watson. Аналитики IoT-платформы обучаются выявлять различия в поведении стад животных во время их взаимодействия с природными хищниками, туристами или браконьерами.
Решение IBM Watson до сих пор было эффективным, но оно сильно зависит от соединения с облаком. А для большинства регионов Африки интернет-соединение не является чем-то гарантированным.
Последствия встречи с браконьерами
Заходим с другой стороны
Альтернативный подход предлагает Connected Conservation. Программа была запущена в 2015 году на средства Dimension Data и Cisco. На территории частного заповедника для носорогов в ЮАР отслеживается положение не животных, а людей. Подход оказался успешным, и его будут расширять на другие природоохранные зоны континента.
Программа Connected Conservation использует стационарные камеры, датчики и радиосеть, чтобы отслеживать каждого человека на территории заповедника. На основе обнаруженных шаблонов активности генерируются предупреждения, и рейнджеры отправляются для перехвата браконьеров. Облачный компонент присутствует, но его роль ограничена: локальный сервер подключается к Microsoft Azure для резервного копирования критически важных данных.
«Когда проект начался, в регионе было очень мало коммуникаций, — говорит Вольф Стиннес, solution-архитектор Dimension Data. — Все коммуникации проходили через человека на месте, который мониторил ноутбук и радио».
Одним из первых компонентов, установленных в декабре 2015-го, стала сеть, основанная на радиосвязи, — reserve area network (RAN). Сеть с пропускной способностью 50 Мбит/с использует стационарные башни по периметру заповедника, передавая данные с камер, предупреждения от датчиков и голосовые сообщения. Топология сети учитывает ряд потенциальных проблем, самые серьезные из которых — проливные дожди, грозы и постоянная жара. Обычные сотовые системы не могли быть использованы из-за ненадежности GSM в таких условиях.
В дополнение к магистральной радиосети были установлены проводные локальные сети на всех четырех автомобильных воротах заповедника. Еще на ворота поставили видеокамеры, биометрические сканеры и системы удаленного мониторинга сети, маршрутизаторы и серверную инфраструктуру для управляемых служб. Локальная ИТ-инфраструктура позволила команде Connected Conservation быстро развернуть тестовое оборудование и ПО, которые внедрят и в следующих местах реализации программы. Наконец, во всем заповеднике развернули Wi-Fi-сеть, чтобы обеспечить мобильный доступ к данным сенсоров. Благодаря использованию LoRaWAN датчики могут работать от батарей в течение многих лет и обмениваться данными в диапазоне 15 км.
Две фазы внедрения системы
Другие системные дополнения включают установленные по периметру тепловые камеры и волоконно-оптические акустические датчики. Каждое транспортное средство, которое въезжает на территорию заповедника, оснащено датчиком слежения. Отслеживается каждый человек, который попадает в заповедник через ворота. Биометрические системы сканируют отпечатки персонала, рейнджеров, подрядчиков и поставщиков. У посетителей сканируют паспорта. Камеры записывают номера каждого транспортного средства, и эта информация проверяется в национальной базе данных через VPN-соединение — система получает сведения о владельцах транспортных средств и истории посещений. Все ворота связаны с контрольным центром с помощью 24 видеоэкранов. Управлять системами обучили персонал заповедника.
Данные с камер и датчиков передаются в аналитические системы. Те генерируют предупреждения об аномальной активности или возможном нарушении периметра. Для быстрого получения изображений к месту отправляются дроны, а вооруженная команда рейнджеров доставляется вертолетом для перехвата браконьеров.
Система оказалась очень эффективной. С 2015 года на 96% сократилось количество носорогов, вывезенных из заповедника, а в 2017 году таких случаев не было вовсе. Система оповещения уменьшила среднее время реагирования рейнджеров с 30 минут до 7. На 68% сократилось количество вторжений в заповедник.
Версия 2.0
Поскольку пилотный проект оказался успешным, Connected Conservation будут внедрять в парках и заповедниках в Мозамбике, Замбии и Кении. У каждого из этих мест свои особенности, поэтому технологии нужно адаптировать к конкретной среде и угрозам. Слоны преимущественно живут в Замбии и Мозамбике — и здесь стада уничтожаются быстрее, чем где-либо еще в Африке.
Следующим местом внедрения системы станет парк в Замбии. Размер популяции слонов здесь относительно стабилен. Фотосъемка 2016 года зафиксировала 4,2% мертвых слонов по отношению ко всей популяции (21 758 животных). Но дела обстоят очень плохо в национальном парке Sioma Ngwezi на юго-западной границе Замбии. Там доля мертвых животных составила 85%.
Парк, где будет внедряться система, отличается от первого. Здесь есть большое озеро, где местные жители ловят рыбу. Но водоем используют и браконьеры, чтобы выслеживать слонов. Учитывая ландшафт, физическая ограда периметра невозможна.
Поэтому вместо реальной границы здесь будет виртуальная линия ограждения. Ее создаст сеть стационарных тепловых камер на радиомачтах. На входах и выходах также будут камеры. Аналитическая система будет создавать предупреждения о перемещении лодок через виртуальную ограду и любых ночных передвижениях по парку.
Авторы проекта работают с властями Замбии и рыболовным сообществом, чтобы создать централизированную цифровую систему доступа для рыбаков. Она позволит выявлять тех, кто под видом рыбаков является в парк для охоты.
Авторы проекта мечтают о его максимальном распространении по миру — везде, где орудуют браконьеры. Но для этого нужна поддержка правительств и частных организаций.