Lahustunud hapniku andurite rakenduse juhtumiuuring täppisõhutamises

I. Projekti taust: Indoneesia vesiviljeluse väljakutsed ja võimalused

Indoneesia on maailma suuruselt teine ​​vesiviljelustootja ning see tööstusharu on riigi majanduse ja toiduga kindlustatuse oluline sammas. Traditsioonilised põllumajandusmeetodid, eriti intensiivpõllumajandus, seisavad aga silmitsi oluliste väljakutsetega:

• Hüpoksia oht: Suure asustustihedusega tiikides tarbivad kalade hingamine ja orgaanilise aine lagunemine suures koguses hapnikku. Ebapiisav lahustunud hapniku (DO) hulk aeglustab kalade kasvu, vähendab isu, suurendab stressi ning võib põhjustada ulatuslikku lämbumist ja suremust, mille tulemuseks on põllumeestele laastavad majanduslikud kahjud.
• Kõrged energiakulud: Traditsioonilisi aeraatoreid toidavad sageli diiselgeneraatorid või elektrivõrk ja need vajavad käsitsi juhtimist. Öise hapnikupuuduse vältimiseks käitavad põllumehed aeraatoreid sageli pikka aega pidevalt, mis toob kaasa tohutu elektri- või diislikütuse tarbimise ja väga kõrged tegevuskulud.
• Ekstensiivne majandamine: Vee hapnikusisalduse hindamisel käsitsi tehtud järeldustele tuginemine – näiteks kalade pinnal „hingeldamise“ jälgimine – on väga ebatäpne. Selleks ajaks, kui hingeldamist täheldatakse, on kalad juba tugevalt stressis ja õhustamise alustamine on sel hetkel sageli liiga hilja.

Nende probleemide lahendamiseks edendatakse Indoneesias asjade interneti (IoT) tehnoloogial põhinevaid intelligentseid veekvaliteedi jälgimissüsteeme, kus lahustunud hapniku anduril on keskne roll.

II. Tehnoloogia rakendamise üksikasjalik juhtumiuuring

Asukoht: Keskmise ja suure ulatusega tilapia- või krevetifarmid Jaava-väliste saarte ranniku- ja sisemaal (nt Sumatra, Kalimantan).

Tehniline lahendus: Lahustunud hapniku anduritega integreeritud intelligentsete veekvaliteedi jälgimissüsteemide juurutamine.

1. Lahustunud hapniku andur – süsteemi „meeleelundiks“

• Tehnoloogia ja funktsioon: Kasutab optilisi fluorestsentsil põhinevaid andureid. Põhimõte hõlmab anduri otsas oleva fluorestsentsvärvikihi olemasolu. Kindla lainepikkusega valguse ergastamisel värvaine fluorestseerub. Vees lahustunud hapniku kontsentratsioon summutab (vähendab) selle fluorestsentsi intensiivsust ja kestust. Selle muutuse mõõtmise abil arvutatakse täpselt lahustunud hapniku kontsentratsioon.
• Eelised (traditsiooniliste elektrokeemiliste andurite ees):
  • Hooldusvaba: Elektrolüüte ega membraane pole vaja vahetada; kalibreerimisintervallid on pikad ja vajavad minimaalset hooldust.
  • Kõrge häiretekindlus: Vähem vastuvõtlik veevoolukiiruse, vesiniksulfiidi ja muude kemikaalide häiretele, mistõttu sobib see ideaalselt keerukate tiigikeskkondade jaoks.
  • Suur täpsus ja kiire reageerimisaeg: annab pidevaid, täpseid ja reaalajas lahustunud hapniku andmeid.

2. Süsteemi integreerimine ja töövoog

• Andmete kogumine: DO-andur paigaldatakse tiigis püsivalt kriitilisele sügavusele (sageli aeraatorist kõige kaugemasse kohta või keskmisesse veekihti, kus DO on tavaliselt madalaim) ja jälgib DO väärtusi ööpäevaringselt.
• Andmeedastus: Andur saadab andmeid kaabli või juhtmevabalt (nt LoRaWAN, mobiilsidevõrk) kaudu tiigi ääres asuvasse päikeseenergial töötavasse andmelogerisse/lüüsi.
• Andmeanalüüs ja intelligentne juhtimine: Värav sisaldab kontrollerit, millele on eelnevalt programmeeritud DO ülemine ja alumine läviväärtus (nt õhustamise alustamine 4 mg/l juures, seiskamine 6 mg/l juures).
• Automaatne teostus: Kui reaalajas lahustunud hapniku andmed langevad alla seatud alumise piiri, aktiveerib kontroller automaatselt aeraatori. See lülitab aeraatori välja, kui lahustunud hapniku tase taastub ohutule ülempiirile. Kogu protsess ei vaja käsitsi sekkumist.
• Kaugmonitooring: Kõik andmed laaditakse samaaegselt üles pilveplatvormile. Põllumajandustootjad saavad mobiilirakenduse või arvuti juhtpaneeli kaudu reaalajas jälgida iga tiigi lahustunud hapniku staatust ja ajaloolisi trende ning saada SMS-teavitusi madala hapnikusisaldusega tingimuste kohta.

