GR1009939B

GR1009939B - Συστημα ανιχνευσης ακριβους αναγνωρισης και αποτροπης συγκρουσης πτηνων (bird monitoring system)

Info

Publication number: GR1009939B
Application number: GR20200100159A
Authority: GR
Inventors: Βασιλειος Ορφανος
Original assignee: Digisec Ιδιωτικη Επιχειρηση Παροχης Υπηρεσιων Ασφαλειας Ανωνυμη Εταιρεια Με Διακριτικο Τιτλο Digisec A.E.; Go-Com Ιδιωτικη Κεφαλαιουχικη Εταιρεια
Priority date: 2020-03-26
Filing date: 2020-03-26
Publication date: 2021-02-19

Abstract

Σύστημα εποπτείας, ανίχνευσης-ακριβούς αναγνώρισης και αποτροπής πτηνών (BMS) από περιβάλλοντα αιολικών πάρκων ή αεροδρομίων, με κάμερες (3) λήψης έγχρωμων εικόνων υπερ-υψηλής ανάλυσης αξιόπιστες και σε συνθήκες ελάχιστου φωτισμού, θερμικές κάμερες (4) για περίπτωση απαίτησης εντοπισμού νυκτόβιων πτηνών και ηχεία (5) εκπομπής αποτρεπτικών ήχων για την αποτροπή πρόσκρουσης εντοπισμένων πτηνών επίανεμογεννητριών ή άλλων διατάξεων (1) εγκατεστημένων σε εποπτευόμενα αιολικά πάρκα ή αεροδρόμια. Το σύστημα χρησιμοποιεί αλγόριθμο μηχανικής εκμάθησης (machine learning) με τον οποίο διαχωρίζονται μεακρίβεια τα πτηνά από οτιδήποτε άλλο και σε συνάρτηση με πίνακα προστατευόμενων πτηνών της εκάστοτε περιοχής εγκατάστασης του αιολικού πάρκου ή αεροδρομίου εντοπίζονται μάλιστα αυτά τα συγκεκριμένα είδη, για τα οποία, εάν εντοπισθούν να προσεγγίζουν και δεν αλλάξουν πορεία παρά την εκπομπή αποτρεπτικών ήχων, το λογισμικό του συστήματος προκρίνει το κλείσιμο των ανεμογεννητριών προκειμένου να προστατευθούν. Η μηχανική εκμάθηση προσφέρει συνεχή βελτίωση με την καταγραφή συμβάντων παρακολούθησης πτηνών που περιλαμβάνουν το είδος εντοπισμένων πτηνών και την ενέργεια εκδίωξης (Deterrence) ή κλεισίματος της ανεμογεννήτριας (Shutdown) που υλοποιήθηκε.

Description

Π Ε Ρ Ι Γ Ρ Α Φ Η

Σύστημα ανίχνευσης-ακριβούς αναγνώρισης και αποτροπής σύγκρουσης πτηνών (Bird monitoring system)

Το πεδίο της εφευρέσεως

Η παρούσα εφεύρεση αναφέρεταί σε ένα σύστημα εποπτείας, ανίχνευσης -ακριβούς αναγνώρισης καί αποτροπής πτηνών από περιβάλλοντα αιολικών πάρκων ή αεροδρομίων, με τη χρήση καμερών υπερ-υψηλής ανάλυσης τεχνολογίας Star Light, καί την χρήση αλγόριθμου μηχανικής εκμάθησης (machine learning) καί τεχνητής νοημοσύνης (artificial intelligence) ο οποίος ξεχωρίζει με ακρίβεια τα πτηνά από οτιδήποτε άλλο, δυνάμει των οποίων μεταφέρονταί καί καταγράφονται έγχρωμες εικόνες ακόμα καί σε συνθήκες ελάχιστου φωτισμού. Σε περίπτωση που απαιτείται εντοπισμός νυκτόβιων πτηνών σε συνθήκες απόλυτου σκότους υπάρχει δυνατότητα χρήσης θερμικών καμερών.

Η στάθμη της τεχνικής

Σήμερα τα υπάρχοντα συστήματα αποτελούνται από κάμερες, ηχεία καί έναν server. OL κάμερες εποπτεύουν τους υπό προστασία χώρους.

Το σύστημα ανίχνευσης είναι ένας server με εγκατεστημένο το λογισμικό ανίχνευσης, το οποίο επεξεργάζεται τα δεδομένα των καμερών καί όταν αναγνωρίσει ότι υπάρχει πέρίξ κάποιο αντικείμενο, παίζει από τα ηχεία αποτρεπτικά ηχητικά σποτ (πχ ήχους αρπακτίκών πουλιών). Παράλληλα, το σύστημα επικοινωνεί με τα λειτουργικά συστήματα της ανεμογεννήτρίας καί δίνει εντολή, σε περίπτωση που τα πτηνά δεν απομακρυνθούν να κλείσει η ανεμογεννήτρία. Τα υπάρχοντα συστήματα σήμερα στηρίζουν την ανίχνευση σε απλή Ανίχνευση κίνησης (Motion Detection) που πρακτικά σημαίνει ότι για την αναγνώριση πτηνών βλέπουν τυχόν αλλαγές στα pixels της εικόνας καί εικάζουν ότι πρόκειται για πτηνό. Στην πραγματικότητα μπορεί να είναι κάποιο αεροπλάνο στο βάθος, απότομη αλλαγή στο φως, πτερύγιο παραπλήσιων ανεμογεννητρίών, έντομα που πετάνε πολύ κοντά στην κάμερα καθώς καί πλήθος άλλων παραπλανητικών στοιχείων. Σαν αποτέλεσμα, τα συστήματα αυτά κλείνουν πολύ συχνά τις γεννήτριες για λάθος λόγους (false positives). Κάθε χρόνο χιλιάδες πτηνά σκοτώνονται όταν συγκρούονται στα πτερύγια των ανεμογεννητρίών στα αιολικά πάρκα. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα να μειώνεται η βίοποίκιλότητα σε πολλές περιοχές ενώ κινδυνεύουν καί πολλά είδη πτηνών που είναι προς εξαφάνιση. Εξ' άλλου, κίνδυνος υπάρχει καί στα αεροδρόμια δεδομένου ότι συχνά πτηνά μπαίνουν σας τουρμπίνες των αεροπλάνων που προσγειώνονται ή απογειώνονται με συνέπεια να κινδυνεύουν με πτώση καί απώλεια ανθρώπινων ζωών.

