适合鸟类和蝙蝠友好的海上风电的夜视

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夜视镜利用热成像技术捕捉人眼不可见的红外线。现在，能源部太平洋西北实验室的研究人员正在使用热成像来帮助近海风力农场附近的鸟类和蝙蝠。PNNL正在开发一款名为ThermalTracker的软件，可以自动对热门视频中的鸟类和蝙蝠进行分类。鸟类和蝙蝠飞越近海水域，但在这些偏远地区很难追踪到它们。

“ThermalTracker可以帮助开发商和监管机构在海上风力发电项目的选址和运营方面做出明智的决定，”负责ThermalTracker开发的PNNL工程师Shari Matzner说。“我们需要这样的科学工具来更好地理解海上风力涡轮机如何与鸟类和蝙蝠共存。”

这个软件可以帮助确定海上风电项目附近是否有很多鸟类或蝙蝠，以及它们是否会受到项目的影响。如果是这种情况，官员可能会考虑调整拟议项目的地点或修改现有项目的运作。

非营利生物多样性研究所的生物学家今年夏天正在测试该系统，以确定其识别能力，并与缅因州的实地观察进行比较，缅因州是考虑海上风力发电的州之一。

“这是技术开发人员、工程师和野生动物生物学家之间的非凡合作，他们正在共同开发尖端技术，”生物多样性研究所副主任Wing Goodale说。“开发技术来检测陆上和海上风电场的鸟类和蝙蝠躲避情况，将有助于更好地了解任何类型的风电场中野生动物风险(或风险缺失)的性质，并降低这一时期潜在意外影响的不确定性。这些相机可以提供一种可靠的方法来检测鸟类和蝙蝠对海上风力发电项目的反应，而传统的野生动物监测是不可能的。”

离岸潜力

海洋上的风比陆地上的风更强，能源部估计，如果我们从吹向海岸的风中捕获能量，我们可能会产生近两倍的电力。

海上风力发电开始起飞。这个第一个商业海上风力发电项目正在离开罗德岛，而纽约附近的另一个拟议中的项目最近获得批准。欧洲的海上风力发电正在进一步发展，近3，600台海上风力涡轮机产生约12，000兆瓦的电力。

对鸟来说。

官方的目标是让海上风力发电对环境负责，包括限制其对海岸附近鸟类和蝙蝠的影响。今天，大多数风力农场都是由生物学家来评估的，他们站在田野里，写下他们所看到的。对于海上风电场，科学家登上一艘船，但他们只能在白天和天气配合的时候进行观察。遥感技术可以实现对鸟类和蝙蝠的长期监测，同时可以降低成本和劳动强度。

科学家们长期以来一直使用热成像来观察蝙蝠，蝙蝠是夜间活动的，传统的视频在晚上是看不到的。然而，当热摄像机在低能见度下可以看到大致的动物形状时，它们不能提供清晰的图像或颜色，这就给识别动物带来了困难。

PNNL的解决方案包括根据飞行行为识别鸟类和蝙蝠的算法。ThermalTracker软件专门评估两个特征：鸟类或蝙蝠从A点飞到B点的路径形状，以及它们翅膀上下颠簸的频率。软件对这些行为的热视频进行评估，然后判断被观察的动物是属于蝙蝠还是鸟类，比如海鸥、燕鸥还是燕子。

强化游戏

之前发表的两篇论文描述了早期版本的ThermalTracker如何检测到81%的热视频中记录的所有动物，并正确分类82%的观察到的动物。而人类平均花费的时间是软件的5倍。

现在，Matzner和她的PNNL同事正在改进他们的软件。他们已经更新了他们的算法，这样他们就可以在录制视频时检测动物，而不是事后处理它们。实时数据处理意味着该软件只在检测到鸟类或蝙蝠时保存视频。由于存储的数据较少，该系统可用于长期观察，并提供海上风电场附近鸟类和蝙蝠的更完整信息。

该团队还通过使用两个热感相机而不是一个，创建了一个具有“立体视觉”或3D视频的系统。拥有3D视频提供了深度感知，这有助于确定鸟类是否在涡轮机旋转的高度飞行，以及鸟类是否在躲避现有的涡轮机。立体视觉还会揭示鸟类与摄像头之间的距离，可以确定鸟类的大小，从而更准确地识别鸟类。

出来测试一下。

今年夏天，BRI的野外研究人员正在测试一种新的立体摄像系统。在双摄像系统记录的同时，研究所的科学家们正在记录他们观察到的鸟类，鸟类之间的距离以及摄像系统的工作状态。

接下来，Matzner和她的同事将使用野外生物学家的笔记来改进ThermalTracker算法，以便该软件可以更好地识别3D视频中的鸟类和蝙蝠。

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