Լուծված թթվածնի սենսորների կիրառման դեպքի ուսումնասիրություն ճշգրիտ աերացիայի մեջ

I. Նախագծի նախապատմություն. Ինդոնեզիայի ջրային կուլտուրայի մարտահրավերներն ու հնարավորությունները

Ինդոնեզիան աշխարհում երկրորդ խոշորագույն ակվակուլտուրայի արտադրողն է, և այս ոլորտը նրա ազգային տնտեսության և պարենային անվտանգության կարևորագույն հենասյունն է։ Այնուամենայնիվ, գյուղատնտեսության ավանդական մեթոդները, մասնավորապես ինտենսիվ գյուղատնտեսությունը, բախվում են զգալի մարտահրավերների.

• Հիպօքսիայի ռիսկ. Բարձր խտության լճակներում ձկների շնչառությունը և օրգանական նյութերի քայքայումը սպառում են մեծ քանակությամբ թթվածին: Լուծված թթվածնի (ԼԹ) անբավարարությունը հանգեցնում է ձկների դանդաղ աճի, ախորժակի նվազման, սթրեսի աճի և կարող է առաջացնել մեծածավալ խեղդում և մահացություն, ինչը հանգեցնում է ավերիչ տնտեսական կորուստների ֆերմերների համար:
• Բարձր էներգիայի ծախսեր. Ավանդական աէրատորները հաճախ աշխատում են դիզելային գեներատորներով կամ ցանցով և պահանջում են ձեռքով շահագործում: Գիշերային հիպօքսիայից խուսափելու համար ֆերմերները հաճախ աէրատորները երկար ժամանակ անընդհատ աշխատեցնում են, ինչը հանգեցնում է էլեկտրաէներգիայի կամ դիզելային վառելիքի հսկայական սպառման և շատ բարձր շահագործման ծախսերի:
• Լայնածավալ կառավարում. Ջրում թթվածնի մակարդակը գնահատելու համար ձեռքով կատարվող փորձի վրա հույս դնելը, օրինակ՝ դիտարկելը, թե արդյոք ձկները «շնչահեղձ են լինում» մակերեսին, խիստ անճշտ է: Երբ նկատվում է շնչահեղձություն, ձկներն արդեն լուրջ սթրեսի մեջ են, և այս պահին օդափոխությունը սկսելը հաճախ չափազանց ուշ է լինում:

Այս խնդիրները լուծելու համար Ինդոնեզիայում խթանվում են «Իրերի ինտերնետ» (IoT) տեխնոլոգիայի վրա հիմնված ջրի որակի ինտելեկտուալ մոնիթորինգի համակարգեր, որտեղ լուծված թթվածնի սենսորը կարևոր դեր է խաղում։

II. Տեխնոլոգիայի կիրառման մանրամասն դեպքի ուսումնասիրություն

Գտնվելու վայրը՝ միջինից մինչև մեծ մասշտաբի տիլապիա կամ ծովախեցգետնի ֆերմաներ Ջավայից դուրս գտնվող կղզիների ափամերձ և ներքին տարածքներում (օրինակ՝ Սումատրա, Կալիմանտան):

Տեխնիկական լուծում. լուծված թթվածնի սենսորների հետ ինտեգրված ջրի որակի ինտելեկտուալ մոնիթորինգի համակարգերի տեղակայում։

1. Լուծված թթվածնի սենսոր՝ համակարգի «զգայական օրգանը»