Το αντικείμενο της εφεύρεσης

Το αντικείμενο της παρούσας εφεύρεσης είναι να δώσει εκείνο το σύστημα αποτροπής σύγκρουσης των πτηνών, το οποίο στηρίζεται στην ακριβή αναγνώριση των πτηνών καί την κατηγορίοποίησή τους κατά είδος, το οποίο ως συνέπεια έχει την μείωση των εσφαλμένων αναγνωρίσεων σε επίπεδα κοντά στο μηδέν. Ο τρόπος που η παρούσα εφεύρεση επιτυγχάνει αυτό, είναι με τη χρήση καμερών υπερ-υψηλής ανάλυσης τεχνολογίας Star Light δυνάμει των οποίων μεταφέρονταί καί καταγράφονται έγχρωμες εικόνες ακόμα καί σε συνθήκες ελάχιστου φωτισμού. Σαν αποτέλεσμα, οι ώρες λειτουργίας του συστήματος διευρύνονται κατά πολύ αφού το σύστημα μπορεί να λειτουργεί καί με χαμηλή στάθμη φωτισμού σε αντίθεση με τα μέχρι καί σήμερα υπάρχοντα συστήματα.

Βασικό επίσης πλεονέκτημα του συστήματος είναι η χρήση αλγόριθμου μηχανικής εκμάθησης (machine learning) καί τεχνητής νοημοσύνης (artificial intelligence) ο οποίος θα ξεχωρίζει με ακρίβεια τα πτηνά από οτιδήποτε άλλο. Είναι δε τόσο ακριβές το σύστημα αναγνώρισης που είναι σε θέση να αναγνωρίζει καί το είδος του πτηνού (πχ σπίζαετός, χρυσαετός, όρνιο κλπ). Η ακρίβεια αυτή συνεπακόλουθα θα οδηγήσει στην μείωση του χρόνου που οι ανεμογεννήτρίες θα παραμένουν κλειστές καί ταυτόχρονα στην αύξηση της παραγωγικότητάς τους, όπως επίσης καί στην ελαχίστοποίηση της ηχορύπανσης στον περιβάλλοντα χώρο.

Ένα επιπλέον πλεονέκτημα του συστήματος είναι η μείωση στο ελάχιστο της πιθανότητας θανάτωσης των σπάνιων πτηνών καί ειδικά αυτών που κινδυνεύουν προς εξαφάνιση αλλά καί ανθρώπινων ζωών στην περίπτωση των αεροδρομίων.

Σύντομη περιγραφή των σχεδίων

Το Σχήμα 1 παρουσιάζει προοπτικό σκαρίφημα ανεμογεννήτριας (1) με πυλώνα (1α).

Το Σχήμα 2 δείχνει λεπτομέρεια της σχάρας (rack) (2) στον εσωτερικό χώρο ανεμογεννήτρίας ή άλλης διάταξης σε περιβάλλον αιολικού πάρκου ή αεροδρομίου στην οποία εγκαθίστανται τα απαίτούμενα για τη λειτουργία του συστήματος της εφευρέσεως στοιχεία από οπτικές κάμερες (3) λήψης έγχρωμων εικόνων, θερμικές κάμερες (4) καί ηχεία (5), όπου η σχάρα (2) περιλαμβάνει σειρά μαγνητών (6) μέσω των οποίων στερεώνεται στην ανεμογεννήτρία ή άλλη διάταξη (1), όπου οι κάμερες (3) συνδέονται στη σχάρα (rack) (2) με βάση (3α), OL θερμικές κάμερες (4) συνδέονται στη σχάρα (rack) (2) με βάση (4α) καί έκαστο ηχείο (5) συνδέεται στη σχάρα (rack) (2) με βάση (5α) και όπου τα καλώδια τροφοδοσίας εκάστης κάμερας (3), κάμερας (4) καί ηχείου (5) είναι αφανή καθώς διέρχονται εντός των βάσεων (3α), (4α), (5α) καί δία μέσω της σχάρας (rack) (2) καί των μαγνητών (6).

Το Σχήμα 3 παρουσιάζει ενδεικτικό πίνακα προστατευομένων πτηνών μίας ορισμένης περιοχής με τις ονομασίες, απεικονίσεις τους και πεδίο τιμών για το μήκος σώματος καί το άνοιγμα των φτερών τους.

Λεπτομερής περιγραφή της εφεύρεσης

Το προτεινόμενο σύστημα

Το σύστημα το οποίο αποτελεί αντικείμενο της παρούσας εφεύρεσης περιλαμβάνει σύστημα εποπτείας, ανίχνευσης-ακρίβούς αναγνώρισης καί αποτροπής πτηνών.

Το σύστημα εποπτείας είναι το σύστημα μέσω του οποίου συλλέγονταί οι εικόνες των πτηνών προς επεξεργασία. Αποτελείται από τέσσερις κάμερες υπερ-υψηλής ανάλυσης 8MP τεχνολογίας IP εξωτερικού χώρου καί τεχνολογίας Starlight. Oι τέσσερις κάμερες καλύπτουν όλο το εύρος των 360 μοιρών. Εγκαθίστανται πάνω σας ανεμογεννήτριες καί το ύψος της εγκατάστασης είναι από τα 8 μέτρα καί πάνω από το έδαφος ανάλογα το ύψος της άνεμογεννήτριας. Η εικόνα των καμερών καταλήγει στο κέντρο ελέγχου (control center) μέσα σε rack στον εσωτερικό χώρο της ανεμογεννήτρίας. Σε περιπτώσεις που θέλουμε να προστατεύουμε πτηνά καί την νύχτα, εγκαθίστανται καί τέσσερις θερμικές κάμερες υπερ-υ ψηλής τεχνολογίας IP.

Το σύστημα ανίχνευσης καί κατηγορίοποίησης των πτηνών είναι λογισμικό τεχνολογίας μηχανικής εκμάθησης καί τεχνητής νοημοσύνης (artificial intelligence) το οποίο είναι εγκατεστημένο στο κέντρο ελέγχου (control center) . Το πλεονέκτημα της λύσης καί αυτό που την διαφοροποιεί από τα υπάρχοντα συστήματα είναι ακριβώς το σύστημα μηχανικής εκμάθησης (Machine Learning) το οποίο αναγνωρίζει με ακρίβεια εάν πρόκειται για πτηνό ή κάτι άλλο καί μάλιστα το είδος του πτηνού που βρίσκεται στην συγκεκριμένη περιοχή καί πρέπει να προστατευτεί. Το λογισμικό αφού αναγνωρίσει τα πτηνά ενεργοποιεί το ηχείο ή τα ηχεία που βρίσκονται πάνω στην κατεύθυνση του πτηνού τα οποία παίζουν ηχητικό σποτ το οποίο απομακρύνεί τα πτηνά από την τροχιά σύγκρουσης.

Το σύστημα αποτροπής σύγκρουσης με χρήση ηχητικού σποτ αποτελείται. από ενισχυτή 4 καναλιών ισχύος 200W RMS τέσσερα ηχεία ή οκτώ εξωτερικού χώρου ισχύος 30W RMS στα 8ohm τύπου χοάνης Κόρνα Ανάκλασης Ήχου , Reflective Horn. Ο ήχος που εκπέμπεται έχει χαρακτηριστικά που ξαφνιάζουν τα πτηνά ενεργοποιώντας το «ακουστικό αντανακλαστικό» τους (ASR Acoustic Startle Reflex). Ο ήχος αυτός δεν καταγράφεται στον εγκέφαλο του πτηνού με αποτέλεσμα να μην εξοικειώνονται με αυτόν καί να είναι πάντα αποτελεσματικός.

Επίσης διαθέτει σύστημα επικοινωνίας Scada με τον μηχανισμό της ανεμογεννήτρι,ας ώστε εάν τα πτηνά δεν βγουν εγκαίρως από την τροχιά σύγκρουσης, να κλείνει την γεννήτρια με σκοπό να σταματήσει η κίνηση των πτερυγίων. Το σύστημα εγκαθίσταται πάνω σας ανεμογεννήτριες καί το ύψος της εγκατάστασης είναι από 8 μέτρα καί πάνω από το έδαφος ανάλογα με το μέγεθος της ανεμογεννήτρι,ας.

Το σύστημα ανίχνευσης καί ο ενισχυτής ήχου εγκαθίστανται στο κέντρο ελέγχου (control center) εντός της ανεμογεννήτρι,ας. Εντός του Rack επίσης εγκαθίστανται το ΡοΕ switch, το shutdown module καθώς καί τα τροφοδοτικά του εξοπλισμού. Αυτό που κάνει την εφεύρεση να ξεχωρίζει από τον ανταγωνισμό, είναι ο αλγόριθμος του συστήματος ανίχνευσης καί κατηγοριοποίησης των πτηνών που βασίζεται στην μηχανική εκμάθηση (machine learning).

Το λογισμικό που έχει αναπτυχθεί αποτελεί μέρος του συστήματος παρακολούθησης πτηνών ("Bird Monitoring System", εφεξής "BMS"). Το Λογισμικό παρακολουθεί (monitoring) τα πτηνά που προσδιορίζονται στη συνέχεια με σκοπό την απώθησή τους από την πορεία πρόσκρουσης με τα πτερύγια της ανεμογεννήτριας. Το Λογισμικό έχει την δυνατότητα παρακολούθησης των πτηνών (Real-time Monitoring), εκτέλεσης ενεργειών αποτροπής τους (Decision Making), καταγραφής συμβάντων παρακολούθησης, αποτροπής καί σταματήματος της ανεμογεννήτριας (Transmission Module) καί διαχείρισης των καταγεγραμμένων δεδομένων [Δίεπαφή Χρήστη καί Εφαρμογή Παρασκηνίου (Backend)].

Τα δεδομένα παρουσιάζονται σε ένα περιβάλλον Γραφικό περιβάλλον χρήσης GUI (Graphical User Interface) καί αποθηκεύονται σε υποδομή υπολογιστικού νέφους (π.χ. λογαριασμό σε Amazon Web Services). Το λογισμικό καί ο αλγόριθμος έχουν αναπτυχθεί σε συνεργασία με ομάδα ορνιθολόγων, η οποία έχει υλοποιήσει την επίσημείωση των δεδομένων, δηλαδή στην ανάλυση καί ερμηνεία των οπτικών καί θερμικών καταγραφών, την ανίχνευση καί σημείωση των πτηνών, καί την κατηγορίοποίηση των πτηνών καί στην συνέχεια ο αλγόριθμος έχει εκπαιδευτεί με την μέθοδο της μηχανικής εκμάθησης. Με αυτή την μέθοδο έχουν περαστεί στο λογισμικό τα χαρακτηριστικά των πτηνών που θα πρέπει να εντοπίζονται (ελάχιστο καί μέγιστο μέγεθος, άνοιγμα φτερών, ελάχιστη καί μέγιστη ταχύτητα κίνησης κλπ). Τα πτηνά που παρακολουθούνταί καθορίζονται από την Βάση Δεδομένων datasets καί είναι τα είδη που περίγράφονταί στη συνέχεια (Σχήμα 3).

