Օպտիկական լուծված թթվածնի սենսորներ. ակվակուլտուրայի «խելացի աչքերը», որոնք սկիզբ են դնում արդյունավետ գյուղատնտեսության նոր դարաշրջանի

Քանի որ համաշխարհային ջրագործության ոլորտը շարունակում է ընդլայնվել, ավանդական գյուղատնտեսական մոդելները բախվում են բազմաթիվ մարտահրավերների, այդ թվում՝ ջրի որակի անարդյունավետ կառավարման, լուծված թթվածնի անճշտ մոնիթորինգի և գյուղատնտեսական բարձր ռիսկերի: Այս համատեքստում ի հայտ են եկել օպտիկական սկզբունքների վրա հիմնված օպտիկական լուծված թթվածնի սենսորներ, որոնք աստիճանաբար փոխարինում են ավանդական էլեկտրաքիմիական սենսորներին՝ իրենց բարձր ճշգրտության, սպասարկման կարիք չունեցող աշխատանքի և իրական ժամանակի մոնիթորինգի առավելություններով, դառնալով ժամանակակից խելացի ձկնորսության անփոխարինելի հիմնական սարքավորումներ: Այս հոդվածը խորը վերլուծություն է ներկայացնում այն մասին, թե ինչպես են օպտիկական լուծված թթվածնի սենսորները լուծում արդյունաբերության խնդիրները տեխնոլոգիական նորարարության միջոցով, ցուցադրում է դրանց ակնառու կատարողականը գյուղատնտեսության արդյունավետության բարելավման և ռիսկերի նվազեցման գործում՝ գործնական դեպքերի միջոցով, և ուսումնասիրում է այս տեխնոլոգիայի լայն հեռանկարները ջրագործության ինտելեկտուալ վերափոխումը խթանելու գործում:

Արդյունաբերության ցավոտ կետեր. լուծված թթվածնի մոնիթորինգի ավանդական մեթոդների սահմանափակումները

Ջրային արդյունաբերությունը վաղուց ի վեր բախվում է լուծված թթվածնի մոնիթորինգի հետ կապված լուրջ մարտահրավերների, որոնք անմիջականորեն ազդում են գյուղատնտեսության հաջողության և տնտեսական օգուտների վրա: Ավանդական գյուղատնտեսական մոդելներում ֆերմերները սովորաբար ապավինում են լճակների ձեռքով ստուգումներին և փորձին՝ ջրում լուծված թթվածնի մակարդակը գնահատելու համար, մի մոտեցում, որը ոչ միայն անարդյունավետ է, այլև տառապում է լուրջ ուշացումներից: Փորձառու ֆերմերները կարող են անուղղակիորեն գնահատել հիպօքսիայի պայմանները՝ դիտարկելով ձկների մակերես բարձրանալու վարքագիծը կամ սննդակարգի փոփոխությունները, բայց երբ այդ ախտանիշները ի հայտ են գալիս, անդառնալի կորուստները հաճախ արդեն տեղի են ունենում: Արդյունաբերության վիճակագրությունը ցույց է տալիս, որ ավանդական ֆերմաներում, որոնք չունեն ինտելեկտուալ մոնիթորինգի համակարգեր, հիպօքսիայի պատճառով ձկների մահացությունը կարող է հասնել մինչև 5%-ի:

Էլեկտրաքիմիական լուծված թթվածնի սենսորները, որպես նախորդ սերնդի մոնիթորինգի տեխնոլոգիաների ներկայացուցիչներ, որոշ չափով բարելավել են մոնիթորինգի ճշգրտությունը, սակայն դեռևս ունեն բազմաթիվ սահմանափակումներ: Այս սենսորները պահանջում են թաղանթի և էլեկտրոլիտի հաճախակի փոխարինում, ինչը հանգեցնում է բարձր սպասարկման ծախսերի: Բացի այդ, դրանք ունեն խիստ պահանջներ ջրի հոսքի արագության համար, և ստատիկ ջրային մարմիններում չափումները հակված են աղավաղման: Ավելի կարևոր է, որ էլեկտրաքիմիական սենսորները երկարատև օգտագործման ընթացքում ազդանշանի շեղում են ապրում և պահանջում են կանոնավոր կարգաբերում՝ տվյալների ճշգրտությունն ապահովելու համար, ինչը լրացուցիչ բեռ է դնում ֆերմայի ամենօրյա կառավարման վրա:

Ջրի որակի հանկարծակի փոփոխությունները «անտեսանելի մարդասպաններ» են ակվակուլտուրայի մեջ, և լուծված թթվածնի կտրուկ տատանումները հաճախ ջրի որակի վատթարացման վաղ նշաններ են: Տաք եղանակներին կամ եղանակի հանկարծակի փոփոխությունների ժամանակ ջրում լուծված թթվածնի մակարդակը կարող է կտրուկ նվազել կարճ ժամանակահատվածում, ինչը դժվարացնում է ավանդական մոնիթորինգի մեթոդների համար այդ փոփոխությունները ժամանակին գրանցելը: Հուբեյ նահանգի Հուանգգան քաղաքում գտնվող Բայթան լճի ակվակուլտուրայի բազայում տեղի է ունեցել տիպիկ դեպք. լուծված թթվածնի աննորմալ մակարդակը ժամանակին չհայտնաբերելու պատճառով, հանկարծակի հիպօքսիկ իրադարձությունը գրեթե ամբողջական կորուստներ է առաջացրել տասնյակ ակր ձկնաբուծարաններում, ինչը հանգեցրել է մեկ միլիոն յուանից ավելի ուղղակի տնտեսական վնասների: Նմանատիպ միջադեպեր հաճախ են տեղի ունենում ամբողջ երկրում, ինչը ընդգծում է լուծված թթվածնի մոնիթորինգի ավանդական մեթոդների թերությունները:

Լուծված թթվածնի մոնիթորինգի տեխնոլոգիայի նորարարությունը այլևս միայն գյուղատնտեսության արդյունավետության բարելավման, այլև ամբողջ ոլորտի կայուն զարգացման մասին չէ: Քանի որ գյուղատնտեսական խտությունը շարունակում է աճել, իսկ շրջակա միջավայրի պահանջները դառնում են ավելի խիստ, արդյունաբերության պահանջարկը ճշգրիտ, իրական ժամանակի և քիչ պահպանման կարիք ունեցող լուծված թթվածնի մոնիթորինգի տեխնոլոգիայի նկատմամբ գնալով ավելի հրատապ է դառնում: Հենց այս ֆոնի վրա է, որ օպտիկական լուծված թթվածնի սենսորները, իրենց եզակի տեխնիկական առավելություններով, աստիճանաբար մտել են ակվակուլտուրայի ոլորտի տեսադաշտ և սկսել են վերաձևավորել ջրի որակի կառավարման ոլորտի մոտեցումը:

Տեխնոլոգիական առաջընթաց. Օպտիկական սենսորների աշխատանքային սկզբունքները և նշանակալի առավելությունները

Օպտիկական լուծված թթվածնի սենսորների հիմնական տեխնոլոգիան հիմնված է ֆլուորեսցենցիայի մարման սկզբունքի վրա, որը նորարարական չափման մեթոդ է, որն ամբողջությամբ վերափոխել է լուծված թթվածնի ավանդական մոնիթորինգը: Երբ սենսորից արձակվող կապույտ լույսը ճառագայթում է հատուկ ֆլուորեսցենտային նյութ, նյութը գրգռվում է և արձակում կարմիր լույս: Թթվածնի մոլեկուլներն ունեն էներգիան կլանելու եզակի ունակություն (առաջացնելով մարման էֆեկտ), ուստի արձակվող կարմիր լույսի ինտենսիվությունն ու տևողությունը հակադարձ համեմատական են ջրում թթվածնի մոլեկուլների կոնցենտրացիային: Գրգռված կարմիր լույսի և հղման լույսի միջև փուլային տարբերությունը ճշգրիտ չափելով և այն ներքին կարգաբերման արժեքների հետ համեմատելով՝ սենսորը կարող է ճշգրիտ հաշվարկել ջրում լուծված թթվածնի կոնցենտրացիան: Այս ֆիզիկական գործընթացը չի ներառում քիմիական ռեակցիաներ, խուսափելով ավանդական էլեկտրաքիմիական մեթոդների բազմաթիվ թերություններից:

Ավանդական էլեկտրաքիմիական սենսորների համեմատ, օպտիկական լուծված թթվածնի սենսորները ցուցաբերում են համապարփակ տեխնիկական առավելություններ: Առաջինը դրանց թթվածին չսպառող բնութագիրն է, ինչը նշանակում է, որ դրանք չունեն ջրի հոսքի արագության կամ խառնման հատուկ պահանջներ, ինչը դրանք հարմար է դարձնում տարբեր գյուղատնտեսական միջավայրերի համար՝ լինեն դրանք ստատիկ լճակներ, թե հոսող բաքեր, որոնք կարող են ապահովել ճշգրիտ չափման արդյունքներ: Երկրորդը՝ դրանց ակնառու չափման կատարողականությունն է. օպտիկական սենսորների վերջին սերունդը կարող է հասնել 30 վայրկյանից պակաս արձագանքման ժամանակի և ±0.1 մգ/լ ճշգրտության, ինչը թույլ է տալիս նրանց գրանցել լուծված թթվածնի աննշան փոփոխությունները: Բացի այդ, այս սենսորները սովորաբար ունեն լայն լարման մատակարարման դիզայն (DC 10-30V) և հագեցած են RS485 կապի ինտերֆեյսներով, որոնք աջակցում են MODBUS RTU արձանագրությանը, ինչը հեշտացնում է դրանց ինտեգրումը տարբեր մոնիթորինգի համակարգերի հետ:

Երկարատև սպասարկում չպահանջող աշխատանքը օպտիկական լուծված թթվածնի սենսորների ամենատարածված առանձնահատկություններից մեկն է ֆերմերների շրջանում: Ավանդական էլեկտրաքիմիական սենսորները պահանջում են թաղանթի և էլեկտրոլիտի պարբերաբար փոխարինում, մինչդեռ օպտիկական սենսորները լիովին վերացնում են այս սպառվող նյութերը՝ մեկ տարուց ավելի ծառայության ժամկետով, զգալիորեն կրճատելով ամենօրյա սպասարկման ծախսերը և աշխատանքային ծանրաբեռնվածությունը: Շանդոնգում գտնվող խոշոր շրջանառվող ակվակուլտուրայի բազայի տեխնիկական տնօրենը նշել է. «Օպտիկական լուծված թթվածնի սենսորներին անցնելուց ի վեր մեր սպասարկման անձնակազմը ամսական մոտ 20 ժամ է խնայել սենսորների սպասարկման վրա, և տվյալների կայունությունը զգալիորեն բարելավվել է: Մենք այլևս անհանգստանալու կարիք չունենք սենսորների շեղման պատճառով առաջացած կեղծ տագնապների մասին»:

Ինչ վերաբերում է սարքավորումների նախագծմանը, ժամանակակից օպտիկական լուծված թթվածնի սենսորները լիովին հաշվի են առնում նաև ակվակուլտուրայի միջավայրերի եզակի առանձնահատկությունները: Բարձր պաշտպանության մակարդակի պատյանները (սովորաբար հասնում են IP68-ի) լիովին կանխում են ջրի ներթափանցումը, իսկ հատակը պատրաստված է 316 չժանգոտվող պողպատից, ինչը ապահովում է երկարատև դիմադրություն աղային և ալկալային կոռոզիային: Սենսորները հաճախ հագեցած են NPT3/4 պտուտակավոր միջերեսներով՝ հեշտ տեղադրման և ամրացման համար, ինչպես նաև ջրակայուն խողովակային միացումներով՝ տարբեր խորություններում մոնիթորինգի կարիքները բավարարելու համար: Այս նախագծային մանրամասները ապահովում են սենսորների հուսալիությունն ու դիմացկունությունը բարդ գյուղատնտեսական միջավայրերում:

Հատկանշական է, որ ինտելեկտուալ գործառույթների ավելացումը էլ ավելի է բարելավել օպտիկական լուծված թթվածնի սենսորների գործնականությունը: Շատ նոր մոդելներ ունեն ներկառուցված ջերմաստիճանի փոխանցիչներ՝ ավտոմատ ջերմաստիճանի փոխհատուցմամբ, ինչը արդյունավետորեն նվազեցնում է ջրի ջերմաստիճանի տատանումների պատճառով չափման սխալները: Որոշ բարձրակարգ արտադրանքներ կարող են նաև իրական ժամանակում Bluetooth-ի կամ Wi-Fi-ի միջոցով տվյալներ փոխանցել բջջային հավելվածներին կամ ամպային հարթակներին՝ հնարավորություն տալով հեռակա մոնիթորինգի և պատմական տվյալների հարցումների: Երբ լուծված թթվածնի մակարդակը գերազանցում է անվտանգ սահմանները, համակարգը անմիջապես ուղարկում է ահազանգեր բջջային push ծանուցումների, տեքստային հաղորդագրությունների կամ ձայնային հուշումների միջոցով: Այս ինտելեկտուալ մոնիթորինգի ցանցը թույլ է տալիս ֆերմերներին տեղեկացված մնալ ջրի որակի վիճակի մասին և ժամանակին հակազդող միջոցներ ձեռնարկել, նույնիսկ երբ գտնվում են տարածքից դուրս:

Օպտիկական լուծված թթվածնի սենսորային տեխնոլոգիայի այս առաջընթաց առաջընթացները ոչ միայն լուծում են ավանդական մոնիթորինգի մեթոդների թերությունները, այլև ապահովում են հուսալի տվյալների աջակցություն ջրագործության կատարելագործված կառավարման համար՝ ծառայելով որպես կարևոր տեխնոլոգիական հենասյուներ ոլորտի զարգացումը դեպի ինտելեկտ և ճշգրտություն խթանելու գործում։

Կիրառման արդյունքներ. Ինչպես են օպտիկական սենսորները բարելավում գյուղատնտեսության արդյունավետությունը

Օպտիկական լուծված թթվածնի սենսորները ուշագրավ արդյունքների են հասել գործնական ջրագործության կիրառություններում, որոնց արժեքը հաստատվել է բազմաթիվ ասպեկտներով՝ զանգվածային մահացության կանխարգելումից մինչև բերքատվության և որակի բարձրացում: Հատկապես ներկայացուցչական դեպք է Հուբեյ նահանգի Հուանգգանգ քաղաքի Հուանչժոու շրջանում գտնվող Բայթան լճի ջրագործության բազան, որտեղ տեղադրվել են ութ 360 աստիճանի բոլոր եղանակային մոնիտորներ և օպտիկական լուծված թթվածնի սենսորներ, որոնք ծածկում են 56 ձկնաբուծարանների 2000 ակր ջրային մակերես: Տեխնիկ Ցաո Ջյանը բացատրեց. «Էլեկտրոնային էկրանների վրա իրական ժամանակի մոնիթորինգի տվյալների միջոցով մենք կարող ենք անմիջապես հայտնաբերել աննորմալություններ: Օրինակ, երբ մոնիթորինգի կետ 1-ում լուծված թթվածնի մակարդակը ցույց է տալիս 1.07 մգ/լ, չնայած փորձը կարող է ենթադրել, որ դա զոնդի խնդիր է, մենք միևնույն է անմիջապես տեղեկացնում ենք ֆերմերներին ստուգելու համար՝ ապահովելով բացարձակ անվտանգություն»: Այս իրական ժամանակի մոնիթորինգի մեխանիզմը օգնել է բազային հաջողությամբ խուսափել հիպօքսիայի պատճառով ջրամբարի շրջադարձի բազմաթիվ վթարներից: Վետերան ձկնորս Լյու Յումինգը նշել է. «Անցյալում մենք անհանգստանում էինք հիպօքսիայի համար, երբ անձրև էր գալիս և չէինք կարողանում լավ քնել գիշերը: Այժմ, այս «էլեկտրոնային աչքերով», տեխնիկները մեզ տեղեկացնում են ցանկացած աննորմալ տվյալների մասին, ինչը թույլ է տալիս մեզ վաղ նախազգուշական միջոցներ ձեռնարկել»:

Բարձր խտության գյուղատնտեսական սցենարներում օպտիկական լուծված թթվածնի սենսորները խաղում են ավելի կարևոր դեր: Չժեցզյան նահանգի Հուչժոու քաղաքի «Ապագայի ֆերմա» թվային էկոլոգիական ձկան պահեստի ուսումնասիրությունը ցույց է տալիս, որ 28 քառակուսի մետր մակերեսով ակվարիումում, որը պարունակում է կալիֆոռնիական լոքոյի մոտ 3000 ջին (մոտ 6000 ձուկ), որը համարժեք է ավանդական լճակների մեկ ակրի խտությանը, լուծված թթվածնի կառավարումը դառնում է հիմնական մարտահրավերը: Օպտիկական սենսորների և համակարգված ինտելեկտուալ օդափոխության համակարգերի միջոցով ձկան պահեստը հաջողությամբ նվազեցրել է ձկների մակերեսային մահացությունը անցյալի 5%-ից մինչև 0.1%, միաժամանակ հասնելով մեկ մուլում բերքատվության 10%-20% աճի: Գյուղատնտեսական տեխնիկ Չեն Յունսյանը նշել է. «Առանց լուծված թթվածնի ճշգրիտ տվյալների, մենք չէինք համարձակվի փորձել այդքան բարձր խտություն ապահովել»:

Վերաշրջանառվող ակվակուլտուրայի համակարգերը (RAS) ևս մեկ կարևոր ոլորտ են, որտեղ օպտիկական լուծված թթվածնի սենսորները ցուցադրում են իրենց արժեքը: Շանդոնգի Լայչժոու ծոցում գտնվող «Կապույտ սերմերի արդյունաբերության սիլիկոնային հովտը» կառուցել է 768 ակր տարածք զբաղեցնող RAS արհեստանոց՝ 96 ֆերմերային բաքերով, որոնք տարեկան արտադրում են 300 տոննա բարձրակարգ ձուկ՝ օգտագործելով 95%-ով պակաս ջուր, քան ավանդական մեթոդները: Համակարգի թվային կառավարման կենտրոնը օպտիկական սենսորներ է օգտագործում յուրաքանչյուր բաքում pH-ը, լուծված թթվածինը, աղիությունը և այլ ցուցանիշներ իրական ժամանակում վերահսկելու համար, ավտոմատ կերպով ակտիվացնելով օդափոխությունը, երբ լուծված թթվածինը իջնում է 6 մգ/լ-ից ցածր: Նախագծի ղեկավարը բացատրեց. «Ընձառյուծի կորալային խմբերի նման տեսակները չափազանց զգայուն են լուծված թթվածնի փոփոխությունների նկատմամբ, ինչը դժվարացնում է ավանդական մեթոդների համար իրենց ֆերմերային պահանջները բավարարելը: Օպտիկական սենսորների ճշգրիտ մոնիթորինգը ապահովել է մեր առաջընթացը լիարժեք արհեստական բուծման մեջ»: Նմանապես, Սինցզյան նահանգի Ակսու քաղաքի Գոբի անապատում գտնվող ակվակուլտուրայի բազան հաջողությամբ աճեցրել է բարձրորակ ծովամթերք ցամաքում՝ օվկիանոսից հեռու, ստեղծելով «անապատային ծովամթերքի» հրաշքը՝ օպտիկական սենսորային տեխնոլոգիայի շնորհիվ:

Օպտիկական լուծված թթվածնի սենսորների կիրառումը նույնպես հանգեցրել է տնտեսական արդյունավետության զգալի բարելավման: Հուանգգանգի Բայթան լճի բազայի ֆերմեր Լյու Յումինգը հայտնել է, որ ինտելեկտուալ մոնիթորինգի համակարգը կիրառելուց հետո իր 24.8 ակր ձկնաբուծարանները տվել են ավելի քան 40,000 ջինի բերք, ինչը մեկ երրորդով ավելի է, քան նախորդ տարի: Շանդոնգի խոշոր ջրագործական ձեռնարկության վիճակագրության համաձայն՝ օպտիկական սենսորներով ուղղորդվող ճշգրիտ օդափոխության ռազմավարությունը մոտ 30%-ով կրճատել է օդափոխության էլեկտրաէներգիայի ծախսերը՝ միաժամանակ 15%-ով բարելավելով կերի փոխակերպման մակարդակը, ինչը հանգեցրել է ձկան մեկ տոննայի համար արտադրական ընդհանուր ծախսերի 800-1,000 յուանի կրճատման:

Մենք կարող ենք նաև առաջարկել բազմազան լուծումներ՝

1. Ձեռքի ջրաչափ՝ բազմաչափ ջրի որակի համար

2. Լողացող բու համակարգ՝ բազմաչափ ջրի որակի համար

3. Ավտոմատ մաքրող խոզանակ բազմապարամետր ջրի սենսորի համար

4. Սերվերների և ծրագրային անլար մոդուլի ամբողջական հավաքածու, աջակցում է RS485 GPRS /4g/WIFI/LORAWAN

Ջրի որակի սենսորների համար՝ ավելի շատ տեղեկատվություն,

խնդրում ենք կապվել Honde Technology Co., LTD-ի հետ։

Email: info@hondetech.com

Ընկերության կայքէջ՝www.hondetechco.com

Հեռ․՝ +86-15210548582