• Տեխնոլոգիա և գործառույթ. Օգտագործում է օպտիկական ֆլուորեսցենցիայի վրա հիմնված սենսորներ: Սկզբունքը ենթադրում է սենսորի ծայրին ֆլուորեսցենտ ներկանյութի շերտ: Երբ որոշակի ալիքի երկարության լույսով գրգռվում է, ներկանյութը ֆլուորեսցում է: Ջրում լուծված թթվածնի կոնցենտրացիան մարում (նվազեցնում է) այս ֆլուորեսցենցիայի ինտենսիվությունն ու տևողությունը: Այս փոփոխությունը չափելով՝ ճշգրիտ հաշվարկվում է DO կոնցենտրացիան:
• Առավելություններ (ավանդական էլեկտրաքիմիական սենսորների համեմատ).
  • Սպասարկում չի պահանջում. էլեկտրոլիտները կամ թաղանթները փոխարինելու կարիք չկա. կարգաբերման միջակայքերը երկար են, ինչը պահանջում է նվազագույն սպասարկում:
  • Բարձր դիմադրություն միջամտության նկատմամբ. Ավելի քիչ խոցելի է ջրի հոսքի արագության, ջրածնի սուլֆիդի և այլ քիմիական նյութերի միջամտության նկատմամբ, ինչը այն դարձնում է իդեալական բարդ լճակների միջավայրերի համար։
  • Բարձր ճշգրտություն և արագ արձագանք. Ապահովում է շարունակական, ճշգրիտ, իրական ժամանակի DO տվյալներ:

2. Համակարգի ինտեգրում և աշխատանքային հոսք

• Տվյալների ձեռքբերում. DO սենսորը մշտապես տեղադրված է լճակի կրիտիկական խորության վրա (հաճախ աէրատորից ամենահեռու տարածքում կամ ջրի միջին շերտում, որտեղ DO-ն սովորաբար ամենացածրն է), վերահսկելով DO արժեքները 24/7:
• Տվյալների փոխանցում. Սենսորը տվյալները մալուխով կամ անլար կապով (օրինակ՝ LoRaWAN, բջջային ցանց) ուղարկում է լճակի եզրին գտնվող արևային էներգիայով աշխատող տվյալների գրանցող սարքին/դարպասին։
• Տվյալների վերլուծություն և ինտելեկտուալ կառավարում. Դարպասային համակարգը պարունակում է նախապես ծրագրավորված կառավարիչ՝ DO վերին և ստորին շեմային սահմաններով (օրինակ՝ սկսեք օդափոխությունը 4 մգ/լ-ից, դադարեցրեք 6 մգ/լ-ից):
• Ավտոմատ կատարում. Երբ իրական ժամանակում DO տվյալները իջնում ​​են սահմանված ստորին սահմանից, կարգավորիչն ավտոմատ կերպով միացնում է աէրատորը: Այն անջատում է աէրատորը, երբ DO-ն վերականգնվում է անվտանգ վերին մակարդակի: Ամբողջ գործընթացը ձեռքով միջամտություն չի պահանջում:
• Հեռակա մոնիթորինգ. Բոլոր տվյալները միաժամանակ վերբեռնվում են ամպային հարթակ: Ֆերմերները կարող են հեռակա կերպով վերահսկել յուրաքանչյուր լճակի թթվածնի մակարդակը և պատմական միտումները իրական ժամանակում՝ բջջային հավելվածի կամ համակարգչային վահանակի միջոցով, և ստանալ SMS ծանուցումներ թթվածնի ցածր պարունակության պայմանների մասին:

III. Դիմումի արդյունքները և արժեքը

Այս տեխնոլոգիայի ընդունումը հեղափոխական փոփոխություններ է բերել ինդոնեզացի ֆերմերներին.