Παράδειγμα εφαρμογής

Οι διαστάσεις καί η ταχύτητα κίνησης των πτηνών, τα οποία αφορούν τους σκοπούς του Λογισμικού, είναι: ελάχιστο, μέσο, καί μέγιστο μέγεθος ατράκτου καί ανοίγματος φτερών & ελάχιστη, μέγι,στη ταχύτητα κίνησης. Ενδεικτικά για την επιλεγμένη κάμερα, ένα πουλί με άνοιγμα φτερών 1.5 μέτρου, το οποίο βρίσκεται στο κέντρο της εικόνας, σε απόσταση 200 μέτρων από την συγκεκριμένη κάμερα, η οποία έχει οπτική εικόνα με πεδίο θέασης της κάμερας (FOV) 92 μοίρες καί πλάτος αισθητήρα 3840 pixel, το μέγεθος του πουλιού είναι 14 pixel. Ενδεικτικά για την επιλεγμένη θερμική κάμερα, ένα πουλί με άνοιγμα φτερών 1.5 μέτρου, το οποίο βρίσκεται στο κέντρο της εικόνας, σε απόσταση 50 μέτρων από την συγκεκριμένη κάμερα, έχει εικόνα με πεδίο θέασης της κάμερας (FOV) FOV 92 μοίρες καί πλάτος αισθητήρα 640 pixel, το μέγεθος του πουλιού είναι 9 pixel.

Οι κυριότεροι αισθητήρες που χρησιμοποιούνται είναι οι RGB κάμερες, οι θερμικές κάμερες, οι αισθητήρες βάθους, οι σαρωτές, οι δορυφορικοί δέκτες, οι γεωδαιτικοί σταθμοί και οι αδρανειακές μονάδες μέτρησης. Το εξειδικευμένο λογισμικό βασίζεται σε ένα πυρήνα βασικών τεχνολογιών γενικής εφαρμογής (key enabling technologies)-όραση υπολογιστών, επεξεργασία εικόνας, εκμάθηση μηχανής καί βαθιά μάθηση, επαυξημένη πραγματικότητα, καί εικονική πραγματικότητα.

Το προτεινόμενο λογισμικό και μέθοδος λειτουργίας του συστήματος της εφεύρεσης

Το Λογισμικό αποτελείται από επίμέρους διακριτά τμήματα (modules), ήτοι λογισμικό υποσύστημα edge software εγκατεστημένο τοπικά σε κάθε ανεμογεννήτρια κόμβο (node) όπου είναι εγκατεστημένο το hardware του συστήματος παρακολούθησης πτηνών BMS, λογισμικό υποσύστημα παρακολούθησης πραγματικού χρόνου (Realtime Monitoring) καί λογισμικό υποσύστημα λήψης απόφασης (Decision Making).

Το λογισμικό υποσύστημα Real-time Monitoring πραγματοποιεί ανά ανεμογεννήτρία τις ακόλουθες λειτουργίες: Λήψη του σήματος video από τις 8 συνδεδεμένες κάμερες (4 Κάμερες RGB καί 4 κάμερες θερμικές ανά ανεμογεννήτρια), προ-επεξεργασία του βίντεο, ανίχνευση των σπάνιων πτηνών στα βίντεο για όλες τις συνθήκες ουρανού για τις οποίες υπάρχουν αληθή καί επιαημει,ωμένα δεδομένα (bird annotated videos), δυνατότητα ταυτόχρονης ανίχνευσης περισσότερων του ενός πτηνών ανά βίντεο, εξαγωγή των συντεταγμένων του τετραγώνου (bounding box), το οποίο περικλείει τα ανίχνευμένα πτηνά στα πλαίσια frame του βίντεο, στο λογισμικό υποσύστημα Απόφασης (Decision) .

Μετά την ανίχνευση πτηνών σε ένα βίντεο, τα δεδομένα από το Real-time Monitoring διοχετεύονται στο λογισμικό υποσύστημα της λήψης απόφασης (Decision Making) για ανάλυση, εξαγωγή συμπερασμάτων καί ακόλουθες ενέργειες. Το Λογισμικό στέλνει εντολή για να ακουστεί ο αποτρεπτικός Ανακλαστικός ήχος ASR για την απομάκρυνση των πουλιών, ή/καί εντολή διακοπής της λειτουργίας ανεμογεννητριών αιολικών πάρκων προκει,μένου να προστατευθούν τα πτηνά που δεν έχουν αντιδράσει. σωστά στον αποτρεπτικό ήχο καί κατευθύνονταί προς τα πτερύγια των ανεμογεννητριών, θέτοντας σε κίνδυνο την ζωή τους.

