原创 树莓派是如何成为 Arribada 野生动物监测项目的关键！

通过Raspberry Pi Zero和相机模块捕获的一帧画面

对于保护主义者来说,高昂的相机设备成本是一个巨大的障碍，阻碍了他们监测物种种群和行为的工作。Arribada以树莓派为基础的经济实惠且坚固的套件无疑是一个转折点。

Arribada：https://arribada.org/

如今，延时摄影和可远程访问的监控工具经常用于保护，但早在2017年，当Davies创立他的非营利组织Arribada时，这些还是一种前沿技术。他热衷于引起人们对不同栖息地和地区野生动物受威胁的关注，于是着手开发低成本的监测工具，认为设备成本不应该成为拯救濒危动物的障碍。他制造并设计了多种保护观察工具，从一个能够检测到动物经过并唤醒的相机陷阱，到一个能够在某个特定动物出现时发送警报的设备。

Davies创立了环境组织Arribada（这个名字的意思是“到达”，指的是海龟的迁徙和出生周期），旨在利用技术为环境做出积极贡献。Raspberry Pi对于Arribada的野生动物监测项目至关重要。

挑战

Arribada需要一个坚固、低成本的套件，可以在偏远地区使用，通常不需要人工干预。他们的第一个项目是一个监测绿海龟的标签：该工具将显示渔业活动和人类活动对这种濒危物种的影响，并公开讨论可能需要为濒危物种引入哪些保护措施。

为了追踪海龟，Arribada的解决方案需要在生物游泳的深度是防水的，并且能够在没有人工干预的情况下可靠地运行。它还需要既经济实惠又容易被当地研究团队获得。

Raspberry Pi硬件为企鹅种群的远程监控单元提供动力

解决方案

一个Raspberry Pi Zero和Raspberry Pi 摄像头模块被装在一个轻质防水外壳中。这个装置可以无害地附着在海龟的壳上，追踪它在海中的行程。该设备可以捕捉照片、视频和位置数据。

Davies解释道：“一旦视频录制完毕，标签就会从海龟的壳上释放出来，两周后从水面上收回。这让我们可以捕捉到雌性和雄性海龟的行为录像。”

监测海龟的一个挑战是，GPS定位标签只有在生物浮出水面时才有效，通常不到两秒钟。唤醒监控设备以获得三角定位不是很即时，因此Arribada开发了自己的Horizon Assisted-GPS标签，作为基于Raspberry Pi Zero的套件的关键部分。

这个套件意味着不仅可以获知海龟的位置，还可以判断它们的行为。第一个乌龟标签是在人工智能和机器学习还处于起步阶段时开发的，但Davies说，现在我们处于完全不同的空间了。“你可以想象在Raspberry Pi设备上为海龟运行人工智能模型的好处：我们可以唤醒设备，捕捉场景，处理该场景，我们甚至可以让设备做出一些智能决策，比如说：这值得记录吗？应该重新休眠，还是继续保持唤醒状态？”

除了决定是否继续监测某个地点，也许进入睡眠周期并在一小时后再次醒来以查看发生了什么变化，使用Raspberry Pi的同时还提供了机器学习优势。我们可以拿下这些模型，坐下来对它们进行更多的训练，微调和审查视频内容。因为Raspberry Pi非常实惠，所以我们可以以很低的成本完成所有这些工作。

这种方法开始标志着Arribada成为一个复杂的研究合作伙伴，保护组织正在"真正关注Edge ML即将做什么。我们仍然在Raspberry Pi上使用它。我们不仅仅只是用它来监测海龟。"

树莓派驱动的相机单元监控南极洲的企鹅

还有些需要定制的解决方案。塞浦路斯就是这种情况，该国历史最悠久的保护慈善机构之一海龟保护协会（SPoT）热衷于探索使用LoRa无线电通信来监测捕鱼活动。

Arribada基于船只建立的LoRaWAN网关可以提供当地捕鱼活动的详细概览,并报告任何可能影响该国海岸五个关键海龟繁殖地点的情况。要求在四个月后注册SIM卡，这使得使用SIM卡进行蜂窝通信很麻烦，因此采用了使用配有Raspberry Pi 4和Raspberry Pi Power-over-Ethernet HAT的LoRaWAN设置。这种设置还意味着船主不需要支付任何跟踪系统的费用。一个八米杆上的天线可以清楚地看到半径15公里内的任何渔船，提供了一个强大而可见的监测系统。

为什么是树莓派？

Raspberry Pi已经成为Arribada几乎所有项目的基石。Davies解释说,它一直是他使用的工具之一，“因为它对于任何人来说都是如此容易获得和实惠。”“你总是与研究人员或当地社区成员合作，他们与一个非政府组织合作，有一个具体的挑战。我们就是被叫来用技术解决这个问题的。他们总是会说,它必须是实惠的、可维修且方便修理的同时容易获得的。”

Davies使用了各种Raspberry Pi HAT来创造所需的工具，但在2021年Raspberry Pi Pico推出后，他发现这种低成本的微控制器板板通常能提供解决方案。

结果

低成本的Raspberry Pi硬件也产生了很大的影响。此前，许多保护主义者需要的相机工具价格过高，以至于研究项目要么难以实现力，要么最终在范围和影响上受到严重限制。通常，项目真正需要的套件数量无法获得资金或无法维修和更换成本高昂，这意味着只能进行一次监控，而不是重复监测，而无法跟踪随时间的变化。

Arribada的Raspberry Pi标签收集到的海龟影像有助于量化海龟的数量，同时也揭示了它们的产卵地点，加强了在一年中特定时期禁止进入某些沙滩和沿海区域的论点——这对这种濒危物种来说是至关重要的保护措施。

防水或防风雨外壳通常是套件中最昂贵的元素

使用现成的Raspberry Pi硬件（广泛可用且易于更换或升级）来降低成本——这是一个转折点。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。与价值500英镑的相机相比，使用价值不到50英镑的Raspberry Pi相机模块和Raspberry Pi Zero或Zero W就可以了。随着新的Raspberry Pi相机硬件的推出,Arribada能够大幅提高图像和视频捕捉能力。能够部署更多的更加实惠的套件意味着可以覆盖更广阔的领域，并提供更准确的种群估计。

Arribada还赢得了企鹅观察项目，这是一个监测世界不同地区企鹅种群的广泛研究项目。Arribada的Python控制的Raspberry Pi相机设置至少比企鹅学家之前使用的商业相机便宜三倍。成本的降低意味着团队对监控套件的放置地点的疑虑要少得多，对将设备留在原地进行远程监控更加放松，因为一些设备将不可避免地受到损坏。

事实证明，该硬件对温度具有令人印象深刻的弹性：在Arribada团队进行维护访问之前，企鹅手表相机单元在南极洲度过了三个冬天。他们能够检索到三年的照片，并发现树莓派设备已经可靠地唤醒，每天拍摄一次照片，保存了每张图像。这些记录环境变化及其对企鹅种群的影响的照片日记直接为气候变化和栖息地丧失的讨论做出了贡献。