КОНТРОЛЬ ЗА ПОЛОЖЕНИЕМ И ФИЗИЧЕСКИМ СОСТОЯНИЕМ ОБЪЕКТОВ ОХОТЫ НА ОСНОВЕ ПРИМЕНЕНИЯ НОВЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

КОНТРОЛЬ ЗА ПОЛОЖЕНИЕМ И ФИЗИЧЕСКИМ СОСТОЯНИЕМ ОБЪЕКТОВ ОХОТЫ НА ОСНОВЕ ПРИМЕНЕНИЯ НОВЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

© 2009 г. О.А. Греков

Российский государственный аграрный заочный университет

Контроль за физическим состоянием и миграцией охотничьих ресурсов всегда интересовал биологов - охотоведов. Активное мечение и кольцевание животных началось в середине XVIII века. Наряду с простотой этого метода, он имеет ряд недостатков, связанных с трудозатратами по ловле, мечению и кольцеванию животных, а также с относительно малым количеством возвратов меток, по которым и формируются отчеты о состоянии и путях миграции охотничьих животных.
Развитие информационных технологий во второй половине XX века позволило принципиально усовершенствовать систему наблюдений за состоянием и миграцией биоресурсов.
С 80- х годов прошлого века в нашей стране эту проблему активно решал ряд закрытых и открытых научно-исследовательских организаций ОКБ МЭИ, ИТМ и ВТ, МНИИРТИ и ряд других. За основу выбиралась информация позиционирования от спутниковой навигационной системы GPS для биологического объекта и его физическое состояние (температура тела, частота пульса и других данных). Эти данные поступали в процессор и передавались на соответствующий приемный центр по спутниковому каналу радиосвязи. Однако, в силу известных причин, эти работы серийного воплощения не получили.
За рубежом аналогичные исследования активно продолжаются, что привело к появлению на рынке малогабаритных устройств слежения за местоположением биологических объектов, в которых информация сначала передавалась по спутниковому радиоканалу (под эгидой NASA), а с середины 90-х годов - по каналу мобильной связи в стандарте GSM (рис. 1).

Ошейник полностью водонепроницаемый, ударопрочный

Рис. 1. Радиоошейники для зверей.

Идея использования этого стандарта связи обладает рядом преимуществ, но имеет один существенный недостаток, связанный с зоной покрытия мобильной связи. Это затрудняет, а иногда и исключает получение информации от биологических объектов, передвигающихся по земле, поскольку их образ жизни связан с использованием естественных укрытий, а иногда и нор, исключающих получение радиосигнала в реальном масштабе времени. В таких случаях информация накапливается в памяти устройства и передается на центры сбора информации при входе биологического объекта в зону устойчивой радиосвязи.
Устройством (диапазон - 432.000 Mhz - 434.000 Mhz) можно пользоваться в темноте благодаря подсветке экрана.
Приемник работает от 4-х пальчиковых (АА) батареек, которые можно поменять прямо в поле и не тратить время на перезарядку аккумуляторов. Нажатием одной кнопки можно настроить точную частоту сигнала, не используя ручную настройку.
В приемнике реализованы такие новые функции, как понижение частотного шума, усиление чувствительности и точная выборка.
У приемника достаточно широкий частотный диапазон, что позволяет контролировать большое количество приемников и снижает вероятность пересечения передатчиков по частоте. Также можно сохранить частоту каждого передатчика в памяти приемника с присвоением имени каждому передатчику. Это позволяет быстро переключиться между передатчиками. Находясь в зоне повышенного шума, можно подключать наушники, чтобы слышать сигнал лучше.
В зонах с большим количеством препятствий можно получать сигнал не только от передатчика, но и отраженные и искаженные сигналы. Однако с прибором Tiny Loc R1 вероятность таких проблем сведена к минимуму, так как система CCD сможет распознать эффективный сигнал.
Новая модель радиопоисковой системы оснащена дополнительно GPS.
При приближении к животному ближе, чем на 5 километров, на дисплее включается GPS, что позволяет совершенно точно узнать направление и расстояние до него. На большем расстоянии работает радиопеленг.
Показатели дальности действия системы на пересеченной местности (по тестам в Москве и Московской области) -не менее 30 километров. На полностью открытом пространстве - до 60 километров.
С 2002 г. ФГУ «Центрохотконтроль» совместно с ИОФ РАН проводит эксперимент по использованию радиоошейников на лосях для получения данных об их миграции. Имеется устойчивая статистика по Ярославской области (Отчет
2005).
К недостаткам данного устройства можно отнести получение данных только о местоположении биологических объектов и путях их миграции, неустойчивость мобильной связи в районах проведения эксперимента, ограниченное время автономного действия элементов питания радиоошейника.
В настоящее время аналогичная задача с использованием навигационного приемника ГЛОНАСС отечественного производства решена ФГУП «Российский НИИ КП». Вес макета - в пределах 200 г. Данная разработка может быть взята за основу отечественного ряда малогабаритных устройств слежения за биологическими объектами.
Однако для получения информации об охотничьих ресурсах, находящихся в воздухе, задача усложняется. Это связано с небольшим весом птиц, их подвижностью, значительными по протяженности миграционными маршрутами, подверженностью всему комплексу метеофакторов, ограниченной внешней нагрузкой и т. п. Это вызывает необходимость разработки более совершенного устройства слежения за птицами.
Малогабаритное автономное устройство слежения за птицами - это автономное электронное комбинированное устройство ограниченного размера и веса, обеспечивающее накопление, хранение и передачу данных о местоположении и физическом состоянии биологического объекта.
Предложения по размещению в теле птиц устройств, выполненных в виде чипов, могут быть реализованы в ограниченном объеме, так как требуют дополнительного финансирования и проведения комплекса ветеринарных мероприятий подготовленными специалистами.
В настоящее время на кафедре экологии и охотоведения РГАЗУ разработан облик макета малогабаритного автономного устройства слежения (МАУС), которое предназначено для мониторинга местоположения и физического состояния биологического объекта в воздухе и на земле в целях изучения миграции и естественного расселения, а также предупреждения опасности распространения вирусных заболеваний, опасных для человека.
Устройство выполнено по схеме моноблока (рис. 2), включающего процессорный модуль со встроенными навигационным приемником GPS, датчиком температуры тела, модулем GSM/GPRS, антенной и модулем автономного питания. В перспективе модуль навигационного приемника GPS может быть заменен на элемент системы ГЛОНАСС, а датчик температуры тела дополнен и датчиками других параметров физического состояния биологического объекта.
Данные о местоположении объекта от GPS приемника, данные датчиков состояния передаются в модуль процессорный, где кодируются и сохраняются для последующей передачи через модуль GSM в виде SMS сообщения. Модуль процессорный обеспечивает накопление данных, а также обеспечивает управление модулями GPS, GSM и датчиками. Модуль автономного питания обеспечивает МАУС электропитанием.
МАУС должно устойчиво функционировать в диапазоне температур внешней окружающей среды от -20° С до +50° С и после воздействия предельных температур от -30° С до +60° С; иметь герметичный корпус и быть устойчивым к механическим воздействиям.