Συγκεκριμένα επιτελείτι,ς ακόλουθες ενέργειες:

Υποδοχή πληροφορίας από το λογισμικό υποσύστημα Real-time Monitoring, εκτίμηση της απόστασης του πτηνού από την ανεμογεννήτρι,α συναρτήσει των χαρακτηριστικών καί της εμφάνισης στο βίντεο ενός μέσου μεγέθους πτηνού ανά είδος, εκτίμηση της κατεύθυνσης προς την οποία κινούνται τα πτηνά συναρτήσει του ίχνους τροχιάς κίνησης (trajectory) καί του αν απομακρύνονται, ή πλησιάζουν, καί εκτίμηση του αν πρέπει να ακουστεί ο αποτρεπτικός ήχος από το μεγάφωνο που αντιστοιχεί στην κάμερα του βίντεο, ώστε να εκδίωχθούν τα πτηνά (Deterrence), εκτίμηση του αν πρέπει να κλείσει η ανεμογεννήτρι,α βάσει της εκτίμησης της απόστασης του πτηνού από αυτήν (Shutdown), αποστολή σήματος σε hardware controller επιλογής καί ευθύνης του χρήστη, ώστε να εκτελεστεί η απόφαση του υποσυστήματος της λήψης απόφασης (Decision Making), δυνατότητα εξαγωγής καί αποθήκευσης αποσπάσματος βίντεο μέσα στο οποίο ανιχνεύεται ένα πτηνό, δυνατότητα εξαγωγής καί αποθήκευσης αποσπάσματος βίντεο μέσα στο οποίο ανιχνεύεται ένα πτηνό καί υλοποιείται ενέργεια εκδίωξης ή κλείσιμο της ανεμογεννήτριας (Deterrence, ή Shutdown), συντεταγμένες του τετραγώνου (bounding box), το οποίο περικλείει τα ανίχνευμένα πτηνά στο frame του βίντεο, ταυτότητα (videolD) του βίντεο με το ανίχνευμένο πτηνό, η δράση ή OL δράσεις, που ακολουθήθηκαν δηλαδή αναχαίτηση μέσω ήχου (Deterrence), ή κλείσιμο ανεμογεννήτριας (Shutdown) καί τέλος η κατηγορίοποίηση πτηνού

Το Λογισμικό μεταδίδει (Transmission Module) ασύγχρονα μέσω του διαδικτύου τα αποτελέσματα με τη μορφή αρχείου καταγραφής περιστατικών καί αποσπάσματος βίντεο στην Εφαρμογή Παρασκηνίου (Backend) για την εποπτεία του χρήστη, τη δημιουργία αναφοράς καί τη βελτίωση της διαδικασίας ανίχνευσης. Ο χρήστης εξασφαλίζει την πρόσβαση στο διαδίκτυο καί τις κατάλληλες άδειες για τη μεταφόρτωση των αποσπασμάτων βίντεο από τον τοπικό κόμβο (ανεμογεννήτρια) στην Εφαρμογή Παρασκηνίου (Backend)

Το γραφικό περιβάλλον (GUI) ορίζει την δίεπαφή του χρήστη (Frontend) με την κεντρική πλατφόρμα διαχείρισης καί ορίζεται με βάση τις προτείνόμενες μακέτες (mockup). Το γραφικό αυτό περιβάλλον θα εκτελείται. σε πρόγραμμα ολοκληρωμένης περιήγησης (Overview) για τον χρήστη, με γενικές πληροφορίες για τον χρήστη ταμπλό (Dashboard), με ρόλους χρηστών, δηλαδή διαχειριστή admin, χρήστη user, πρόσθεση πάρκου addSite, πρόσθεση πάρκων ανεμογεννητριών addWindFarm, πρόσθεση ανεμογεννητριών addWindGen, γενική αναφορά genReport, με ομάδα ανεμογεννητριών - εγκατάσταση (site), με 4 Κάμερες RGB καί 4 κάμερες θερμικές ανά ανεμογεννήτρια.

Oι πληροφορίες monitoring των πουλιών θα δίνονται με βάση το παραπάνω ίεραρχίκό σχήμα. Oι πληροφορίες αυτές θα είναι, ο αριθμός ανιχνεύσεων ο οποίος αντιστοιχεί καί σε αριθμό ενεργοποιήσεων του ήχου καί χρονοσφραγίδα, βίντεο 10 δευτερολέπτων για κάθε ενεργοποίηση, ο αριθμός περιστατικών που δόθηκε εντολή να σταματήσει η ανεμογεννήτρια καί η αντίστοιχη χρονοσφραγίδα, βίντεο 10 δευτερολέπτων για κάθε ενεργοποίηση της παύσης της ανεμογεννήτρίας, η αναζήτηση με βάση κριτήρια (εταιρεία, εγκατάσταση, ανεμογεννήτρια, χρόνος, περιστατικά παρακολούθησης πουλιών, περιστατικά παραγωγής ήχου, περιστατικά σταματήματος ανεμογεννήτρίας), η κατηγορίοποίηση πτηνών, την επανεκκίνηση (Reboot) του λειτουργικού συστήματος πάνω στο οποίο τρέχει ο πυρήνας του λογισμικού (edge software), η λίστα καί χαρακτηριστικά ανεμογεννητριών/ καμερών, η δυνατότητα απενεργοποίησης της λειτουργίας (Shutdown), τα στατιστικά στοιχεία αποτροπής (Deterrence) καί εκπομπής ήχων ανά πάρκο/ ανεμογεννήτρια/ κάμερα/ημερομηνία/ώρα, οι επιλογές/ δυνατότητες που αφορούν το σήμα του ήχου αποτροπής (Deterrence), η διαμόρφωση επιπέδου εκπομπής ηχητικών σημάτων αποτροπής, η απενεργοποίηση ηχητικού συστήματος (mute), η δημιουργία αναφοράς.

Η Δημιουργία Αναφοράς περιλαμβάνει την δημιουργία αναφοράς των συμβάντων (Ανίχνευση, Ήχος αποτροπής, Σταμάτημα ανεμογεννήτρίας) με βάση τα κριτήρια: χρήστης, εγκατάσταση, ανεμογεννήτρια, χρόνος, περιστατικά παρακολούθησης πουλιών, περιστατικά παραγωγής ήχου, περιστατικά σταματήματος ανεμογεννήτρίας.

Η αναφορά θα περιλαμβάνει οπτίκοποίηση των περιστατικών μέσω στιγμιότυπου από το βίντεο του καθενός καί εξαγωγή της αναφοράς σε αρχείο κατάλληλο προς επεξεργασία καί παρουσίαση στον τελικό πελάτη.

Το υποσύστημα παρασκηνίου (backend) του Λογισμικού αποτελεί την κεντρική πλατφόρμα διαχείρισης του συστήματος καί περιλαμβάνει τέσσερα μέρη- το δίακομίστή (server), τη βάση δεδομένων (database), το σύστημα αποθήκευσης αρχείων (file storage) καί την εφαρμογή του backend. Ολόκληρο αυτό το υποσύστημα του Λογισμικού θα τρέχει στο υπολογιστικό νέφος π.χ. της Amazon (Amazon Web Services). Η λειτουργία του θα είναι τέτοια με σκοπό να στηρίζει τη λειτουργικότητα που περίγράφεταί στην Δίεπαφή Χρήστη (Frontend).

Ακολουθεί αρθρωτή αρχιτεκτονική στην υλοποίηση του Λογισμικού (των τοπικών κόμβων του συστήματος) ώστε να γίνεται καταμερισμός των ενεργειών στα υποσυστήματα που επιτελούν κρίσιμες χρονικά λειτουργίες να βρίσκονται εγκατεστημένα στους κόμβους nodes (τοπικοί Η/Υ ανά Α/Γ) για επεξεργασία των δεδομένων σε πραγματικό χρόνο και στα υποσυστήματα που έχουν τη δυνατότητα ασύγχρονης επεξεργασίας των δεδομένων να βρίσκονται εγκατεστημένα στο σύννεφο (cloud). Ως εκ τούτου, μεγαλύτερη ευελιξία ως προς τους διαθέσιμους πόρους και δυνατότητα διαβάθμισης (scaling) για πιθανή προσθήκη νέων πάρκων (sites).

Οι τοπικοί κόμβοι (nodes) του συστήματος δηλαδή τα μέρη του συστήματος παρακολούθησης πτηνών(ΒΜS) σε κάθε μία ανεμογεννήτρια, αποτελούνται από υλικό (hardware) και το λογισμικό (Edge Software).

Το υποσύστημα Λογισμικού Edge Software θα βασίζεται στο hardware που περιγράφεται αναλυτικά παρακάτω και έχει επιλεγεί με βάση ανάγκες του συστήματος δηλαδή

4 IP κάμερες RGB ανάλυσης 3840x21608ΜΡ ,

4 IP θερμικές κάμερες thermal ανάλυσης 640x512

Power-Over-Ethernet switch,

Κάρτα ήχου εισόδου - εξόδου in-out ΝΡ-2 ,

SCADA PDIOPC,

Ο ηλεκτρονικός υπολογιστής ο οποίος θα βρίσκεται πάνω στην ανεμογεννήτρια, θα εκτελείτο λειτουργικό σύστημα Linux και αποτελείται από τα παρακάτω στοιχεία

Μητρική κάρτα motherboard ,

Επεξεργαστής CPU i7 ,

GPU 2080ti ,

PSU gold ,

Μνήμη memory 32GB ,

Σκληρός δίσκος NVME SSD 1ΤΒ ,

θήκη για ανεμιστήρες της ψύξης.

Claims

Α Ξ Ι Ω Σ Ε Ι Σ

1. Σύστημα εποπτείας, ανίχνευσης-ακρίβούς αναγνώρισης καί αποτροπής πρόσκρουσης πτηνών σε περιβάλλοντα αιολικών πάρκων ή/καί αεροδρομίων, το οποίο περιλαμβάνει:

διάταξη εποπτείας των εγκατεστημένων στα ρηθέντα περιβάλλοντα αιολικών πάρκων ή/καί αεροδρομίων ανεμογεννητρίών καί/ή άλλων διατάξεων με κάμερες λήψης εικόνων με σκοπό τον εντοπισμό κινούμενων αντικειμένων στα ρηθέντα περιβάλλοντα,

διάταξη ανίχνευσης με έναν διακομιστή (server) εφοδιασμένο με λογισμικό για την επεξεργασία των λαμβανομένων από τη διάταξη εποπτείας εικόνων καί την εξακρίβωση παρουσίας κινούμενων αντικειμένων στα ρηθέντα περιβάλλοντα μέσω παρατηρο υμένων μεταβολών στα pixels των λαμβανομένων από τη διάταξη εποπτείας εικόνων,

διάταξη αποτροπής πρόσκρουσης πτηνών επί ανεμογεννητρίών καί/ή άλλων διατάξεων εγκατεστημένων στα ρηθέντα περιβάλλοντα αιολικών πάρκων ή/καί αεροδρομίων με ηχεία εκπομπής αποτρεπτικών ηχητικών σποτ όταν η διάταξη ανίχνευσης εξακριβώνει παρουσία κινούμενων αντικειμένων στα ρηθέντα περιβάλλοντα, καί

διάταξη επικοινωνίας με λειτουργικά συστήματα των εγκατεστημένων στα ρηθέντα περιβάλλοντα αιολικών πάρκων ή/καί αεροδρομίων ανεμογεννητρίών καί/ή άλλων διατάξεων προκείμένου να σταματήσουν να λειτουργούν Οί διατάξεις αυτές σε περίπτωση που τα πτηνά δεν απομακρυνθούν συνεπεία της εκπομπής των ρηθέντων αποτρεπτικών ηχητικών σποτ,

