Technologie RFID PIT tag má potenciál stát se široce rozšířenou technologií s různorodým použitím v Českých tocích, a jedním z hlavních použití je monitoring migrací sladkovodních ryb. Tato diplomová práce shrnuje a prohlubuje nejnovější poznatky v oblasti používání vhodných materiálů dostupných pro konstruování antén (anténních čtecích bran) systému. Zabývá se možnostmi designů anténových tvarů nezbytných pro správnou funkci technologie. Poznatky o funkčnosti, spolehlivosti, detekčních vzdálenostech a limitech technologie byly experimentálně testovány nejen v laboratorních podmínkách, ale byly ověřeny i aplikací v reálných terénních podmínkách při sledování migrace ryb na Evropsky významné lokalitě Želivka. Práce testuje, zda je možné efektivní využití RFID technologie pro malé, střední a velké přirozené toky či pro člověkem vybudované stavby na tocích, jakými jsou vodní elektrárny, jezy či rybí přechody.
Annotation in English
The RFID technology has a potential to become widely used technology with various usage in Czech waters, and one of the major applications is monitoring of freshwater fish migrations. This thesis summarizes and expands the newest knowledge in the field of using suitable materials for antenna construction for passive telemetry. The thesis explores the possibilities of antenna shapes necessary for correct technology function. The findings on functionality, reliability, detection distances and limits of the technology were experimentally tested not only in the laboratory conditions but were also evaluated in the field conditions during the monitoring campaign of the fish migration in European protected area Želivka. The thesis addresses the question whether it is possible to use RFID technology for small, medium and large natural streams or in man-made constructions in the streams such as power plants, weirs or fish passages.
Technologie RFID PIT tag má potenciál stát se široce rozšířenou technologií s různorodým použitím v Českých tocích, a jedním z hlavních použití je monitoring migrací sladkovodních ryb. Tato diplomová práce shrnuje a prohlubuje nejnovější poznatky v oblasti používání vhodných materiálů dostupných pro konstruování antén (anténních čtecích bran) systému. Zabývá se možnostmi designů anténových tvarů nezbytných pro správnou funkci technologie. Poznatky o funkčnosti, spolehlivosti, detekčních vzdálenostech a limitech technologie byly experimentálně testovány nejen v laboratorních podmínkách, ale byly ověřeny i aplikací v reálných terénních podmínkách při sledování migrace ryb na Evropsky významné lokalitě Želivka. Práce testuje, zda je možné efektivní využití RFID technologie pro malé, střední a velké přirozené toky či pro člověkem vybudované stavby na tocích, jakými jsou vodní elektrárny, jezy či rybí přechody.
Annotation in English
The RFID technology has a potential to become widely used technology with various usage in Czech waters, and one of the major applications is monitoring of freshwater fish migrations. This thesis summarizes and expands the newest knowledge in the field of using suitable materials for antenna construction for passive telemetry. The thesis explores the possibilities of antenna shapes necessary for correct technology function. The findings on functionality, reliability, detection distances and limits of the technology were experimentally tested not only in the laboratory conditions but were also evaluated in the field conditions during the monitoring campaign of the fish migration in European protected area Želivka. The thesis addresses the question whether it is possible to use RFID technology for small, medium and large natural streams or in man-made constructions in the streams such as power plants, weirs or fish passages.
Cíl práce: Vyhodnotit možnosti použití metod pasivní telemetrie (technologie RFID) pro detekci ryb ve sladkovodních ekosystémech. V rešeršní části student kriticky zhodnotí aktuální publikované poznatky zabývající se pasivními telemetrickými systémy a jejich potenciální aplikaci do praxe. Zaměří se také na alternativní metody mapování domácího okrsku ryb pomocí RFID metody a jejich design použití v přirozených podmínkách. Bude se věnovat vhodnosti metody pro různá prostředí, které ryby obývají (lotické vs. lentické sladkovodní ekosystémy). Student by si měl v této fázi osvojit práci s anglickou literaturou, ideálně s pomocí profesionálního citačního programu (např. Mendeley).
V praktické části se student naučí pracovat s pasivní telemetrií, navrhovat a optimalizovat jednotlivé typy a tvary antén a následně nejvhodnější typy antén použije pro zaznamenání ryb ve volném prostředí (firma Oregon RFID, Oregon, USA). Bude hledat adekvátní typy materiálu na českém trhu, které by odpovídaly mezinárodním standardům a usnadnily tak použití technologie v českém prostředí. U jednotlivých parametrů antén student porovná detekční vzdálenosti a ověří jejich funkčnost a spolehlivost v praxi při sledováni třecí migrace bolena dravého (Leuciscus aspius) na evropsky významné lokalitě Želivka. V terénním pozorování vyzkouší vybrané prototypy antén a jejich konstrukci v praxi, účinnost a limity při jejich instalaci.
V diskuzní části se bude věnovat vyhodnocení a interpretaci získaných výsledků a jejich porovnání s doposud známými údaji. Stěžejním pohledem bude aplikovatelnost na ekologické studie, které jsou doposud řešeny jinými méně vhodnými metodami. Výhody a omezení pasivních telemetrických systémů budou popsány případovými studiemi.
Research Plan
Cíl práce: Vyhodnotit možnosti použití metod pasivní telemetrie (technologie RFID) pro detekci ryb ve sladkovodních ekosystémech. V rešeršní části student kriticky zhodnotí aktuální publikované poznatky zabývající se pasivními telemetrickými systémy a jejich potenciální aplikaci do praxe. Zaměří se také na alternativní metody mapování domácího okrsku ryb pomocí RFID metody a jejich design použití v přirozených podmínkách. Bude se věnovat vhodnosti metody pro různá prostředí, které ryby obývají (lotické vs. lentické sladkovodní ekosystémy). Student by si měl v této fázi osvojit práci s anglickou literaturou, ideálně s pomocí profesionálního citačního programu (např. Mendeley).
V praktické části se student naučí pracovat s pasivní telemetrií, navrhovat a optimalizovat jednotlivé typy a tvary antén a následně nejvhodnější typy antén použije pro zaznamenání ryb ve volném prostředí (firma Oregon RFID, Oregon, USA). Bude hledat adekvátní typy materiálu na českém trhu, které by odpovídaly mezinárodním standardům a usnadnily tak použití technologie v českém prostředí. U jednotlivých parametrů antén student porovná detekční vzdálenosti a ověří jejich funkčnost a spolehlivost v praxi při sledováni třecí migrace bolena dravého (Leuciscus aspius) na evropsky významné lokalitě Želivka. V terénním pozorování vyzkouší vybrané prototypy antén a jejich konstrukci v praxi, účinnost a limity při jejich instalaci.
V diskuzní části se bude věnovat vyhodnocení a interpretaci získaných výsledků a jejich porovnání s doposud známými údaji. Stěžejním pohledem bude aplikovatelnost na ekologické studie, které jsou doposud řešeny jinými méně vhodnými metodami. Výhody a omezení pasivních telemetrických systémů budou popsány případovými studiemi.
Recommended resources
Aymes, J.C., and Rives, J. 2009. Detection efficiency of multiplexed Passive Integrated Transponder antennas is influenced by environmental conditions and fish swimming behaviour. Ecol. Freshw. Fish. doi:10.1111/j.1600-0633.2009.00373.x.
Bond, M.H., Hanson, C. V., Baertsch, R., Hayes, S.A., and MacFarlane, R.B. 2007. A New Low-Cost Instream Antenna System for Tracking Passive Integrated Transponder (PIT)-Tagged Fish in Small Streams. Trans. Am. Fish. Soc. doi:10.1577/T06-084.1.
Booth, M.T., Hairston, N.G., and Flecker, A.S. 2013. How mobile are fish populations? Diel movement, population turnover, and site fidelity in suckers. Can. J. Fish. Aquat. Sci. 70: 666-677. doi:10.1139/cjfas-2012-0334.
Brännäs, E., Lundqvist, H., Prentice, E., Schmitz, M., Brännäs, K., and Wiklund, B.S. 1994. Use of the Passive Integrated Transponder (Pit) in A Fish Identification and Monitoring-System for Fish Behavioral-Studies. Trans. Am. Fish. Soc. 123: 395-401. doi:10.1577/1548-8659(1994)123<0395:UOTPIT>2.3.CO;2.
Burnett, N.J., Stamplecoskie, K.M., Thiem, J.D., and Cooke, S.J. 2013. Comparison of detection efficiency among three sizes of half-duplex passive integrated transponders using manual tracking and fixed antenna arrays. North Am. J. Fish. Manag. 33(1): 7-13. Available from http://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/02755947.2012.734895.
Castro-Santos, T., Haro, A., and Walk, S. 1996. A passive integrated transponder (PIT) tag system for monitoring fishways. Fish. Res. 28(3): 253-261. Elsevier. doi:10.1016/0165-7836(96)00514-0.
Fetherman, E.R., Avila, B.W., and Winkelman, D.L. 2014. Raft and Floating Radio Frequency Identification (RFID) Antenna Systems for Detecting and Estimating Abundance of PIT-tagged Fish in Rivers. North Am. J. Fish. Manag. 34: 1065-1077. doi:10.1080/02755947.2014.943859.
Gibbons, J.W., and Andrews, K.M. 2004. PIT Tagging: simple technology at its best. Bioscience 54: 447-454. doi:10.1641/0006-3568(2004)054[0447:PTSTAI]2.0.CO;2.
Greenberg, L.A., and Giller, P.S. 2000. The potential of flat-bed passive integrated transponder antennae for studying habitat use by stream fishes. Ecol. Freshw. Fish 9: 74-80. doi:10.1034/j.1600-0633.2000.90108.x.
Johnston, P., Bérubé, F., and Bergeron, N.E. 2009. Development of a flatbed passive integrated transponder antenna grid for continuous monitoring of fishes in natural streams. J. Fish Biol. 74: 1651-1661. doi:10.1111/j.1095-8649.2009.02211.x.
O'Donnell, M.J., Horton, G.E., and Letcher, B.H. 2010. Use of Portable Antennas to Estimate Abundance of PIT-Tagged Fish in Small Streams: Factors Affecting Detection Probability. North Am. J. Fish. Manag. 30: 323-336. doi:10.1577/M09-008.1.
Richer, E.E., Fetherman, E.R., Kondratieff, M.C., and Barnes, T.A. 2017. Incorporating GPS and mobile radio frequency identification to detect PIT-Tagged fish and evaluate habitat utilization in streams. North Am. J. Fish. Manag. 37: 1249-1264. doi:10.1080/02755947.2017.1374312.
Roussel, J.-M., Haro, A., and Cunjak, R.A. 2000. Field test of a new method for tracking small fishes in shallow rivers using passive integrated transponder (PIT) technology. Can. J. Fish. Aquat. Sci. 57(7): 1326-1329. doi:10.1139/f00-110.
Schmidt, T., Löb, C., Schreiber, B., and Schulz, R. 2016. A pitfall with PIT tags: reduced detection efficiency of half-duplex passive integrated transponders in groups of marked fish. North Am. J. Fish. Manag. 36: 951-957. doi:10.1080/02755947.2016.1173143.
Zydlewski, G.B., Haro, A., Whalen, K.G., and McCormick, S.D. 2001. Performance of stationary and portable passive transponder detection systems for monitoring of fish movements. J. Fish Biol. 58(5): 1471-1475. doi:10.1006/jfbi.2000.1540.
Recommended resources
Aymes, J.C., and Rives, J. 2009. Detection efficiency of multiplexed Passive Integrated Transponder antennas is influenced by environmental conditions and fish swimming behaviour. Ecol. Freshw. Fish. doi:10.1111/j.1600-0633.2009.00373.x.
Bond, M.H., Hanson, C. V., Baertsch, R., Hayes, S.A., and MacFarlane, R.B. 2007. A New Low-Cost Instream Antenna System for Tracking Passive Integrated Transponder (PIT)-Tagged Fish in Small Streams. Trans. Am. Fish. Soc. doi:10.1577/T06-084.1.
Booth, M.T., Hairston, N.G., and Flecker, A.S. 2013. How mobile are fish populations? Diel movement, population turnover, and site fidelity in suckers. Can. J. Fish. Aquat. Sci. 70: 666-677. doi:10.1139/cjfas-2012-0334.
Brännäs, E., Lundqvist, H., Prentice, E., Schmitz, M., Brännäs, K., and Wiklund, B.S. 1994. Use of the Passive Integrated Transponder (Pit) in A Fish Identification and Monitoring-System for Fish Behavioral-Studies. Trans. Am. Fish. Soc. 123: 395-401. doi:10.1577/1548-8659(1994)123<0395:UOTPIT>2.3.CO;2.
Burnett, N.J., Stamplecoskie, K.M., Thiem, J.D., and Cooke, S.J. 2013. Comparison of detection efficiency among three sizes of half-duplex passive integrated transponders using manual tracking and fixed antenna arrays. North Am. J. Fish. Manag. 33(1): 7-13. Available from http://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/02755947.2012.734895.
Castro-Santos, T., Haro, A., and Walk, S. 1996. A passive integrated transponder (PIT) tag system for monitoring fishways. Fish. Res. 28(3): 253-261. Elsevier. doi:10.1016/0165-7836(96)00514-0.
Fetherman, E.R., Avila, B.W., and Winkelman, D.L. 2014. Raft and Floating Radio Frequency Identification (RFID) Antenna Systems for Detecting and Estimating Abundance of PIT-tagged Fish in Rivers. North Am. J. Fish. Manag. 34: 1065-1077. doi:10.1080/02755947.2014.943859.
Gibbons, J.W., and Andrews, K.M. 2004. PIT Tagging: simple technology at its best. Bioscience 54: 447-454. doi:10.1641/0006-3568(2004)054[0447:PTSTAI]2.0.CO;2.
Greenberg, L.A., and Giller, P.S. 2000. The potential of flat-bed passive integrated transponder antennae for studying habitat use by stream fishes. Ecol. Freshw. Fish 9: 74-80. doi:10.1034/j.1600-0633.2000.90108.x.
Johnston, P., Bérubé, F., and Bergeron, N.E. 2009. Development of a flatbed passive integrated transponder antenna grid for continuous monitoring of fishes in natural streams. J. Fish Biol. 74: 1651-1661. doi:10.1111/j.1095-8649.2009.02211.x.
O'Donnell, M.J., Horton, G.E., and Letcher, B.H. 2010. Use of Portable Antennas to Estimate Abundance of PIT-Tagged Fish in Small Streams: Factors Affecting Detection Probability. North Am. J. Fish. Manag. 30: 323-336. doi:10.1577/M09-008.1.
Richer, E.E., Fetherman, E.R., Kondratieff, M.C., and Barnes, T.A. 2017. Incorporating GPS and mobile radio frequency identification to detect PIT-Tagged fish and evaluate habitat utilization in streams. North Am. J. Fish. Manag. 37: 1249-1264. doi:10.1080/02755947.2017.1374312.
Roussel, J.-M., Haro, A., and Cunjak, R.A. 2000. Field test of a new method for tracking small fishes in shallow rivers using passive integrated transponder (PIT) technology. Can. J. Fish. Aquat. Sci. 57(7): 1326-1329. doi:10.1139/f00-110.
Schmidt, T., Löb, C., Schreiber, B., and Schulz, R. 2016. A pitfall with PIT tags: reduced detection efficiency of half-duplex passive integrated transponders in groups of marked fish. North Am. J. Fish. Manag. 36: 951-957. doi:10.1080/02755947.2016.1173143.
Zydlewski, G.B., Haro, A., Whalen, K.G., and McCormick, S.D. 2001. Performance of stationary and portable passive transponder detection systems for monitoring of fish movements. J. Fish Biol. 58(5): 1471-1475. doi:10.1006/jfbi.2000.1540.
Enclosed appendices
-
Appendices bound in thesis
graphs, schemes, tables
Taken from the library
Yes
Full text of the thesis
Appendices
Reviewer's report
Supervisor's report
Defence procedure record
Student Bc. Tomáš Kolařík seznámil komisi se svou diplomovou prací. Tajemník komise, doc. Ing. Martin Kocour, Ph.D., seznámil komisi s posudkem vedoucího a oponenta diplomové práce. Následně student zodpověděl doplňující otázky. Proběhla diskuse na téma práce. Student adekvátně a správně reagoval na vznesené dotazy členů komise. Komise se při hodnocení vlastní práce ztotožnila s návrhy posuzovatelů práce (vedoucího a oponenta) a dohodla se na výsledku obhajoby níže.