水生哺乳類實(shí)時聲學(xué)分析預(yù)警系統(tǒng)的原理及應(yīng)用

一、研發(fā)背景

“關(guān)愛野生動物，守望美麗中國。”2022年長江江豚科考結(jié)果顯示，長江江豚數(shù)量為1249頭，與2017年科考相比，江豚數(shù)量出現(xiàn)了歷史性的回升，這與農(nóng)業(yè)農(nóng)村部設(shè)立的保護(hù)區(qū)、長江江豚保護(hù)行動計劃、長江十年禁漁計劃的實(shí)施分不開。但是，真正要實(shí)現(xiàn)像長江江豚、中華白海豚等珍稀瀕危鯨豚類生物生生不息的目標(biāo)，還需要人類做出更多更大的努力。保護(hù)生物多樣性，就是保護(hù)人類永續(xù)發(fā)展的生存基礎(chǔ)，對于促進(jìn)人與自然和諧共生、推動生態(tài)文明建設(shè)具有重要意義。

鯨豚類動物靠肺呼吸，約95%的時間生活在水下，只有5%的時間會出水呼吸，出水時間極短，由于傳統(tǒng)的監(jiān)測方式存在的局限性，水上監(jiān)測難以直接觀察它們水下的活動情況，無法滿足對水下鯨豚類生物的有效監(jiān)測和保護(hù)。針對國家一級重點(diǎn)保護(hù)動物——長江江豚、中華白海豚，中科院水生所聯(lián)合相關(guān)單位共同研發(fā)了水生哺乳類動物實(shí)時聲學(xué)預(yù)警系統(tǒng)。該系統(tǒng)是目前國內(nèi)先進(jìn)的水下鯨豚類生物實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)，其轉(zhuǎn)化產(chǎn)品安裝簡單方便、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)。對于解決野外作業(yè)困難、水下偵測困難、成像效果差、設(shè)備存儲空間小、續(xù)航能力差、數(shù)據(jù)難以分析處理等問題具有明顯優(yōu)勢。

二、系統(tǒng)原理
水生哺乳類動物實(shí)時聲學(xué)預(yù)警系統(tǒng)，是基于鯨豚類動物的發(fā)聲特性，采用先進(jìn)的人工智能識別算法，通過對采集水下聲信號解算抓取齒鯨類脈沖值，實(shí)時回傳并進(jìn)行識別、分類、優(yōu)化處理，精準(zhǔn)計算鯨豚類動物的發(fā)聲方位和數(shù)量。同時實(shí)時聲學(xué)監(jiān)測系統(tǒng)聯(lián)動無人機(jī)，自動規(guī)劃巡護(hù)路線，5G網(wǎng)絡(luò)傳輸通信將聲學(xué)監(jiān)測與無人機(jī)之間的協(xié)同時間小于10秒，并實(shí)時回傳巡護(hù)影像。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對長江江豚和中華白海豚實(shí)時監(jiān)測和預(yù)警，提高夜間或惡劣天氣下對水生哺乳動物的監(jiān)測率，無須人員值守，可節(jié)省人力、管理及時間成本。

三、產(chǎn)品應(yīng)用
RPCD實(shí)時監(jiān)測產(chǎn)品，采用低功耗工業(yè)主機(jī)及密封防水保護(hù)，適用于野外長期作業(yè)，并通過了國家法定計量機(jī)構(gòu)對其性能與精準(zhǔn)度的鑒定。其中拖曳式、陣列式監(jiān)測產(chǎn)品已在江西、湖北、湖南、江蘇、安徽等多個地區(qū)及2022年長江科考中獲得成功應(yīng)用，在鯨豚類動物的保護(hù)和監(jiān)測中起著重要作用。同時，由珠海保護(hù)區(qū)支持合建的中華白海豚聲學(xué)監(jiān)測位點(diǎn)和監(jiān)控展示預(yù)警平臺，實(shí)現(xiàn)了對中華白海豚的監(jiān)測、聲影像展示和實(shí)時預(yù)警。

RPCD實(shí)時監(jiān)測產(chǎn)品提供鯨豚類動物實(shí)時聲影像監(jiān)測和預(yù)警，能夠達(dá)到水下、水面、空中三位一體的鯨豚類動物監(jiān)測及預(yù)警，可廣泛應(yīng)用于河流和海洋環(huán)境中海洋哺乳動物的長期實(shí)時監(jiān)測、預(yù)警及物種保護(hù)，為生態(tài)保護(hù)工作提供科學(xué)數(shù)據(jù)。