όπου το σύστημα εποπτείας, ανίχνευσης-ακρίβούς αναγνώρισης καί αποτροπής πρόσκρουσης πτηνών σε περιβάλλοντα αιολικών πάρκων ή/καί αεροδρομίων χαρακτηρίζεται εκ του ότι περιλαμβάνει:

διάταξη εποπτείας με κάμερες (3) λήψης έγχρωμων εικόνων υπερ-υψηλής ανάλυσης 8ΜΡ τεχνολογίας IP εξωτερικού χώρου και τεχνολογίας StarLight με ευαισθησία λήψης έως και σε συνθήκες χαμηλής στάθμης φωτισμού ή και τεσσάρων θερμικών καμερών (4) υπερ-υψηλής ανάλυσης τεχνολογίας IP για δυνατότητα εποπτείας σε συνθήκες σκότους, όπου μία διάταξη από τέτοιες κάμερες (3) καί θερμικές κάμερες (4) εγκαθίσταται σε σχάρα (rack) (2) στον εσωτερικό χώρο εκάστης μίας των εγκατεστημένων στα ρηθέντα περιβάλλοντα αιολικών πάρκων ή/καί αεροδρομίων ανεμογεννητρίών και/ή άλλων διατάξεων (1), έτσι ώστε εκάστη διάταξη από τέτοιες κάμερες (3) λήψης έγχρωμων εικόνων υπερ-υψηλής ανάλυσης καί θερμικές κάμερες (4) υπερ-υψηλής ανάλυσης τεχνολογίας IP να καλύπτει όλο το εύρος 360 μοιρών πέρίξ των εποπτευομένων αιολικών πάρκων ή/καί αεροδρομίων,

διάταξη ανίχνευσης με διακομιστή (server) και λογισμικό μηχανικής εκμάθησης (machine learning), που περιλαμβάνει υποσύστημα παρασκηνίου (backend) με σύστημα αποθήκευσης αρχείων (file storage) καί βάση δεδομένων (database) για την καταγραφή συμβάντων παρακολούθησης πτηνών, αποτροπής τους ή σταματήματος των ανεμογεννητριών καί/ή άλλων διατάξεων (1) καί εφαρμογή διαχείρισης των καταγεγραμμένων δεδομένων,

διάταξη αποτροπής πρόσκρουσης πτηνών επί ανεμογεννητριών καί/ή άλλων διατάξεων (1) εγκατεστημένων στα ρηθέντα περιβάλλοντα αιολικών πάρκων ή/καί αεροδρομίων με ηχείο (5) εκπομπής αποτρεπτικών ηχητικών σποτ όταν η διάταξη ανίχνευσης εξακριβώνει παρουσία κινούμενων αντικειμένων στα ρηθέντα περιβάλλοντα εγκατεστημένο στο rack (2) στον εσωτερικό χώρο εκάστης μίας των εγκατεστημένων στα ρηθέντα περιβάλλοντα αιολικών πάρκων ή/καί αεροδρομίων ανεμογεννητριών καί/ή άλλων διατάξεων (1), όπου ένα ηχείο (5) εγκαθίσταται εν σειρά με την διάταξη από κάμερες (3) λήψης έγχρωμων εικόνων καί θερμικές κάμερες (4) έτσι ώστε η εκπομπή αποτρεπτικού ήχου να γίνεται στην κατεύθυνση στην οποία έχουν ανίχνευθεί προσεγγίζοντα πτηνά.

2. Σύστημα εποπτείας, ανίχνευσης-ακρίβούς αναγνώρισης καί αποτροπής πρόσκρουσης πτηνών σε περιβάλλοντα αιολικών πάρκων ή/καί αεροδρομίων, σύμφωνα με την Αξίωση 1, όπου η σχάρα (rack) (2) στον εσωτερικό χώρο εκάστης μίας των εγκατεστημένων στα ρηθέντα περιβάλλοντα αιολικών πάρκων ή/καί αεροδρομίων ανεμογεννητριών καί/ή άλλων διατάξεων (1), διατάξεων από οπτικές κάμερες (3) λήψης έγχρωμων εικόνων, θερμικές κάμερες (4) καί ηχείων (5) περιλαμβάνει σειρά μαγνητών (6) μέσω των οποίων στερεώνεται η σχάρα (rack) (2) στον πυλώνα (Ια) της εγκατεστημένης στα ρηθέντα περιβάλλοντα αιολικών πάρκων ή/καί αεροδρομίων ανεμογεννήτρίας ή άλλης δίατάξεως (1), εκάστη κάμερα (3) της διάταξης από κάμερες (3) λήψης έγχρωμων εικόνων συνδέεται στη σχάρα (rack) (2) με βάση (3α), εκάστη κάμερα (4) της διάταξης από θερμικές κάμερες (4) συνδέεται στη σχάρα (rack) (2) με βάση (4α) καί έκαστο ηχείο (5) συνδέεται στη σχάρα (rack) (2) με βάση (5α), όπου τα καλώδια τροφοδοσίας εκάστης κάμερας (3), εκάστης κάμερας (4) καί ηχείου (5) είναι αφανή καθώς διέρχονται εντός των βάσεων (3α), (4α), (5α) καί δία μέσω της σχάρας (rack) (2) καί των μαγνητών (6).

3. Σύστημα εποπτείας, ανίχνευσης-ακρίβούς αναγνώρισης καί αποτροπής πρόσκρουσης πτηνών σε περιβάλλοντα αιολικών πάρκων ή/καί αεροδρομίων, σύμφωνα με την Αξίωση 1, όπου το λογισμικό τρέχει καί τα δεδομένα καταγραφής συμβάντων παρακολούθησης πτηνών περιλαμβανομένων των εκάστοτε λαμβανομένων μέτρων αποτροπής τους ή σταματήματος των ανεμογεννητριών καί/ή άλλων διατάξεων (1) διατίθενται σε διαθέσιμο υπολογιστικό νέφος.

