在龟背上监测保护区的树莓派设计案例

为了引起人们对野生动物面临生存威胁的关注，动物保护组织Arribada的创始人戴维斯设计并制作了多款低成本的野生动物观察设备。

从可以唤醒并检测动物路过的自动相机，到可以在特定动物出现时发出警报的设备……他认为设备成本不应该成为帮助极度濒危动物的障碍。

挑战

Arribada的第一个项目是监测绿海龟，他们需要一套强大但成本不高的设备，可以在偏远的地方使用，而且不需要人为干预。这个设备将显示渔业和人类活动对绿海龟的影响，以及为这种濒危物种引入什么样的保护措施提供线索。

为了追踪海龟，Arribada的解决方案需要能在海龟游动的深度防水，以及能够在没有人为干预的情况下可靠运行。它还需要既经济又易于被当地研究团队使用。

解决方案

最终的成品，将Raspberry Pi Zero和Raspberry Pi相机模块封装在了一个轻巧的防水外壳中。这可以无害地附着在海龟的壳上，以跟踪它在海浪下的旅程。设备将捕获照片、视频和位置信息。一旦信息收集完成，设备就会从海龟的壳上脱离。这样既不影响海龟的活动，又可以拍下海龟们的行为。

其中的一个挑战是，GPS定位只有在海龟浮出水面一段时间才有效。但在游动中，海龟浮出水面的时间通常不到两秒，根本来不及唤醒监控设备以获得三角定位，因此Arribada开发了自己的Horizon Assted-GPS，作为树莓派Zero套件的关键部分，增强了定位能力。

戴维斯表示：“你可以想象在Raspberry Pi设备上为海龟运行AI模型的好处，我们可以唤醒设备，捕获场景，处理场景，我们甚至可以让设备做出一些明智的选择，这值得记录吗？回去睡觉还是留下来？”

除了做出“继续监控”或“进入睡眠周期”的决定之外，使用 Raspberry Pi 还可以获得机器学习优势。比如下载新模型，训练模型，调整和审查视频内容。Arribada可以用很低的成本完成这一切，因为树莓派非常实惠。

这种技术已经让Arribada成为一个成熟的研究合作伙伴，动物保护组织对Edge ML表现出了“真正的兴趣”。已经不只在海龟身上使用它。

另外，有一些项目需要定制的解决方案。塞浦路斯的情况就是这样，该国历史最悠久的动物保护机构 —— 海龟保护协会(SPoT)就热衷于使用LoRa无线电通信来监测捕鱼活动。

而Arribada基于船只的LoRaWAN网关可以提供当地捕鱼活动的详细信息，并报告该国沿海五个重要海龟繁殖地的任何潜在威胁。

塞浦路斯的通信法规要求SIM卡在使用四个月后进行注册，这使得在那里用蜂窝通信很麻烦，因此使用树莓派4和树莓派以太网供电帽来设置LoRaWAN。

这种设置也意味着船主不用为船上的跟踪系统支付任何费用。一根8米高的天线就能搞定一个强大的监控系统，可以清晰地发现半径15公里内的任何渔船。

结果

Arribada用树莓派收集的视频理清了海龟的数量，并揭示了它们的筑巢地点。支持了在一年中的特定时间禁止进入特定海滩和沿海区域的论点 —— 这是对这种濒危物种的重要保护。

以前，环保主义者需要的许多摄影工具都标价很高，以至于研究项目要么变得不可行，要么最终在范围上受到严重限制。高昂的费用让很多项目只能进行一次监测，而不是重复监测以跟踪一段时间的变化。

用不到50英镑的树莓派相机(带有树莓派Zero或Zero W)，而不是500英镑的商业相机。意味着可以部署更多设备，覆盖更大的范围，从而提供更准确的统计结果。在大多数情况下，3D打印的防水外壳是每个套件中最昂贵的元素。随着最新树莓派相机硬件的出现，Arribada能够对图像和视频捕捉能力进行巨大的改进。

Arribada还赢得了企鹅观察项目的肯定，这个项目监测着世界不同地区的企鹅数量。Arribada由Python控制的树莓派相机装置比企鹅学家以前用的商用相机便宜至少三倍。费用的减少意味着研究团队不用太过计较设备的放置地点，把设备留在原地进行远程监测也更加放心。

这些硬件设备对温度的适应能力也令人印象深刻，在Arribada团队进行维护之前，企鹅观察相机在南极度过了三个冬天。他们能够检索到三年的照片，并发现树莓派的设备每天都能可靠地拍摄并保存一张照片。这些照片直接促成了人们对气候变化和企鹅栖息地丧失的思考和讨论。

编辑：黄飞