III. Rakenduse tulemused ja väärtus

Selle tehnoloogia kasutuselevõtt on Indoneesia põllumeestele toonud kaasa revolutsioonilisi muutusi:

1. Märkimisväärselt vähenenud suremus, suurem saagikus ja kvaliteet:
   • 24/7 täppismonitooring hoiab täielikult ära öötundide või järskude ilmamuutuste (nt kuumad, vaiksed pärastlõunad) põhjustatud hüpoksilised sündmused, vähendades drastiliselt kalade suremust.
   • Stabiilne lahustunud hapniku keskkond vähendab kalade stressi, parandab sööda konversioonimäära (FCR), soodustab kiiremat ja tervislikumat kasvu ning suurendab lõppkokkuvõttes saagikust ja toote kvaliteeti.
2. Märkimisväärne kokkuhoid energia- ja tegevuskuludelt:
   • Lülitab töörežiimi ööpäevaringselt õhutamiselt nõudmisel õhutamisele, vähendades aeraatori tööaega 50–70%.
   • See viib otseselt elektri- või diislikütuse kulude järsu languseni, mis omakorda vähendab oluliselt tootmiskulusid ja parandab investeeringutasuvust (ROI).
3. Võimaldab täpset ja intelligentset haldust:
   • Põllumehed vabanevad töömahukast ja ebatäpsest pidevast tiigikontrollist, eriti öisel ajal.
   • Andmepõhised otsused võimaldavad söötmise, ravimite andmise ja veevahetuse teaduslikumat ajastamist, võimaldades tänapäevast üleminekut kogemuspõhiselt põllumajanduselt andmepõhisele põllumajandusele.
4. Täiustatud riskijuhtimise võimekus:
   • Mobiilsed hoiatused võimaldavad põllumeestel olla koheselt teadlikud kõrvalekalletest ja reageerida eemalt, isegi kui nad ei viibi kohapeal, parandades oluliselt nende võimet ootamatute riskidega toime tulla.

IV. Väljakutsed ja tulevikuväljavaated

• Väljakutsed:
  • Esialgne investeeringukulu: Andurite ja automatiseerimissüsteemide algkulud on väikepõllumeestele endiselt oluliseks takistuseks.
  • Tehniline koolitus ja omaksvõtt: Traditsiooniliste põllumeeste koolitamine vanade tavade muutmiseks ning seadmete kasutamise ja hooldamise õppimiseks on vajalik.
  • Taristu: Stabiilse süsteemi töö eelduseks on stabiilne elektrivarustus ja võrgu leviala kaugetel saartel.
• Tulevikuväljavaated:
  • Seadmete kulude eeldatav langus jätkub tehnoloogia arenedes ja mastaabisäästu saavutades.
  • Valitsuse ja valitsusväliste organisatsioonide (MTÜ) toetused ja edendusprogrammid kiirendavad selle tehnoloogia kasutuselevõttu.
  • Tulevased süsteemid integreerivad lisaks lahustunud hapnikule ka pH, temperatuuri, ammoniaagi, hägususe ja muid andureid, luues tiikidele tervikliku „veealuse asjade interneti“. Tehisintellekti algoritmid võimaldavad kogu vesiviljelusprotsessi täielikult automatiseeritud ja intelligentset haldamist.

Kokkuvõte

Lahustunud hapniku andurite kasutamine Indoneesia vesiviljeluses on väga esinduslik edulugu. Täpse andmete jälgimise ja intelligentse juhtimise abil lahendab see tõhusalt tööstusharu peamised probleemid: hüpoksia risk ja kõrged energiakulud. See tehnoloogia ei kujuta endast mitte ainult tööriistade täiustamist, vaid ka revolutsiooni põllumajandusfilosoofias, suunates Indoneesia ja kogu maailma vesiviljelustööstust järjekindlalt tõhusama, jätkusuutlikuma ja intelligentsema tuleviku poole.