4. Μέθοδος εποπτείας, ανίχνευσης-ακρίβούς αναγνώρισης καί αποτροπής πρόσκρουσης πτηνών σε περιβάλλοντα αιολικών πάρκων ή/καί αεροδρομίων, η οποία περιλαμβάνει:

την λήψη σήματος video από διατάξεις συνδεδεμένων οπτικών καί θερμικών καμερών (3) καί (4) μίας ανεμογεννήτρίας ή έτερης διάταξης (1) όταν εντοπίζεται κινούμενο αντικείμενο στο περιβάλλον του εποπτευόμενου αιολικού πάρκου ή αεροδρομίου,

την προ-επεξεργασία του βίντεο για τον προσδιορισμό του εάν το εντοπισμένο κινούμενο αντικείμενο πρόκειται για προστατευόμενο πτηνό ή όχι, όπου η προεπεξεργασία του βίντεο περιλαμβάνει την εκτίμηση σχήματος καί χρωμάτων της ειχονίζόμενης στο βίντεο σιλουέτας καί, εφόσον πιθανολογείται ότι το κινούμενο αντικείμενο είναι πτηνό, την εξαγωγή των συντεταγμένων του τετραγώνου (bounding box), το οποίο περικλείει το ανιχνευμένο πτηνό στο πλαίσιο (frame) του βίντεο,

τον έλεγχο των μετρούμενων στο ειχονίζόμενο στο πλαίσιο (frame) του βίντεο συντεταγμένων προκει,μένου να προσδίορίσθεί, με αναφορά σε προκαθορισμένη βάση δεδομένων καταγραφής παραμέτρων μήκους σώματος καί ανοίγματος φτερών προστατευομένων πτηνών, εάν το ανιχνευμένο πτηνό είναι προστατευόμενο πτηνό ή όχς καί εκτίμηση, εφόσον θεωρηθεί ότι πρόκειται για αροστατευόμενο πτηνό, της απόστασης του πτηνού από την ανεμογεννήτρια ή έτερη διάταξη (1) του εποπτευόμενου αιολικού πάρκου ή αεροδρομίου συναρτήσει των χαρακτηριστικών ένταξής του σε ορισμένο είδος των καταχωρηθέντων στη βάση δεδομένων προστατευομένων πτηνών καί εκτίμηση της κατεύθυνσης κίνησής του καί του αν απομακρύνεται, ή πλησιάζει την ανεμογεννήτρια ή έτερη διάταξη (1) συναρτήσει,του, προσδιοριζόμενου με διαδοχικές λήψεις εικόνων, ίχνους τροχιάς κίνησης (trajectory),

την εκτίμηση βάσει των παραπάνω στοιχείων καί της εκτι,μώμενης απόστασης των πτηνών από την ανεμογεννήτρια ή έτερη διάταξη (1) του εποπτευόμενου αιολικού πάρκου ή αεροδρομίου από την οπτική και,/ή θερμική κάμερα (3), (4) της οποίας γίνονται λήψεις εικόνων του εάν πρέπει να ενεργοποιηθεί το ηχείο (5) αυτής της ανεμογεννήτριας ή έτερης διάταξης (1) προκει,μένου να ακουστεί αποτρεπτικός ήχος για την εκδίωξη των πτηνών (Deterrence) ή εάν πρέπει να κλείσει η ανεμογεννήτρια ή έτερη διάταξη (1) (Shutdown) προκει,μένου να αποφευχθεί η επ' αυτής πρόσκρουση του πτηνού,

την συνεχή βελτίωση του λογισμικού υλοποίησης των ανωτέρω διαδικασιών της μεθόδου εποπτείας, ανίχνευσης-ακρι,βούς αναγνώρισης καί αποτροπής πρόσκρουσης πτηνών σε περιβάλλοντα αιολικών πάρκων ή/και. αεροδρομίων δία της μεθόδου μηχανικής εκμάθησης (machine learning), η οποία συνίσταται. στην καταγραφή συμβάντων παρακολούθησης πτηνών καί τη δημιουργία βάσης δεδομένων (database) στην οποία αποθηκεύονται αποσπάσματα του βίντεο εντός του οποίου ανίχνεύεται. ένα πτηνό καί υλοποιείται ενέργεια εκδίωξης (Deterrence) ή κλεισίματος της ανεμογεννήτριας ή έτερης διάταξης (Shutdown), όπου το απόσπασμα του βίντεο εκάστου καταγραφομένου συμβάντος παρακολούθησης πτηνών περιλαμβάνει τις συντεταγμένες στο πλαίσιο (frame) του βίντεο του τετραγώνου (bounding box) εντός του οποίου περικλείονται τα ανίχνευμένα πτηνά, την ταυτότητα (videolD) του βίντεο με το ανιχνευμένο πτηνό, τη δράση ή δράσεις αναχαίτισης μέσω ήχου (Deterrence), ή κλεισίματος της ανεμογεννήτριας ή έτερης διάταξης (Shutdown) που ακολουθήθηκαν καί την κατηγορίοποίηση του ανίχνευμένου πτηνού, όπου τα παραπάνω στοιχεία των αποσπασμάτων βίντεο των καταγραφομένων συμβάντων παρακολούθησης πτηνών διατίθενται σε εφαρμογή παρασκηνίου (Backend) του λογισμικού που εκτελείταί κατά την διαδικασία εφαρμογής της μεθόδου ανίχνευσης-α πρόσκρουσης πτηνών σε περιβάλλοντα αιο κρι,βούς αναγνώρισης καί αποτροπής λικών πάρκων ή/καί αεροδρομίων.