1. Մահացության զգալի նվազում, բերքատվության և որակի բարձրացում.
   • 24/7 ճշգրիտ մոնիթորինգը լիովին կանխում է գիշերային ժամերի կամ եղանակի հանկարծակի փոփոխությունների (օրինակ՝ շոգ, հանգիստ կեսօր) հետևանքով առաջացած հիպօքսիկ իրադարձությունները՝ զգալիորեն նվազեցնելով ձկների մահացությունը։
   • Կայուն DO միջավայրը նվազեցնում է ձկների սթրեսը, բարելավում է կերերի փոխակերպման հարաբերակցությունը (FCR), նպաստում է ավելի արագ և առողջ աճին և, ի վերջո, բարձրացնում է բերքատվությունը և արտադրանքի որակը։
2. Էներգիայի և շահագործման ծախսերի զգալի խնայողություններ.
   • Փոխում է աշխատանքը «24/7 օդափոխությունից» դեպի «ըստ պահանջի օդափոխություն», կրճատելով աէրատորի աշխատանքի ժամանակը 50%-70%-ով։
   • Սա ուղղակիորեն հանգեցնում է էլեկտրաէներգիայի կամ դիզելային վառելիքի գների կտրուկ անկման, զգալիորեն նվազեցնելով արտադրական ընդհանուր ծախսերը և բարելավելով ներդրումների վերադարձը (ROI):
3. Հնարավորություն է տալիս ճշգրիտ և ինտելեկտուալ կառավարման.
   • Ֆերմերները ազատվում են լճակների մշտական ​​​​ստուգումների աշխատատար և անճշտ աշխատանքից, հատկապես գիշերը։
   • Տվյալների վրա հիմնված որոշումները թույլ են տալիս ավելի գիտականորեն պլանավորել կերակրման, դեղորայքի և ջրի փոխանակումը, ինչը հնարավորություն է տալիս ժամանակակից անցում կատարել «փորձի վրա հիմնված գյուղատնտեսությունից» դեպի «տվյալների վրա հիմնված գյուղատնտեսություն»։
4. Ռիսկերի կառավարման բարելավված կարողություն.
   • Մոբայլ ահազանգերը թույլ են տալիս ֆերմերներին անմիջապես տեղեկանալ աննորմալությունների մասին և հեռակա արձագանքել, նույնիսկ երբ տեղում չեն, ինչը զգալիորեն բարելավում է հանկարծակի ռիսկերը կառավարելու նրանց կարողությունը։

IV. Մարտահրավերներ և ապագայի հեռանկարներ

• Մարտահրավերներ՝
  • Սկզբնական ներդրումային արժեքը. Սենսորների և ավտոմատացման համակարգերի նախնական արժեքը շարունակում է մնալ էական խոչընդոտ փոքրածավալ, անհատ ֆերմերների համար։
  • Տեխնիկական ուսուցում և կիրառում. Անհրաժեշտ է ավանդական ֆերմերներին ուսուցում տրամադրել՝ հին սովորույթները փոխելու և սարքավորումներն օգտագործելու ու պահպանելու համար։
  • Ենթակառուցվածք. Հեռավոր կղզիներում կայուն էներգամատակարարումը և ցանցային ծածկույթը համակարգի կայուն գործունեության նախապայմաններն են։
• Ապագայի հեռանկար.
  • Սարքավորումների արժեքը, կանխատեսումների համաձայն, կշարունակի նվազել՝ տեխնոլոգիաների զարգացմանը և մասշտաբի էկոնոմիայի ձեռքբերմանը զուգընթաց։
  • Կառավարության և ոչ կառավարական կազմակերպությունների (ՀԿ) սուբսիդիաներն ու խթանման ծրագրերը կարագացնեն այս տեխնոլոգիայի ներդրումը։
  • Ապագա համակարգերը կմիավորեն ոչ միայն DO-ն, այլև pH-ը, ջերմաստիճանը, ամոնիակը, պղտորությունը և այլ սենսորներ՝ ստեղծելով լճակների համար համապարփակ «Ստորջրյա իրերի ցանց»: Արհեստական ​​բանականության ալգորիթմները հնարավորություն կտան ամբողջությամբ ավտոմատացնել և խելացի կառավարել ամբողջ ակվակուլտուրայի գործընթացը:

Եզրակացություն

Ինդոնեզիայի ջրագործության մեջ լուծված թթվածնի սենսորների կիրառումը բավականին ներկայացուցչական հաջողության պատմություն է: Տվյալների ճշգրիտ մոնիթորինգի և ինտելեկտուալ կառավարման միջոցով այն արդյունավետորեն լուծում է ոլորտի հիմնական խնդիրները՝ հիպօքսիայի ռիսկը և բարձր էներգիայի ծախսերը: Այս տեխնոլոգիան ներկայացնում է ոչ միայն գործիքների արդիականացում, այլև գյուղատնտեսության փիլիսոփայության հեղափոխություն՝ Ինդոնեզիայի և համաշխարհային ջրագործության ոլորտը կայուն կերպով տանելով դեպի ավելի արդյունավետ, կայուն և ինտելեկտուալ ապագա: