Подводный наблюдатель

Interfax-Russia.ru — Станцию подводного экомониторинга сконструировали ученые в Приморье. Она поможет предсказать опасные техногенные и природные явления.

Фото пресс-службы ДВФУ

Станцию подводного мониторинга окружающей среды создали инженеры центра проектной деятельности (ЦПД) Дальневосточного федерального университета (ДВФУ).

"В ЦПД мы провели полный цикл проектирования и разработки устройства: создали конструкцию, подготовили техническую составляющую, а именно корпус, в котором находится плата управления и набор базовых датчиков. Программная часть устройства, где производится функционирование всех элементов, тоже была разработана самостоятельно", — рассказал руководитель направления "интернета вещей" центра проектной деятельности ДВФУ Вячеслав Стрекалев.

По словам специалиста, станция одновременно отслеживает целый ряд параметров: температуру воды, высоту и направление волн, солнечную активность и другие. При этом информация с датчиков собирается каждые 5 минут. Полученные сведения передаются на платформу сбора и обработки данных. Как отмечают в ДВФУ, благодаря беспроводной технологии LoRaWAN сигналы могут уходить на значительное расстояние от станции. Подзаряжается устройство от солнечной панели, установленной на его корпусе.

Специалисты уже протестировали свою разработку в небольшом закрытом водоеме на территории университетского кампуса на острове Русский во Владивостоке. Вскоре станцию оснастят дополнительными датчиками и "отправят" мониторить уже открытую акваторию.

По данным вуза, станция подводного мониторинга была разработана в рамках стратегического проекта ДВФУ "Центр цифрового развития" по программе Минобрнауки России "Приоритет 2030" нацпроекта "Наука и университеты".

"Данное решение является частью системы мониторинга природно-климатических и экологических параметров городских и прилегающих к ним территорий, и направлено на решение задач диагностики состояния гидросферы и атмосферы для последующего прогнозирования наступления неблагоприятных явлений", — сообщил в свою очередь и.о. ректора ДВФУ Борис Коробец.

Как сообщала в феврале вице-премьер Виктория Абрамченко, в рамках нацпроекта "Экология" в России создадут комплексную систему мониторинга качества окружающей среды. Она будет собирать информацию о состоянии окружающей среды по всей стране.

Так, в течение 2022 года специалисты должны сформировать нормативную основу информационной системы, а также запустить пилотный сервис, включающий функционал для мониторинга выбросов загрязняющих веществ в воздух в крупных промышленных центрах. К 2030 году система консолидирует данные, в том числе находящиеся в иных информационных системах, о воде, почве, воздухе, недрах, выбросах и поглощении парниковых газов, а также источниках негативного воздействия на окружающую среду и объектах накопленного экологического вреда. А в 2024 году ее интегрируют в другие системы госорганов.

"Экологические чрезвычайные происшествия, техногенные аварии и ликвидация последствий природных катаклизмов наглядно показывают, что государство должно обладать единой экологической информацией в режиме реального времени. Существующие системы носят разрозненный характер. А без единого достоверного ресурса невозможно принятие оперативных управленческих решений по реагированию на экологические происшествия и предотвращение экологических катастроф", — сообщала Абрамченко.

Тем временем, в НИИ биологии Иркутского государственного университета (ИГУ) совместно с облачной платформой Yandex.Cloud уже создали нейросеть для экологического мониторинга озера Байкал. Алгоритм будет анализировать пробы воды из водоема в рамках проекта "Точка N1".

Работы по созданию нейросетевого алгоритма для экомониторинга начались в 2021 году. Биологам ИГУ понадобилась система цифровой поддержки анализа проб с использованием технологии искусственного интеллекта, которую можно было бы обучить распознавать микроорганизмы в воде. Специалисты Yandex.Cloud предложили использовать для этого облачный сервис ML-разработки DataSphere. Они также привлекли к проекту экспертов по созданию ML-алгоритмов для изучения морских экосистем — компанию Maritime AI.

Нейросеть обучили распознавать пробы байкальской воды под микроскопом,   определять видовую принадлежность содержащихся в воде рачков и их количество. Затем система формирует отчет и направляет его ученым.

"Точка N1" — самый длительный в России проект регулярного экологического мониторинга. С 1945 года ученые НИИ биологии ИГУ еженедельно отбирают пробы воды из Байкала на "пелагической стационарной станции N1" ("Точка N1"). Станция расположена на юге озера возле поселка Большие коты, на расстоянии 2,7 км от берега, над глубиной 800 метров. Пробы исследуют под микроскопом, идентифицируя зоо- и фитопланктон, затем полученные сведения включают в базу данных о показателях состояния экосистемы озера.

По словам директора НИИ биологии Иркутского госуниверситета Максима Тимофеева, за 76-летнюю историю программы сменилось семь поколений ученых, было накоплено свыше 5 млн записей, описывающих пелагиаль водоема (толща воды, среда обитания планктона). Также в процессе экомониторинга ученые заметили некоторые изменения в экосистеме Байкала.

"В Байкале происходит постепенная трансформация экосистемы. Идет постепенное замещение уникальных эндемических видов ординарными, обычными видами, которые есть в любом водоеме", — сообщил он.

Кроме того, вода в озере стала теплее.

"Мы заметили, что в Байкале идет постепенный нагрев воды. Не в толще воды (в толще Байкала вода не остывает и не нагревается, она стабильна уже несколько миллионов лет), а в поверхностном слое. Это происходит за счет глобального изменения климата. Наша цивилизация сейчас живет в тренде глобального потепления, и Байкал, соответственно, тоже находится в тренде глобального потепления – только за 70 лет наблюдений средняя температура поверхности воды в озере повысилась более чем на 1 градус. И это, скорее всего, и влияет на снижение численности эндемичных видов и замещение их видами-не эндемиками", – пояснил Тимофеев.

Однако, как отметил ученый, точные причины таких изменений можно установить, только проанализировав воду на разных участках Байкала. Поэтому исследователи хотели бы "отойти" только от одной точки мониторинга, которая показывает ядро экосистемы озера, и начать наблюдать другие зоны. Для такой работы можно использовать специальные погружные станции или дроны, которые с помощью нейросети анализируют воду на разных участках водоема.