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Calit2的refbot设计
自动监控
海洋中的珊瑚礁正在消失

2008年12月17日,

福克斯的蒂芙尼

世界上的珊瑚礁正在以惊人的速度消失,但研究珊瑚礁破坏的根本原因的海洋学家们经常被缓慢、繁琐、有时甚至是危险的收集重要数据的方法所阻碍。

refbot的例证
Reefbot是一种相对紧凑、自主的水面飞行器,其设计目的是持续收集与海洋沿岸区域相关的数据,而这些区域正是大多数珊瑚礁所在的区域。

“他们需要的是类似于Reefbot的东西,”加州大学圣地亚哥分校电信和信息技术研究所(Calit2)的首席开发工程师道格·帕尔默说。Reefbot(也被称为CalOdyssey)是一种相对紧凑的自主水面飞行器,其设计目的是持续收集与海洋沿岸区域有关的数据,大多数珊瑚礁都位于这些区域。帕尔默自诩为“珊瑚礁坚果”,同时也是该设备的发明者。他预测,Reefbot将成为全世界珊瑚礁研究人员的标准化平台。

“珊瑚礁是非常复杂的动物,在任何给定的时间都有数百万的相互作用和系统在起作用,”他指出它们基本上是地球煤矿中的金丝雀,因为它们对pH值、二氧化碳排放、温度升高和污染的变化非常敏感。”,国际自然保护联盟(IUCN)上周发布的一份新报告证实,世界上已经失去了近五分之一的珊瑚礁,并建议如果不采取措施遏制全球变暖、不受管理的旅游业和炸药捕鱼等破坏性捕鱼技术,到2050年,剩余的珊瑚礁可能会完全消失。

“难以作为海洋学家努力了解珊瑚礁发生的事情,他们正在收集很少的数据,”帕尔默警告。“研究生正在突破黎明时起床,在船上出去,在黄昏时回来,因为他们需要数十万个数据点时才能收集一些数据点。拥有一个可以从A中编程的自动化工艺笔记本电脑探索数百英里的一系列非常宝贵的。“

珊瑚礁机器人的示意图
这个12- 14英尺长的“珊瑚礁机器人”配备了一个摄像头和GPS(全球定位系统)设备,可以用来对珊瑚礁系统进行数字地图绘制,从而生成一个GIS软件工具,跟踪珊瑚礁的变化,直到最近厘米。

refbot具有托管一系列科学仪器的容量,具有几乎无穷无尽的应用程序。例如,该系统可以用作“海军陆战士巡逻队”来​​定位和识别珊瑚礁入侵者;检测偷猎和过度收获;保持鱼数;检测和跟踪污染物;并创建珊瑚礁栖息地的长期数字成像记录。浊度,温度和盐度仪器允许它跟踪沙滩砂流动,侵蚀和河口“死区”或厌氧和海水之间的边界。该工艺也可以用仪器配备水采样;检测海洋电流,波浪或冲浪条件;并进行准确的沐浴或声学监测。

配备相机和GPS(全球定位系统)设备,12至14英尺的Reefbot也可用于数字地图珊瑚礁系统以生产GIS软件工具,用于跟踪到最接近的厘米。

“我们希望将谷歌地球扩展到海洋领域,”帕尔默解释道。“你真的能够缩小水下,并在一年后看看珊瑚。”

虽然refbot仅存在于纸张上的原型,但帕尔默一直在致力于一些同事才能发展其能力。Calit2员工Daniel Johnston创建了原型机械设计,CALIT2主要开发工程师Don Kimble对该工艺进行了功能分析测试。此外,计算机科学与工程副教授(CSE)Ryan Kastner和CSE PH.D.候选人Bridget Benson正在开发一种兼容的水下传感器或调制解调器,该调制解调器能够将来自水下传感器的数据传送到refbot,因为它通过开销。

帕尔默说,以目前记录温度的方法为例,“你必须制造一个100美元的仪器,把它们扔到珊瑚礁各处,然后你必须以某种方式检索数据。”如果在传感器上安装电池,并试图通过海水超声波传输数据,电池很快就会耗尽。这意味着你必须不断地维护传感器,如果你有数百甚至数千个这样的传感器,维护是不现实的。”

但是有了Reefbot和换能器的组合,Palmer说,“现在调制解调器只需要传输非常低的能量,所以电池可以使用大约五年。

“Reefbot可以全天候监测珊瑚礁,从传感器和内部传感器拍摄照片并收集数据,然后进入码头,在加油的同时将数据高速传输给那里的计算机。”

至于核心设计考虑因素:“百分之九十五的雷伯特将由您可以在海上商店购买的零件组成,”Palmer说,估计它会花费50,000美元来建造一个铝制工艺。船上导航,全天候通信和故障检测将使它在所有条件下都是可海的,“即使是它的发电机也是你在游艇上找到的那种发电机,”他指出。

“推进系统将采用柴油电力,就像铁路机车一样,但配备一些重型船用电池来储存能量,并在你希望它非常安静的时候驱动它。Reefbot面临的最大挑战是感知和避开障碍物。我们不希望它从游泳者身上碾过,也不希望它撞到码头上,所以我们给它配备了摄像机和功能强大的电脑,这样它就能聪明地避开障碍物。
他补充说,“礁石机器人”的适航性在沿海地区的波涛汹涌的水域也是一项资产,那里的岩石和海浪对其他船只的航行来说是危险的。

"Plus, it’s never going to go very fast — we're talking about a craft that, most of the time, will be traveling at two knots. Even if a swimmer or snorkeler is nearby, it won't affect them much. With the little black ball on top of it, people will be able to see it and steer around it. There's all kinds of stuff out there in the ocean — people are used to steering around these things. But even so, it could get clobbered and still stay afloat."

一旦帕尔默担保资金开发了工艺的原型,他将与当地的海洋学家合作,首先在拉霍亚(UCSD位于UCSD)的海岸上进行实验,然后与UC Santa Barbara生态学,进化和海洋生物学教授一起进行实验Russell Schmitt和Sally Holbrook在理查德B. Gump南太平洋研究站。台湾国家海洋生物和水族馆博物馆也表达了利用雷福特监测其人工创造的珊瑚礁,以及台湾严重威胁的自然珊瑚礁(根据IUCN报告的威胁,在严重的压力下)。帕尔默说该工艺甚至可以用作水下考古探险的一部分。

“我们甚至把雷贝罗特称为河流巡逻的工具,并在浅水中寻找矿山,”他指出。“它们可以用一个小的碱基装置(即使在极脏的水中)也可以用一个小的沐浴般的装置和河流成像。”

但不管它的二次应用,Reefbot(顾名思义)的主要目的是控制世界珊瑚礁的健康,而且成本低廉。

“我们预计里夫波特将成为海洋生物界的主力拖船,”他预测道海洋学实验室每天都在把人们送到海洋里。人们对一遍又一遍地做同样的事情感到厌烦。这是电脑的一个优点,他们不会抱怨。想象一下所涉及的成本!使用Reefbot,您可以以更低的成本收集更多的数据。操作这台机器的成本大约是每小时2美元,这是很难打败的。这比研究生还要便宜!”

媒体联系方式:蒂芙尼福克斯,858-246-0353


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