Рис. 2. Структурно-функциональная схема МАУС.

МАУС должно обладать следующими характеристиками:
- время непрерывной работы - не менее 14 месяцев (время непрерывной работы зависит от количества включений устройства и уточняется на этапе эскизного проекта);
- количество сохраняемых сообщений - не менее 1000;
- вес с креплением - не более 150 г.
МАУС должно обеспечивать выполнение следующих функций:
- автоматическое определение местоположения устройства с помощью навигационного приемника спутниковых навигационных систем;
- определение физического состояния биологического объекта (температура тела, пульс и т.п.);
- обработку данных, полученных от навигационного приемника и датчиков состояния биологического объекта, преобразование в короткие цифровые сообщения;
- передачу коротких сообщений в стандарте GSM;
- сохранение сообщений в ПЗУ;
- передачу последовательности сообщений, накопленных в период нахождения объекта вне зоны действия сотовой связи;
- настройку устройства (частоту определения данных и частоту выдачи сообщений) с помощью цифрового сообщения, передаваемого оператором.
МАУС должно обеспечивать не менее двух включений в сутки с определением местоположения и состояния объекта и передачей цифрового сообщения. Время непрерывной работы должно обеспечиваться реализацией «спящего» режима работы.
МАУС закрепляется на теле птицы с помощью специального для данного типа объекта креплением. Это обеспечивает удовлетворительный контакт датчиков состояния с телом объекта.
Два раза в сутки устройство выходит из «спящего» режима, определяет координаты и физическое состояние объекта, сохраняет их в ПЗУ, преобразует в короткое цифровое сообщение и передает оператору.
В случае нахождения объекта вне зоны действия сотовой связи, сообщение помечается, как неотправленное. Во время следующего сеанса связи все накопленные, неотправленные сообщения будут переданы после текущего сообщения.
Оператор, передав соответствующее сообщение, может настроить устройство, указав количество снятий показаний и выходов в эфир. Например, при отсутствии мобильной связи имеет смысл уменьшить количество сеансов связи с целью экономии электропотребления.
К направлениям дальнейшего развития МАУС можно отнести следующее:
1. Удлинение срока автономной работы (3 года и более).
2. Накопление информации о состоянии объекта в процессоре на зимовке за пределами РФ и передача ее по запросу после возвращения.
3. На зимовке, при отсутствии спутникового канала, реализация технологии сенсорной сети: способность ретрансляции сообщений от объектов, на которых закреплены изделия, к головному объекту, на котором расположен более мощный процессор.
4. Разработка преобразователя маховых движений в электрические импульсы для подзарядки элемента питания.
Первоначальная проработка технического облика малогабаритного автономного устройства слежения показывает возможность создания высокоэффективной системы для изучения и мониторинга миграции, естественного расселения и предупреждения распространения вирусных заболеваний мигрирующими биологическими объектами.

Литература
Отчет «Сборка и испытания четырех экземпляров зимнего варианта радиоошейника с сотовой телеметрией GPS+ GSM». Центрохотконтроль. М., 2005. 18 с.